СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВЫ НА СКЛОНАХ
METHOD OF INCREASING SOIL FERTILITY ON SLOPES

Заявляемое изобретение «Способ повышения плодородия почвы на склонах» относится к мерам повышения плодородия почвы на склонах путем внесения органических удобрений в почву на склонах.
В настоящее время плодородные пахотные земли на склонах очень сильно страдают от водной эрозии, одним из климатических факторов развития которой являются осадки и режим их выпадения (ливни, таяния снегов). Например, за один интенсивный ливень из-за крутизны склона смывается от 10 до 50 т почвы с одного гектара. Нередки случаи смыва со склонов всего пахотного слоя почвы. Широкое распространение получила эрозия почвы от стока талых вод, когда огромная масса воды за 7-10 дней весной стекает с полей, разрушая почву, вплоть до образования оврагов, при этом смыв почвы увеличивается пропорционально уклону. Например, с увеличением уклона почвы от 2° до 4° смыв почвы возрастал в 1,8 раза, а при увеличении уклона почвы от 4° до 8° смыв почвы возрастал в 7,2 раза, поэтому плодородие почвы на склонах, несмотря на все мероприятия по его увеличению, снижаются при каждом снеготаянии и при каждом ливневом дожде.
Известен способ повышения плодородия почвы на склонах перед посадкой сельскохозяйственных культур, включающий нарезку траншей с нулевым уклоном, вписываемых в рельеф местности, и внесение в них органических удобрений (см. Черкасов А.А. «Мелиорация и сельскохозяйственное водоснабжение». Изд. Четвертое. М., Сельхозгиз, 1958 год, с.219-229).
Недостатком способа является низкая эффективность и потери пахотных площадей.
Данный недостаток обусловлен тем, что при таком способе в траншеи с нулевым уклоном, в которые внесены органические удобрения,посадку сельскохозяйственных культур не производят, кроме того, в траншей невозможно внести большие дозы жидких органических удобрений.
Известен также принятый за прототип способ повышения плодородия почвы на склонах перед посадкой сельскохозяйственных культур (см. авторское свидетельства СССР №895316, МПК A01C 21/00, опубликовано: 1982.01.07), включающий нарезку траншей с нулевым уклоном, вписываемых в рельеф местности, и внесение в них органических удобрений, при этом нарезку траншей производят во вневегетационный период, а жидкие органические удобрения вносят неоднократно, причем перед посадкой сельскохозяйственных культур производят заравнивание траншей, которые нарезают ежегодно, при этом каждый раз сдвигают зону нарезки не менее чем на ширину траншеи.
Недостатком известного способа является высокая себестоимость и низкая эффективность и урожайность.
Данный недостаток обусловлен тем, что требуется ежегодная нарезка траншей и неоднократное внесение в них жидких органических удобрений, а также последующее заравнивание траншей перед посадкой сельскохозяйственных культур, что влечет за собой больших затрат времени, использование техники и, естественно, высокую себестоимость, а в сезоны с многократными ливнями подобные мероприятия малоэффективны.
Техническим результатом заявляемого изобретения «Способ повышения плодородия почвы на склонах» является снижение себестоимости и повышение эффективности и урожайности на склонах без дополнительных подкормок на многие годы.
Поставленный технический результат достигается тем, что в известном способе повышения плодородия почвы на склонах, включающем внесение органических удобрений, согласно изобретению первоначально с поверхности склона удаляют верхний слой плодородной пахотной почвы, после чего выкапывают траншеи, глубиной не более одного метра, под ячейки, которые выполняют из керамики и/или полиэтилена с последующей установкой этих ячеек в упомянутые траншеи, затем производят монтаж трубопроводов для подачи в ячейки воды и воздуха, после этого производят заполнение установленных ячеек плодородной почвой, которую заселяют дождевыми червями, и заполненные таким образом ячейки покрывают первоначально удаленным верхним слоем плодородной пахотной почвы толщиной 15-35 см, причем вместе с плодородной почвой в ячейки вносят органические удобрения, например перегной, а ячейки имеют форму прямоугольной призмы высотой не более одного метра, при этом на глинистых почвах устанавливали ячейки без дна, а на песчаных почвах устанавливали ячейки, дно которых было выполнено с отверстиями.
Между отличительными признаками и достигнутым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь.
Удаление плодородного слоя с поверхности склона и выкапывания траншей под ячейки, которые выполняют из долговечного инертного материала керамики и/или полиэтилена, с установкой последних в упомянутые траншеи и последующим заполнением их плодородной почвой, позволит повысить эффективность и снизить себестоимость, поскольку полностью исключается вымывание из ячеек плодородного слоя на многие десятилетия, исключается также эрозия и миграция почвы, повышается урожайность без дополнительных подкормок почвы на многие десятилетия. Монтаж в установленные ячейки трубопроводов для подачи в них воды и воздуха в необходимом количестве значительно повышает урожайность любых культур, как влаголюбивых, так и засухоустойчивых, поскольку влага и воздух - два основных фактора повышения урожайности и эффективности плодородия почвы, особенно на склонах. При этом следует заметить, что вода - это земной фактор жизни растений, и для создания одной весовой части сухого вещества урожая растения потребляют 200-1000 частей воды, причем только малая ее часть идет на создание урожая, все остальное количество испаряется. Влага необходима также для прорастания семян, без нее невозможны последующий рост и развитие растения, поскольку с водой в растение из почвы поступают питательные вещества, испарение воды листьями обеспечивает нормальные температурные условия жизнедеятельности растения, кроме того, вода - это обязательное условие почвообразования и формирования почвенного плодородия и без нее невозможно развитие почвенной фауны и микрофлоры, и процессы превращения, трансформации и миграции веществ в почве также требуют большого количества воды. Второй фактор - это почвенный воздух, заполняющий поры, не занятые водой, поскольку избыточная влажность приводит к резкой его недостаточности, почвенный воздух необходим для дыхания корней растений, почвенных организмов, биохимических процессов превращения питательных элементов. Известно, что почва - важный источник углекислого газа, который потребляется растениями в процессе фотосинтеза, а в заявляемом способе совокупность признаков обеспечивает достаточное поступление воздуха в почву, способствующего бурной микробиологической деятельности, в свою очередь, способствующей разложению органического вещества в почве с последующим образованием минерального азота и восстановлением его до свободного азота, поэтому регулирование воздушного режима в заявленном способе повышения плодородия почвы на склонах имеет особое значение для эффективности повышения плодородия почвы и, следовательно, для повышения урожайности, т.к. недостаток воздуха в почве очень сильно лимитирует ее плодородие. Заселение ячеек, заполненных плодородной почвой и органическими удобрениями (перегноем), дождевыми червями позволит повысить эффективность и снизить себестоимость повышения плодородия почвы на склонах, поскольку дождевые черви начинают играть заметную роль в темных сераземах, где их число достигает 610-740 тыс. на 1 га, в культурно-поливных почвах оно возрастает до 1070-1320 тыс. на 1 га, максимум червей (более 5 млн. на 1 га) в мощных культурно-поливных почвах. Давно установлено, что количество дождевых червей служит показателем плодородия почвы и степени ее окультуренности, в поливных условиях дождевые черви играют огромную роль в развитии почвы: они способствуют ее оструктуриванию; увеличивая скважность почвы, поскольку, пропуская через кишечник большую массу отмерших растительных тканей, осуществляют ее разрушение, переваривание с минеральной массой почвы. Компосты перерабатываются в сыпучий, рыхлый, состоящий почти исключительно из гранулированных экскрементов материал, представляющий собой водопрочные, водоемкие, гидрофильные структуры глинисто-гумусный комплекс, улучшают ее водопроницаемость и тем самым позволяют поливным водам быстрее и на большую глубину проникать в почву: на 1 га культурно-поливных почв насчитывается до 15 млн. ходов дождевых червей. Последующее покрытие плодородным слоем почвы толщиной 15-35 см, в зависимости от вида выращиваемых культур, в совокупности с орошением и подачей воздуха в ячейки, обеспечивает дружные всходы и крепкую корневую систему, что значительно повышает урожайность.
Таким образом, совокупность признаков заявляемого способа позволяет эффективно и недорого повысить плодородие почвы на склонах на очень долгое время (многие десятилетия), не требуя постоянного внесения органических удобрений, что в значительной степени повышает эффективность и снижает себестоимость заявляемого способа, в отличие от объектов-аналогов и объекта-прототипа.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными совокупности всех существенных признаков заявленного способа повышения плодородия почвы на склонах. По имеющимся у заявителя сведениям, совокупность существенных признаков заявляемого изобретения «Способ повышения плодородия почвы на склонах» не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии, изобретения критерию "новизна". Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявляемом способе повышения плодородия почвы на склонах, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявленное изобретение «Способ повышения плодородия почвы на склонах» соответствует критерию "новизна".
Для проверки соответствия заявленного изобретения критерию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного способа повышения плодородия почвы на склонах. Результаты поиска показали, что заявленный способ повышения плодородия почвы на склонах не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований для достижения технического результата.
Следовательно, заявленное изобретение «Способ повышения плодородия почвы на склонах» соответствует критерию "изобретательский уровень".
Таким образом, изложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного способа повышения плодородия почвы на склонах совокупности условий в том виде, как заявляемый способ охарактеризован в формуле изобретения, т.е. подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке примеров. Средства, воплощающие заявленный способ повышения плодородия почвы на склонах при его осуществлении, способны обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата, а именно снижение себестоимости и повышение эффективности, следовательно, заявленное изобретение «Способ повышения плодородия почвы на склонах» соответствует условию "промышленная применимость".
Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность изобретения «Способ повышения плодородия почвы на склонах», может быть многократно использована в технологически простом производстве повышения плодородия почвы на склонах с получением технического результата, заключающегося в снижении себестоимости и повышении эффективности получении плодородной почвы на склонах на многие десятилетия, не требующей ее ежегодной нарезки канав и ячеек, постоянно заполняемых органическими подкормками.
Сущность заявляемого изобретения «Способ повышения плодородия почвы на склонах» поясняется примерами конкретного выполнении и схемой, где
- на фиг.1 изображена схема расположения емкостей на склоне;
- на фиг.2 изображена схема подготовленного к посадке поля на склоне - вид по траверсе;
- на фиг.3 изображена емкость со схемой ее наполнения;
- на фиг.4 изображено днище емкости на песчаной почве.
Способ осуществляли следующим образом.
Первоначально с поверхности поля 1 на склоне удаляли на глубину 35 см верхний слой плодородной пахотной почвы 2, используя при этом бульдозеры 3, которые сдвигали слой плодородной пахотной почвы по краям поля. После очистки поля 1 от верхнего слоя плодородной пахотной почвы 2 выкапывали траншеи 4, глубиной и шириной один метр, под ячейки 5 призматической формы с боковыми стенками 6 и дном 7, которые были выполнены из керамики и полиэтилена. Затем устанавливали ячейки 5 размером 1 м × 1 м × 1 м в траншеи 4, в некоторых траншеях 4 чередовали ячейки 5 по материалу из керамики и полиэтилена, причем на глинистых почвах использовали ячейки без дна 7, а на других, например песчаных, почвах использовали ячейки с дном 7, в котором были выполнены отверстия 8. Затем производили монтаж трубопроводов 9 для подачи в ячейки воды 10 и монтаж трубопроводов 11 для подачи в ячейки воздуха 12 и монтировали в нижней части ячеек регуляторы воздуха и влаги 13, поскольку воздух и вода - это земные факторы жизни растений. Для создания одной весовой части сухого вещества урожая растения потребляют 200-1000 частей воды, причем только малая ее часть идет на создание урожая, все остальное количество испаряется, влага необходима для прорастания семян, без нее невозможны последующий рост и развитие растения, поскольку с водой в растение из почвы поступают питательные вещества, а испарение воды листьями обеспечивает нормальные температурные условия жизнедеятельности растения, кроме того, вода является обязательным условием почвообразования и формирование почвенного плодородия, и без нее невозможно развитие почвенной фауны и микрофлоры, а процессы превращения, трансформации и миграции веществ в почве также требуют большого количества воды. Монтаж трубопроводов 11 для подачи в ячейки воздуха 12 позволяет обеспечить регулирование воздушного режима почвы. Следует заметить, что почвенный воздух отличается от атмосферного тем, что в его составе значительно больше углекислого газа и меньше кислорода, но большие колебания в составе почвенного воздуха в зависимости от почвы, типа культуры, системы удобрений и обработки почвы, когда в почве содержание углекислого газа выше 3-5%, а кислорода - ниже 10%, ведут к угнетению растений. Установлено, что регулирование воздушного режима почвы очень сильно повышает ее плодородие, поскольку воздух заполняет поры, не занятые водой. Избыточная влажность приводит к резкой недостаточности воздуха, а хорошо дренированные, с высокой общей пористостью почвы лучше обеспечены воздухом, который необходим для дыхания корней растений, почвенных организмов, биохимических процессов превращения питательных элементов. Поскольку почва - это важный источник углекислого газа, который потребляется растениями в процессе фотосинтеза, при достаточном поступлении воздуха в почву происходит бурная микробиологическая деятельность, способствующая разложению органического вещества в почве с последующим образованием минерального азота и восстановлением его до свободного азота. После монтажа трубопроводов 10 и 11 установленные ячейки заполняли плодородной почвой 14 и вместе с плодородной почвой в ячейки вносили перегной 15 и заселяли дождевых червей 16, которые обладают уникальной способностью структурирования почв, что не дублируется никакими агромелиоративными приемами, так как обработанная червями почва лучше защищена от водной и ветровой эрозии, дольше сохраняет в себе ценные элементы. В последнее время специалисты сельского хозяйства все чаще возвращаются к самой природе, стремясь вспомнить и понять, как можно обрабатывать землю, выращивать скот и получать богатый урожай, не травмируя землю и растения "лекарствами" в виде химических удобрений. Одну из таких возможностей предоставляет использование вермикультуры и, в частности, дождевых червей. Черви поглощают не только перегной, но и бактерии, водоросли, грибы и их споры, простейших и нематод. Таким образом, черви способствуют выведению химических элементов из органического вещества растений, обеззараживают патогенную микрофлору. Кроме того, дождевые черви за летний период популяция из 100 червей на 1 кв.м прокладывает в почве на этой площади 1 км ходов, делая ее рыхлой, водо- и воздухопроницаемой. Установлено, что червь пропускает через свой пищеварительный канал за сутки количество почвы с диспергированной в ней органикой, равное весу своего тела. Если принять, что активная деятельность червей продолжается в средней полосе 200 дней в году, то количество почвы, прошедшей через пищеварительный канал червей, выразится весом в 100 т/га, т.е. дождевой червь может создать и переместить на поля в течение года столько гранулированных, структурирующих почву, гумусных удобрений, резко поднимающих ее плодородие, оберегающих ее от ветровой и водной эрозии, что ни одно из современных промышленных и транспортных средств выполнить не способно. Таким образом, сравниться с червями в этой их полезной деятельности никто и ничто не может, живя в почве и питаясь ею, дождевые черви перерабатывают ее в два экологически чистых продукта:
- а) биомассу живых червей - носителей полноценного белка - лакомого природного корма свиней, птиц, прудовой рыбы, в количестве 70-100 кг с каждой тонны абсолютно сухой органической массы;
- б) гранулированное гумусное органическое удобрение, повышающее плодородие почвы, структурирующее ее и защищающее от водной и ветровой эрозии, в количестве 600 кг с каждой тонны абсолютно сухой органики или практически 400 кг (50% влажности) с каждого квадратного метра за один цикл с содержанием 30(+/-5)% гумуса и 70(+/-5)% зольного остатка и наличием 0,8-2% азота, до 1,5% пятиокиси фосфора, около 1,2% окиси калия (на абсолютно сухое вещество) и всех других элементов, необходимых для растений, в сбалансированном виде по природной технологии в общем количестве 60-80 кг на тонну абсолютно сухого удобрения. Затем заполненные ячейки покрывали первоначально удаленным с поверхности склона слоем плодородной пахотной почвы 2 высотой 30 см. При реализации способа учитывался вид высаживаемых на склоне культур, от которых зависели размеры ячеек и высота плодородного пахотного слоя почвы.
Заявляемое изобретение «Способ повышения плодородия почвы на склонах» позволяет снизить себестоимость и повысить эффективность и урожайность на склонах без дополнительных подкормок на многие годы.