Результат интеллектуальной деятельности: Способ возделывания сельскохозяйственных культур

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к технологии выращивания полевых культур.

Известен способ возделывания сельскохозяйственных культур, включающий их посев, который производят с применением зерно-травяно-пропашных трех-, четырех- и пятипольных севооборотов специального и плодосменного типа с учетом способности самой культуры подавлять сорные растения и применяют гербициды /Номер инновационного патента 21976. Опубл. 15.12.2009. Автор: Сулейменова Н.Ш./.

В качестве недостатка этого способа следует отметить, что борьбу с сорной растительностью начинают на этапе посева и проводят ее в последующих операциях с помощью химических средств защиты растений, т.е. не снижают засоренность в предыдущих операциях и не контролируют динамику ее развития.

Известен способ возделывания сельскохозяйственных культур, включающий чередование культур в севообороте, обработку парового поля, зяблевую обработку, внесение гербицидов и возделывание культуры, и при этом порядок чередования механических и гербицидных способов обработки почвы определяют по уровню оптимальной плотности почвы, а длину ротации севооборота определяют по показателю порога вредоносности сорной растительности последнего поля севооборота /Патент РФ №2387124. Способ возделывания сельскохозяйственных культур/. - Прототип.

Недостатком данного решения является отслеживание и борьба с сорной растительностью по значениям, зафиксированным в конце всего процесса выращивания культуры, т.е. после проведения всех операций, после получения урожая с возможной засоренностью урожая и поля проводят контроль и принимают решение о реализации мер по сокращению засоренности. Поэтому актуален способ контроля фактической засоренности и оперативного реагирования на ее развитие.

Известен способ управления агрегатом защиты растений, состоящим из транспортного средства и опрыскивателя с форсунками для распыливания средства защиты, заключающийся в том, что управление движением агрегата защиты растений осуществляют с помощью бортового компьютера с навигационной системой в соответствии с введенными в бортовой компьютер координатами трассы, а управление опрыскиванием осуществляют включением форсунок опрыскивателя в необработанных участках поля, при этом управление опрыскиванием осуществляют включением форсунки опрыскивателя в необработанных зараженных участках поля, подлежащих опрыскиванию, - зоны заражения, а управление агрегатом защиты растений - движением и выбором геометрии трассы движения, точностью позиционирования агрегата на трассе, длиной штанги, количеством форсунок на штанге, радиусом факела распыла форсунки, критерием включения форсунок, а управление опрыскиванием осуществляют с минимальным значением экологического вреда и энергоресурсных затрат агрегата защиты растений, с учетом пространственного положения зон заражения и конфигурации поля при заданной точности навигации и системы определения географических координат /патент РФ №2492626. Способ управления агрегатом защиты растений при спутниковой навигации на сельскохозяйственных полях/.

При его реализации: первое - возникает необходимость применения сложного оборудования, второе и особенно важное, что контроль и борьбу с сорной растительностью проводят на этапе внесения средств защиты без отслеживания и управления сорной растительностью на всех этапах выращивания. Тем самым могут применяться завышенные дозы ядохимикатов, которые нарушат экологический баланс в агроценозе, подавят в почве агрономически ценную микробиоту и приведут к повышению ее олиготрофности, т.е. обеднению азотом и углеродом. Эти процессы зачастую невидимы, но весьма ухудшают «здоровье» почв.

В связи с этим, целесообразно отслеживать засоренность на всех этапах выращивания сельскохозяйственных культур и управлять засоренностью, учитывая ее показатели от этапа к этапу.

На основе анализа технологий выращивания сельскохозяйственных культур установлено, что наименьшая антропогенная нагрузка от применения химических средств достигается в случае борьбы с сорной растительностью с учетом экологического отклика. Иными словами, режимы применения химических средств защиты растений выбирают исходя из сохранения нормально функционирующей микробиоты и сохранения оптимального уровня олиготрофности /А.В. Шинделов, Л.Н. Коробова, А.В. Танатова. Технологическая предрасположенность и экологическое обоснование маршрутизации полевых агрегатов. Достижения науки и техники АПК. 2014. Т. 28. №11. С. 22-26/. Поэтому экологически обоснованное управление сорной растительностью будет достигнуто путем снижения и контроля остаточной сорной растительности на всех этапах выращивания и адекватностью внесения химических средств на основе экологического отклика почвы.

Техническая задача - повышение качественных показателей урожая сельскохозяйственных культур и экологической безопасности за счет последовательного снижения сорной растительности и внесения химических средств защиты растений на основе экологического отклика почвы.

Это достигается тем, что в процессе выращивания сельскохозяйственных культур проводят контроль сорной растительности на всех этапах, снижают засоренность, изменяя интенсивность работы почвообрабатывающих орудий и норму высева семян, проводят внесение химических средств защиты растений в количестве, которое вычисляют по уровню засоренности и корректируют по экологическому отклику агрофона, при котором будут сохранены активность микробиоты и оптимальный коэффициент олиготрофности, тем самым оценивают общую тенденцию засоренности и экологического отклика, принимают отклонения фактических значений от рекомендуемых за сигнал для управления внесением химических средств и в зависимости от значения этого сигнала регулируют норму внесения средств защиты растений.

Для этого на всех этапах выращивания сельскохозяйственных культур дополнительно контролируют начальную и остаточную сорную растительность, снижают ее на этапе почвообработки интенсивностью работы почвообрабатывающих орудий до максимально возможного воздействия на сорные растения, на этапе посева - нормой внесения семян, учитывая их естественную способность бороться за среду обитания и выдавливать из нее сорные растения, на этапе защиты растений - нормой внесения средств защиты растений, рассчитанной по имеющейся сорной растительности и скорректированной на основе экологического отклика по состоянию микробиоты и коэффициента олиготрофоности, на этапе уборки - отделением семян сорных растений от основного урожая. Контроль остаточной засоренности после проведения соответствующего этапа выращивания является входным параметром для изначального построения приемов борьбы с сорной растительностью на последующем этапе.

На фиг. 1 схематически изображена схема контроля и сокращения сорной растительности на всех этапах выращивания сельскохозяйственных культур, на фиг. 2 представлен процесс выращивания сельскохозяйственных культур с акцентом на сокращение сорной растительности и учетом экологического отклика, на фиг. 3 показана временная последовательность проведения контроля параметров агрофона и экологического отклика, выбора рациональных установок и реализации заданных установок в предлагаемом способе выращивания сельскохозяйственных культур.

На этапе почвообработки G1 (фиг. 1) помимо многих влияющих факторов имеет место засоренность Y(t), которая после проведения обработки снижается в количественном выражении до уровня Y₁(t). Данный параметр является исходным для проведения посева G2, при котором количество сорняков сокращается вследствие механического воздействия посевных агрегатов и естественного подавления растениями сельскохозяйственной культуры до уровня Y₂(t). Этот параметр и допустимая норма внесения химических средств являются базовыми для проведения защиты растений G3, после которой сорную растительность доводят до уровня Y₃(t) и обеспечивают оптимальное воздействие на агрофон, выраженное через экологический отклик, включающий в себя микробный отклик O(t) и активность биологического самоочищения J(t). Эта информация служит критерием для расчета допустимой нормы внесения химического средства защиты растений, если трансформационные и микробиологические процессы «затухают» ниже допустимого уровня, то норму внесения уменьшают вплоть до нижнего предела от рекомендуемой нормы.

Уровень засоренности Y₃(t) определяет на этапе уборки G4 принятие решений о выборе установок зерноуборочной машины или дооборудования ее для отделения семян сорных растений для исключения их последующего прорастания. Выходным параметром этапа уборки является количество сохранившихся сорных растений Y₄(t), тем самым предопределяя количество семян сорных растений F(t), которые могут остаться на поле и впоследствии прорасти, и этот показатель необходимо принимать для формирования установок для последующих обработок почвы. Оптимальные уровни микробного отклика O(t) и активности биологического самоочищения J(t) обеспечивают качественную, с точки зрения экологии, безопасность продукции и протекание всех физиологических процессов в агроценозе без их нарушения вследствие передозировки химических средств защиты растений. Полевые операции на всех этапах G1, G2, G3 и G4 проводят без повторных обработок, однако имеют место пересечения маршрутов движения и возникают участки повторного уплотнения почвы P(t), площадь которых также растет от начального P₁(t) до конечного P₄(t).

В целом способ выращивания сельскохозяйственных культур (фиг. 2), направлен на сохранение естественных процессов в почве и сокращение сорной растительности. Поэтому изначально обрабатываются данные об агрофоне - Блок 1, далее выбираются наиболее рациональные установки машинно-тракторных агрегатов для реализации полевых операций - Блок 2. Затем определяется оптимальный маршрут движения машинно-тракторного агрегата с учетом наименьшего перекрытия соседних проходов - Блок 3. На этапе почвообработки - Блок 4 - вырабатывают решения об интенсивности работы рабочих органов с целью максимального подавления сорной растительности без повторных проездов. На этапе посева - Блок 5 - принимают решения по увеличению нормы посева с учетом естественной борьбы самой культуры и сорняков. На этапе защиты растений - Блок 6 - принимают решение о норме внесения химических средств защиты растений по отклику микробиоты в почве. Норму внесения, изначально рассчитанную по засоренности, корректируют по отклику микробиоты и коэффициенту олиготрофности. Если микробиота нарушена, то норму внесения средств защиты растений уменьшают вплоть до нижнего предела от рекомендуемой или заменяют на другой, экологически щадящий препарат. На этапе уборки - Блок 7, - оценивая наличие засоренности, принимают решение о применении способов отделения семян сорных растений с целью недопущения из последующего прорастания. Оставшаяся засоренность является входным параметром для последующей обработки почвы.

В весенний период (фиг. 3) перед почвообработкой измеряют имеющуюся засоренность, выбирают рабочие установки почвообрабатывающих машин для более интенсивного воздействия на сорные растения и проводят обработку почвы поля. Контролируют оставшуюся засоренность. Непосредственно перед посевом производят замер имеющейся засоренности и выбирают норму высева для эффективного подавления сорной растительности. Контролируют сохранившуюся засоренность. В период подготовки к внесению средств защиты растений также измеряют фактическую засоренность и обоснованно выбирают тип и норму внесения средств защиты растений. Проводят настройку агрегата и вносят средства защиты растений. После проведения первых обработок контролируют экологический отклик агрофона, через контроль по состоянию микробиоты и коэффициенту олиготрофоности. При отклонении фактических значений от рекомендуемых корректируют норму внесения, изначально рассчитанную по засоренности. Если микробиота нарушена, то средство защиты растений применяют по нижнему пределу от рекомендуемой нормы или заменяют на другой, экологически щадящий препарат. После проведения защиты растений контролируют оставшуюся засоренность. Перед уборкой производят замер имеющейся засоренности и принимают решение о выборе установок зерноуборочного комбайна с целью отделения семян сорных растений, чтобы исключить их возврат на поле.