Способ и устройство для возделывания яровых и озимых зерновых

Классификация по МПК: A01B

Патентная информация
Патент на изобретение №: 
2518195
Дата публикации: 
Пятница, Сентябрь 27, 2013
Начало действия патента: 
Вторник, Март 20, 2012

Изобретение относится к устройству и способу возделывания зерновых культур. Способ возделывания зерновых культур с рыхлением почвы на глубину посева на всю ширину захвата предусматривает посев яровой культуры и/или озимой культуры в полосу для семян одной культуры или смеси семян культур через незасеваемую полосу или полосу для семян озимой культуры, которую дополнительно присыпают взрыхленной почвой от сошников, при этом ширина междурядья lм и ширина полосы lп выбраны таким образом, что они удовлетворяют условию 20 < 2*lм - lп <=30. Устройство для возделывания зерновых культур с рыхлением почвы на глубину посева на всю ширину захвата с ящиком для посевного материала, с, по меньшей мере, двумя отделениями и валами с высевающими аппаратами, общими подводящими устройствами, соединенными семяпроводами с сошниками, установленными на шарнирно прикрепленных к раме и подпружиненных стойках, при этом каждый нечетный сошник расположен позади четного через междурядье, или, наоборот, каждый четный сошник расположен позади нечетного через междурядье. Ширина междурядья lм и ширина полосы lп выбраны таким образом, что они удовлетворяют условию 20 < 2* lм - lп <= 30. Использование заявленной группы изобретений позволит ускорить вызревание зерновых культур, повысить урожайность и качество зерна. 2 н.п. ф-лы, 5 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, при чем 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, в частности, из-за повреждения всходов при прохождении тяжелой техники. Но этот способ дает представление об оптимальной для проявления эффекта «густо-пусто» ширине засеваемых и незасеваемых культурой полос и необходимости специальных мер для подавления сорняков на незасеваемых зерновой культурой полосах.

Известен способ посева зерновых культур через полосу при примерно равных по 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 отвалом на хвостовике сошника специальной конструкции сдвигают в незасеваемую полосу. Оставшуюся, прикрывающую семена, взрыхленную почву выравнивают и уплотняют, обеспечивая толщину в 2,5-3,5 см слоя почвы над семенами для образования единственного узла кущения, что способствует, в частности, укреплению корневой системы и повышению урожайности. Укладка убираемого, наиболее сухого слоя почвы из засеваемой полосы на незасеваемую 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 в 2003-2004 гг. на площади 11 тысяч га и показала прибавку урожайности пшеницы на 50… 100 процентов.

Однако практики отмечают иногда прорастание сорняков на незасеянной полосе (на некоторых почвах после дождей) и существенное снижение прибавки урожая (относительно заявленной). Кроме того, прорастание сорняков происходит при задержке сева после состоявшейся предпосевной подготовки почвы, и сужении ширины полосы высева, что требует тщательной настройки специальной сеялки (или модернизированной СЗП-3,6) и высокой культуры земледелия. 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.

Наиболее близок к заявляемому способ черезполосного посева яровой и озимой культур (фиг.2) в полосу примерно такой же ширины (18-22 см) для каждой культуры и расстоянием между полосами одной культуры 23-27 см [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 незасеянных яровой культурой полосах разрешена, поскольку эти полосы занимают озимой культурой, например рожью, высеваемой одновременно с яровой культурой, после подрезания сорняков стреловидными сошниками. 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. При чем влияние на урожайность сужения полосы высева яровой культуры до 15 см не отмечается.

Однако при одной и той же глубине посева, определяемой регулировкой глубины хода сошников, засеянные «Омичкой» полосы существенно различаются толщиной слоя почвы над семенами до и после прикатывания батареей кольчато-шпоровых катков. При этом наименьшая толщина слоя над семенами формируется у полос от сошников заднего ряда (см. фиг.3). Полосы от сошников среднего ряда дополнительно присыпаются взрыхленной почвой сошниками заднего ряда, а полосы от сошников переднего ряда - еще и сошниками среднего ряда. В результате при задаваемой глубине заделки в 40-80 мм получаем по 3 полосы с существенно различной толщиной слоя над семенами примерно в 40, 60 и 80 мм (соответственно), и, как минимум, разновременные по полосам всходы.

При одновременном посеве («Омичкой») яровой и озимой культур получается только одна (или две) полосы с минимальной и близкой к оптимальной толщиной (~40 мм) слоя почвы над семенами яровой культуры, поскольку желательно семенам озимой культуры всходить позже (им «некуда торопиться»), оставляя ресурсы почвенной влаги яровым для их опережающего развития.

Качество всходов (и урожайность зерновых) можно значительно повысить, если для яровой культуры обеспечивать при посеве минимальную для посевной машины толщину слоя почвы над семенами, а для озимой - только среднюю (или максимальную). Такое вполне достижимо при дополнительной присыпке полос с семенами озимой культуры от сошников для высева яровой культуры, соответственно расположенных позади сошников для озимой. А на очищенных от сорняков полях эти полосы можно оставлять незасеянными.

Для обеспечения условий проявления эффекта «густо-пусто» (см. фиг.2) принимаем ширину незасеваемого культурой пространства Lн в пределах 20… 30 см [1, 2], при чем Lн=2*lм - lп, где lм - междурядье, lп - ширина полосы. При междурядье (lм) 22,8 см и ширине полосы высева (lп) 18… 20 см стреловидного сошника «Омички», например, получаем Lн=26… 28 см.

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, состоит в эффективной технической реализации возделывания яровых и озимых культур машинами для обработки почвы и полосного посева с обеспечением для высеваемой культуры толщины слоя почвы над семенами, меньшей для полос с яровыми и большей для полос с озимыми (при совместном возделывании), или меньшей для засеваемых любой культурой полос и большей - для незасеваемых (при раздельном возделывании культур), с соблюдением условий проявления эффекта «густо-пусто», повышением урожайности и сокращении затрат на единицу продукции, поддержанием плодородия полей без применения удобрений и других химических средств.

Для достижения указанного технического результата при возделывании зерновых культур посев яровой культуры и (или) озимой культуры проводят с одновременным рыхлением почвы на глубину посева по всей ширине захвата с междурядьем lм и шириной полосы lп при 20<2*lм-lп<=30 в полосу для семян одной культуры, или смеси семян культур, через полосу для семян озимой культуры (или незасеянную), дополнительно присыпаемую взрыхленной почвой от сошников.

Для осуществления способа возделывания предлагается устройство для обработки почвы и полосного посева с ящиком для посевного материала с не менее двух отделениями и валами с высевающими аппаратами, общими подводящими устройствами, соединенными семяпроводами сошниками, установленными в 2 ряда, или более рядов с междурядьем lм и шириной полосы высева 1п на шарнирно прикрепленных к раме и подпружиненных стойках.

При этом каждый нечетный сошник расположен позади четного через междурядье (вариант 1 схемы расположения сошников), или, наоборот, каждый четный расположен позади нечетного через междурядье (вариант 2 схемы), причем 20<2*lм-lп<=30.

Кроме того, предлагаются устройства с 9-ю сошниками с шириной полосы высева 18… 20 см при междурядьи 22,8 см в двух вариантах схемы расположения сошников, что обеспечивает возможность работы в составе посевного комплекса. На чертежах представлено:

Фиг.1 - схема посева И.Е. Овсинского;

Фиг.2 - пример схемы посева одной культуры в полосу 1 через полосу 2 с другой культурой (или незасеваемую);

Фиг.3 - схема расположения сошников на раме сеялки - культиватора СКП-2,1 («Омичка»);

Фиг.4 - пример схемы расположения сошников на раме (вариант 1);

Фиг.5 - пример схемы расположения сошников на раме (вариант 2).

Для осуществления способа на высевающем устройстве сеялки типа семейства СКП-2,1 («Омичка»), например, в соответствии с вариантом схем расположения сошников (фиг.4, или фиг.5) переставляют один (9-й, или 1-й) и сдвигают два сошника (3-й и 4-й, или 6-й и 7-й, соответственно). (Необходимость вариантов расположения сошников, в частности, возникает при соединении в посевной комплекс сеялок с нечетным количеством сошников).

Пример 1 осуществления способа.

На сеялке СКП-2,1 («Омичка») со стреловидными сошниками с шириной полосы высева 18...20 см окна зерновых высевающих аппаратов, соответствующие полосам (и сошникам) для озимой культуры (на фиг.4 обозначены «о»), перекрывают заслонками. Аналогично перекрывают задвижками высев у туковысевающих аппаратов у полос (и сошников) для яровой культуры (на фиг.4 обозначены «я»). 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. 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. При этом полосы с семенами озимой культуры (сошники 2, 4, 6, 8) дополнительно присыпаются взрыхленной почвой от сошников для яровой культуры (1, 3, 5, 7, 9). После прикатываиия батареей кольчато-шиоровых катков «Омички» при задаваемой глубине заделки в 40-80 мм толщина слоя над семенами озимой культуры в полосах составит до 80 мм, и около 40 мм - над семенами яровой культуры.

Конец примера 1.

После появления всходов (вначале яровой, а затем и озимой культуры) 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 угнетать всходы сорняков без гербицидов в промежутках между полосами яровых. При колошении и созревании яровые используют дополнительные ресурсы солнечного света и частично питания, с проявлением эффекта «густо-пусто» и 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 СКП-2,1 («Омичка») окна зерновых высевающих аппаратов, соответствующие полосам (и сошникам) для озимой культуры (см. фиг.4, «о»), перекрывают заслонками. Высевающие аппараты настраиваются в обычном порядке, например, на 2/3 нормы высева яровой культуры и 1/3 нормы высева озимой культуры. Зерновой отсек бункера загружают семенами яровой культуры, например, пшеницы. Семена озимой пшеницы, например, загружают в отсек для туков и осуществляют сев (по парам) в обычные для весенней посевной сроки. При этом дополнительно присыпаются взрыхленной почвой полосы с семенами озимой культуры, осуществляется прикатывание (см. пример 1).

Конец примера 2.

После сева вначале появляются смешанные всходы яровой и озимой пшеницы, и 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 угнетать 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. При колошении и созревании яровых дополнительные ресурсы солнечного света и частично питания способствуют 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 стеблистой после очесывающих жаток.

На следующий год озимая пшеница с хорошим укоренением за удлиненный вегетационный период (с прошлой весны), перезимовавшая под защитой высокой стерни (или стеблестоя), может отличаться повышенной кустистостью и способностью к ускоренному развитию с опережением прикрытых соломой и стерней непотревоженных сорняков на промежутках 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 СКП-2,1 («Омичка») окна зерновых высевающих аппаратов, соответствующие незасеваемым полосам (фиг.5, «н»), перекрывают заслонками. Все зерновые аппараты настраивают в обычном порядке на 2/3 нормы высева зерновой культуры (яровой, или озимой). Зерновой отсек бункера загружают семенами пшеницы (яровой, или озимой), например, и проводят сев на очищенных от сорняков полях в обычные сроки (весной, или осенью). При этом незасеваемые полосы (1, 3, 5, 7, 9) после рыхления сошниками и подрезания сорняков дополнительно присыпаются взрыхленной почвой от сошников засеваемых полос (фиг.5, «з»: 2, 4, 6, 8). После прикатывания батареей кольчато-шпоровых катков «Омички» толщина слоя почвы над семенами в засеваемых полосах составит около 40 мм, и до 80 мм - в незасеваемых (при 40-80 мм задаваемой глубины заделки).

Конец примера 3.

После появления всходов и на ранних стадиях развития зерновая культура располагает почвенной влагой не только засеянных 1, но и незасеянных полос 2 (см. фиг.2), что немаловажно при весенне-летнем дефиците влаги. С выходом на стадию стеблевания зерновые смогут затенять (и угнетать) редкие всходы сорняков в незасеянных полосах, после смыкания стеблестоя, особенно. При колошении и созревании зерновые используют дополнительные ресурсы света и питания незасеянных полос, соответственно повышается урожайность (без удобрений) и качество зерна, устойчивость хлебостоя к полеганию, ускоряется созревание хлебов. При таком посеве снижается потребность в семенах и достижимо максимальное проявление эффекта «густо-пусто».

Таким образом, заявленные способ и устройство при совместном возделывании зерновых культур и посеве в полосы с меньшей (и близкой к оптимальной) для яровых и большей для озимых толщиной слоя почвы над семенами предоставляют возможность повышения урожайности, обеспечивая благоприятные условия для опережающего произрастания и созревания яровой культуры. При раздельном возделывании (на очищенных от сорняков полях) и посеве в полосу с близкой к оптимальной толщиной слоя почвы над семенами (и подрезанием сорняков сошниками на незасеваемых полосах) создаются благоприятные условия для ускоренного произрастания не только яровых, но и озимых зерновых, уменьшается потребность в семенах.

Это достигается дополнительным присыпанием полос с семенами озимой культуры (при совместном возделывании) или незасеваемых (при раздельном возделывании) взрыхленной почвой от сошников, обычных для комбинированных машин для обработки почвы и полосного посева конструкций, с междурядьем и шириной полосы высева, соответствующих условиям проявления эффекта «густо-пусто». Повышается урожайность яровых зерновых, устойчивость хлебов к полеганию. Ускоряется вызревание хлебов. При смешанном посеве яровой культуры и озимой культуры сохраняется возможность получения двух урожаев при одной подготовке почвы (и одной посевной). Поддерживается плодородие полей ускорением нитрификации пожнивных остатков, например, 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 технического решения, например, когда подстройку серийной посевной машины под заявленное устройство осуществляют перестановкой и сдвигом меньшей части сошников.

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, А01В 79/02, 2004.

3.Патент РФ № 237770 С2, Кл.7 A01G 1/00, А01В 79/02, 2009.

Формула изобретения

1. Способ возделывания зерновых культур с рыхлением почвы на глубину посева на всю ширину захвата, предусматривающий посев яровой культуры или/и озимой культуры в полосу для семян одной культуры (или смеси семян культур) через незасеваемую полосу (или полосу для семян озимой культуры), которую дополнительно присыпают взрыхленной почвой от сошников, при этом ширина междурядья lм и ширина полосы lп выбраны таким образом, что они удовлетворяют условию 20<2*lм-lп<=30.

2. Устройство для возделывания зерновых культур с рыхлением почвы на глубину посева на всю ширину захвата с ящиком для посевного материала, с, по меньшей мере, двумя отделениями и валами с высевающими аппаратами, общими подводящими устройствами, соединенными семяпроводами с сошниками, установленными на шарнирно прикрепленных к раме и подпружиненных стойках, каждый нечетный сошник расположен позади четного через междурядье, или, наоборот, каждый четный сошник расположен позади нечетного через междурядье, при этом ширина междурядья lм и ширина полосы lп выбраны таким образом, что они удовлетворяют условию 20<2*lм-lп<=30.