СПОСОБ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ КУЛЬТУРЫ АМАРАНТА
AMARANTH CULTIVATION METHOD

Изобретение относится к технологии выращивания различных зерновых и кормовых культур, в частности, амаранта и родственных ему растений, и может быть использовано в сельском хозяйстве.
Известен способ возделывания культуры амаранта, включающий уборку предшествующей культуры, внесение извести и фосфорных удобрений, лущение стерни, внесение органических удобрений, вспашку с полным оборотом пласта, выравнивание рельефа, ранневесеннее боронование, предпосевную культивацию, посев, междурядные уходы, вегетационные поливы и уборку урожая, в рамках которого после уборки предшествующей амаранту культуры проводят предпахотное полосное рыхление пахотного и подпахотного горизонтов с шириной необработанных между ними полос, равной колее занятого на выполнении наиболее энергоемкого процесса сельскохозяйственного агрегата, после вспашки проводят провокационный полив, предпосевную культивацию совмещают с поделкой гребней разнонаклонными пологими и крутыми склонами и с шагом между гребнями, равным ширине междурядий, при этом пологие склоны ориентируют в направлении наибольшей освещенности, посев осуществляют на пологом склоне и совмещают с послепосевным локальным прикатыванием рядков, первую междурядную обработку проводят в фазе 2-3 устойчивых листьев с использованием щитков-домиков и одновременно выравнивают боронками рельеф междурядий, вторую культивацию совмещают с поделкой водопоглощающих щелей, при третьей культивации выполняют окучивание придаточных корней, при этом вегетационные поливы осуществляют капельным и мелкодисперсным дождеванием с учетом запрограммированной продуктивности зеленой массы вегетативных побегов и зерна [1]. Недостатком данного известного способа является относительно большой вегетационный период развития культуры амаранта, а также относительно низкая нитрогеназная активность данной культуры.
Наиболее близким к заявляемому нами объекту является способ возделывания культуры амаранта, включающий уборку предшествующей культуры, внесение извести и фосфорных удобрений, лущение стерни, внесение органических удобрений, вспашку с полным оборотом пласта, выравнивание рельефа, ранневесеннее боронование, предпосевную культивацию, посев, междурядные уходы, вегетационные поливы и уборку урожая [2]. Недостатком данного способа, который по совокупности признаков и достигаемому техническому эффекту является наиболее близким к заявляемому нами объекту и выбран нами в качестве прототипа, также является относительно большой вегетационный период развития культуры амаранта и низкая нитрогеназная активность данной культуры.
Целью настоящего изобретения является усиление нитрогеназной активности культуры амаранта в процессе ее роста и сокращения вегетационного периода.
Декларируемая цель достигается тем, что в известном способе возделывания культуры амаранта, включающем уборку предшествующей культуры, внесение фосфорных удобрений, лущение стерни, внесение органических удобрений, вспашку с полным оборотом пласта, выравнивание рельефа, ранневесеннее боронование, предпосевную культивацию, посев, междурядные уходы, вегетационные поливы и уборку урожая, непосредственно перед посевом культуры амаранта в почву вносят наноструктурную водно-фосфоритную суспензию, состоящую из наночастиц с размерами менее 100 нм и получаемую из природных фосфоритов, из расчета 0,1-0,5 кг на 1 га посевной площади. В результате этого имеет место усиление нитрогеназной активности амаранта по сравнению с известным способом [2] на 15-20%, вегетационный же период сокращается на 20-25% при сохранении прежнего уровня урожайности данной культуры.
До настоящего времени в литературе не был описан способ возделывания культуры амаранта, в рамках которого непосредственно перед посевом именно данной культуры в почву вносится наноструктурная водно-фосфоритная суспензия, состоящая из наночастиц размером менее 100 нм. Это обстоятельство дает нам основания утверждать, что заявляемый нами объект соответствует первому установленному патентным законодательством РФ критериальному признаку изобретения - новизна. Сопоставление известных признаков способа-прототипа [2] и отличительных признаков, характеризующих заявляемый нами объект (а именно - введение в почву наноструктурной водно-фософоритной суспензии вообще и с размером слагающих ее наночастиц менее 100 нм), не позволяет предсказать априори появления у него новых по сравнению со способом-прототипом свойств, а именно усиления нитрогеназной активности культуры амаранта в процессе ее роста и сокращения вегетационного периода. Известно использование наноструктурной водно-фосфоритной суспензии, состоящей из наночастиц размером менее 100 нм, для повышения урожайности кукурузы [3], однако в этом известном варианте, во-первых, повышение урожайности достигается при внесении в почву значительно большего количества этой суспензии (не менее 100 кг из расчета на 1 га посевной площади), во-вторых, при этом не отмечается ни сокращения вегетационного периода, ни усиления нитрогеназной активности культуры кукурузы в процессе ее роста. Все это в совокупности позволяет сделать заключение, что заявляемый нами объект явным образом не следует из известного в данной отрасли техники уровня и стало быть соответствует второму установленному законодательством РФ критериальному признаку изобретения - изобретательский уровень. Предлагаемый нами способ без каких бы то ни было проблем осуществим в масштабах крупнотоннажного сельскохозяйственного производства, а следовательно, ему присущ и третий установленный законодательством РФ критериальный признак изобретения, а именно промышленная применимость.
Заявляемый на предмет изобретения способ возделывания культуры амаранта может быть продемонстрирован нижеследующими примерами.
Пример 1
(приготовление наноструктурной водно-фосфоритной суспензии)
Фосфоритную муку, полученную из природных фосфоритов Сюндюковского месторождения Республики Татарстан, смешивают с дистиллированной или деионизированной (обессоленной) водой из расчета 20 г муки на 100 мл воды. Эту смесь затем обрабатывают ультразвуком в ультразвуковом диспергаторе УЗУ-0,25 мощностью 80 Вт при частоте 18,5 кГц с амплитудой колебаний ультразвукового волновода 5 мкм в течение 10 мин при комнатной температуре, в результате чего получается суспензия с размерами частиц фосфорита (5-95) нм. Полученную таким образом водно-фосфоритную суспензию далее используют по назначению при возделывании культуры амаранта.
Пример 2
2
Готовят почву к посеву, для чего после уборки предшествующей культуры на посевную площадь вносят фософрное удобрение (суперфосфат) из расчета 60 кг на 1 га этой площади. Затем образовавшуюся стернь взлущивают в двух направлениях, провоцируя прорастание семян сорных растений, и далее уничтожают их ростки боронованием тяжелыми боронами или культивацией, совмещенной с боронованием. После этого в почву вносится азотсодержащее органическое удобрение (мочевина) в количестве 30 кг на 1 га посевной площади. Потом проводят вспашку с полным оборотом пласта, выравнивание рельефа, ранневесеннее боронование и предпосевную культивацию. Далее в подготовленную таким образом почву вносят полученную по описанной в Примере 1 технологии наноструктурную водно-фосфоритную суспензию из расчета 1,0 кг на 1 га посевной площади, после чего запахивают ее вместе с семенами амаранта Amaranthus cruentus при помощи культиваторов на глубину ~ 2 см. Посев семян данной культуры осуществляют при устойчивом прогреве почвы до температуры 14-16°C (в средней полосе России это случается в конце второй - начале третьей декады мая) из расчета 100.000 семян на 1 га посевной площади. После посева проводят прикатывание посевной площади легкими кольчато-зубчатыми катками, снижающее потерю влаги (особенно в ветреную погоду) и улучшающее контакт семян с почвой, что создает лучшие условия для проведения последующих обработок, а также ускоряет прорастание семян сорных растений, которые затем уничтожают боронованием через 7 сут после посева. После появления массовых всходов, которое происходит спустя 11 сут после посева, начинают выращивание данной культуры. По достижении растениями средней высоты ~ 50 см проводят новую культивацию на глубину около 15 см в центре междурядья с использованием долот, окучников или бритв, благодаря чему достигается необходимое рыхление почвы, уничтожение сорняков и окучивание растений в рядках. Дальнейшее выращивание осуществляют традиционным способом до т.н. укосной спелости амаранта, после чего снимают урожай зеленной массы данной культуры и определяют уровень урожайности в т/га и время вегетации (в сут). Оценивают также нитрогеназную активность культуры амаранта в фазе цветения в мкг N/кг·ч по методике [4], которая согласно данным [5] коррелирует с фотосинтетической активностью. Указанные характеристики для данного случая представлены в Таблице 1.
Пример 3
Выполняют по описанной в Примере 2 технологии, но наноструктурную водно-фосфоритную суспензию вносят в почву перед посевом из расчета 1,5 кг/га. Данные по урожайности, времени вегетации и нитрогеназной активности в фазе цветения Amaranthus cruentus для этого случая показаны в Таблице 1.
Пример 4
Осуществляют по той же технологии, что и в Примере 2, но наноструктурную водно-фосфоритную суспензию вносят в почву перед посевом из расчета 2,0 кг/га. Результаты определения урожайности, времени вегетации и нитрогеназной активности в фазе цветения Amaranthus cruentus для данного случая приведены в Таблице 1.
Пример 5
(сравнительный)
Выполняют по той же общей схеме, что и в Примере 2, но наноструктурную водно-фосфоритную суспензию вносят в почву перед посевом из расчета 0,5 кг/га. Сведения об урожайности, времени вегетации и нитрогеназной активности в фазе цветения Amaranthus cruentus для этого случая представлены в Таблице 1.
Пример 6
(сравнительный)
Проводят по той же технологии, что и в Примере 2, но наноструктурную водно-фосфоритную суспензию вносят в почву из расчета 3,0 кг/га. Сведения об урожайности, времени вегетации и нитрогеназной активности в фазе цветения Amaranthus cruentus для этого случая представлены в Таблице 1.
Пример 7
(ПО ПРОТОТИПУ [2])
Готовят почву к посеву, для чего после уборки предшествующей культуры на посевную площадь вносят известь и фосфорное удобрение (суперфосфат) из расчета 60 кг на 1 га этой площади. Затем образовавшуюся стернь взлущивают в двух направлениях, провоцируя прорастание семян сорных растений, и далее уничтожают их ростки боронованием тяжелыми боронами или культивацией, совмещенной с боронованием. После этого в почву вносится азотсодержащее органическое удобрение (мочевина) в количестве 30 кг на 1 га посевной площади. Потом проводят вспашку с полным оборотом пласта, выравнивание рельефа, ранневесеннее боронование и предпосевную культивацию. В подготовленную таким образом почву запахивают семена амаранта Amaranthus cruentus при помощи культиваторов на глубину ~ 2 см. Посев семян данной культуры осуществляют при устойчивом прогреве почвы до температуры 14-16°С из расчета 100.000 семян на 1 га посевной площади. После посева проводят прикатывание посевной площади легкими кольчато-зубчатыми катками, снижающее потерю влаги (особенно в ветреную погоду) и улучшающее контакт семян с почвой, что создает лучшие условия для проведения последующих обработок, а также ускоряет прорастание семян сорных растений, которые затем уничтожают боронованием через 7 сут после посева. После появления массовых всходов, которое происходит спустя 11 сут после посева, начинают выращивание данной культуры. По достижении растениями средней высоты ~ 50 см проводят новую культивацию на глубину около 15 см в центре междурядья с использованием долот, окучников или бритв, благодаря чему достигается необходимое рыхление почвы, уничтожение сорняков и окучивание растений в рядках. Дальнейшее выращивание осуществляют традиционным способом до т.н. укосной спелости амаранта, после чего снимают урожай зеленной массы данной культуры. Уровень урожайности, время вегетации и нитрогеназная активность в фазе цветения для данного случая также показаны в Таблице 1.
Пример 8
(ПО АНАЛОГУ [1])
Готовят почву к посеву, для чего после уборки предшествующей культуры на посевную площадь вносят известь и фосфорное удобрение (суперфосфат) из расчета 60 кг на 1 га этой площади, проводят предпахотное полосное рыхление пахотного и подпахотного горизонтов с шириной необработанных между ними полос, равной колее занятого на выполнении наиболее энергоемкого процесса сельскохозяйственного агрегата и после вспашки проводят провокационный полив. Затем образовавшуюся стернь взлущивают в двух направлениях, провоцируя прорастание семян сорных растений, и далее уничтожают их ростки боронованием тяжелыми боронами или культивацией, совмещенной с боронованием. После этого в почву вносится азотсодержащее органическое удобрение (мочевина) в количестве 30 кг на 1 га посевной площади. Потом проводят вспашку с полным оборотом пласта, выравнивание рельефа, ранневесеннее боронование и предпосевную культивацию, которую совмещают с поделкой гребней разнонаклонными пологими и крутыми склонами и с шагом между гребнями, равным ширине междурядий, ориентируя при этом пологие склоны в направлении наибольшей освещенности, В подготовленную таким образом почву запахивают семена амаранта Amaranthus cruentus при помощи культиваторов на глубину ~ 2 см. Посев семян данной культуры осуществляют на пологом склоне при устойчивом прогреве почвы до температуры 14-16°C из расчета 100.000 семян на 1 га посевной площади, совмещая его с послепосевным локальным прикатыванием рядков. После посева проводят прикатывание посевной площади легкими кольчато-зубчатыми катками, снижающее потерю влаги (особенно в ветреную погоду) и улучшающее контакт семян с почвой, что создает лучшие условия для проведения последующих обработок, а также ускоряет прорастание семян сорных растений, которые затем уничтожают боронованием через 7 сут после посева. После появления массовых всходов, которое происходит спустя 11 сут после посева, начинают выращивание данной культуры. По достижении растениями средней высоты ~ 50 см проводят новую культивацию на глубину около 15 см в центре междурядья с использованием долот, окучников или бритв, благодаря чему достигается необходимое рыхление почвы, уничтожение сорняков и окучивание растений в рядках. Первую междурядную обработку проводят в фазе 2-3 устойчивых листьев с использованием щитков-домиков и одновременно выравнивают боронками рельеф междурядий, вторую культивацию совмещают с поделкой водопоглощающих щелей. При третьей культивации окучивают придаточные корни. Вегетационные поливы осуществляют капельным и мелкодисперсным дождеванием с учетом запрограммированной продуктивности зеленной массы вегетативных побегов. Выращивание проводят до т.н. укосной спелости амаранта, после чего снимают урожай зеленной массы данной культуры. Уровень урожайности, время вегетации и нитрогеназная активность в фазе цветения для данного случая также приведены в Таблице 1.
Таблица 1
Количество
Период
Нитрогеназная
Общая
внесенной в почву
вегетации
активность
урожайность
№примера
наноструктурной
культуры,
культуры
культуры
водно-фосфорит-
сут
в фазе цветения,
в зеленной массе,
ной суспензии,
мкг N<sub>2</sub>/кг·ч
т/га
кг/га
2
1,0
40
505
140
3
1,5
38
515
140
4
2,0
39
520
135
5 (сравнит.)
0,5
50
460
130
6 (сравнит.)
3,0
40
515
140
7(прототип)
-
55
440
130
8 (аналог [1])
-
55
430
135
Пример 9
Выполняют, как и Пример 2, но возделываемой культурой амаранта является Amaranthus caudatus. Сведения об урожайности, времени вегетации и нитрогеназной активности в фазе цветения для данного случая представлены в Таблице 2.
Пример 10
Осуществляют, как и Пример 3, но возделываемой культурой амаранта является Amaranthus caudatus. Данные об урожайности, времени вегетации и нитрогеназной активности в фазе цветения для этого случая приведены в Таблице 2.
Пример 11
Проводят по общей схеме Примера 4, но возделываемой культурой амаранта является Amaranthus caudatus. Результаты определения урожайности, времени вегетации и нитрогеназной активности в фазе цветения для этого случая даны в Таблице 2.
Пример 12
(сравнительный)
Выполняют, как и Пример 5, но возделываемой культурой амаранта является Amaranthus caudatus. Сведения об урожайности, времени вегетации и нитрогеназной активности в фазе цветения для этого случая приведены в Таблице 2.
Пример 13
(сравнительный)
Проводят с использованием описанной в Примере 6 технологии, но возделываемой культурой амаранта является Amaranthus caudatus. Данные об урожайности, времени вегетации и нитрогеназной активности в фазе цветения для этого случая показаны в Таблице 2.
Пример 14
(ПО ПРОТОТИПУ [2])
Выполняют по общей схеме Примера 7, но возделываемой культурой амаранта является Amaranthus caudatus. Результаты определения урожайности, времени вегетации и нитрогеназной активности в фазе цветения для этого случая представлены в Таблице 2.
Пример 15
(ПО АНАЛОГУ [2])
Выполняют с использованием той же самой процедуры, что и в Примере 8, но возделываемой культурой амаранта является Amaranthus caudatus. Соответствующие показатели урожайности, времени вегетации и нитрогеназной активности в фазе цветения для данного случая также представлены в Таблице 2.
Таблица 2
№примера
Количество внесенной в почву наноструктурной водно-фосфоритной суспензии, кг/га
Период вегетации культуры, сут
Нитрогеназная активность культуры в фазе цветения, мкг N<sub>2</sub>/кг·ч
Общая урожайность культуры в зеленной массе, т/га
9
1,0
45
430
120
10
1,5
42
440
120
11
2,0
42
450
125
12 (сравнит.)
0,5
55
380
115
13 (сравнит.)
3,0
42
445
125
14 (прототип)
-
60
290
115
15 (аналог [1])
-
60
280
120
Как можно видеть из приведенных в Таблицах 1 и 2 данных, заявляемый нами способ возделывания культуры амаранта позволяет существенно сократить время вегетации данной культуры и повысить ее нитрогеназную активность по сравнению с таковыми для способа-прототипа [2] при сохранении практически той же самой общей урожайности. Заметим, что заявляемые нами количества нанофосфоритной водно-фосфоритной суспензии являются существенными: при меньших ее количествах по сравнению с заявляемым их диапазоном положительный эффект снижается, при больших он уже не прирастает, так что в этом случае имеет место по существу перерасход данной суспензии. При этом введение нанофосфоритной водно-фосфоритной суспензии в почву (в отличие от введения в нее фосфоритной муки) не требует специальной респираторной защиты органов дыхания.
Аналогичные результаты были получены нами и на других произрастаемых в средней полосе РФ разновидностях амаранта {Amaranthus Mantegaztianus, А. paniculatus L. и др.).
ЛИТЕРАТУРА
[1] Патент РФ №2.159.029 (2003).
[2] И.А. Чернов, Б.Я. Земляной. Амарант - фабрика белка. Казань: Издательство Казанского университета, 1991. С.68-74 (прототип).
[3] Заявка на патент РФ №2012124113, приоритет от 14.06. 2012 г.
[4] Гарусов А.В., Алимова Ф.К., Захарова Н.Г. Газохром атографический метод анализа в биомониторинге почвы. Методическое пособие. Казань: Изд-во КГУ, 1998. 28 с.
[5] Д.Г. Звягинцев, Т.Г. Добровольская, Л.В. Лысак. Журнал общей биологии, 1993. Т. 54, №3. С.183-200.