Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПРОТИВОЭРОЗИОННОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ В ПАРОВОМ ПОЛЕ

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при обработке почвы в паровом поле, преимущественно на склоновых землях.

Известен способ безотвальной обработки склоновых земель [патент Российской Федерации №2487518, кл. А01В 79/02, 13/16, 35/16, заявка №2011140904 от 07.10.2011, опубл. 20.07.2013 в Бюл. №20], осуществляемый в две фазы, в первой фазе проводят безотвальное вертикальное щелевание на глубину до 0,3 м, при этом щели располагают в шахматном порядке, во второй фазе весной проводят сплошное поверхностное рыхление и мульчирование почвы орудиями с ротационными рабочими органами на глубину посева семян.

Недостатками данного способа является то, что образованные в первой фазе в осенний период щели, расположенные в шахматном порядке при зимних оттепелях, заполняются водой и смываемым мелкоземом, а при возврате холодов льдом. В период весеннего снеготаяния щели заполненные льдом не обеспечивают проникновение талой воды в нижние горизонты почвы, в итоге на таких агрофонах формируется поверхностный сток воды и смыв плодородной почвы в склоновых агроландшафтах.

Кроме того, при выполнении во второй фазе поверхностного рыхления и мульчирования почвы пожнивные остатки размещаются в верхнем слое почвы, это приводит к тому, что на их разложение в период роста полевых культур расходуется значительная часть нитратного азота, являющегося одним из основных элементов питания растений, что снижает урожайность возделываемых культур.

Известен способ возделывания сельскохозяйственных культур, преимущественно озимой пшеницы [патент Российской Федерации №2305926, кл. А01В 79/02, заявка №2005136772/12 от 25.11.2005, опубл. 20.09.2007 в Бюл. №26], включающий уборку предшественника, распределение незерновой части урожая по полю, лущение стерни, обработку сорняков гербицидами, ранневесеннюю культивацию и выравнивание рельефа поля, уничтожение сорняков в весенне-летний период, внесение минеральных удобрений перед последней предпосевной культивацией и посев с шириной междурядий 15 см, послепосевное прикатывание и уничтожение почвенной корки. Поздней осенью при устойчивой минусовой температуре воздуха проводят щелевание на глубину 0,40…0,45 м с расстоянием между щелями 1,4…2,8 м. В середине мая проводят поделку узких щелей шириной 16…22 мм на глубину 0,30…0,40 см с шагом 1,4…2,8 м, перпендикулярно выполненным в позднеосенний период щелям.

Недостатком данного способа является то, что в ранний весенний период во время интенсивного снеготаяния на склоновых землях, поверхностно обработанная с осени и уплотненная почва имеет низкую водопроницаемость, поэтому под действием энергии водных потоков происходит смыв вниз по склону верхнего плодородного слоя почвы и поверхностно заделанных пожнивных остатков. Нарезанные поздней осенью щели глубиной 0,40…0,45 м с расстоянием между щелями 1,4…2,8 м, в следствие того, что ранней весной они частично могут быть заполнены льдом и смываемым мелкоземом, не обеспечивают надежное проникновение стекающей воды в нижние горизонты почвы. В итоге на таких агрофонах формируется водная эрозия.

Кроме того, при проведении обработок парового поля в весенне-летние месяцы верхний выровненный рыхлый слой почвы, лишенный растительности, также легко размывается во время ливневых осадков потоками воды, стекающими по склону. При этом нарезанные в мае узкие щели шириной 16…22 мм с шагом 1,4…2,8 м, перпендикулярно выполненным в позднеосенний период щелям, приводят к стоку воды по ним и размыву почвы.

Пожнивные остатки равномерно распределенные в верхнем, слое почвы в паровом поле в течение весенне-летнего периода разлагаются частично, поэтому после посева озимой пшеницы на разложение оставшейся части стерни в течение всего ее вегетационного периода расходуется значительная часть нитратного азота. Активность процесса разложения пожнивных остатков в паровых полях в летний период значительно снижается из-за низкой влажности верхнего слоя почвы. Это создает дефицит нитратного азота в почве и приводит к снижению урожайности озимой пшеницы.

Наиболее близким по технической сущности (прототипом) к предлагаемому способу противоэрозионной обработки почвы в паровом поле [Пат. РФ №2564849, МПК А01В 79/02. Заявлено 18.03.2014, опубл. 10.10.2015 в Бюл. №28], который включает основную обработку почвы и одновременное создание на поверхности поля из пожнивных остатков продуваемых и непродуваемых кулис, чередующихся между собой и расположенных поперек склона. При этом непродуваемые кулисы сохраняют на поверхности парового поля при проведении весенне-летних культиваций в течение всего периода до посева озимой пшеницы, а при каждой весенне-летней культивации непродуваемые кулисы перемещают по склоновому участку снизу вверх на величину, соизмеримую с их шириной, причем под основанием непродуваемых кулис при их создании и весенне-летних культивациях парового поля выполняют локальное почвоуглубление.

Недостатком прототипа является то, что пожнивные остатки находящиеся в непродуваемых кулисах, которые сохраняются на паровом поле в течение всего весенне-летнего периода до посева озимой пшеницы разлагаются частично. В следствие этого после посева озимой пшеницы часть нитратного азота тратится на разложение оставшейся части пожнивных остатков в течение всего ее вегетационного периода, это создает дефицит азота, одного из основных элементов питания растений, кроме того в способе прототипе не предусмотрено внесение в непродуваемые кулисы минеральных удобрений, что в целом снижает урожайность озимой пшеницы.

Недостатком прототипа также является то, что под основанием непродуваемых кулис локальное почвоуглубление выполняется без смещения в сторону вершины склона от центра основания кулис. При таком расположении локального почвоуглубления под кулисами требуется дополнительное время, необходимое для проникновения стекающей по склону воды через почвенно-стерневую массу кулисы в нижние горизонты почвы. Это приводит к тому, что при интенсивном поступлении воды ее объем перед кулисами быстро увеличивается, происходит перелив скопившейся воды через кулисы и их размыв, приводящий к лавинообразному стоку воды и эрозии.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение противоэрозионной устойчивости почвы и урожайности озимой пшеницы.

Технический результат достигается в предлагаемом способе противоэрозионной обработки почвы в паровом поле, включающем основную обработку почвы с одновременным созданием на поверхности поля из пожнивных остатков продуваемых и непродуваемых кулис, чередующихся между собой и расположенных поперек склона, при этом непродуваемые кулисы сохраняют на поверхности поля до посева озимой пшеницы и перемещают их по склоновому участку при весенне-летних культивациях снизу вверх на величину, соизмеримую с их шириной, а под основанием непродуваемых кулис при их создании и весенне-летних культивациях выполняют локальное почвоуглубление, тем что при первой основной обработке парового поля в процессе создания непродуваемых кулис в них вносят препараты для ускорения разложения пожнивных остатков, а перед последней культивацией парового поля в непродуваемые кулисы вносят минеральные удобрения, при этом локальное почвоуглубление под основанием кулис выполняют в виде нарезаемых щелей, которые смещены от центра основания кулис в сторону вершины склона.

Из известного уровня техники не известно решение, содержащее совокупность признаков, аналогичных предлагаемому решению.

Совокупность существенных признаков предлагаемого способа противоэрозионной обработки почвы в паровом поле находится в следующей причинно-следственной связи с достигаемым техническим результатом.

В предлагаемом способе противоэрозионной обработки почвы в паровом поле проводятся первая основная обработка почвы с одновременным созданием на поверхности парового поля из пожнивных остатков продуваемых и непродуваемых кулис, чередующихся между собой и расположенных поперек склона, при этом в непродуваемые кулисы вносят препараты для ускорения разложения пожнивных остатков, находящихся в непродуваемых кулисах, весенне-летние культивации парового поля, при которых непродуваемые кулисы сохраняют на поверхности парового поля и при каждой культивации перемещают их снизу вверх по склоновому участку на величину соизмеримую с их шириной, при этом перед последней культивацией парового поля в непродуваемые кулисы вносят минеральные удобрения. Такая совокупность признаков в сравнении со способом-прототипом приводит к сокращению времени разложения пожнивных остатков основная часть которых находится в непродуваемых кулисах, что позволяет значительно сократить расход нитратного азота находящегося в почве на разложение пожнивных остатков в период вегетации озимой пшеницы и за счет этого, как следствие, дополнительно накопленный нитратный азот и другие питательные элементы, образуемые при разложении пожнивных остатков и внесенные перед последней культивацией парового поля минеральные удобрения, позволят увеличить урожайность озимой пшеницы.

Кроме того, в сравнении со способом-прототипом, под основанием непродуваемых кулис выполняют локальное почвоуглубление, в виде нарезаемых щелей, которые смещены от центра основания непродуваемых кулис в сторону вершины склона, что позволяет уменьшить расстояние от края непродуваемых кулис обращенного к вершине склона до нарезаемых щелей. Это приводит к быстрому проникновению стекающих по склону, при ливнях и интенсивном снеготаянии, потоков воды в глубокие горизонты почвы, и снижает накопление объема воды перед кулисами, что позволяет предотвратить перелив воды через непродуваемые кулисы и их размывание потоками стекающей воды, тем самым повышает противоэрозионную устойчивость почвы.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется фиг. На фиг. схематично изображено поперечное сечение пласта почвы, обработанного предлагаемым способом.

Предлагаемый способ противоэрозионной обработки почвы в паровом поле осуществляют следующим образом. В осенний период почвообрабатывающим орудием выполняют рыхление почвы без оборота пласта, одновременно с этим на поверхности поля, поперек склона, из пожнивных остатков создают чередующиеся между собой продуваемые и непродуваемые кулисы, при этом во время создания непродуваемых кулис в них вносят препарат для ускорения разложения пожнивных остатков, а под основанием непродуваемых кулис нарезают щели которые смещены от центра основания кулис в сторону вершины склона. В весенний период, по мере отрастания сорняков проводят первую культивацию парового поля. Одновременно с выполнением первой и последующих весенне-летних культиваций непродуваемые кулисы сохраняют на поверхности поля непосредственно до посева озимых культур и перемещают при каждой культивации снизу вверх по склону на величину, соизмеримую с шириной непродуваемых кулис, при этом под основанием непродуваемых кулис нарезают щели которые смещены от центра основания кулис в сторону вершины склона. При выполнении предпоследней культивации в непродуваемые кулисы вносят минеральные удобрения. Последняя предпосевная культивация парового поля выполняется непосредственно перед посевом с небольшим разрывом во времени. При этом непродуваемые кулисы и содержащиеся в них минеральные удобрения и пожнивные остатки распределяются в верхнем обработанном слое почвы парового поля. Посев озимой пшеницы выполняют поперек склона.

Пример конкретного осуществления предлагаемого способа противоэрозионной обработки почвы в паровом поле. Предлагаемый способ обработки почвы осуществлялся в условиях Саратовской области, на поле ФГБНУ «НИИСХ Юго-Востока», после уборки проса. Обрабатываемое паровое поле располагалось на склоне южной экспозиции с уклоном 3-5°. Почва - чернозем маломощный, влажность почвы при обработке в осенний период в пахотном слое составляла 22,3%, твердость почвы - 1,9 МПа. Масса стерни была равна 247 г/м², высота стерни составляла 21,4 см. В первой половине сентября сплошное рыхление почвы с образованием продуваемых и непродуваемых кулис выполняли почвообрабатывающим орудием [патент Российской Федерации №2318303, кл. А01В 13/16, А01В 49/02, заявка №2006127791 от 31.07.2006, опубл. 10.03.2008 в Бюл. №7], дополнительно оснащенного щелерезами смещенными от центра основания образуемых кулис в сторону вершины склона и устройством для внесения в непродуваемые кулисы препарата для ускорения разложения пожнивных остатков. Глубина обработки рыхляще-подрезающими рабочими органами составляла 15,7 см, глубина нарезаемых щелей под основанием непродуваемых кулис была равна 28,6 см. Одновременно с обработкой почвы поперек склона, из пожнивных остатков создавались продуваемые и непродуваемые кулисы, чередующиеся между собой, при этом в непродуваемые кулисы вносили препарат для ускорения разложения пожнивных остатков СТИМИКС^®НИВА А. Норма внесения препарата составляла 2 л/га, расход рабочей жидкости был равен 200 л/га.

Первая весенняя обработка в паровом поле выполнялась почвообрабатывающим орудием дополнительно оснащенного щелерезами [патент Российской Федерации №2612211, кл. А01В 13/16, заявка №2015151672 от 01.12.2015, опубл. 03.03.2017 в Бюл. №7], на глубину 10…12 см. Глубина нарезаемых щелей под основанием непродуваемых кулис составляла 23,7 см. Влажность в верхнем слое почвы 0-10 см была равна 20,3%. При первой и последующих культивациях парового поля в весенне-летний период непродуваемые кулисы перемещались постоянно вверх по склону на величину равную 28,3…32,4 см. Предпоследняя летняя культивация в паровом поле проводилась этим же почвообрабатывающим орудием с дополнительно установленным устройством для внесения гранулированных минеральных удобрений в непродуваемые кулисы. Норма внесения азотных и фосфорных удобрений составляла N₄₀P₄₀ кг/га действующего вещества.

Предпосевная культивация на паровом поле проводилась под углом 35-40° к не-продуваемым кулисам на глубину равную 6,7 см. Она выполнялась культиватором КПС-4 укомплектованным боронами БЗТС-1,0. При проведении культивации непродуваемые кулисы равномерно разравнивались рабочими органами культиватора и боронами по обработанной поверхности парового поля. Посев озимой пшеницы выполняли поперек склона сеялками СЗП-3,6.

Способ-прототип осуществляли в тех же условиях, на одном поле после уборки проса, в те же сроки. В осенний период рыхление почвы с образованием продуваемых и непродуваемых кулис выполняли почвообрабатывающим орудием [патент Российской Федерации №2318303, кл. А01В 13/16, А01В 49/02, заявка №2006127791 от 31.07.2006, опубл. 10.03.2008 в Бюл. №7], дополнительно оснащенного щелерезами, установленными по центру основания образуемых непродуваемых кулис. Средняя глубина обработки рыхляще-подрезающими рабочими органами составляла 16,1 см, глубина локального почвоуглубления щелерезами была равна 29,3 см. Одновременно с обработкой почвы поперек склона, из пожнивных остатков создавались продуваемые и непродуваемые кулисы. В средней части под основанием непродуваемых кулис выполнялось локальное почвоуглубление щелерезами.

Первая культивация весной по способу-прототипу в паровом поле проводилась почвообрабатывающим орудием, оснащенным плоскорежущими лапками на глубину 10…12 см. Глубина локального почвоуглубления щелерезами под основанием непродуваемых кулис по их центру составляла 24,2 см. При проведении первой и последующих летних культиваций на паровом поле непродуваемые кулисы перемещались постоянно вверх по склону на величину 27,7…33,1 см.

Предпосевная культивация парового поля проводилась под углом 35-40° к непродуваемым кулисам на глубину равную 6,7 см культиватором КПС-4 укомплектованным боронами БЗТС-1,0. При проведении предпосевной культивации сорняки полностью подрезались, при этом непродуваемые кулисы равномерно разравнивались рабочими органами культиватора и боронами по поверхности парового поля. После чего, поперек склона проводился посев озимой пшеницы сеялками СЗП-3,6.

В отличие от способа-прототипа, внесение в непродуваемые кулисы при их образовании препарата для ускорения разложения пожнивных остатков и минеральных удобрений во время предпоследней культивации парового поля, обеспечивало более интенсивное разложение пожнивных остатков предшествующей культуры, увеличивало к моменту посева озимой пшеницы количество нитратного азота в почве, что в итоге способствовало повышению урожайности.

Кроме того, так как под основанием непродуваемых кулис выполняли локальное почвоуглубление, в виде нарезаемых щелей, смещенных от центра основания непродуваемых кулис в сторону вершины склона, то сокращался поверхностный сток воды, вызывающий эрозию почвы на склоновых землях.

Сравнение предлагаемого способа противоэрозионной обработки почвы в паровом поле со способом-прототипом на склоновых землях в условиях Саратовской области показало (таблицы 1, 2), что общее количество выпавших осадков в виде дождя за период апрель-август составило 119,2 мм. Из 5 дождей за этот период один дождь имел ливневый характер, интенсивность которого составила 0,18 мм/мин, количество выпавших осадков было равно 43,7 мм. Поверхностный сток воды и смыв почвы на паровом поле, обработанном по способу-прототипу, в этом случае составили соответственно 3,1 мм и 0,3 т/га. На участке, обработанном по предлагаемому способу, в таких условиях, за счет того, что под основанием непродуваемых кулис нарезаны щели со смещением от центра основания кулис в сторону вершины склона, то для просачивания стекающей воды в нарезанные щели и далее в глубокие горизонты почвы требуется меньше времени в отличие от способа-прототипа. В связи с этим перед непродуваемыми кулисами скапливалось незначительное количество дождевой воды, так как она успевала просочиться через кулису в нарезанные щели. Поэтому перелив воды через непродуваемые кулисы в предлагаемом способе отсутствовал. В способе-прототипе в местах понижений наблюдалось скопление воды перед непродуваемыми кулисами и ее перелив через них, в итоге в таких местах формировался сток воды и смыв почвы.

В остальных случаях, при выпадении осадков их интенсивность была невысокой, сток воды и эрозия почвы на сравниваемых способах обработки парового поля отсутствовали. При весеннем снеготаянии поверхностный сток талой воды и смыв почвы в сравниваемых способах обработки почвы полностью отсутствовали.

Внесение препарата для ускорения разложения пожнивных остатков СТИ-МИКС^®НИВА А в непродуваемые кулисы при их создании в дозе 2 л/га при расходе рабочей жидкости 200 л/га обеспечило за период с первой половины сентября по конец августа следующего года разложение пожнивных остатков после уборки проса на 75,3%. В способе-прототипе этот показатель в варианте без внесения минеральных удобрений составил 37,9%, а с внесением минеральных удобрений в дозе N₄₀P₄₀ кг/га действующего вещества этот показатель увеличился до 39,4%.

Совместное внесение в паровом поле препарата для ускорения разложения пожнивных остатков СТИМИКС®НИВА А в непродуваемые кулисы при их создании и минеральных удобрений во время предпоследней культивации, обеспечило повышение содержания нитратного азота в почве в сравнении со способом-прототипом: в варианте без внесения удобрений на 24%, в варианте с внесением удобрений на 9,3%. В итоге, применение предлагаемого способа противоэрозионной обработки почвы в паровом поле позволило получить повышение урожайности озимой пшеницы в сравнении со способом-прототипом: в варианте без внесения удобрений на 15,8%, в варианте с внесением удобрений на 6,4%.

Применение предлагаемого способа противоэрозионной обработки почвы в паровом поле на склоновых землях позволяет повысить противоэрозионную устойчивость почвы и урожайность озимой пшеницы.