Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ ПРИ ВНЕСЕНИИ СЛОЖНОГО КОМПОСТА

Изобретение относится к области экологии и сельского хозяйства и может быть использовано при выращивании озимой пшеницы с применением сложного компоста из отходов промышленности и сельского хозяйства.

Известен способ производства сложного медленнодействующего органоминерального удобрения, предназначенного для выращивания зерновых культур, в частности пшеницы (патент РФ №2054404, кл. C05G 3/00, C05F 11/02, дата публикации: 20.02.1996), который позволяет улучшить плодородие почвы и ее структуру, а также усилить обменные процессы злаковых растений. Органоминеральное удобрение содержит органический компонент (модифицированный гидролизный лигнин, в котором углерод гумусный составляет 25-46 мас.% от Собщ.) и минеральный компонент (азот, фосфор, калий, магний и микроэлементы - молибден и марганец); дополнительно удобрение содержит кальций, серу элементарную, хлорхолинхлорид, диметилсульфоксид и связующее.

Недостатком данного способа является многовариантность отдельных элементов (от макро- до микроэлементов). Компоновка столь большого числа минеральных и органических составляющих удобрения усложняет его внесение. Кроме того, отсутствие техники внесения и данных продолжительности действия и последействия представленного органоминерального удобрения усложняет его использование под посев зерновых культур, включая пшеницу.

Известен также способ обогащения почвы при возделывании сельскохозяйственных культур, включающий внесение в почву органических и минеральных удобрений (патент РФ №2357392, кл. A01B 79/02, дата публикации: 10.06.2009), где в качестве органического удобрения используют донник желтый, а в качестве минеральных удобрений - смесь стеклообразных метафосфатов переменного состава следующего содержания, мас.%: окись фосфора - 40-60, окись калия - 10-30, окись кальция - 5-20, окись магния - 3-13, окись кремния - 1-6, окись бора - 1-6, окислы элементов - Co, Fe, Cu, Mo, Mn, Cr, Zn, Ge, Se, V - 0,05-2. Смесь стеклообразных метафосфатов в количестве 75-100 кг/га вносится в почву вразброс и запахивается культиватором на глубину 10-15 см перед посевом донника желтого. В период цветения донника желтого растения запахиваются в почву дисковыми боронами на глубину 6-8 см, затем проводится вспашка почвы на глубину 20-25 см, культивация и посев озимой пшеницы. Это способствует большей урожайности зерновых культур, выращиваемых после запашки зеленой массы.

Недостатком способа является комбинирование свыше десятка окислов химических элементов и их использование вразброс, что существенно усложняет их внесение под культиватор на глубину 10-15 см с последующей в период цветения донника желтого вспашкой почвы до 25 см. Кроме того, смесь метафосфатов в виде окислов отдельных элементов общей массой до 100 кг/га существенно удорожает подготовку почву. И самый большой недостаток - отсутствие времени действия и последействия предлагаемых удобрений при возделывании сельскохозяйственных культур.

Известен способ выращивания зерновых культур (патент РФ №2250591, кл. A01C 21/00, дата публикации: 27.04.2005), включающий предпосевную обработку почвы, внесение удобрений, в качестве которых используют компост, посев семян и уход за посевами. Внесение удобрений и посев семян осуществляют одновременно, причем в почву вносят предварительно приготовленную смесь семян и компоста многоцелевого назначения при массовом соотношении компонентов соответственно 1:20. Смесь семян и компоста многоцелевого назначения готовят путем перемешивания компонентов с последующей выдержкой смеси при комнатной температуре в течение 24 ч.

Недостаток способа - отсутствие компонентного состава компоста, что не позволяет конкретизировать его качество и норму внесения, влияние на почву, прорастание семян и развитие растений зерновых культур. Кроме того, не отмечена продолжительность действия и последействия компоста на развитие растений и их продуктивность по годам.

Также известен способ выращивания озимой пшеницы (а.с. СССР №1727628, Кл.5 A01C 21/00, 1989, прототип), включающий предпосевную обработку почвы, внесение удобрений, в качестве которых используют компост, приготовленный из торфа, подстилочного навоза и почвы с поля, на котором затем осуществляют посев семян и уход за посевами. Компост готовят при массовом соотношении компонентов соответственно 1:2 (0,2-0,35), а в процессе приготовления смесь компонентов обогащают минеральными удобрениями до достижения содержания в нем элементов питания величин, рассчитанных на планируемый урожай. Внесение компоста осуществляется непосредственно перед посевом.

Недостатком данного способа является отсутствие в предлагаемом способе времени действия и последействия предлагаемого компоста при возделывании озимой пшеницы, как на сельскохозяйственную культуру, так и состояние почвы, на которой она выращивается.

Техническим результатом предлагаемого способа является повышение эффективности выращивания озимой пшеницы при использовании сложного компоста, в состав которого входят органические (отходы сельского хозяйства) и минеральные компоненты (промышленные отходы), при одновременном получении удобряемой смеси, а также улучшении экологической обстановки окружающей среды (снижение инфильтрации NO₃, денитрификации N₂) за счет освобождения земельных площадей от складирования отходов.

Технический результат достигается тем, что в способе выращивания озимой пшеницы при внесении сложного компоста, включающем внесение удобрения в виде компоста, состоящего из органических и минеральных компонентов, предпосевную обработку почвы и посев семян, согласно изобретению, в составе сложного компоста в качестве органических компонентов используют полуперепревший навоз крупного рогатого скота (КРС), пшеничную солому, отходы кормления животных и обработки зерна, подсолнечную лузгу и опилки, а в качестве минеральных - фосфогипс и золу, при следующем соотношении компонентов (масс.%):

фосфогипс - 6-7,

зола - 1-2,

пшеничная солома - 2-3,

отходы кормления животных - 2-3,

отходы обработки зерна - 2-3,

подсолнечная лузга - 2-3,

опилки - 2-3,

полуперепревший навоз КРС - остальное,

которые компостируют с середины апреля в течение 5 месяцев, ежемесячно перемешивая для обеспечения аэрации компостируемой кучи до созревания; затем полученный компост вносят в почву в середине сентября в дозе 70 т/га с последующей обработкой почвы на глубину 15-18 см и посевом озимой пшеницы во второй декаде октября.

Новизна заявленного способа обусловлена тем, что с целью получения сложного компоста, обеспечивающего повышение эффективности выращивания озимой пшеницы, предлагается использовать отходы различных производств при одновременном сочетании в нем органических и минеральных компонентов. Заявленный способ весьма прост, позволяет улучшить свойства почвы, сохранить их экологическую функцию, повысить плодородие земель, урожайность сельскохозяйственной культуры при продолжительности действия и последействия сложного компоста в течение 5 лет.

По данным патентной и научно-технической литературы не обнаружено аналогичное техническое решение, что позволяет судить об изобретательском уровне предложения.

Способ осуществляется следующим образом.

В середине апреля проводят компостирование полуперепревшего навоза крупного рогатого скота (КРС), фосфогипса, золы, пшеничной соломы, отходов кормления животных и обработки зерна, подсолнечной лузги и опилок при следующем соотношении компонентов (масс.%): фосфогипс - 6-7, зола - 1-2, пшеничная солома - 2-3, отходы кормления животных - 2-3, отходы обработки зерна - 2-3, подсолнечная лузга - 2-3, опилки - 2-3, полуперепревший навоз КРС - остальное, ежемесячно перемешивая смесь для обеспечения аэрации в течение 5 месяцев до созревания. Полученный сложный компост вносят в почву в середине сентября в дозе 70 т/га с последующей обработкой почвы на глубину 15-18 см и посевом озимой пшеницы во второй декаде октября.

При сочетании в составе компоста предлагаемых компонентов он представляет собой сложную морфологическую структуру, внутренние свойства которой существенно влияют на его физические (плотность, накопление воды и другие характеристики), химические (pH раствора, содержание органических и минеральных коллоидов, органического вещества, биогенов и т.д.) и биологические характеристики (освоение растениями и животными новых экологических ниш).

Наличие в составе сложного компоста сельскохозяйственных отходов (навоза, отходов кормления животных и обработки зерна, подсолнечной лузги) способствует, прежде всего, при его внесении в почву повышению содержания органического вещества и основных элементов питания сельскохозяйственных культур, в том числе озимой пшеницы. Кроме того, увеличению содержания подвижного фосфора и кальция (необходимого для формирования водопрочной структуры почвы) способствует применение минеральных отходов, таких как фосфогипс. Использование в составе сложного компоста золы обеспечивает почву дополнительно калием и кальцием. Для поддержания водного режима компостируемого субстрата, снижения инфильтрации жидких стоков компоста в процессе компостирования в качестве подстилки (нижний слой компоста) используют солому (пшеничную и др.). Древесные опилки и подсолнечная лузга способствуют улучшению физических характеристик компостируемого субстрата, повышению его аэрации. Таким образом, одной из задач предлагаемого способа выращивания растений на фоне улучшения свойств почвы и повышения ее плодородия является составление формулы сложного компоста, включающего органические компоненты (навоз крупного рогатого скота, солома, отходы кормления животных и обработки зерна, подсолнечная лузга, древесные опилки) и минеральную составляющую (фосфогипс и зола).

Пример конкретного осуществления способа выращивания озимой пшеницы при внесении сложного компоста

Получение сложного компоста и оценку эффективности выращивания озимой пшеницы с его применением проводили в ОАО «Заветы Ильича» Ленинградского района Краснодарского края на черноземе обыкновенном.

Полевой опыт состоял из 2 вариантов: контроля (общепринятая для хозяйства технология с применением минеральных удобрений) и сложного компоста (на фоне общепринятой технологии). Вариант с использованием компоста был разделен на отдельные участки с различной нормой высева семян. Наблюдения за развитием растений озимой пшеницы велись в период ее вегетации. Растения для определения биометрических показателей, продуктивности и качества продукции отбирались перед уборкой урожая с одновременным отбором почвенных образцов в пахотном слое (0-20 см).

Использование сложного компоста в технологии выращивания озимой пшеницы оказало положительное влияние на развитие растений, что, прежде всего, отразилось на прорастании семян этой культуры, ее всхожести, интенсивности кущения растений и формировании ими придаточных корней.

Отмечено, что при различной норме высева (от 5 до 4 млн семян на 1 га) отличается и всхожесть растений: количество всходов в варианте с минимальным количеством высеянных семян колебалось в среднем до 93, а в варианте с высокой нормой высева - до 90%. В разреженных посевах (4 млн семян/га) по сравнению с загущенными (5 млн семян/га) также увеличилось кущение растений озимой пшеницы на 20%, а число придаточных корней - на 30%.

В начальный период развития растений (первые 2 недели) отмечено некоторое замедление роста наземных органов на опытном участке по сравнению с контролем и, наоборот, более активное развитие корневой массы. Корни растений озимой пшеницы в варианте с внесением сложного компоста в начале ее кущения были длиннее в среднем на 5-7 см, чем на контроле. Также увеличилось (примерно на 2-3) число придаточных корней на одно растение. Кроме этого были отмечены некоторые особенности внешнего вида растений. Растения на опытном варианте с компостом отличались более темной окраской и относительно ранним переходом к активному кущению. Влияние сложного компоста сказалось на характере формирования побегов и их генеративных структур. Так, к концу осеннего периода развития растения сформировали на 1-2 побега больше, чем на контроле.

В зимний период растения озимой пшеницы в обоих вариантах перезимовали хорошо и выпадов не отмечено: с наступлением положительных температур в опытном варианте растения пшеницы продолжали куститься и дополнительно образовали в среднем еще по 1-2 побега. На контроле также отмечено образование дополнительных побегов, но не у всех растений и не более одного побега на особь. Весной с началом активной вегетации междурядья озимой пшеницы быстрее сомкнулись в опытном варианте, что весьма благоприятно отразилось на состоянии посева в последующий период: почва под опытным посевом накопила на 15% больше влаги, уровень которой на протяжении всей вегетации на 4-5% был выше, чем в контроле.

Внесение компоста положительно сказалось и на относительно редкой встречаемости сорных растений (что снижает использование химических средств защиты растений и улучшает экологическую обстановку на сельскохозяйственных полях), которые наблюдались в основном в тех местах, где были допущены просевы. В контрольном варианте отмечено от 61 до 83 сорных растений/га, а в опытном их число не превышало 23. Снижение засоренности посевов в опытном варианте вероятно связано с более высокой степенью кущения пшеницы, которая в среднем на 21% выше, чем на контроле.

Зона побегообразования растений пшеницы характеризуется формированием мощного узла придаточных корней, а также значительно большим числом придаточных побегов на участке с внесением компоста при разреженных посевах. Придаточные корни проникают на глубину до 34 см, из которых 2-3 корня образуются в колеоптильном узле и до 20 корней - в зоне кущения. В контрольном варианте корневая система растений пшеницы в фазе кущения менее развита и размещается в основном в поверхностном слое почвы на глубине около 15-20 см; в зоне кущения формируется до 2, реже 4 побегов и до 7 придаточных корней. Влияние компоста сказалось также на характере формирования побегов и их генеративных структур. В варианте с внесением сложного компоста количество побегов в расчете на единицу площади значительно превысило контрольный вариант и составило соответственно 585 и 396 на 1 м².

Сложный компост оказал положительное влияние на свойства почвы: повышение содержание в почве общего азота на 40, подвижного фосфора (P₂O₅) на 14, серы на 35 и кальция (CaO) на 38%, а также благоприятно отразился на ее влажности и способствовал нейтрализации ее pH (в среднем от 8,15 до 7,33). Повышение в почве фосфора, серы и кальция обусловлено поступлением этих элементов с фосфогипсом (минеральной составляющей компоста), а увеличение азота связано со снижением трансформации органических веществ сельскохозяйственных отходов (органической составляющей), что определяется заметным усилением процессов агрегирования почвы.

Применение компоста способствовало улучшению микро- и макроструктуры почвы, разуплотнению корнеобитаемого слоя почвы (плотность почвы снизилась в среднем на 10%), повышению содержания полевой влаги и полной влагоемкости на 12%, что благоприятно сказалось на развитии растений озимой пшеницы.

Поскольку компост влияет на трансформацию органического вещества и процессы нитрификации в почве, то это, в свою очередь, сказалось и на состоянии в ней сообществ живых организмов, и, прежде всего, - мезофауны в корнеобитаемом слое посевов озимой пшеницы. В сравниваемых вариантах было выделено 3 класса почвенных беспозвоночных - насекомые (Insecta), многоножки (Myriopoda), кольчатые черви (Olygochaeta). Доминирующая группа представлена классом Olygochaeta, численность таксонов которого составила свыше 500 экз./м². В контрольном варианте выделены популяции цикадок, многоножек, которые не были обнаружены в варианте с компостом. Увеличение численности дождевых червей в опытном варианте с внесением компоста указывает на более благоприятные условия увлажнения, а также на значительные выделения органических веществ корневыми системами растений пшеницы и замедлением процессов их минерализации.

Улучшение свойств почвы повлияло впоследствии и на биологическую продуктивность пашни. Применение сложного компоста в технологии выращивания озимой пшеницы способствовало увеличению ее урожайности более чем на 20%; на контрольном участке урожайность составила 52,1 ц/га, а с внесением сложного компоста - 63,1 (при норме высева семян 5 млн/га) и 65,2 ц/га (при норме высева семян 4 млн/га). Таким образом, отмечено, что применение сложного компоста при выращивании озимой пшеницы позволяет сократить норму высева семян, сохраняя урожайность данной культуры и повышая уровень рентабельности предлагаемой технологии.

Сложный компост оказал влияние также и на качество зерна озимой пшеницы. В варианте с компостом влажность зерна была в период уборки несколько выше, но значительно повышается в зерне содержание протеина (на 11%) и клейковины (на 18%). Несколько выше в варианте с компостом была стекловидность зерна.