способ накопления влаги в почве при возделывании сельскохозяйственных культур

Формула изобретения

1. Способ накопления влаги в почве при возделывании сельскохозяйственных культур, включающий рыхление пахотного и подпахотного слоев почвы ниже плужной подошвы на 0,10-0,18 м, формирование водопоглощающих щелей с заполнением их растительными и корневыми остатками и вносимыми органическими удобрениями, отличающийся тем, что щелевание проводят с интервалом 0,5-0,7 м, причем в пахотном слое, в средней части щели выполняют дренажные каналы, а измельченную и равномерно распределенную после уборки солому вычесывают из стерни, перемещают в щелевое пространство и заделывают в нарезанные щели, в почвенные экотоны в виде полос рыхлого сложения, насыщенных органическим веществом и почвенной микрофлорой, вдоль нарезанных щелей высевают пропашные культуры, возделывание основной сельскохозяйственной культуры производится в пространствах между щелями, при этом почвообрабатывающие агрегаты перемещаются по постоянному маршруту с отклонением не более 5-10 см.

2. Способ накопления влаги в почве при возделывании сельскохозяйственных культур по п.1, отличающийся тем, что рыхление почвы и пополнение органического вещества почвенных экотонов соломистыми остатками производится после уборки зерновых колосовых культур по мере необходимости, а в остальное время для заделки растительных и стерневых остатков применяют приемы поверхностной обработки почвы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам возделывания сельскохозяйственных культур. Известен способ совмещения основной противоэрозионной обработки почвы и внесения удобрений (патент РФ 2164730, кл. А01В 49/06, опубл. 10.04.2001), включающий основную противоэрозионную обработку почвы совместно с нарезкой наклонных в продольно-вертикальной плоскости щелей и нарезкой горизонтальных щелей, расположенных над наклонными, а также формирования внутрипочвенных влагонакопительных емкостей в виде трапеций, расположенных в нижней части наклонных щелей. Одновременно производится равномерное послойное распределение удобрений разных видов в горизонтальных и наклонных щелях и последующая их заделка с мульчированием верхнего слоя почвы. Такая обработка позволяет значительно уменьшить проявление водной и ветровой эрозии на полях, а также повысить урожайность сельскохозяйственных культур. Недостатком данного способа является быстрое осыпание наклонных и горизонтальных щелей после прохода рабочих органов, что мешает влаге, накапливающейся в верхнем мульчирующем слое, проникнуть глубже в почву.

Известен способ возделывания сельскохозяйственных культур (а.с. СССР 1531877, кл. А01В 79/02, опубл. 30.12.1989), содержащий рыхление пахотного и подпахотного слоев почвы, причем в подпахотном слое нарезаются щели с кротовинами, которые заполняются почвой плодородного слоя. Одновременно с щелеванием в кротовины вносят жидкие органические удобрения, а в зону залегания семян - жидкие минеральные удобрения. С целью подготовки почвы под посев семян над кротовинами производят профильное рыхление верхней части стенок щелей и образование откосов с углом между ними 60-90°. Получаемая таким образом форма профиля в наибольшей мере отвечает агротехническим требованиям формирования и развития мощной корневой системы растений. Все это позволяет уменьшить потери влаги, улучшить водно-воздушный режим почвы, создать условия для интенсивного развития микроорганизмов и дождевых червей.

Недостатком данного способа является то, что щели мульчируются почвой, которая имеет сравнительно высокую плотность и снижает водопроводящую способность щели.

Наиболее близким аналогом способа возделывания сельскохозяйственных культур является способ накопления влаги в почве при возделывании озимой пшеницы в условиях орошения (патент РФ 2172577, кл. А01В 79/02, А01В 49/02, А01В 13/16, опубл. 27.08.2001), включающий мульчирование почвы растительными остатками предшественника и вносимыми органическими удобрениями. После лущения растительных остатков стерни и надземных частей предшественника выполняется рыхление пахотного и подпахотного горизонта ниже плужной подошвы на 0,10-0,18 м с шагом между зонами рыхления 0,3-0,4 м. Затем производится вспашка с полным оборотом пласта, одновременно с которой формируются наклонные водопоглощающие щели с заполнением последних растительными и корневыми остатками и вносимыми органическими удобрениями, при этом верхний гребень наполнителя размещается на 3-5 см ниже глубины посева семян озимой пшеницы. Вышеописанный способ обеспечивает интенсивное развитие растений даже в острозасушливые годы с высокими температурами почвы и воздуха, а также суховеями и в условиях орошения на примере сорта Юбилейная 50 гарантированно обеспечивает прибавку урожая от 1,5 до 2 т зерна с каждого гектара.

К недостаткам данного способа можно отнести высокую энергозатратность, отсутствие последействия в дальнейшие годы и заметное повышение урожайности культур лишь в засушливые годы. При благоприятном увлажнении почвы основным препятствием для повышения продуктивность культурных растений будет интенсификация процессов разложения растительных остатков в водопоглощающих щелях, в результате чего повысится концентрация токсичных веществ, уменьшится количество азота. Растения, произрастающие вблизи от места разложения растительных остатков, будут находиться в угнетенном состоянии. В этом случае эффективность предлагаемого способа влагосбережения будет неустойчивой. На тяжелых и малогумусных почвах прибавка урожайности культур будет выше, чем на плодородных и оструктуренных почвах, где возможен и отрицательный эффект.

Техническая задача предлагаемого изобретения - гарантированное повышение урожайности сельскохозяйственных культур в различные по количеству выпадаемых осадков годы на фоне снижения энергозатрат на обработку почвы за счет рационального перераспределения влаги, органических остатков в почве и точного размещения пропашных культур на биомелиорируемых участках агроландшафта, расположенных в виде полос (почвенных экотонов), способствующих повышению эффективности использования природных ресурсов влаги и почвенного плодородия.

Решение поставленной задачи достигается следующей совокупностью признаков способа.

В осенний период времени производится рыхление пахотного и подпахотного слоев ниже плужной подошвы на 0,10-0,18 м. Одновременно с этим формируются водопоглощающие щели с интервалом 0,5 0,7 м, в средней части которых (в пахотном слое) нарезаются дренажные каналы, а измельченная и равномерно распределенная после уборки солома вычесывается из стерни, перемещается в щелевое пространство и заделывается в нарезанные щели. В дальнейшем почвообрабатывающая техника, техника по уходу за посевами и уборочная техника перемещаются по постоянному маршруту с отклонением не более 5-10 см, что через 4-6 лет приведет к образованию почвенных экотонов (окультуренных участков почвы в виде полос, насыщенных органическим веществом, почвенной микрофлорой, зоофауной, имеющих рыхлое сложение и способных перераспределять влагу с поверхности почвы в щелевое пространство) на месте расположения щелей. Также для формирования почвенных экотонов и уничтожения сорной растительности в выведенном из установленного чередования культур поле севооборота применяется чередование пара (чистого или занятого сидеральными культурами) и озимой пшеницы. После введения экотонизированного поля в севооборот на нем согласно схеме севооборота в насыщенные органическим веществом почвенные экотоны вдоль нарезанных щелей высевают пропашные культуры, корневая система которых армирует стенки щели, а посев остальных (непропашных) культур проводится традиционным способом. При этом под корневой системой вдоль щелевого пространства локально вносятся минеральные удобрения. В последующие годы рыхление почвы и пополнение органического вещества почвенных экотонов соломистыми остатками производится после уборки зерновых колосовых культур по мере необходимости, а в остальное время для заделки растительных и стерневых остатков применяются приемы поверхностной обработки почвы.

В отличие от известного в предлагаемом способе щелевание проводится с интервалом 0,5 0,7 м, в средней части щели выполняется кротовина, а ее верхняя часть мульчируются растительными остатками культуры предшественника, собранными с поверхности поля. После этого вся сельскохозяйственная техника будет передвигаться по технологической колее вдоль нарезанных щелей, способствуя образованию почвенных экотонов через 4-6 лет. С целью интенсификации процесса формирования почвенных экотонов, а также для уничтожения сорной растительности в выведенном из установленного чередования культур поле севооборота применяется чередование пара (чистого или занятого сидеральными культурами) и озимой пшеницы в течение указанного периода. По завершении формирования почвенных экотонов на поле согласно схеме севооборота вдоль нарезанных щелей высевают пропашные культуры, корневая система которых укрепляет стенки щели, а основная сельскохозяйственная культура возделывается в пространствах между щелями. Под корневую систему пропашных культур локально вносятся минеральные удобрения. В дальнейшем рыхление почвы и пополнение органического вещества почвенных экотонов соломистыми остатками производится после уборки зерновых колосовых культур по мере необходимости, а в остальное время для заделки растительных и стерневых остатков применяются приемы поверхностной обработки почвы.

Новизна и оригинальность предлагаемого способа заключается в том, что для повышения эффективности накопления и сохранения влаги в почве верхняя часть нарезанной щели мульчируется растительными остатками, которые предварительно вычесываются из стерни и перемещаются в область щели. При этом щель нарезается с интервалом 0,5 0,7 м и в средней части содержит кротовину, в которую локально вносятся минеральные удобрения. В последующие 4-6 лет поле выводится из севооборота, причем вся сельскохозяйственная техника перемещается по постоянному маршруту с отклонением не более 5-10 см вдоль нарезанных щелей, которые, ежегодно обновляясь и насыщаясь органикой, образуют экотоны (границы сред). Для более быстрого формирования почвенных экотонов и уничтожения сорной растительности в выведенном из установленного чередования культур поле севооборота применяется чередование пара (чистого или занятого сидеральными культурами) и озимой пшеницы в течение периода, необходимого для достижения указанных целей. После того как экотоны сформируются, поле вводится в севооборот, причем рядом с нарезанными щелями высеваются пропашные культуры, а основная сельскохозяйственная культура возделывается в межщелевом пространстве. Под корневой системой пропашных культур локально вносятся минеральные удобрения. Дальнейшее рыхление почвы и пополнение органического вещества почвенных экотонов соломистыми остатками производится после уборки зерновых колосовых культур по мере необходимости, а в остальное время для заделки растительных и стерневых остатков применяются приемы поверхностной обработки почвы.

На фиг.1 показан поперечный разрез пахотного и подпахотного горизонтов почвы.

Способ осуществляется следующим образом. При уборке культуры-предшественника стебли и прочие пожнивные растительные остатки измельчаются и равномерно распределяются по поверхности поля комбайном, образуя мульчирующий слой 1. При выполнении способа производится рыхление пахотного и подпахотного слоев ниже плужной подошвы на 0,10-0,18 м при помощи плуга-рыхлителя с наклонными стойками. Одновременно с этим нарезаются водопоглощающие щели 2 с интервалами в 0,5 0,7 м, глубиной 0,35 0,43 м и шириной 0,04 м каждая, а также кротовины 4 диаметром 0,1 м в средней части каждой щели на глубине 0,15 м. Часть соломистой массы вычесывается из оставленной на поверхности поля стерни 6, подается в прищелевую область и заделывается в верхнюю часть щели 2 на глубину до 0,10 0,15 м.

При поведении обработки почвы установленный на тракторе приемник сигналов GPS и совмещенная с ним система управления (например «Auto Trac») запоминает курс и в последующие годы позволит трактору двигаться строго по линии, зафиксированной при первом проходе агрегата. Таким образом, при выполнении последующих технологических операций вся почвообрабатывающая техника, техника по уходу за посевами и уборочная техника будут передвигаться по технологической колее вдоль нарезанных щелей 2, что позволит восстанавливать почвообрабатывающим орудиям водопроводящий канал (щель), тем самым обеспечивая гарантированное проникновение влаги вглубь. Также продвижение безотвальных орудий по постепенно насыщаемым органическими остатками участкам почвы позволит снизить тяговое сопротивление и повысить ресурсы работоспособности сельскохозяйственных агрегатов. Наличие кротовины под вертикально замульчированной щелью не даст обледеневшей и разбухшей от влаги соломе воспрепятствовать проникновению талых вод через щель в глубину.

На следующий год данное поле выводят из севооборота и оставляют под чистый или занятый (сидератами) пар, для уничтожения сорной растительности поверхностными обработками почвы и максимального разложения соломистых остатков в щелевом пространстве.

Чередование пара и озимых культур продолжается до тех пор, пока поле не очистится от сорняков и в месте локализации соломистых остатков 3 (в виде полос - экотонов) почва не станет наиболее плодородной, способной через разрыхленную поверхность и щелевое пространство перераспределять поверхностную влагу от зимних и летних осадков в более глубокие влагосберегающие горизонты почвы.

После достижения указанных результатов экотонизированное поле вводится в севооборот. Наличие на нем полос-экотонов 3 с благоприятными для возделывания пропашных культур характеристиками почвенного плодородия позволит значительно сократить в севообороте количество глубоких обработок почвы и тем самым снизить ежегодные затраты на проведение данного агроприема.

Посев пропашных культур проводится в подготовленные полосы - экотоны 3, расположенные над щелью 2. При этом под корневой системой вдоль щелей вносятся локально минеральные удобрения 5, что позволяет устранить недостаток азота в почве, вызванный перепреванием соломы. Разложившиеся и полуразложившиеся соломистые остатки, смешанные с почвой во время поверхностных обработок, не окажут отрицательного влияния на проростки и молодые растения пропашных культур. Наличие небольшого (5-8 см) мульчирующего слоя 1 над щелью 2 предохраняет влагу от диффузно-конвекторного выдувания в летний период. Корневая система пропашных культур в условиях лучшей аэрации и обеспечения влагой (за счет ее перераспределения непосредственно под корневую систему), развиваясь вдоль щелей, позволит дополнительно укрепить (армировать) ее стенки. Возделывание основной сельскохозяйственной культуры производится в пространствах между щелями одновременно с пропашными.

Создание почвенных экотонов на фоне улучшенного влагообеспечения, снижение антропогенной нагрузки на почву движителями сельскохозяйственной техники и отказ от оборота пласта позволят в черноземной степи создать условия для развития дождевых червей, которые, в свою очередь, улучшат водно-физические свойства почвы и повысят ее плодородие.

Совокупность указанных положительных эффектов обеспечит гарантированное повышение урожайности сельскохозяйственных культур в различные по количеству выпадаемых осадков годы.