Способ возделывания сельскохозяйственных культур
METHOD OF CULTIVATING CROPS

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к растениеводству, и может быть использовано для возделывания сельскохозяйственных культур в одновидовых и межвидовых посевах.
В настоящее время в земледелии решаются задачи применения приемов, способствующих увеличению продуктивности агроэкосистем, снижению производственных затрат и воздействию на урожай при помощи последовательного упорядоченного чередования культур на поле. К таким приемам относятся выращивание в смешанных и совместных, одновременных или раздельных, в междурядьях, посевах двух и более культур на одной площади.
Известен «Способ одновременного посева зерновых и зернобобовых культур» (пат. РФ 2512009, МПК А01С 7/00), который включает ленточный чересполосный посев зерновых и зернобобовых культур. Высев семян каждой культуры осуществляют из отдельных бункеров с регулированием глубины заделки семян каждой культуры.
Посевы двух и более культур на одной площади хорошо зарекомендовали себя при производстве кормов. Однако, при одновременном выращивании в полосном и ленточном посеве разных культур необходимо учитывать потребность каждой культуры в обеспеченности элементами минерального питания, толерантности к пестицидам, время наступления уборочной спелости и т.д. В совместных полосных посевах культуры могут конкурировать за воду, питательные вещества и свет. Например, при посеве культур с разной высотой стебля высокостебельный компонент затеняет низко стебельный компонент.
Известен «Способ посева семян сельскохозяйственных культур и устройство для его осуществления» (Патент RU 2056715), согласно которому в один ряд, ярусно, можно высевать три или четыре культуры со своими глубинами заделки в почву. При таком способе посева культуры высеваются за один проход сеялки, при этом урожайность зеленой массы с единицы площади возрастает без существенного увеличения трудовых и энергетических затрат.
Однако, в связи с тем, что в смешанных посевах семена прорастают практически одновременно, уже на стадии всходов между растениями развивается межвидовая конкуренция. Поэтому главной проблемой таких посевов является подбор многокомпонентых смесей с учетом морфологической совместимости, темпов роста в начальные фазы развития, время наступления уборочной спелости и др. В некоторых случаях их пытаются совместить, проводя посев в разные сроки. Однако это мало приемлемо в технологическом плане и смешанные или совместные посевы оказываются экономически неэффективными.
7
За прототип принят «Способ возделывания озимой пшеницы» (патент RU 2250590, МПК А01С 7/00, А01В 79/02). Способ включает подпокровный посев озимой пшеницы под яровую зерновую культуру, уход за посевами и уборку. Подпокровный посев озимой пшеницы проводят одновременно с яровой пшеницей в один рядок, для чего половину нормы высева семян озимой пшеницы смешивают с половинной нормой высева семян яровой в соотношении 1:1.
К недостаткам прототипа относится то, что между одновременно высеянными культурами, которые всходят также одновременно, развивается конкуренция, которая ведет к снижению урожайности посевов. Яровая пшеница в смешанных посевах угнетает растения озимой пшеницы, часть которых усыхает, посевы неравномерно изреживаются и не формируют хозяйственно выгодного урожая. Высев половины нормы семян обеих культур также снижает урожай.
Технической задачей изобретения является предотвращение конкуренции между одновременно высеваемыми культурами.
Достигаемый технический результат заключается в том, что семена одновременно высеянных культур прорастают в разные заранее установленные сроки.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в способ возделывания сельскохозяйственных культур, включающий одновременный посев семян выращиваемых культур, уход за посевами и уборку урожая, согласно изобретению, введены новые признаки: до посева для каждой культуры планируют срок прорастания семян, длительность периода «посев семян - прорастание» и на семена культуры, у которой длительность планируемого периода превышает стандартный срок прорастания семян, наносят сплошной слой биоразлагаемого полимерного композита с длительностью периода биоразложения до механического расщепления на фрагменты идентичной длительности планируемого периода «посев семян - прорастание».
Композиционный материал (КМ), композит - многокомпонентные материалы, состоящие, как правило, из пластичной основы (матрицы), армированной наполнителями … Композиционные материалы с полимерной матрицей называются полимерными композиционными материалами. (ru.wikipedia.org>Композиционный материал)
Биоразложение или биотическое разложение - это процесс, в результате которого полимерный материал разлагается под действием живых организмов. На макроскопическом уровне биоразложение полимера обнаруживается по изменению и ухудшению основных свойств материала. Разложение начинается с фрагментации, когда полимер, в результате воздействия биотических или абиотических факторов подвергается химическому расчленению, приводящему к механическому расщеплению полимера на фрагменты. На следующем этапе происходит минерализация продуктов расщепления микроорганизмами. (Андрей Кржан. Биоразлагаемые полимеры и пластики. С.3, www.plastice.org)
Заявленный технический результат достигается благодаря совокупности новых признаков:
- планирование срока прорастания семян и длительности периода «посев семян - прорастание» позволяет дифференцировать сроки прорастания семян каждой из одновременно высеянных культур и обусловливает выбор биоразлагаемого полимерного композита, у которого длительность периода разложения до механического расщепления на фрагменты идентична длительности периода «посев семян - прорастание» культуры;
- нанесение на семена сплошного слоя биоразлагаемого полимерного композита, у которого длительность периода разложения до механического расщепления на фрагменты идентична длительности периода «посев семян - прорастание» предохраняет семена от контакта с водой до начала механической фрагментации полимера, но детерминирует поступление влаги и прорастание семян в запланированный срок с началом механического расщепления полимерного композита на фрагменты.
Совокупность указанных признаков является новой, отличает способ возделывания сельскохозяйственных культур от прототипа и определяет соответствие решения критерию «новизна».
Аналогичная совокупность признаков, решающая задачу предотвращения конкуренции между одновременно высеянными культурами, не обнаружена в источниках патентной и научно-технической информации, что говорит о наличии изобретательского уровня предложенного изобретения.
Признаки являются существенными, так как их взаимосвязь обеспечивает заявленный технический результат - семена одновременно высеянных культур прорастают в разные заранее установленные сроки, а изобретение решает техническую задачу предотвращения конкуренции между одновременно высеянными семенами сельскохозяйственных культур.
Способ возделывания сельскохозяйственных культур состоит в одновременном посеве семян выращиваемых культур, уходе за культурами и уборке урожая. До посева планируют сроки прорастания семян культур, учитывая такие факторы как продолжительность вегетации предшественника и высеваемой культуры, ее биологические и сортовые особенности, период массового развития болезней и вредителей и т.д. Для семян каждой культуры назначают специфическую дату прорастания. Дата посева одинаковая для всех, так как семена всех культур высевают одновременно.
После определения срока прорастания рассчитывают, в днях, длительность периода «посев семян - прорастание». При возделывании культур предлагаемым способом длительность периода может быть равна стандартному сроку прорастания, когда у культуры не изменяют срок прорастания семян, и превышать его. Стандартный срок прорастания определяют по ГОСТ 12038-84. Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения всхожести (http://docs.cntd.ru/document/1200023365).
Когда планируемая длительность периода «посев - прорастание» больше стандартного срока прорастания семян культуры, на семена наносят сплошной слой биоразлагаемого полимерного композита. Основными критериями для выбора полимерного композита являются его способность к механическому расщеплению на фрагменты в планируемый срок прорастания семян и отсутствие токсичных продуктов, образующихся при разложении.
Для реализации способа использовали биоразлагаемый композит, содержащий в качестве наполнителя биополимер крахмал. Разложение смешанных материалов начинается с натурального компонента, который разлагается полностью и тем самым разрушает всю структуру.
В зависимости от культуры меняется длительность периода «посев - прорастание» и срок механического расщепления полимерной композиции на фрагменты. Сплошной слой полимерного композита препятствует поступлению влаги в семена, то есть играет роль барьера между окружающей средой и семенем до тех пор, пока не начинается его механическое расщепление на фрагменты. С началом механического расщепления он теряет барьерные свойства, так как вода поступает к семенам по открывшимся каналам. Следствием дифференциации сроков механического расщепления полимерной композиции, нанесенной на семена разных культур, является дифференциация сроков прорастания семян.
Для синхронизации процессов потери полимером барьерных свойств и прорастания семян культуры, на семена наносят композит, у которого период разложения до механического расщепления на фрагменты идентичен длительности периода от посева до прорастания семян культуры.
При более коротком периоде разложения полимерного композита семена прорастут раньше запланированного срока, а при более длительном позже.
Наиболее часто определяемой характеристикой процесса разложения является показатель потери биоразлагаемым композитом массы, который измеряется в процентах за период времени. Показатель можно использовать для прогноза длительности периода до наступления механического расщепления полимера на фрагменты и потери им механических свойств.
На фигуре показана динамика изменения массы образца композита при воздействии почвенной микробиоты в течение 180 суток.
При попадании композита в почву начинается его деструкция. Сначала идет активное водопоглощение и резкое увеличением массы композита, затем адгезия бактерий на поверхность материала, проникновение мицелия микроскопических грибов вглубь полимерного композита и использование ими наполнителя в качестве источника питания, что вызывает постепенное снижение массы композита. При этом у композитов наблюдается изменение цвета, появление слоистой структуры и значительная потеря прочности. Уменьшается количество и размер крахмальных зерен, на них появляются дефекты в виде трещин, а в толще композиционного материала пустоты значительных размеров, приводящие к механической фрагментации композиционного материала.
Полимерную композицию наносят на семена в виде эмульсии, суспензии или раствора методом распыления или окунания. Наиболее широко применяется способ нанесения покрывающих составов практически любой вязкости в дражировочном котле.
Посев производят в почву, обработанную с учетом зональных особенностей. Нормы высева, способы посева, ухода и используемую посевную технику дифференцируют в зависимости от количества и вида высеваемых культур. Для реализации способа можно применять серийно выпускаемую технику, например, сеялки семейства СЗ-3.6.
Пример выполнения способа. Высеваемые культуры: соя сорт «Магева» на зерно и озимая пшеница сорт «Льговская 4». Дата посева сои и озимой пшеницы - 7 мая. При выборе даты учитывали оптимальные сроки для посева сои, семенам которой для дружного прорастания нужен влажный слой почвы, прогретый до температуры от 10°С до 15°С. В ЦЧЗ этим условиям соответствует первая декада мая. Период от посева до прорастания семян стандартный, и поэтому на семена сои полимерную композицию не наносили. Соя «Магева» - раннеспелый сорт. Высота растений 51-76 см. При созревании листья дружно опадают, сорт пригоден к механизированной уборке без десикации.
Озимая пшеница сорт «Льговская 4». Традиционно лучшими сроками посева озимой пшеницы в ЦЧР считают конец августа и начало сентября. Однако результаты исследований показывают, что в 80% случаев в предпосевной период температурный режим был повышенным, а запасов продуктивной влаги в 50% случаев было недостаточно. Вероятность выпадения осадков возрастает с 15 по 20 сентября. В ранние сроки (25 августа - 5 сентября) посевы повреждаются злаковыми мухами.
Информацию о преимуществах и недостатках разных сроков посева использовали для планирования срока прорастания семян озимой пшеницы. В качестве даты прорастания семян было выбрано 15 (± 4 дня) сентября. Продолжительность периода «посев семян - прорастание» до 15 сентября составляет 131 день (± 4 дня). Практика показывает, что при посеве в эти сроки всходы появляются в среднем через 8-10 дней.
На семена наносили биоразлагаемый полимерный композит, в состав которого входит связующее - латекс карбоксилсодержащего сополимера, крахмал (280 масс. ч. на 100 масс. ч. связующего), пластификатор, консерванты. Композиционный материал имеет жидкую консистенцию и высокую адгезию к поверхности семян.
На графике показана динамика изменения массы биоразлагаемого композита при разложении в почве в течение 180 дней. Наблюдается поэтапное изменение массы образца композита. За 130 суток масса композита снизилась на 60%. Такому снижению массы соответствует нарушение целостности поверхности материала, образование трещин и углублений, что приводит к значительной потере прочности композита (до 70%), то есть к механической фрагментации полимера.
Двухмиллиметровый слой композита наносили на семена озимой пшеницы после обработки семян сои и озимой пшеницы препаратами для защиты от болезней и вредителей. Перед посевом подготовленные к посеву семена смешивали на машинах для протравливания семян типа «Мобитокс-супер». Смесь семян высевали зерновой сеялкой СЗ-3,6 по предварительно подготовленной почве. Семена высевали в один рядок. Высев семян разных культур в один рядок не угнетает растения и не снижает урожай, так как они растут поочередно. Норма высева семян остается такой же, как в чистых посевах культур. Для сои она составляет 0,85-0,9 млн. всхожих семян на гектар, для озимой пшеницы - 5 млн. шт./га. Уход за посевами сои состоял в борьбе с сорными растениями и включал боронование и использование гербицидов для уничтожения сорняков. После уборки сои 25 августа прямым комбайнированием растительные остатки оставляли на поверхности междурядий.
При запланированном сроке прорастания 15 сентября (± 4 дня) появление первых всходов пшеницы было зарегистрировано 24 сентября, а полных всходов 28 сентября.
Использование предложенного способа возделывания сельскохозяйственных культур в сравнении с известными способами позволяет высевать одновременно культуры разных семейств и выращивать их поочередно или в заданной комбинации, в запланированное время, и так же поочередно собирать урожай выращиваемых культур при одном проведенном посеве. Одновременный посев сокращает количество проходов техники, уменьшает энергетические, временные и трудовые затраты на единицу выращенной продукции. Видовой состав выращиваемых культур расширяется за счет поочередного выращивания, так как снимается ряд ограничений по совместимости, например, по темпам роста в начальные фазы развития, устойчивости культур к гербицидам и т.д. Расширяются возможности разработки новых севооборотов.