Способ орошаемого беспочвенного земледелия и устройство для его реализации

 

Изобретение относится к орошаемому растениеводству, в частности к тонкослойной гидропонике. Предлагается использовать новый вид орошения на основе проточного нейтрального субстрата, совмещенного с тонкослойной водной культурой. Для этой цели используются соломенные маты, состоящие из соломенных жгутов, укладываемые в канавки, вырытые в земле, днище которых накрывают полимерной пленкой. Полив осуществляют питательным раствором порциями, стекающими по канавкам вниз, откуда питательный раствор насосом подают в верхнюю часть канавок. Семена высаживают в соломенные жгуты в процессе их изготовления. Уборку урожая производят укосами с использованием сенокосилок, движущихся по межканавочным грядам, смену соломенных матов производят в соответствии с регламентом выращивания используемой культуры. Способ и устройство позволяют применять гидропонику без существенного удорожания на обширных площадях без строительства специальных сооружений. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Область применения В области растениеводства, в частности в тонкослойной гидропонике.

2. Уровень техники В настоящее время орошаемое земледелие осуществляется двумя способами: - полив растениеводческого поля чистой природной водой с внесением необходимых удобрений; - гидропоника, предусматривающая обеспечение питания растений без использования почвы.

В свою очередь гидропоника подразделяется на субстратную (нейтральный субстрат, омываемый питательным раствором) и безсубстратную (аэропоника или водная культура).

Первый вид орошаемого земледелия в масштабах России включает всего лишь 10-15% пахотных земель и характеризуется дороговизной и сложностью и существенно зависит от типа почвы.

Второй вид не использует почву и находит ограниченное применение для выращивания в основном овощных культур и зелени в условиях гидропонических теплиц, требующих строительства специальных оранжерей, ограничивающих масштабы растениеводческого производства.

Задачей настоящего изобретения является разработка такого способа и устройства, которые, сохраняя преимущества гидропоники, позволили бы без существенного удорожания найти применение на обширных площадях без строительства специальных сооружений.

Наиболее близким прототипом является заявка РФ на изобретение 97118794/13, пр. 12.11.97, 6 А 01 В 49/00 "Способ мостового орошаемого земледелия с минимальной обработкой почвы и агромост для его осуществления", включающий традиционные приемы агротехники при одновременном внесении в почву элементов питания и средств химической защиты.

3. Сущность изобретения Задача решается путем использования нового вида гидропоники на основе проточного нейтрального субстрата, совмещенного с тонкослойной водной культурой.

Способ заключается в следующем.

Подбирают земельный участок (поле), не пригодный для продуктивного растениеводства (суглинок, глина и др.) с уклоном от 5 до 30^o. С помощью скрепера нарезают вдоль участка прямоугольные канавки шириной 1,5-2 м, глубиной 10-20 см на расстоянии 0,5-1,0 м друг от друга, сбрасывая грунт на промежуточные гряды, предназначенные для ходьбы и передвижения уборочной техники.

В образовавшиеся канавки укладывают полимерную пленку. Изготавливают из соломы маты, состоящие из соломенных жгутов диаметром 10-15 см, связанных друг с другом полимерным шнуром, и укладывают их вдоль канавок так, чтобы стебли соломы были параллельными бортам канавки. Для удержания матов от ветровой нагрузки через каждые 10-15 м их подвязывают к забиваемым в промежуточные гряды колышкам. Нижние по склону концы канавок с помощью поперечной канавки объединяют и связывают с приемным баком питательного раствора, из которого питательный раствор с помощью насоса подают в верхнюю поперечную канавку, осуществляя таким образом циркуляцию питательного раствора.

Семена используемой культуры высаживают в маты в процессе их изготовления. Таких участков делают два, располагая их рядом. Питательный раствор подают дискретно порциями вначале на первый участок, а затем, когда порция стечет вниз, - на второй участок. Во время стекания питательного раствора во втором участке корневые системы первого участка освобождают от воды для контакта с воздухом. Затем процесс повторяют и проводят коррекцию питательного раствора. В дождливое время циркуляцию питательного раствора прекращают, отправляя его в резервную емкость, а дождевую воду сбрасывают путем перелива через нижнюю поперечную канавку.

Сбор урожая осуществляют средствами малой механизации в соответствии с вегетационным периодом растений или количеством укосов.

Принципиальная схема устройства показана на прилагаемом чертеже. Оно состоит из 2-х участков поля 1 и 2, выделенных в поле с уклоном 5-30^o. Каждый участок состоит из канавок 3 глубиной 10-15 см, образующих гряды, и промежуточных дорожек 4 для прохода людей и передвижения средств малой механизации. Каждая канавка выстлана полимерной пленкой 5, закрепленной через каждые 10-15 м колышками 6. В каждой канавке установлены соломенные маты 7, изготовленные из соломенных жгутов 8 так, чтобы стебли соломы были параллельны канавкам. Внутри жгутов в нижней их части расположены семена 9 культивируемого растения.

Система циркуляции питательного раствора состоит из следующих агрегатов: резервной емкости 10, расположенной внизу участков, водяного насоса 11, управляющих клапанов 12 и 13, трубопроводов 14, 15, задвижки 16, верхней сборной поперечной канавки 17 и нижней сборной поперечной канавки 18. Питательный раствор 19 в канавке располагается между соломенными жгутами 8, образующими гряды и препятствующими растеканию питательного раствора в поперечном направлении.

Работу устройства проиллюстрируем на примере выращивания люцерны в средних широтах. Люцерна весьма выгодная культура для выращивания кормов. В Башкирии она является основной культурой.

Люцерна характеризуется: - высокой урожайностью (на полях Башкирии 450 центнеров с га (4 укоса) зеленой массы или 80 ц/га сена; - большим содержанием перевариваемого протеина в зеленой массе и сене; - большими темпами отрастания после скашивания.

В средних широтах в условиях открытой гидропоники осуществляют 4 укоса люцерны. Выбираем два соседних участка размером 100•50 м в поле с уклоном 5-6^o. С помощью скрепера нарезаем на каждом участке канавки длиной 50 м, шириной 1,5 м и глубиной 15 см. После укладки пленок и соломенных матов с семенами начинаем вегетацию и включаем насос 11 при открытых клапане 12 и задвижке 16 на 30 с для образования первой тонкой (5 см) порции питательного раствора, занимающей первые 2,5 м канавки 3 от верхней ее части 1. После этого насос 11 выключаем и клапан 12 закрываем.

Первая порция в течение 8 минут стекает вниз, орошая семена и корневую систему люцерны - режим подтопления. Когда первая порция стечет в резервную емкость 10, открываем клапан 13 и включаем насос 11 для образования первой порции питательного раствора на участке 2. Пока эта порция стекает, а это длится около 8 минут, на первом участке корневые системы люцерны имеют контакт с воздухом - режим слива. Затем эти процедуры повторяют до первого укоса. После уборки урожая первого укоса вегетация осуществляется аналогичным способом. В дождливое время питательный раствор собирается в баке 10, задвижка 16 закрывается, а дождевая вода переливается через нижнюю поперечную канавку 18.

Возможен другой режим подачи питательного раствора, когда его подают на оба участка одновременно, а режимы подтопления - слива осуществляют автоматически при стекании порции питательного раствора к нижним поперечным канавкам.

В процессе вегетации осуществляется коррекция питательного раствора путем добавления пресной воды и израсходованных элементов питания. Посевная площадь обоих участков составляет около 1 га.

Как показывает опыт выращивания люцерны и сои на симферопольском полигоне в условиях тонкослойной открытой гидропоники (Б.А.Адамович, В.А.Горшенин. Жизнь вне земли. М.: "ГАУ-Корпорация", 1997, стр. 349-352), возможно получение урожая люцерны 5500 ц/га, что в пересчете на средние широты даст 4500 ц/га, т.е. на порядок больше, чем в грунте традиционными методами.

Предлагаемый способ может найти широкое применение в фермерских молочных хозяйствах. К сожалению эти фермы сегодня являются малорентабельными из-за несбалансированного кормления животных концентратами, при этом производительность одной коровы не превышает 2000 литров в год, хотя в странах ЕС производительность достигает в среднем 6000 литров на одну корову в год.

Использование зеленых, грубых и сочных кормов (ЗГС), получаемых предлагаемым способом (450 тонн зеленой люцерны в средних широтах за лето с описанного участка площадью 1 га) позволяет обеспечить получение 25 л молока от одной коровы в день или до 8000 л в год. При этом в пересчете на сено для кормления в зимнее время фермер может прокормить собственным кормом до 60 коров. В этом заключается технический результат изобретения.

Возможность реализации изобретения не вызывает сомнения, поскольку основные технологические операции по подготовке устройства (подготовка канавок, укладка пленки, изготовление соломенных матов, обеспечение циркуляции питательного раствора) осуществляются имеющимися в сельскохозяйственной технике средствами.

4. Иллюстрации На прилагаемом чертеже приведена принципиальная схема устройства орошаемого безпочвенного земледелия.

Формула изобретения

1. Способ орошаемого, беспочвенного земледелия на основе тонкослойной гидропоники, отличающийся тем, что берут земельный участок, не пригодный для продуктивного растениеводства, с уклоном от 5 до 30° и с помощью скрепера нарезают вдоль участка прямоугольные канавки шириной 1,5-2 м, глубиной 10-20 см на расстоянии 0,5-1 м друг от друга; в образованные канавки укладывают полимерную пленку, поверх этой пленки укладывают соломенные маты в виде жгутов, образующих гряды, с закрепленными в них семенами культивируемого растения; периодически через 5-10 мин в верхнюю часть участка равномерно по образовавшимся грядам подают в режиме подтопления порции питательного раствора, стекающие вниз под действием силы тяготения, и обеспечивают таким образом циркуляцию питательного раствора; таких участков делают два, располагая их рядом, при этом питательный раствор вначале подают порцией на первый участок, а затем, когда порция стечет вниз, подают на второй участок, при этом во время стекания порции питательного раствора во втором участке корневые системы первого участка освобождают от воды для контакта с воздухом в режиме слива, затем процесс повторяют и проводят коррекцию питательного раствора; в дождливое время циркуляцию питательного раствора прекращают, отправляя его в резервную емкость, а дождевую воду сбрасывают путем перелива через нижнюю поперечную канавку участков; сбор урожая осуществляют средствами малой механизации в соответствии с вегетационным периодом растений или количеством укосов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что питательный раствор подают на оба участка одновременно, при этом режимы подтопления - слива осуществляют автоматически при стекании порции питательного раствора к нижним поперечным канавкам.

3. Устройство орошаемого беспочвенного земледелия, состоящее из двух участков поля с уклоном с канавками, выложенными полимерной пленкой, и с системой циркуляции питательного раствора, отличающееся тем, что в каждой канавке установлены соломенные маты, изготовленные из соломенных жгутов диаметром 10-15 см, так, чтобы стебли соломы были параллельны канавкам, внутри жгутов в нижней их части расположены семена культивируемого растения, при этом жгуты имеют возможность образовывать гряды и препятствовать растеканию питательного раствора в поперечном направлении, а система циркуляции питательного раствора состоит из резервной емкости, расположенной внизу участков, водяного насоса, управляющих клапанов, имеющих возможность переключать питание растворов с одного участка на другой, сборных верхней и нижней поперечных канавок и задвижек, имеющих возможность перекрывать заполнение резервной емкости дождевой водой.

РИСУНКИ

Рисунок 1