Способ использования солнечной энергии смешанными посевами сельскохозяйственных культур

 

Способ использования солнечной энергии смешанными посевами сельскохозяйственных культур предназначен для увеличения продуктивности растений. Способ включает создание смешанных посевов однолетних культур с достижением оптимальной площади питания за счет оптимальной нормы высева, уход за растениями путем внесения удобрений и периодического полива с поддержанием 75 - 80% влажности почвы, при этом смешанный посев создают путем высева различных по габитусу и биологическим особенностям растений при густоте стояния растений кукурузы 16 - 17; подсолнечника 6 - 7; сои 18 - 20; сорго - 35 - 40, суданской травы - 45 - 50 на 1 м², а удобрения вносят в виде подкормок дважды через 15 - 20 дней после появления всходов и через 45 - 50 дней в период вегетации. 1 табл.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к растениеводству.

Известен способ использования солнечной энергии путем создания смешанных посевов однолетних культур, при котором достигается оптимальная норма высева и площади питания растений (Шевченко П.Д. Интенсивное кормопроизводство при орошении. - М.: Россельхозиздат, 1985. - С. 169-173).

Однако, в известном способе не учитывается архитектоника посева, роль каждого компонента в усвоении фотосинтетически активной радиации (ФАР), накопление энергии в сухом веществе корма, что не дает возможности учесть степень использования энергии.

Известен способ использования солнечной энергии, при котором вносятся минеральные удобрения, осуществляются подкормки в определенные фазы, полив с определенным интервалом в период вегетации (авт. свид. СССР N 1753980).

Однако в данном способе в смешанных посевах многолетних трав не учитываются оптимальные площади питания растений, рациональное использование солнечной энергии. Все это снижает продуктивность возделываемых культур за счет точности учета накопления ФАР.

Цель изобретения - повышение продуктивности возделываемых культур за счет точности учета накопления ФАР.

Поставленная цель достигается тем, что осуществляется посев разных по габитусу и биологическим особенностям однолетних культур при густоте стояния растений кукурузы 15-17, подсолнечника 6-7, сои 18-20, сорго 35-40 и суданской травы 45-50 штук на 1 м².

Способ осуществляется следующим образом.

Сформировали оптимальную оптико-биологическую структуру сложного агрофитоценоза из разных по габитусу и биологическим особенностям растений кукурузы 15-17, подсолнечника 6-7, сои 18-20, сорго 35-40 и суданской травы 45-50 штук на 1 м², необходимое количество элементов минерального питания для нормального роста и развития многокомпонентной смеси рассчитали на заданный урожай с учетом комплекса агроклиматических ресурсов региона, выноса с урожаем и коэффициентов их использования. При заданном урожае 100 т/га зеленой массы было установлено, что необходимо внести N₃₂₇P₁₈₉K₂₄₄. Это количество удобрений вносится дифференцированно: под основную обработку почвы - N₁₈₇P₁₆₉K₂₄₄, с посевом N₂₀P₂₀K₂₀, в первую подкормку через 15-20 дней после всходов растений и во вторую через 45-50 дней в период вегетации по N₆₀. Сроки вегетационных поливов определяли по влажности почвы. Поливы осуществляли стационарной дождевальной системой с помощью гидрантов ДД-30 нормой 100-120 м³/га при снижении влажности почвы до 75-80% от наименьшей влагоемкости (НВ). Причем подкормки осуществляли за день, два до полива, а вегетационные поливы проводились через каждые 3-4 дня.

При поборе компонентов (кукуруза, сорго, суданская трава, подсолнечник и соя) в агрофитоценозе учитывались требования растений к экологическим условиям и их способность - обеспечивать высокую продуктивность; биологическая совместимость к совместному существованию, что исключает конкуренцию между компонентами за основные факторы жизнедеятельности благодаря разнопериодичности развития. Это становится возможным, когда в сообществе листья растений располагаются в разных ярусах, а корни осваивают различные горизонты почвы - в итоге лучше используется свет, влага и питательные вещества, и разнотипностью общего обмена веществ у компонентов: злаковых - углеводный, а бобовых - азотистый тип. При этом повышается качество корма и выход растительного белка; отсутствие взаимоугнетающего эффекта за счет выделения надземными и поземными частями растений физиологически активных веществ; создание рациональной оптико-биологической структуры смешанного посева, которая обеспечивает наилучшее размещение растений на площади и в пространстве, что способствует лучшему усвоению солнечной энергии.

Необходимость посева такого количества растений: кукурузы - 15-17, подсолнечника 6-7, сои 18-20, сорго 35-40 и суданской травы 45-50 штук на 1 м² обусловлено с целью создания оптимальной оптико-биологической структуры с учетом вышеуказанных требований, что дает возможность обеспечить оптимальную фотосинтетическую деятельность фитоценоза, которая будет способствовать максимальной утилизации агрофитоценозом приходящей солнечной энергии.

Если агрофитоценоз создать из меньшего количества (указанных выше) компонентов, то растения создают недостаточную площадь листовой поверхности, что, в свою очередь, ведет к снижению продуктивности фотосинтеза, следовательно, меньше аккумулируется солнечная энергия и снижается урожайность посева.

Если многокомпонентную смесь создать из большего количества растений, то резко возрастет их взаимозатеняемость, особенно нижнего и среднего ярусов листьев, т.е. снижается количество активно фотосинтезирующих листьев на растении. В таких посевах снижается фотосинтетическая деятельность растений, меньше накапливается солнечная энергия, формируется низкий урожай невысокого качества.

Если в агрофитоценозе высевать на 1 м² 18-20 и более растений кукурузы, то слой (140-180 см) растительного покрова (РП), где сосредоточена наибольшая площадь листовой поверхности, будет затенять первый ярус (40-120 см) РП.

При посеве же менее 12-14 шт. растений кукурузы на 1 м² в указанном выше ярусе РП снизиться использование ФАР за счет недостаточной площади листовой поверхности.

Если подсолнечника высевать 8-9 и более растений, то максимальная площадь листовой поверхности, расположенная на высоте РП 160-200 см, будет затенять фитоплощадь растений кукурузы и сои.

При посеве же 4-5 и менее растений подсолнечника на 1 м² в указанном ярусе РП сформируется недостаточная площадь листовой поверхности, следовательно, меньше листьев будет участвовать в процессе фотосинтеза, и в результате чего снизиться продуктивность фотосинтеза и КПД ФАР.

Возделывание сорго и суданской травы в агрофитоценозе, нормой 42-45 и 55-60 и более растений на 1 м², резко заглушает посевы, резко снижается фотосинтетическая деятельность растений кукурузы, подсолнечника и сои, в результате чего меньше аккумулируется солнечная энергия в урожае.

Если в агрофитоценозе высевать на 1 м² 30-35, 40-45 и менее растений сорго и суданской травы соответственно, то на верхнем ярусе РП (220-280 см), где сосредоточена основная площадь листовой поверхности растений, сформируется меньшая фитоплощадь, следовательно, меньше используется солнечная энергия и снизиться КПД ФАР.

При посеве в смеси растений сои на 1 м² менее 14-16 шт. в первом ярусе РП (40-120 см) сформируется недостаточная площадь листовой поверхности, часть лучистой энергии солнца используется не эффективно.

Если сои в смеси высевать более 22-24 растений на 1 м², то растения будут затенять друг друга, в результате чего снизится продуктивность фотосинтеза, аккумулирование солнечной энергии, КПД ФАР и урожай.

Нормы минеральных удобрений для получения заданного урожая рассчитывали исходя из эффективного плодородия почвы, выноса питательных элементов планируемых урожаем (100 т/га зеленой массы) с учетом коэффициентов их использования.

Для более эффективного использования расчетной нормы минеральных удобрений (N₃₂₇P₁₈₉K₂₄₄) она вносилась дифференцированно.

Первая доза удобрений (N₁₈₇P₁₆₉K₂₂₄) вносилась под основную обработку почвы. Это удобрение хорошо поглощается почвой и обеспечивает питание растений на протяжении всего периода вегетации, особенно в период интенсивного роста и развития растений, а следовательно, и наибольшего потребления питательных элементов.

Часть удобрений (N₂₀P₂₀K₂₀) вносилась с посевом для улучшения корневого питания растений в первый период их жизни. Это позволяет молодым растениям за более короткий период развить достаточно мощную корневую систему, что дает возможность им в дальнейшем лучше использовать питательные элементы почвы и основного удобрения.

Остальную часть азотных (N₁₂₀) удобрений вносили в виде двух подкормок по N₆₀ через 15-20 и 45-50 дней после появления всходов. Этот прием позволяет усилить питание растений в процессе вегетации, улучшает действие основного удобрения, усиливает накопление биомассы растений и энергии солнца.

При проведении первой подкормки через 5-10 дней после появления всходов или раньше минеральные удобрения используются посевами нерационально, так как к этому периоду органогенеза растений еще достаточно элементов минерального питания в почве, внесенных вместе с посевом.

Если подкормку осуществить в более поздние сроки (через 25-30 дней), то снизится эффект ввиду того, что элементы минерального питания недостаточны для нормального роста и развития растений, так как корневая система компонентов еще недостаточно развита, чтобы в полной мере обеспечить себя элементами питания из запасов почвы.

Если вторую подкормку осуществить в более ранние сроки (через 35-40 дней после появления всходов), то ее эффект снизится ввиду того, что в почве еще достаточно азота, внесенного в первую подкормку для нормального роста и развития растений. Проведение второй подкормки в более поздние сроки (через 55-60 дней) снижает накопление биомассы и аккумулирование ФАР растениями из-за недостаточного питания растений азотом к этому периоду.

Если полную норму удобрений вносить в один прием, то это приводит к значительным потерям питательных веществ за счет миграции их по профилю почвы за пределы корнеобитаемого слоя. При этом снижается эффективность удобрений, накопление фотосинтезирующего аппарат, т.е. меньше усваивается растениями солнечная энергия, снижается КПД ФАР.

Подкормка агрофитоценоза проводилась за 1-2 дня до полива. Этот прием позволяет более полно усвоить удобрения.

Если подкормку проводить за 3 и более дня до полива, то вследствие денитрификации азота часть удобрений улетучивается. Если их вносить вместе с поливной водой, они быстро вымываются, не успев полностью связаться с почвеннно-поглощающим комплексом.

Полив небольшими нормами (100-120 м³/га) проводится с целью оптимального удовлетворения потребности растений во влаге, максимальной экономии поливной воды и эффективного использования атмосферных осадков.

Если полив осуществлять относительно большими нормами (140-160 м³/га и более), ухудшается водно-воздушный и пищевой режимы почвы. В первые сутки после полива почва насыщается водой и вытесняет воздух, что замедляет дыхание корневой системы растений. Одновременно возрастает воздействие воды на структуру почвы. Обвалакивая почвенные агрегаты, вода разрушает их, уплотняется верхний 3-4-сантиметровый слой почвы, который препятствует свободному доступу воздуха к корневой системе. Кроме того, большие поливные нормы более интенсивно вымывают водорастворимые элементы питания за пределы основного корнеобитаемого слоя почвы, что снижает их усвоение. При этом также неизбежен поверхностный сток.

Если поливы проводят меньшими нормами (менее 100 м³/га), то резко возрастает кратность полива, что приводит к непроизводительному расходу воды на чрезмерное испарение, меньшему увлажнению корнеобитаемого слоя почвы и усвоению элементов минерального питания.

В течение вегетации растений поддерживался наиболее оптимальный порог увлажнения почвы (75-80 НА).

Межполивной период в летнее время составляет 3-4 дня, т.е. количество поливной воды (120 м³/га) расходуется посевом за этот период. Если выпадают осадки, то срок очередного полива отодвигается на число дней, равное отношению количества выпавших осадков на среднесуточный расход воды растениями.

Сочетание известных признаков с новыми, указанными выше, необходимо рассмотреть в совокупности, только в совокупности эти признаки могут достичь поставленную цель.

Пример 1. Многокомпонентную смесь однолетних культур размещают в севообороте после поукосных раноубираемых культур (озимый рапс, люпин и др.), что позволяет за вегетационный период получить два, три урожая. Вслед за уборкой предшественника проводим лущение стерни на 6-8 см дисковым лущильником ЛДГ-10. Через 6-8 дней внесли основную дозу (N₁₈₇P₁₆₉K₂₂₄) минеральных удобрений. Затем проводим вспашку комбинированным пахотным агрегатом ПЛН-4-35 + БЗТС-1,0 на 20-22 см. Предпосевная обработка почвы состояла из культивации на 8-10 см (КПС-4) и непосредственно перед посевом проводим еще одну культивацию комбинированным агрегатом КП-4 + БЗТС-1,0. Сеем смесь однолетних культур нормой высева всхожих семян растений кукурузы 16-17, подсолнечника 6-7, сои 18-20, сорго 35-40 и суданской травы 45-50 штук на 1 м², сплошным способом сеялкой СЗУ-3,6. Вместе с посевом вносили удобрения дозой N₂₀P₂₀K₂₀. Уход состоял из послепосевного прикатывания и двух подкормок. Первую подкормку агрофитоценоза провели дозой N₆₀ через 15-20 дней после появления всходов и через два дня осуществили полив нормой 100 м³/га. Между первой и второй подкормкой поддерживали влажность почвы не ниже 75-80% НВ поливами, нормой 100-120 м³/га через каждые 3-4 дня. Вторую подкормку провели дозой N₆₀ через 35-40 дней после появления всходов и через день провели полив нормой 120 м³/га. В течение вегетационного периода поддерживали оптимальную влажность почвы поливами нормой 100 - 120 м³/га. Агрофитоценоз скашивали в период массового цветения компонентов смеси.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет создать оптимальную оптико-биологическую структуру посева, а способ внесения удобрений и орошения создает оптимальные водно-воздушный и пищевой режимы почвы, что позволяет посевам аккумулировать приходящую солнечную радиацию 355,8 ГДж/га и использовать энергию солнца на 5,8%, снизить оросительную норму на 300-400 м³/га и минеральных туков на 2,5-3 ц/га, увеличить урожай на 400-500 ц/га зеленой массы и повысить качество корма.

Формула изобретения

Способ использования солнечной энергии смешанными посевами сельскохозяйственных культур, включающий создание смешанных посевов однолетних культур с достижением оптимальной площади питания за счет оптимальной нормы высева, уход за растениями путем внесения удобрений и периодического полива с поддержанием 75 - 80% влажности почвы, отличающийся тем, что смешанный посев создают путем высева различных по габитусу и биологическим особенностям растений при густоте стояния растений кукурузы 16 - 17, подсолнечника 6 - 7, сои 18 - 20, сорго 35 - 40 и суданской травы 45 - 50 на 1 м², а удобрения вносят в виде подкормок дважды через 15 - 20 дней после появления всходов и через 45 - 50 дней в период вегетации.

РИСУНКИ

Рисунок 1