СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ КОРНЕПЛОДОВ

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к возделыванию корнеплодов, в частности, кормовой свёклы, турнепса, брюквы и может быть использовано в агроэкологии для эффективной рекультивации сельскохозяйственных земель.

Известен способ возделывания кормовой свеклы, включающий внесение органических и минеральных удобрений. Для повышения плодородия почвы и урожайности кормовой свеклы с высоким качеством, снижения энергозатрат, расчетные дозы полуперепревшего навоза КРС, осадков городских сточных вод, минеральных удобрений (азотных, фосфорных, калийных) вносят не осенью под зябь, а весной под предпосевную культивацию с боронованием (см. заявку на изобретение РФ №2015103378, МПК A01C7/00, опуб. 20.08.2016).

Однако, внесение большого количества удобрений не исключает развитие заболеваний растений, возникающих из-за несоблюдения температурных условий полива, и перепада температур листа и воздуха.

Известен также способ выращивания кормовой свеклы на семена, включающий обработку растений росторегулирующим веществом, в качестве которого используют карбид кальция, который вносят в почву под семенники кормовой свеклы в фазу полной розетки листьев в дозе 60-120 кг/га (см. авторское свидетельство СССР №1602418, МПК A01N59/00, опуб.30.10.1990).

Однако, карбид кальция является нитратным стимулятором, накапливающимся со временем в почве, что приводит, в конечном итоге, к ухудшению её качества.

Наиболее близким к заявляемому является способ выращивания свёклы (см. патент РФ № 2403719, МПК А01N63/00, опуб. 20.11.2010), заключающийся в предпосевной обработке семян и вегетирующих растений биопрепаратом, содержащим смесь суспензий штаммов Pseudomonas species Способ позволяет снизить заболеваемость и увеличить урожайность растений.

Однако, способ трудоёмок и требует значительных затрат, поскольку предусматривает дополнительную обработку биопрепаратом вегетирующих растений, а использование препарата из смеси суспензий штаммов Pseudomonas species не гарантирует защиту растений от широкого спектра фитопатогенов.

Техническая проблема заключается в повышении эффективности выращивания корнеплодов (брюквы, турнепса, кормовой свёклы) за счёт создания комфортных условий их произрастания, способствующих получению качественной и экологически безопасной продукции с одновременной биоэкологической реабилитацией сельскохозяйственных земель при снижении затрат на реализацию способа.

Технический результат заключается в повышении устойчивости к заболеваниям, увеличении урожайности, повышении качества корнеплодов, в том числе сахаристости, за счёт учёта перепада температур «лист-воздух», сроков обработки и посадки семян в зависимости от времени суток.

Техническая проблема изобретения решается тем, что в способе выращивания корнеплодов, заключающемся в предпосевной обработке семян биопрепаратом, посеве семян, поливе, согласно изобретению, в качестве биопрепарата используют сине-зелёную водоросль спирулину, которую вносят в количестве 10 граммов на тонну семян, обработку семян осуществляют в тёмное время суток, а посев – спустя 5-6 часов после обработки, после всходов семян перед поливом определяют температуру листа растения и температуру воздуха и при превышении температуры листа над температурой воздуха на 1-3°C осуществляют полив, при этом обработку семян и полив проводят методом мелкодисперсного дождевания.

В качестве корнеплодов используют турнепс или брюкву или кормовую свёклу.

Дополнительно осуществляют обработку всходов спирулиной, при этом обработку проводят не позже 12 часов дня.

Обработку всходов турнепса осуществляют в фазе появления первой пары листьев, а брюквы и кормовой свёклы - в фазе появления первых двух-трёх листьев, при этом обработку всходов проводят методом мелкодисперсного дождевания.

Полив осуществляют путём мелкодисперсного дождевания с диаметром капель воды 300-800 микрон. с интервалом между поливами 1-5 часов. При этом, в центрально-черноземной области России разовую норму полива выбирают из расчёта 0,8-0,9 м³/га, диаметр капель диспергированной воды выбирают размером 600-800 микрон, интервал между поливами – 1-5 часов. В нечерноземье России норму полива выбирают из расчёта 0,4-0,8 м³/га, диаметр капель диспергированной воды выбирают размером 300-600 микрон, интервал между поливами – 3-5 часов.

В известных авторам источниках патентной и научно-технической информации не описано способа выращивания корнеплодов, предусматривающего предпосевную обработку семян спирулиной в количестве 10 грамм на тонну семян, обработку семян только в тёмное время суток и посев семян спустя 5-6 часов после обработки, что приводит к повышению качества корнеплодов, в частности - сахаристости (почти на 15% по сравнению с содержанием сахара в сахарной свёкле) и отсутствию болезней у готовых плодов.

Кроме этого, в отличие от общепринятых требований к поливу, который проводят по влажности почвы, в заявляемом изобретении полив проводят по перепаду температур в системе «лист-воздух» (перепад от 1^о до 3^оС), что обеспечивает устранение депрессии листьев корнеплодов, и как следствие, приводит к повышению устойчивости кормовой культуры к заболеваниям.

При этом, известен способ возделывания сельскохозяйственных культур, например риса, с использованием природных биокорректоров, например сине-зеленой водоросли спирулины, для предпосевной обработки семян (В.А.Берестов, "Спирулина", Харьков, 2001 г., стр. 7). Однако, обработку семян производят в любое время суток. Авторы статьи не изучали эффективность обработки семян в тёмное время суток и посев спустя 5-6 часов после обработки.

Кроме того, известен способ определения сроков полива при мелкодисперсном дождевании (см. патент РФ № 2113110, МПК А01G25/00, опуб. 20.06.1998), заключающийся в определении температуры листа растения, которое нужно полить, и температуры воздуха и, если температура листа на 1-3^oC выше температуры воздуха, назначают полив мелкодисперсным дождеванием. При назначении полива по перепаду температур в системе «лист-воздух» урожайность сахарной свеклы значительно увеличивается, также повышается качество корнеплодов и их сахаристость.

Авторами заявляемого изобретения дополнительно к известным эффектам выявлено новое свойство - повышение устойчивости корнеплодов к заболеваниям за счёт полива по перепаду температур «лист-воздух». Кроме этого, авторы отмечают, что в известном источнике (патенте РФ № 2113110) речь идёт о сахарной свёкле. Авторами решена задача повышения сахаристости турнепса, брюквы и кормовой свёклы, что тоже неочевидно.

Таким образом, в заявляемом способе используют основные два элемента: обработка семян биопрепаратом спирулиной, при которой получают дружные, качественные, полноценные всходы (что в результате способствует повышению урожайности и качества культур) и регуляцию водного режима в системе «почва-растение-атмосфера», т.е. микрофитоклимата; использование мелкодисперсного дождевания (МДД), обеспечивающего экологически безопасные нормы полива, что обеспечивает режим экологически оптимального соотношения в системе «почва-растение-атмосфера». Это основополагающие элементы рекомендуемого способа, которые биологически и экологически поддерживают и защищают сначала семена корнеплодов, а затем их всходы в системе «почва-растение-атмосфера», когда температура листьев выше температуры воздуха. В результате достигается общий положительный в экологическом отношении эффект в агрофитоценозах.

Таким образом, неизвестность применения полива методом МДД по перепаду температур в системе «лист-воздух», обработки семян спирулиной только в тёмное время суток и посева семян спустя 5-6 часов после обработки, приводящих в совокупности к устойчивости корнеплодов (брюквы, турнепса, кормовой свёклы) к заболеваниям, в том числе к повышению сахаристости и урожайности плодов позволяет сделать о наличии в заявляемом изобретении критерия «изобретательский уровень».

Способ иллюстрируется гистограммой, где представлена динамика содержания подвижного фосфора в разных слоях почв в контрольных и опытных вариантах. Достоверность опытов на уровне p < 0,05 и значениях критерия Стьюдента при t > 3

Способ осуществляют следующим образом.

Перед посевом проводят обработку семян биопрепаратом – спирулиной. Для этого одну таблетку спирулины разводят 1 литром воды. Затем полученной смесью указанной дозировки посредством ранца-опрыскивателя выполняют опрыскивание (сверху вниз) каждые 100 кг семян турнепса, брюквы, кормовой свёклы.

Для опрыскивания используют специальные насадки, изготавливаемые «ВолжНИИГиМ» (г. Волгоград) и частными производителями. Данные насадки обеспечивают выход капель воды диаметром менее 1 мм (1000 микрон).

Обработку семян данным биопрепаратом осуществляют именно в темное время суток, чтобы достичь лучшего эффекта (оптимального для растений) прорастания семян.

Высев семян корнеплодов выполняют спустя 5-6 часов после обработки спирулиной, преимущественно - с 6 часов утра до 11-12 часов дня.

Именно с этого времени корнеплоды в жаркое время суток позволяют управлять работой устьичного аппарата и транспирацией листьев. Если это время упустить, то при неблагоприятных перепадах температур в системе «лист-воздух» процессы становятся малоуправляемыми или вовсе не управляемыми, что позволяет корневой системе экономить запасы почвенной влаги и сохранять турнир растений. Таким образом, указанное время высева семян, впоследствии, положительно влияет на работу устьичного аппарата и защищает молодые листья от перепада температур (неблагоприятного тургора клеток) и ожогов.

В результате, у молодых растений, развивающихся из обработанных семян, оптимизируются, интенсифицируются процессы метаболизма и фотосинтеза, облегчается процесс дыхания листьев и работа устьичного аппарата (облегчается транспирация), стимулируется рост и общее развитие растений.

Вторично спирулиной обрабатывают всходы, при этом обработку проводят и в светлое время суток, но не позже 11-12 часов дня, чтобы наиболее активная солнечная радиация не повредила молодые листья всходов из расчёта 3 таблетки на 450 л.

Сроки вторичной обработки спирулиной в сочетании с МДД всходов турнепса, брюквы и кормовой свёклы имеют некоторые различия. Обработка спирулиной и МДД всходов турнепса должны проводиться в течение фазы появления первой пары листьев, т.е. в первые 1-3 дня вегетации. По всходам брюквы и кормовой свёклы такая обработка должна проводиться чуть позже, в фазе появления первых 2-3 листьев, т.е. в период первых 5-10 дней вегетации. Это объясняется биологическими особенностями данных растений.

Полив методом мелкодисперсного дождевания проводят без спирулины.

При этом всего в Центрально-Чернозёмных областях (ЦЧО) необходимо выполнить 30-40 обработок МДД за вегетационный сезон, в Нечерноземье – 20-30 обработок МДД. Обработки осуществляют до цветения растений, т.к. после цветения в этом нужды нет ввиду сформированности растений.

Разовые нормы использования МДД в Нечерноземье должны соблюдаться в диапазоне 0,4-0,8 м³/га, а в ЦЧО – в пределах 0,8-1,0 м³/га. Диаметр капель мелкодиспергированной воды в ЦЧО должен составлять 600-800 микрон, а в Нечерноземье – 300-600 микрон. Интервалы между увлажнениями – в ЦЧО от 1 до 5 часов, в Нечерноземье – 3-5 часов.

Обработку спирулиной всходов корнеплодов в сочетании с МДД в ЦЧО проводят один раз. В Нечерноземье России, где более бедные питательными элементами почвы, обработку спирулиной в сочетании с МДД проводят дважды. Временной промежуток обработки в данном географическом регионе рекомендуется с 7 до 10-11 часов утра, т.к. ввиду природно-климатических условий солнечная радиация здесь более активная и более губительна для молодых листьев корнеплодов, чем в ЦЧО.

Обработка всходов корнеплодов МДД в сочетании со спирулиной, а в последующем полив МДД без спирулины днем в более поздние по сравнению с указанными промежутками поливов часы влечет за собой ожоги первых молодых листьев этих растений. Поэтому, когда мы делаем первую обработку спирулиной в сочетании с МДД, мы тем самым предохраняем листья корнеплодов от неблагоприятного тургора, ожогов. Нашими опытами установлено, что воздушная засуха губительнее, чем почвенная засуха.

Перепад температур устанавливают следующим образом. Посредством полевой лаборатории профессора Л.А. Шпотты измеряют температуру листа. С помощью приборов – термографов и гигрографов – измеряют, соответственно, температуру и относительную влажность атмосферного воздуха. Как только температура листа превышает температуру воздуха, падает тургор: листья начинают увядать. При выявленном значении температуры листа выше температуры воздуха (т.е. при перепаде температур листьев и атмосферного воздуха) на 1-3⁰C в ЦЧО и на 1-2⁰С в Нечерноземье, рекомендуется опрыскивание посредством МДД. При равных значениях температуры в системе «лист-воздух» растение еще может справляться с воздействием засухи (патент РФ № 2113110, МПК А01G25/00, авторы Грамматикати О.Г., Кузнецова Е.И., опуб. 20.06.1998).

На опытных сельскохозяйственных угодьях юга степной зоны (Северный Кавказ), где преобладают черноземы обыкновенные, выполнены экспериментальные исследования (2007-2010 гг.) на предмет выявления особенностей продуктивности пропашных культур, в том числе корнеплодов (брюквы, турнепса, кормовой свёклы), при обработке спирулиной и МДД, а также с целью изучения агрохимических и экологических свойств почв после данных экспериментов. Датчиками полевой лаборатории профессора Л.А. Шпотты, начиная с 6 часов утра и до 19 часов дня, измерялись температуры листьев по всей их поверхности, кроме центральных жилок, и воздуха. Такие измерения проводились через каждые 2 часа (Кузнецова Е.И., Извеков А.С. Надежный почвозащитный щит агроценозов от эрозионных процессов // Вавиловские чтения – 2012: материалы Междунр. науч.-практ. конф. Саратов, 2012. С. 350-353.).

Разработанная и рекомендуемая разработка является как технологией, повышающей количество и качество урожая корнеплодов, так и одновременно представляет технологию экологической защиты и реабилитации сельскохозяйственных земель. Последнее реализуется посредством снабжения почв дополнительной влагой, почвозащитного влияния (защита от эрозионных процессов, дефляции), улучшения агрофизических и агрохимических показателей. Обеспечивается нормальная аэрация почв при соблюдении условия обеспечения стабильного режима влажности.

Обеспечение стабильного режима увлажненности почв достигается посредством увеличения количества водопрочных агрегатов и структурности почв, прежде всего, в пахотном горизонте.

Очень важным и положительным с экологической точки зрения следствием использования разработанной технологии является повышение содержания питательных элементов в разных почвенных слоях, в том числе в пахотных (оптимизируется фитоклимат в среде растений и микроклимат над посевом). Оптимальная температура листьев крнеплодов – в пределах 16-19°C.

Для получения хороших урожаев с единицы площади сельскохозяйственных угодий требуется наличие достаточного объема питательных элементов в почвах и, зачастую, их постоянный приток извне (удобрения).

Данная технология способствует улучшению баланса питательных веществ в почвах, что отражено в примере динамики концентраций подвижного фосфора за вегетативный период с 2007 по 2010 гг., представленно на гистограмме.

Экспериментальные данные (по вариантам опытов) и установленные средневзвешенные значения, представленные на данной гистограмме, свидетельствуют о накоплении подвижного фосфора в эксплуатируемых в процессе культивирования корнеплодов почвах (Кузнецова Е.И., Извеков А.С. Надежный почвозащитный щит агроценозов от эрозионных процессов // Вавиловские чтения – 2012: материалы Междунр. науч.-практ. конф. Саратов, 2012. С. 350-353.).

Таким образом, разработанная технология способствует сохранению продуктивной влаги в почве, т.к. устьица листьев корнеплодов закрываются, тем самым предотвращаются непроизводительные потери почвенной влаги и поддерживается оптимальная транспирация и турнир. В итоге прекращается отток испарения непродуктивной влаги, что позволяет сохранить почвенную влагу на 50-60% для Центрально-Чернозёмных районов (для Нечерноземья этот показатель установлен на уровне 15-30 %), а также улучшить экобиологический режим почвенных систем, т.е. в итоге сохраняется почвенная биота, жизнедеятельность которой лимитируется характерным в этих агроклиматических (засушливых) условиях гидротермическим режимом без применения МДД.

Экспериментально доказано, что при использовании спирулины в дозе, менее 10 г на тонну, эффективность обработки падает, а использование более высоких доз препарата не приводит к повышению эффективности способа, поэтому экономически нецелесообразно. Установлено положительное влияние МДД по перепаду температур в системе «лист-воздух» на процесс вегетации корнеплодов, что повышает продуктивность угодий и качество урожая, агрофизические, агрохимические и биологические свойства сельскохозяйственных земель, их устойчивость к дисбалансу и падению содержания элементов питания, устойчивость к нарушению структурности и эрозионным процессам.

В совокупности представленная технология обеспечивает эффективную регуляцию микро- и фитоклимата, высокую продуктивность агрофитоценозов, получение качественной продукции от выращивания корнеплодов, экологическую стабильность агроландшафтов в целом, а также эта разработка способствует надежной экологической защите и реабилитации земель.

Таким образом, разработана новая технология экологической оптимизации выращивания корнеплодов (брюквы, турнепса, кормовой свёклы), включающая экологические почвозащитные технологии при возделывании агрокультур и экологическое почвозащитное орошение на основе мелкодисперсного дождевания для Центрально-Чернозёмной области и Нечерноземья России. При использовании данной технологии осуществляется экологическая реабилитация эксплуатируемых сельскохозяйственных земель, улучшаются их физико-химические и биологические показатели.