способ накопления влаги в почве при возделывании озимой пшеницы в условиях орошения и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ накопления влаги в почве при возделывании озимой пшеницы в условиях орошения, включающий мульчирование почвы растительными остатками предшественника и вносимыми органическими удобрениями, вспашку с полным оборотом пласта и рыхление пахотного и подпахотного слоев, отличающийся тем, что после лущения растительных остатков стерни и надземных частей предшественника проводят рыхление подпахотного горизонта ниже плужной подошвы на 0,10 - 0,18 м с шагом между зонами рыхления 0,3 - 0,4 м, одновременно со вспашкой формируют наклонные водопоглощающие щели с заполнением последних растительными и корневыми остатками и вносимыми органическими удобрениями, при этом верхний гребень наполнителя размещают на 3 - 5 см ниже глубины посева семян озимой пшеницы.

2. Орудие для обработки почвы, включающее раму, на которой закреплены плужные корпуса и под углом к направлению движения направляющая с лемехом на нижней кромке, отличающееся тем, что количество направляющих равно числу корпусов, направляющие размещены за каждым корпусом, при этом каждая направляющая имеет круглую стойку и размещена на раме плуга с возможностью переустановки и изменения положения как по высоте, так и к направлению движения, при этом направляющая выполнена ступенчатой со стороны полевого обреза, а бороздной обрез имеет косой срез, меньшая часть нижней ступени выполнена с шириной захвата в 1/4 - 1/3 раза меньше, чем ширина захвата корпуса плуга.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к технологиям возделывания озимой пшеницы, преимущественно в условиях орошения.

Известен способ борьбы с эрозией почвы на склонах, включающий рыхление почвы поперек склона с образованием щелей и надгорных гребней, в котором с целью уменьшения возможности смыва почвы за счет увеличения водопоглащающей способности щели, часть надгорного гребня перемещают вверх по склону с образованием в местах выемки почвы из гребня водоотводных канальцев.

Известно также устройство для борьбы с эрозией почвы на склонах, включающее раму и рыхлительные зубья, в котором с целью уменьшения возможности смыва почвы за счет увеличения водопоглощающей способности щели устройство снабжено установленными за и между рыхлительными зубьями шарнирно закрепленными на раме скребками, верхними концами контактирующими с приводной винтовой поверхностью, в которой на торцевой ее части выполнена радиальная прорезь (SU, авторское свидетельство N 1147256, МПК⁴ А 01 В 13/16. Способ борьбы с эрозией почвы на склонах и устройство для его осуществления //Л.Г. Прпрян. Заявлено 10.07.1981, опубликовано 30.03.1985).

Недостатком известного способа и устройства является повышенный смыв почвы из-за того, что стекающая вода, встретившись с нагорным гребнем, частично впитывается в него, а оставшаяся часть стекает вдоль гребня в низкие места, где накапливается и прорывается гребень. Это приводит к лавинообразным процессам и образованию новых канав вдоль склонов.

Известны также способ поделки вертикальных водопоглащающих щелей с одновременным внесением органического заполнителя и устройство для его осуществления, в которых с целью повышения водопоглощающей способности щели и увеличения срока ее службы, устройство снабжено механизмом для прерывистого перемещения бесконечного элемента, направляющая планка выполнена из двух соединенных между собой в вертикальной ее части посредством горизонтально расположенного поперек направления движения шарнира частей и снабжена упором для взаимодействия с установленным на бесконечном элементе упором (SU, авторское свидетельство N 1134123, МПК⁴ А 01 В 13/16. Устройство для нарезки водопоглощающих щелей с одновременным внесением органического заполнителя// Б. Г. Гордиенко и А.А. Кожухов. Заявлено 24.06.1983, опубликовано 15.01.1985).

Недостатки известного устройства заключаются в том, что жгуты соломы, образуемые вильчатыми пальцами, отличаются размерами, плотностью, массой материала и ориентацией в нем отдельных компонентов (стеблей), что ведет к снижению поглощающей способности щели и быстрому ее заилению.

Кроме названного объекта известно устройство для нарезки водопоглощающих щелей с одновременным внесением в них соломы, включающее раму с закрепленными на ней щелерезом, продольным и двумя поперечными транспортерами с боковинами и их приводом, с целью улучшения качества заполнения щели соломой снабжено размещенными между боковинами дополнительными транспортерами, каждый из которых кинематически связан с поперечными транспортерами, причем длина одного дополнительного транспортера больше длины другого, а поперечные транспортеры установлены под углом к направлению движения устройства (SU, авторское свидетельство N 1143320, МПК⁴ А 01 В 13/16. Устройство для нарезки водопоглощающих щелей с одновременным внесением в них соломы // Загрядский Р.Г. Заявлено 14.12.1983, опубликовано 07.03.1985).

Описанное устройство не обеспечивает полного и равномерного заполнения водопоглощающих щелей соломой, так как при неравномерной ее подаче в пространство между боковинами оставшаяся там солома, обладая упругими свойствами, расширяется и заклинивает это пространство, при этом возникают большие силы трения, препятствующие качественному заполнению щели соломой.

Наиболее близким аналогом в части способа при возделывании озимой пшеницы в орошаемом земледелии, является способ накопления влаги в занятых парах, включающий мульчирование почвы соломой зерновых культур, в котором перезимовавшую отросшую сидеральную культуру подкашивают спустя 5-7 дней после начала фазы бутонизации на высоте 18-22 см, измельченную биомассу оставляют на поверхности почвы, а в период понижения среднесуточных температур до 4-5^oC вновь отросшую отаву сидеральной культуры измельчают и запахивают, причем при промерзании почвы на глубину 8-10 см проводят щелевание почвы на глубину 40-45 см (RU, патент N 2132602, МПК⁶ А 01 В 79/02. C1. Способ накопления влаги в занятых парах // Березин А.М., Брюханов В.В., Шпедт А.А., Черных А.А. Заявлено 21.05.1998, опубликовано 10.07.1999).

Запашка сидеральной культуры на глубину 25-27 см приводит к тому, что мульчирующий слой укладывается на дно плужной подошвы. Солома на дне плужной подошвы, являющейся водонепроницаемым экраном, способствует стоку накопившейся влаги в локальные, местные, и рельефные понижения. Проведение агротехнического приема - щелевание почвы на глубину 40-45 см - при промерзании верхнего слоя на глубину 8-10 см становится проблематичной по следующим причинам. Рельеф почвы после вспашки имеет гребни с шагом 35 см. Высота гребней 10-15 см. Перемещение трактора с навесным щелевателем ЩН-2- 140 возможно только поперек вспашки. Рабочая скорость движения агрегата не превышает 1,8-2,0 км/ч. Из-за неровностей поверхности поля и промерзания верхнего слоя почвы щелерезом нарезаются разноглубинные щели. Нарезанные таким образом щели работают только на короткий период: накопление влаги за зимне-весенний период.

Наиболее близким устройством для реализации предлагаемого ниже описанного способа является орудие для противоэрозионной обработки почвы на склонах, включающее раму, на которой закреплены плужные корпуса, и установленную перед ним фрезу с защитным кожухом, в котором с целью улучшения защиты почвы от водной эрозии на склонах защитный кожух снабжен установленными под углом одна относительно другой направляющими, на нижних кромках которых закреплены лемеха, а их задние концы имеют между собой зазор, причем вершина угла между направляющими размещена в промежутке между плужными корпусами; одна из направляющих имеет шарнирно установленное крыло с механизмом регулирования угла поворота (SU, авторское свидетельство N 1066472 А, МПК³ А 01 В 49/02. Орудие для противоэрозионной обработки почвы на склонах //А.Д.Кормещиков. Заявлено 24.08.1982, опубликовано 15.01.1984).

К недостаткам заявленного орудия относятся большие энергозатраты и локальная запашка растительных и пожнивных остатков на дно плужной канавы. Шаг между гребнями пожнивных остатков на дне канавы равен ширине захвата описанного плуга. Наличие фрезы на раме плуга требует усиления конструкции рамы, усложнения конструкции орудия и существенно увеличивает его массу.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в повышении урожайности и качества зерна озимой пшеницы.

Эффект и технический результат, которые могут быть получены при осуществлении изобретения, выражаются в снижении поливных норм в период вегетации растений, поверхностного стока и смыва плодородного слоя, снижении колееобразования под опорами многоопорных дождевальных машин и потерь урожая по зерну, сохранении плодородия почвы и повышении жизнеобеспечения растений озимой пшеницы в осенне-зимний период.

Указанный эффект и технический результат при осуществлении изобретения достигаются тем, что в известном способе накопления влаги в почве при возделывании озимой пшеницы в условиях орошения, включающем мульчирование почвы растительными остатками предшественника и вносимыми органическими удобрениями, вспашку с полным оборотом пласта и рыхление пахотного и подпахотного слоев, в предлагаемой технологии после лущения растительных остатков стерни и надземных частей предшественника проводят рыхление подпахотного горизонта ниже плужной подошвы на 0,10...0,18 м с шагом между зонами рыхления 0,3... 0,4 м, одновременно со вспашкой формируют наклонные водопоглощающие щели с заполнением последних растительными и корневыми остатками и вносимыми органическими удобрениями, при этом верхний гребень наполнителя размещают на 3...5 см ниже глубины посева семян озимой пшеницы.

Для осуществления указанного способа предусмотрено орудие для обработки почвы, включающее раму, на которой закреплены плужные корпуса и под углом к направлению движения направляющая с лемехом на нижней кромке, в котором в отличие от известного устройства количество направляющих равно числу корпусов, направляющие размещены за каждым корпусом, при этом каждая направляющая имеет круглую стойку и размещена на раме плуга с возможностью переустановки и изменения положения как по высоте, так и к направлению движения, при этом направляющая выполнена ступенчатой со стороны полевого обреза, а бороздной обрез имеет косой срез, меньшая часть нижней ступени выполнена с шириной захвата в 1/4...1/3 раза меньше, чем ширина захвата корпуса плуга.

Проведенный заявителями анализ уровня технологий (способов) и техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявителями не обнаружен аналог (как в части способа, так и в части устройства для осуществления способа), характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения. Предложенные ближайшие аналоги для способа и для устройства позволили выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителями техническому результату отличительных признаков в заявленных способе и устройстве для осуществления способа, изложенного в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию изобретательского уровня заявители провели дополнительный поиск известных способов и технических решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от ближайшего аналога признаками заявленного изобретения. Результаты проверки показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня технологии и техники, поскольку из уровня техники, в частности, заявленным изобретением не предусматриваются известные преобразования. Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень" по действующему законодательству.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлен поперечный разрез пахотного слоя и подпахотного горизонта после уборки предшественника или измельчения ее соломистой массы.

На фиг. 2 - то же, после проведения лущения стерни, надземных частей и растительных остатков.

На фиг. 3 - профиль пахотного слоя и подпахотного горизонта после полосного рыхления на общую глубину 0,4 - 0,45 м с шагом между неразрыхленными зонами 0,3 - 0,4 м.

На фиг. 4 - профиль последней борозды при основной обработке почвы - образование наклонной водопоглощающей щели и ее заполнение растительной массой и органическими удобрениями.

На фиг. 5 - профиль поверхности поля, пахотного слоя с наклонными водопоглощающими щелями и подпахотный горизонт с разрыхленными полосами.

На фиг. 6 - поперечное сечение колеи под одной из опор дождевальной машины при проведении вегетационных поливов.

На фиг.7 - орошаемое поле и колея от опорных тележек многоопорной дождевальной машины кругового действия.

На фиг. 8 - схематично показан навесной плуг для основной обработки почвы с устройствами для поделки наклонных водопоглощающих щелей, вид в плане.

На фиг. 9 - то же, вид слева.

На фиг. 10 - вид А фиг. 8, вид стойки и направляющей при выполнении технологического процесса.

Предложенный способ реализуют следующим образом.

В качестве предшественника может быть использована многолетняя залежь люцерны (клевера) или однолетняя кормовая культура, которая в конце мая - в первой декаде июня была убрана в качестве зеленого корма. После уборки предшественника для получения заданной продуктивности вносят после уточнения на основе химического анализа почвы двойной суперфосфат и калийные удобрения. Гранулированный суперфосфат и калийную соль вносят поверхностно машинами для внесения удобрений (1РМГ-4, СТН-4,2 и др.). Далее (см. фиг. 1 и 2) проводят лущение стерни 1 предшественника и заделку растительных остатков широкозахватными дисковыми лущильщиками. Глубина поверхностной обработки верхнего слоя 2 (фиг. 2) составляет 8...10 см. После этого вносят ранее неиспользованную солому зерновых культур. Для этого используют разбрасыватели органических удобрений РОУ-6. После этого на каждый гектар вносят 40...60 т органических удобрений. Далее приступают к выполнению второй технологической операции по обработке почвы. После лущения растительных остатков стерни, надземных частей предшественника, соломы и органических удобрений проводят рыхление подпахотного горизонта ниже плужной подошвы на 0,10...0,18 м с шагом между зонами рыхления 0,3...0,4 м. Для этого используют навесные плуги. С рамы навесного плуга (например ПЛН-5-35) демонтируют дисковый нож, предплужники и корпуса. На место корпусов устанавливают плоские стойки с долотами на нижних участках. Толщина стоек - 14 мм. Глубина хода долот - 0,4...0,45 м. Шаг расстановки стоек - 0,35 м. При перемещении переоборудованного пахотного агрегата осуществляют рыхление описанными стойками пахотного слоя 3 и подпахотного горизонта 4. Положение плоских стоек рыхлителя определяет шаг t (фиг. 3) между зонами рыхления (0,3; 0,35; 0,4 м). Это приводит к тому, что плужная подошва 5 на глубине 0,25...0,27 м разрыхляется узкой полосой 6 на ширину больше ширины плоской стойки рыхлителя (см. фиг. 2 и 3).

Одновременно со вспашкой формируют наклонные водопоглощающие щели 7 с заполнением последних растительными и корневыми остатками и вносимыми органическими удобрениями в качестве наполнителя 8. Это достигается тем, что после каждого отваленного пласта (см. фиг. 4 и 5) на его наклонную поверхность укладывают слой пожнивных и растительных остатков, прошлогодней соломы и внесенных органических удобрений. Наполнители 8 в сечении имеют вид косоугольного треугольника с вершиной, ориентированной вверх. Основание косоугольного треугольника размещено либо над плужной подошвой (фиг. 5), либо над зоной рыхления 6 или в иных сочетаниях. Спустя две-три недели после вспашки проводят влагозарядковый (провокационный) полив с нормой 100...150 м³/га. За счет влагозарядкового полива верхний слой 9 (см. фиг. 5) увеличивает свою относительную влажность до 20. ..24%. Наличие большого количества положительной температуры и оптимальной влажности приводит к тому, что через 3...4 суток теплолюбивые и иные сорняки интенсивно прорастают. Поперек вспашки сначала проводят боронование средними зубовыми боронами 3 БЗСС-1,0, в два следа. После этого в том же направлении проводят культивацию стрельчатыми лапами паровых культиваторов КПС-4,0 (КСО-4) и боронами БЗСС-1,0 в один след. Глубина культивации не должна превышать 6-8 см. Практически до посева поверхность поля готова для выполнения этого агротехнического приема. Однако в летний период выпадают в условиях Нижнего Поволжья хотя и редкие, но ливневые дожди. Для уничтожения образовавшейся почвенной корки проводят дополнительную культивацию, благодаря которой уничтожаются многолетние корнеотпрысковые сорняки. Благодаря тому, что верхний гребень наполнителя 8 в наклонной водопоглощающей щели 7 размещен на 3...5 см ниже глубины культивации (ложе для посева семян озимой пшеницы), избыточное количество влаги направляется в полости щелей 7 и через зоны рыхления 6 - в подпахатный горизонт 4. Таким образом исключается поверхностный сток избыточной влаги на поверхности парового поля и увеличиваются почвенные запасы влаги. Наполнитель 8 в каждой наклонной щели 7 распределяет естественные и искусственные осадки не только в пахотном слое 3, но и в нижних слоях и в подпахотном горизонте 4.

Как правило, в условиях Нижней Волги в июле и августе количество выпавших осадков минимально и для произрастания семян озимой пшеницы недостаточно. По этой причине на поле проводят предпосевной влагозарядковый полив с нормой 200. ..250 м³/га. При поливе многоопорными дождевальными машинами фронтального или кругового действия (см. фиг. 6 и 7) остается колея 10 глубиной 2. . .3 см, что не препятствует посеву. За этот период и благодаря поливам почва в пахотном слое 3 приобретает требуемую плотность.

Посев проводят в конце августа и в первой декаде сентября зерновыми сеялками СЗ-3,6 в агрегате только с гусеничными тракторами класса тяги 3. Норма высева 3,5...4,0 млн. шт. на га. После посева проводят послепосевное прикатывание кольчато-шпоровыми катками 3 ККШ-6А.

Достаточное количество запасов почвенной влаги, минерального питания и положительных температур приводит к тому, что на 5...6 день всходы появляются над землей. Начинается интенсивный рост надземной части растения и корневой массы. С мощной корневой системой растения уходят под зиму. Даже в бесснежную зиму растения устойчиво переносят низкие отрицательные температуры. Этому способствуют наклонные щели 7, заполненные наполнителем 8. В ранне-весенний период проводят первый вегетационный полив с нормой 200...300 м³/га и дробно вносят азотные минеральные удобрения. В период колошения осуществляют внекорневые подкормки вместе с поливной водой микроэлементами и азотными удобрениями (карбамид или ЖКУ). После цветения осуществляют последний вегетационный полив с нормой 400...440 м³/га. Наклонные щели 7 с имеющимися в них наполнителями 8 обеспечивают доступ оросительной воды в пахотный слой 3 и подпахотный горизонт 4. По направлению тока воды за счет естественной гравитации развивается основная корневая масса вместе со скелетными и сосущими корнями. Корни озимой пшеницы распространяются не только в верхнем слое. Они достигают плужной подошвы 5 и через зоны рыхления 6 проникают в подпахотный горизонт 4, обеспечивая каждое растение элементами минерального питания. При поливе дождеванием избыточная невпитавшаяся влага за счет наклонных щелей 7 и малого шага 0,3...0,4 м между ними поглощается почвой, заполняя полости щелей 7 и проникая в зоны рыхления 6.

Таким образом, описанный способ накопления влаги в почве при возделывании озимой пшеницы в период основной подготовки почвы (полосного рыхления и вспашки с полным оборотом пласта и поделкой наклонных щелей) за счет провокационного и предпосевного (влагозарядкового) поливов, перехвата ливневых осадков и их равномерного распределения в пахотном слое, накопления влаги за осенне-летний период и вегетационных поливов со сниженными нормами обеспечивает интенсивное развитие растений даже в острозасушливые годы с высокими температурами почвы и воздуха, а также суховеями.

Наличие наклонных щелей 7 исключает лавинообразный характер образования каналов под опорами дождевальных машин. Незначительная колея под ними не препятствует проведению скашивания стеблей озимой пшеницы в валки навесными валковыми жатками ЖНС-6 в агрегате с комбайнами, а также подбор и обмолот хлебной массы зерноуборочными комбайнами семейств "Дон", "Енисей", "Кедр" и др.

Для поделки наклонных щелей и заполнения их растительным наполнителем 8 предусмотрено орудие для обработки почвы (см. фиг. 8 и 9). Орудие включает раму 11, на которой закреплены плужные корпуса 2 и под углом к направлению движения направляющая 13 с лемехом 14 на нижней кромке 15. На раме 11 размещены опорное колесо 16 с винтовым механизмом 17 и подвеска 18. Подвеска 18 содержит кронштейны с пальцами для соединения с тягами навесной системы тракторов класса тяги 3 и 4.

Количество направляющих 13 равно числу корпусов 12. Направляющие 13 размещены за каждым корпусом 12. Каждая направляющая 13 имеет круглую стойку 19 и размещена на раме 11 плуга с возможностью переустановки и изменения положения как по высоте, так и к направлению движения. Направляющая 13 выполнена ступенчатой со стороны полевого обреза 20. Бороздной обрез 21 имеет косой срез. Меньшая часть 22 нижней ступени выполнена с шириной захвата в 1/4. . .1/3 раза меньше, чем ширина захвата корпуса плуга. Стойки 19 направляющих 13 на раме 11 закреплены посредством отъемных кронштейнов 23.

Орудие работает следующим образом.

Плуг штатно, согласно инструкции по эксплуатации, готовят к работе. С рамы 11 плуга демонтируют дисковый нож и предплужники. На раме 11 посредством кронштейнов 23 крепят круглые стойки 19 направляющих 13. Положение стоек 19 на раме 11 плуга уточняют в полевых условиях, а в зависимости от количества растительных остатков - уточняют угол постановки направляющих 13 к направлению движения. Опорным колесом 16 задают глубину вспашки, а изменением высоты стойки 19 - форму наклонной щели 7.

При движении пахотного агрегата на заданной скорости первым корпусом 12 пласт почвы оборачивается и укладывается на предыдущий. Установленная за корпусом 12 направляющая 13 своим лемехом 14 срезает разрыхленный слой почвы вместе с соломой, органикой и пожнивными остатками. Вся эта масса сначала направляющей смещается в сторону полевого обреза 20 и сбрасывается на дно 24 (см. фиг. 10) плужной канавы. С плужной канавы 24 масса лемешно-отвальной поверхностью приподнимается и укладывается бороздным обрезом 21 на поверхность ранее отваленного пласта 25 (см. фиг. 4). При этом происходит деформирование правой наклонной стенки щели 7 и беспрепятственное ее заполнение растительным наполнителем 8. При дальнейшем перемещении второй корпус 12 по ходу движения плуга срезает "чистый", т.е. без пожнивных и растительных остатков старопахотный пласт и укладывает его на наполнитель 8, укрывая его и одновременно создавая вторую наклонную стенку. Таким образом, за счет того, что меньшая часть 22 нижней ступени направляющей 13 имеет ширину в 1/4...1/3 раза меньше, чем ширина захвата корпуса 12 (спереди идущего или сзади), обеспечивается выполнение наклонных щелей заданной конфигурации со всеми устойчиво выполняемыми агротехническими операциями. Растительные остатки, минеральные удобрения и органика вместе с накопившейся влагой способствуют разложению органических веществ. Так как последние были смещены вместе с почвой с дневной поверхности поля, семена сорных растений уничтожаются биологическим путем, а в полостях щелей идут почвообразовательные процессы, направленные на восстановление плодородия почвы. Наклонные щели 7 вместе с наполнителями 8 являются магазинами питательных веществ и способствуют интенсивному корнеобразованию. Корни растений - озимой пшеницы - приобретают не только горизонтальную направленность (мочковатость), но и вертикально-стержневую форму.

Заявленный способ накопления влаги в почве при возделывании озимой пшеницы в условиях орошения на примере сорта Юбилейная 50 гарантированно обеспечивает прибавку урожая от 1,5 до 2 т зерна с каждого гектара.

Описанный способ с успехом применяется и в неорошаемом земледелии.

Таким образом, вышеупомянутые сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения совокупности условий: заявленные способ и устройство для его осуществления предназначены для использования в сельском хозяйстве при проведении обработки почвы, при этом орудие можно использовать и для обычной вспашки; возможность осуществления изобретения достигается с помощью известных методов и средств; предложенный способ обработки почвы (рыхление и поделка наклонных водопоглощающих щелей) обладают высокой эффективностью, достигаемой на всех стадиях жизненного цикла озимой пшеницы, начиная от произрастания семян, перезимовки и кончая цветением и колошением; способ накопления влаги благоприятно влияет на почвообразовательные процессы, сохранение плодородия почвы, исключение ее смыва и стока оросительной воды; технический результат предложенного орудия для осуществления способа достигается при простоте конструкции, применении известных элементов и характеризуется широкими возможностями.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость" по действующему законодательству.