Способ и устройство для органического возделывания зерновых

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано для посева зерновых культур. Способ заключается в том, что посев яровой и озимой культур проводят с междурядьем 9…12 см и 15…20 см соответственно в 2 или 3 полосы с семенами одной культуры или смесью семян культур через одну или две полосы или один или два рядка с семенами озимой культуры или незасеянные. Посев проводят с шириной полос не более половины междурядья и с промежутком не более 10 см между полосами. Устройство для посева зерновых культур содержит ящик для посевного материала на два отделения и два вала с высевающими аппаратами, общие подводящие устройства, соединенные семяпроводами рабочие органы. Рабочие органы установлены на поводках, закрепленных шарнирно на раме и подпружиненных к почве. Сошники для высева в полосу шириной не более половины междурядья установлены с междурядьем 9, 10, 11, 12 см с полосой не менее 2 см или 15, 16, 17, 18, 19, 20 см с полосой соответственно не менее 5, 6, 7, 8, 9, 10 см. Сошники для высева в полосу сгруппированы соответственно по 2 или по 3 через 1 или 2 сошника для рядового посева. Использование изобретения позволит уменьшить засоренность полей без гербицидов, ускорить вызревание хлебов, повысить устойчивость хлебостоя к полеганию, урожайность и качество зерна. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

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 из-за повреждения всходов при прохождении тяжелой техники и изменения нормативов. Например, ширина междурядий даже при узкорядном посеве больше, чем у И.Е.Овсинского (7,5 см вместо 6 см). Но этот способ дает представление, в частности, об оптимальной для проявления эффекта «густо-пусто» ширины засеваемых и не засеваемых культурой полос и необходимости специальных мер для подавления сорняков на не засеваемых зерновой культурой полосах.

Известен способ посева зерновых культур через полосу при примерно равных но 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 не засеянных 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.

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 при междурядьи (1 м) 15 см недостаточна (см. фиг.3), поскольку в этом случае промежуток между полосами (1пр) составит 11…12 см, что за пределом ограничения на междурядье для узкорядного посева (не более 10 см, см. ГОСТ 16265-89), и может обернуться потерей качества всходов. Следовательно, промежуток 1пр следует ограничить 10 см. Кроме того, ширина полосы высева (1п) примерно в 1 см характерна, в частности, для рядового посева. Значит, необходима полоса шириной более 1 см, а по условиям обработки почвы рабочими органами - не более половины междурядья (1 м/2). Представляется проблематичным достижение ширины полосы высева 10 см для однодисково-анкерных сошников, например, эффективно применяемых в широких масштабах при ширине полосы высева до 2,5 см и 3…4 см /4/. Известны подобные сошники и с полосой высева 5…6 см.

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

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

Для достижения указанного технического результата при возделывании зерновых культур посев яровой и озимой культуры проводят при междурядье 9…12 см или 15…20 см в 3 (или 2) полосы соответственно с семенами одной культуры (или смесью семян культур), через 2 (или одну) полосы или рядка с семенами озимой культуры (или незасеянные).

При этом ширина полос не более половины междурядья с промежутком не более 10 см между полосами.

Кроме того, под покров озимых в сроки боронования проводят подсев озимой зерновой культуры, например, модернизированной сеялкой СЗ-3,6 или СЗП-3,6 с однодисково-анкерными сошниками с шириной полосы высева до 2,5 см, а при уборке зерновых озимую культуру 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 емкостями для посевного материала на два отделения и вала с высевающими аппаратами, общими подводящими устройствами, соединенными семяпроводами рабочими органами на шарнирно прикрепленных к раме и подпружиненных к почве поводках.

При этом сошники для узкополосного высева полосой не более половины междурядья установлены с междурядьями 9, 10, 11, 12 (с полосой не менее 2 см) или 15, 16, 17, 18, 19, 20 см (с полосой не менее 5, 6, 7, 8, 9, 10 см) и сгруппированы соответственно по 3 (или по 2) через 2 (или один) сошника для рядового высева.

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 узкополосного посева яровой 1 культуры (в две полосы) и озимой 2 культуры (в одну полосу, или рядок);

Фиг.4 - пример схемы узкополосного посева озимой 2 культуры в две полосы (с пустой полосой 3);

Фиг.5 - пример схемы узкополосного посева яровой культуры 1 (в три полосы) и озимой культуры 2 (в две полосы, или рядка);

Фиг.6 - пример схемы узкополосного посева яровой 1 и озимой 2 культур при максимальном междурядье.

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 справедливы соотношения и ограничения:

- при трехполосном высеве семян яровой (покровной) культуры (междурядья 9…12 см) ширина пространства, засеваемого покровной культурой, Lз=2*1м+1п, ширина незасеваемого (покровной культурой) пространства Lн=3*1м-1п, а сумма пространств Lз+Lн=5*1м и не больше 60 см (по Овсинскому И.Е., см. /1/, при равной ширине засеваемых и незасеваемых пространств - около 30 см);

- при двухполосном высеве (междурядья 15…20 см) Lз=1м+1п, Lн=2*1м-1п, а Lз+Lн=3*1м и не меньше 45 см (см./2/, при равной ширине пространств (20-25 см).

При междурядье 15 см и ширине полосы высева 5…6 см однодисково-анкерного сошника, например, получаем Lз=20…21 см, Lн=24…25 см. И при других междурядьях и трехполосном, и двухполосном посеве покровной культуры отмечается сужение засеваемого пространства Lз. Однако при этом всегда соблюдаются условия для проявления эффекта «густо-пусто» (Lн не больше 30 см, сумма Lз+Lн в пределах 45…60 см, а сужение Lз, даже до 15 см, существенно не повлияет на результаты).

Для осуществления способа на высевающем устройстве сеялки типа семейства СЗ-3,6 или СЗП-3,6, например, проводят замену (попарно) сошников на однодисково-анкерные с полосой 5…6 см с оставлением по одному двухдисковому между парами новых, 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. Причем сошники закрепляют последовательно то на коротком, то на длинном поводке (в два ряда, как обычно). 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 однодисково-анкерными сошниками с полосой высева 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 однодисково-анкерными сошниками с полосой высева 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 рассчитывать 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 однодисково-анкерными сошниками с полосой высева 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) заделывают в почву в качестве сидерата вместе с пожнивными остатками для поддержания плодородия почвы ускорением нитрификации.

Таким образом, заявленный способ возделывания зерновых культур на основе предлагаемых схем чересполосного размещения семян яровой и озимой культур при узкополосном посеве и стабилизации глубины заделки семян при независимой подвеске сошников с отслеживанием рельефа поля предоставляет 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 серийных посевных машин, а именно рядковых механических, например, типа семейства СЗ-3,6 (СЗП-3,6), укомплектованных рабочими органами для узкополосного высева, однодисково-анкерными сошниками, в частности. Уменьшается засоренность совместных и смешанных посевов сорняками, которые подавляются растениями озимой культуры, 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 и озимой культур сохраняется возможность получения двух урожаев при одной подготовке почвы (и одной посевной). Поддерживается плодородие полей ускорением нитрификации пожнивных остатков 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 части (от 3/5 до 2/3) сошников для рядового высева на сошники для узкополосного высева при установке на одних и тех же поводках, при существенном сокращении расходов (почти до полутора раз: модернизация СЗП-3,6 (СЗ-3,6), например, потребует почти 20…27 тыс. руб, вместо 30…40 тыс.руб. /4/ - в ценах 2008 года).

Отдельные элементы технологии, заложенные в заявленном 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, при котором посев яровой и озимой культур проводят с междурядьем 9…12 см и 15…20 см соответственно в 2 или 3 полосы с семенами одной культуры, или смесью семян культур через одну или 2 полосы или один или два рядка с семенами озимой культуры или незасеянные, причем ширина полос не более половины междурядья, а промежуток между полосами не более 10 см.

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

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

4. Способ по п.2, при котором проводят подсев озимой культуры сеялкой СЗ-3,6 с однодисково-анкерными сошниками с шириной полосы высева до 2,5 см.

5. Способ по любому из пп.1-3, 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 ящик для посевного материала на два отделения и вала с высевающими аппаратами и общими подводящими устройствами, соединенные семяпроводами рабочие органы, на шарнирно прикрепленных к раме и подпружиненных к почве поводках, в котором сошники для высева в полосу шириной не более половины междурядья установлены с междурядьем 9, 10, 11, 12 с полосой не менее 2 см или 15, 16, 17, 18, 19, 20 см с полосой соответственно не менее 5, 6, 7, 8, 9, 10 см и сгруппированы соответственно по 2 или по 3 через один или два сошника для рядового высева.

7. Устройство по п.6, в котором при междурядьи 15 см установлены однодисково-анкерные сошники с полосой высева 5…6 см и двухдисковые сошники для рядового высева.