Способ и устройство для органического возделывания зерновых культур

Способ и устройство для органического возделывания зерновых культур

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к способам возделывания зерновых культур и может найти применение в сельском хозяйстве.

Известен способ посева И.Е.Овсинского /1/, основанный на системе земледелия с саморегулированием растений при посеве по принципу «густо - пусто»: «…растения для того, чтобы выдать большой урожай, должны расти очень густо, причем с боков иметь свободное пространство…» /1, с.164/. В таких посевах растения вынуждены вести внутривидовую борьбу, располагая одновременно изобилием света и питания вблизи. Посев зерновых вели на глубину около 5 см лентами шириной около 30 см на влажное основание капиллярного слоя почвы, чередуя их с незасеянными полосами той же ширины (фиг.1). При этом посев осуществляли рядковым способом по шесть рядков в каждой ленте. Всходы обрабатывали конными полольниками 2-3 раза, пока не подрастут зерновые на засеянных лентах и не создадут затемнение в незасеянной полосе, что, в свою очередь, позволяет подавлять рост сорняков и равносильно эффекту боронования.

Данный способ посева обеспечивал тогда (в конце 19 века) прорастание семян без дождя на 6-й день, ускоренное развитие зерновых на 2 недели и увеличение урожая до двух раз.

Однако в современных условиях реализация данного способа современными техническими средствами затруднена, в частности, из-за повреждения всходов при прохождении тяжелой техники. Но этот способ дает представление об оптимальной для проявления эффекта «густо-пусто» ширины засеваемых и незасеваемых культурой полос и необходимости специальных мер для подавления сорняков на незасеваемых зерновой культурой полосах.

Известны способ посева зерновых культур через полосу при примерно равных по ширине размерах (20-25 см) засеваемой и незасеваемой полос /2/ и устройство для его осуществления (патент РФ №2204891). Почву в засеваемой полосе рыхлят по всей ширине на глубину посева и одновременно укладывают семена вразброс на подготовленное ложе. Верхний слой взрыхленной почвы сдвигают в незасеваемую полосу. Оставшуюся прикрывающую семена взрыхленную почву выравнивают и уплотняют.

Укладка убираемого, наиболее сухого слоя почвы из засеваемой полосы на засеваемую полосу в виде гребня позволяет получать дополнительную влагу, которая скатывается с гребня в засеваемую полосу и благоприятно влияет на развитие зерновых. Сорняки же, укрытые дополнительным слоем сухой земли и не получающие атмосферной влаги, не прорастают длительное время, а посевы зерновых в период кущения затемняют незасеваемую полосу, создавая эффект боронования. Производственная проверка способа была проведена еще в 2002 году на 3500 га и показала хорошие результаты.

Однако практики отмечают иногда прорастание сорняков на незасеянной полосе (на некоторых почвах после дождей) и значительное снижение прибавки урожая (относительно заявленной). Кроме того, прорастание сорняков происходит и при сужении ширины полосы высева, что требует тщательной настройки сеялки и высокой культуры предпосевной подготовки.

Но этот способ посева зерновых показал возможность проявления эффекта «густо-пусто» с удвоением урожайности при полосном посеве и ширине полос (20-25 см), меньшей, чем у Овсинского И.Е., если ипользовать приемы с эффектом, равносильным боронованию незасеянных полос.

Известен способ чересполосного посева яровой и озимой культур (фиг.2) в полосу примерно такой же ширины (18-22 см) для каждой культуры /3/, реализуемый, в частности, на серийных сеялках-культиваторах СКП-2,1 («Омичка»), СЗС-2,8 и СЗС-4,2 («Нива»). И проблема подавления сорняков в незасеянных яровой культурой полосах разрешена, поскольку эти полосы занимают озимой культурой, например рожью, высеваемой одновременно с яровой культурой. При этом обеспечивается полноценное затемнение сорняков озимой культурой, создавая эффект боронования, и отпадает необходимость в дополнительных обработках посевов, при сохранении эффекта «густо-пусто» для яровых. Причем влияние сужения полосы высева яровой культуры даже до 15 см на урожайность пока не замечено.

Однако при посеве после культивации, например, иногда отмечают недопустимое снижение полевой всхожести из-за превышения заданной глубины заделки семян на участках обработанного перед посевом поля с пониженной плотностью почвы, что связывают с жестким креплением сошника с рамой «Омички» и значимым изменением угла атаки стреловидной лапы при погружении переднего колеса сеялки в избыточно рыхлую почву.

Поэтому для посева после культивации более подходят сошники, закрепляемые на подвеске с возможностью отслеживания рельефа поля. При этом становится возможной реализация совместного посева яровых зерновых культур и многолетних трав, семена которых требуют мелкой заделки, если посевную машину снабдить аппаратами для посева трав.

Известна сеялка универсальная зернотукотравяная СУЗТ-3,6, что представляет собой модернизированную сеялку СЗ-3,6 с универсальными высевающими аппаратами и однодисково-анкерными сошниками полосного посева и, в частности, позволяет вести посев зерновых на полосу 2,5 см (глубину до 8 см), подпокровный посев семян трав по озимым и яровым культурам, сеять мелкосемянные многолетние травы (люцерну, клевер и др.) с нормой расхода семян от 4 кг/ га на глубину 2-3 см /по данным, предоставленным ООО «Технический центр Лаишево», Республика Татарстан, г.Лаишево/. Но сеялка СУЗТ-3,6 не предназначена обеспечивать условия проявления эффекта «густо-пусто».

Известен вариант модернизации высевающего устройства сеялки типа СЗ-3,6 и СЗП-3,6 на основе замены обычных двухдисковых сошников для рядового высева на однодисково-анкерные сошники с полосой высева 3…4 см /4/. Однодисково-анкерные сошники сочетают достоинства и дисковых, и анкерных рабочих органов. Их способность легче врезаться в почву, держать заданную глубину заделки семян позволяет вести сев в более ранние сроки - сразу после боронования (для закрытия влаги), исключив из технологии операцию культивации. Семена укладываются во влажную почву на уплотненное ложе. Сошники также качественно работают и на посеве озимых культур. А модернизация сеялки в хозяйстве с приобретением готового ремонтного комплекта обходится всего около 30…40 тыс.руб. (в ценах 2008 года).

Однако ширина полосы высева 3…4 см таких сошников недостаточна для проявления эффекта «густо-пусто», превышая незначительно ширину полосы высева, присущую обычному рядовому посеву (1-2 см). Кроме того, при междурядьи 15 см промежуток между полосами составит 11…12 см, что выходит за предел ограничения на междурядье для узкорядного посева (не более 10 см, см. ГОСТ 16265-89) и может обернуться потерей качества всходов. А по условиям обработки почвы рабочими органами ширина полосы высева не может превышать половину междурядья. С другой стороны, представляется возможным достижение ширины полосы высева 10 см (и более), если слегка изменить конструкцию однодисково-анкерного сошника, в частности, увеличив угол между направлением движения посевного агрегата и плоскостью диска или (и) диаметр диска. Известны подобные сошники и с полосой высева 5…6 см. Не исключается установка стреловидных сошников с междурядьем 45 см и сдвинутых на половину междурядья сошников для рядового высева (или узкополосного, или узкорядного).

Обращаем внимание на отсутствие сведений по определению нижнего предела ширины полосы высева, при котором имеет место полное или частичное проявление эффекта «густо-пусто» (см., например, /1, 2, 3/). Опираясь на практику разбросного посева, отмечаем заметное проявление эффекта «густо-пусто», начиная с полосы высева шириной 5…6 см.

Целью заявленного изобретения является повышение качества возделывания зерновых при подборе схем чересполосного размещения семян яровой культуры и озимой культуры (или многолетней травы) по площади поля, обеспечивающих наиболее благоприятные условия произрастания культуры, включая подавление сорняков, соблюдение условий проявления эффекта «густо-пусто», на основе посева в полосу при возможности эффективной технической реализации.

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, состоит в реализации возделывания яровых культур и озимых культур (или многолетних трав) с использованием для чересполосного посева культур рядковых посевных машин, укомплектованных рабочими органами для высева в полосу, при уменьшении засоренности посевов сорняками, повышении устойчивости хлебостоя к полеганию, урожайности зерновых и качества зерна при сокращении затрат на единицу продукции и поддержании плодородия полей без применения удобрений и других химических средств.

Для достижения указанного технического результата при возделывании зерновых культур посев яровой культуры и озимой культуры (или многолетней травы) проводят с междурядьем 12.5…20 см в одну полосу с семенами одной культуры, или смесью семян культур через полосу (или рядок) с семенами озимой культуры (или многолетней травы), или незасеянную с шириной полос не менее 5 см и не более половины междурядья с промежутком между полосами не более 10 см или через рядок с междурядьем 20…23 см и с промежутком между полосами 20…30 см.

Кроме того, под покров озимых в сроки боронования проводят подсев озимой зерновой культуры (или многолетней травы), например, сеялкой СУЗТ-3,6 с узкополосными однодисково-анкерными сошниками с шириной полосы высева до 2,5 см /4/ и универсальными высевающими аппаратами, а после уборки зерновых озимую культуру (или траву) заделывают в почву дисковой бороной вместе с пожнивными остатками. Причем посев зерновых проводят, например, сеялкой СЗП-3,6 или СЗ-3,6 с однодисково-анкерными сошниками с шириной полосы высева 5…6 см и двухдисковыми сошниками для рядового высева.

Для осуществления способа возделывания предлагается высевающее устройство с ящиком для посевного материала с двумя отделениями для семян и двумя валами с высевающими аппаратами, общими подводящими устройствами, соединенными семяпроводами сошниками на шарнирно прикрепленных к раме и подпружиненных к почве поводках.

При этом с междурядьем 12.5, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 см установлены сошники с шириной полосы высева не более половины междурядья и соответственно не менее 5, 5, 5, 5, 6, 7, 8, 9, 10 см или установлены по одному через один сошник для рядового, или узкополосного, или узкорядного высева и при междурядьи 20, 21, 22, 23 см с шириной полосы не менее 10, 12, 14, 16 см соответственно. Причем на одном валу установлены универсальные аппараты для высева семян зерновых культур и многолетних трав.

На чертежах представлено:

Фиг.1 - схема посева И.Е.Овсинского;

Фиг.2 - пример схемы полосного посева яровой 1 и озимой 2 культур;

Фиг.3-пример схемы посева яровой 1 культуры в полосу через полосу (или рядок) с озимой 2 культурой (или многолетней травой);

Фиг.4 - пример схемы посева озимой 2 культуры в полосу через пустую полосу 3 (или рядок);

Фиг.5 - пример схемы посева яровой 1 культуры и озимой 2 культуры (или многолетней травы) при максимальном междурядьи.

При ширине высева сошника менее половины междурядья на практике схемы размещения семян по площади посева имеют другую ширину засеваемого яровой (покровной) культурой пространства и не засеваемого, отличные от представленных на чертежах.

При этом для обеспечения условий проявления эффекта «густо-пусто» справедливы соотношения и ограничения: ширина пространства, засеваемого покровной культурой, Lз=1п, где 1п - ширина полосы высева сошника; ширина незасеваемого покровной культурой пространства Lн=2*1м-1п, где 1м - междурядье, а сумма пространств Lз+Lн=2*1м, причем Lн находится в пределах 20…30 см /1, 2/.

При междурядьи (1 м) 15 см и ширине полосы высева (1п) 5…6 см однодисково-анкерного сошника, например, получаем Lз=5…6 см, Lн=24…25 см. И при других междурядьях соблюдаются условия для проявления эффекта «густо-пусто» (Lн в пределах 20…30 см, а Lз не меньше 5 см).

Для осуществления способа на высевающем устройстве сеялки типа семейства СЗ-3,6 или СЗП-3,6, например, проводят замену сошников (через один) на однодисково-анкерные с полосой 5…6 см, осуществляют остальные операции по модернизации сеялки в соответствии с Рекомендациями /4/, с заменой штанг и пружин на усиленные (на поводках с однодисково-анкерными сошниками), в частности. Другой вариант модернизации высевающего устройства сеялки, когда проводят замену всех сошников на однодисково-анкерные с полосой 5…6 см.

Пример 1 осуществления способа

На сеялке СЗ-3,6 с сошниками с полосой высева шириной 5…6 см окна зерновых высевающих аппаратов, соответствующие рядкам (или полосам), засеваемым озимой культурой (фиг.3, см. 2), перекрывают заслонками. Аналогично перекрывают задвижками высев у туковысевающих аппаратов для полос, засеваемых яровой культурой (фиг.3, см. 1). Все высевающие аппараты подбором шестеренок редуктора, рабочей длины высевающих катушек или позиции фиксации задвижек настраиваются в обычном порядке, например, на 2/3 нормы высева яровой культуры и 1/3 нормы высева озимой культуры (с учетом отключения части высевающих аппаратов). Зерновой отсек бункера загружают семенами яровой культуры, например пшеницы. Семена озимой ржи, например, загружают в отсек для туков и осуществляют сев в обычные для весенней посевной сроки.

Конец примера 1

После появления всходов и позже на ранних стадиях их развития полосы с различными культурами способны обеспечивать нормальное затенение почвы и всходов сорняков. С выходом яровых на стадию стеблевания озимые, отставая в развитии, стелятся по поверхности почвы и способны подавлять всходы сорняков без гербицидов в промежутках между полосами яровых. При этом для колошения и созревания яровых возникают дополнительные ресурсы солнечного света и частично питания, способствуя проявлению эффекта «густо-пусто» с соответствующим повышением урожайности (без удобрений) и устойчивости хлебостоя к полеганию. А при уборке яровых солому измельчают и разбрасывают. Тогда при осенней обработке дисковой бороной (с провокацией сорняков) зелень озимой культуры заделывают в почву в качестве сидерата вместе с пожнивными остатками, поддерживая плодородие почвы ускорением их нитрификации.

Пример 2 осуществления способа.

На сеялке СЗП-3,6 с сошниками с полосой высева шириной 5…6 см окна зерновых высевающих аппаратов, соответствующие рядкам (или полосам), засеваемым озимой культурой (фиг.3, см.2), перекрывают заслонками. Высевающие аппараты настраиваются в обычном порядке, например, на 2/3 нормы высева яровой культуры и 1/3 нормы высева озимой культуры (с учетом отключения части высевающих аппаратов). Зерновой отсек бункера загружают семенами яровой культуры, например пшеницы. Семена озимой пшеницы, например, загружают в отсек для туков и осуществляют сев в обычные для весенней посевной сроки.

Конец примера 2

После сева смешанные всходы яровой и озимой пшеницы, например, на ранних стадиях развития слабо отличаются от всходов одной только яровой культуры. При выходе яровых на стадию стеблевания озимая культура, отставая в развитии, стелется по поверхности, затеняя почву на полосах и промежутках между ними, и способна подавлять всходы сорняков без гербицидов, не составляя конкуренции яровой культуре в борьбе за ресурсы солнечного света. Отбор дополнительного питания из почвы относительно редкими растениями озимой культуры может ими же компенсироваться затенением почвы и соответствующим распределением корневой системы растений различных культур в почве. При этом для колошения и созревания яровых возникают дополнительные ресурсы солнечного света и частично питания, способствуя проявлению эффекта «густо-пусто» с соответствующим повышением урожайности (без удобрений) и устойчивости хлебостоя к полеганию, ускорением созревания хлебов. А при уборке яровых на высоком срезе солому разбрасывают без измельчения или оставляют стеблестой после очесывающих жаток.

На следующий год озимая пшеница с хорошим укоренением за удлиненный вегетационный период (с самой весны), перезимовавшая под защитой высокой стерни (или стеблестоя), отличается повышенной кустистостью и способностью к ускоренному развитию с опережением прикрытых соломой и стерней непотревоженных сорняков на промежутках шириной всего 9…10 см между полосами со всходами озимых - до смыкания стеблестоя. При этом отсутствуют условия для проявления эффекта «густо-пусто», но можно вполне расчитывать на получение второго урожая (при одной основной подготовке почвы и одной посевной, с соответствующей экономией ресурсов).

Пример 3 осуществления способа

На сеялке СЗ-3,6 с сошниками с полосой высева шириной 5…6 см окна зерновых высевающих аппаратов, соответствующие незасеваемым рядкам (или полосам) (фиг.4, см.3), перекрывают заслонками. Все зерновые аппараты настраивают в обычном порядке на 2/3 нормы высева озимой культуры (или выше). Бункер загружают семенами озимой пшеницы, например, и проводят сев в обычные осенние сроки.

Конец примера 3

На следующий год под покров озимых поперек всходов в сроки боронования проводят подсев озимой зерновой культуры (пшеницы или ржи), например, той же модернизированной сеялкой СЗ-3,6, но при замене чистиков-ложеобразователей под ширину полосы до 2,5 см /4/. Норму высева выбирают с учетом результатов перезимовки озимых, например 1/3 обычной. С выходом покровной культуры на стадию стеблевания растения подсеянной культуры, отставая в развитии, стелятся на поверхности почвы и способны подавлять всходы сорняков без гербицидов в пространстве, свободном от покровных растений. При этом для колошения и созревания покровной озимой культуры возникают дополнительные ресурсы солнечного света, способствуя проявлению эффекта «густо- пусто» с соответствующим повышением урожайности (и устойчивости хлебостоя к полеганию). А при уборке урожая солому измельчают и разбрасывают. При осенней обработке поля дисковой бороной зелень озимой культуры (весеннего подсева под покров) можно заделать в почву в качестве сидерата вместе с пожнивными остатками для поддержания плодородия почвы ускорением нитрификации.

При совместном или смешанном посеве зерновой культуры и многолетней травы необходимы в составе высевающего устройства и зерновые, и травосеящие аппараты. Вместо травосеящих в заявляемом устройстве предусмотрены универсальные высевающие аппараты, одинаково пригодные для высева зерновых и мелкосемянных многолетних трав (люцерна, клевер и др.). Поэтому в остальном реализация заявляемого способа при посеве яровых вместе с травами не отличается от посева яровых вместе с озимыми зерновыми культурами. При этом возможно использование модернизированной посевной машины типа семейства СЗ-3,6 (СЗП-3,6) с однодисково-анкерными сошниками с шириной полосы высева 5…6 см, например, если зерновые высевающие аппараты заменить на универсальные, а высев яровой культуры осуществлять туковыми высевающими аппаратами. Тогда придется повысить производительность туковых аппаратов, чтобы обеспечивать норму высева яровой зерновой культуры. Для этого потребуется дополнительная модернизация посевной машины.

Таким образом, заявленные способ и устройство для возделывания зерновых культур на основе предлагаемых схем чересполосного размещения семян яровой культуры и озимой культуры (или многолетней травы) при посеве в полосы (и рядки) и стабилизации глубины заделки семян при независимой подвеске сошников с отслеживанием рельефа поля предоставляют возможность повышения качества возделывания зерновых, обеспечивая благоприятные условия произрастания культуры, включая подавление сорняков и поддержание плодородия полей, а также эффективную техническую реализацию.

Это достигается использованием для посева иного класса посевных машин, а именно рядковых механических, например, типа семейства СЗ-3,6 (СЗП-3,6), дополненных рабочими органами для высева в полосы, однодисково-анкерными сошниками, в частности. Уменьшается засоренность совместных и смешанных посевов сорняками, которые подавляются растениями озимой культуры (или многолетней травы), посеянной вместе с яровыми или под покров. Обеспечиваются условия проявления эффекта «густо-пусто» - повышается устойчивость хлебостоя к полеганию, урожайность зерновых и качество зерна, ускоряется вызревание хлебов. Увеличивается кустистость озимых при пониженной норме высева. При смешанном посеве яровой культуры и озимой культуры (или многолетней травы) сохраняется возможность получения двух урожаев при одной подготовке почвы (и одной посевной). Поддерживается плодородие полей травосеянием, ускорением нитрификации пожнивных остатков, например, при заделке озимой культуры в почву в качестве сидерата после уборки зерновых. В итоге сокращаются затраты на единицу продукции, повышается рентабельность зернопроизводства. И все это без применения удобрений и других химических средств, что соответствует концепции органического земледелия.

Эффективность технической реализации заявленного способа достигается относительной простотой заявленного устройства, например, когда модернизацию серийной посевной машины осуществляют заменой не всех, а только половины сошников для рядового высева на сошники для полосного высева при установке на одних и тех же поводках, при существенном сокращении расходов (почти в 2 раза: на ремонтный комплект для модернизации сеялки СЗП-3,6 (СЗ-3,6), например, потребуется 15…20 тыс.руб, вместо 30…40 тыс.руб. /4/ - в ценах 2008 года).

Отдельные элементы технологии, заложенные в заявленных способе и устройстве, проверены в нескольких хозяйствах Новосибирской области и показали хорошие результаты, снижение засоренности полей и повышение устойчивости хлебов к полеганию, в частности, и возможность повышения урожайности яровой пшеницы при совместном посеве с озимой рожью до 1,5 раз.

Предлагаемый способ и устройство способны обеспечивать производство экологически чистой (органической) зерновой продукции, реализуемой в «цивилизованных» странах по многократно более высоким ценам, что становится актуальным при членстве страны в ВТО и перспективе экспорта из Сибири в Юго-Восточную Азию.

Источники информации

1. Овсинский И.Е. Новая система земледелия. -Киев, тип.С. В.Кульженко, 1899.

2. Патент РФ №2235451 С2, кл.7 А01С 7/00, А01 В 79/02, 2004.

3. Патент РФ №237770 С2, кл.7 A01G 1/00, А01 В 79/02, 2009.

4. Рекомендации по модернизации зернотуковых сеялок семейства СЗ-3,6 и СЗП-3,6 для выполнения полосного посева сельскохозяйственных культур. «Технический центр Лаишево» РТ, ГНУ ВИМ, РАСХН, Министерство сельского хозяйства РФ. Казань, 2008.

1. Способ возделывания зерновых культур, в котором посев яровой культуры и озимой культуры или многолетней травы проводят с междурядьем 12,5…20 см в одну полосу с семенами одной культуры или смесью семян культур, через полосу или рядок с семенами озимой культуры или многолетней травы или незасеянную с шириной полос не менее 5 см и не более половины междурядья и с промежутком между полосами не более 10 см, или через рядок с междурядьем 20…23 см и с промежутком между полосами 20…30 см.

2. Способ по п.1, при котором под покров озимых в сроки боронования проводят подсев озимой зерновой культуры или многолетней травы.

3. Способ по п.1, при котором после уборки зерновых озимую культуру или многолетнюю траву заделывают в почву дисковой бороной вместе с пожнивными остатками.

4. Способ по п.2, при котором проводят подсев озимой культуры или многолетней травы сеялкой СУЗТ-3,6.

5. Способ по п.1 или 3, при котором проводят сев сеялкой СЗП-3,6 или СЗ-3,6 с однодисково-анкерными сошниками с шириной полосы высева 5…6 см и двухдисковыми сошниками для рядового высева.

6. Устройство для посева зерновых культур, содержащее емкости для посевного материала с двумя отделениями для семян и двумя валами с высевающими аппаратами и общими подводящими устройствами, соединенные семяпроводами сошники, на шарнирно прикрепленных к раме и подпружиненных к почве поводках, в котором с междурядьем 12.5, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 см установлены сошники с шириной полосы не более половины междурядья и соответственно не менее 5, 5, 5, 5, 6, 7, 8, 9, 10 см, или установлены по одному через один сошник для рядового, или узкополосного, или узкорядного высева и при междурядьи 20, 21, 22, 23 см с шириной полосы не менее 10, 12, 14, 16 см соответственно, причем на одном валу установлены универсальные аппараты для высева семян зерновых культур и многолетних трав.

7. Устройство по п.6, в котором с междурядьем 15 см установлены сошники с шириной полосы высева 5…6 см и сошники для рядового высева.