способ обеспечения влагой прорастающего в почве семени

Формула изобретения

1. Способ обеспечения влагой прорастающего в почве семени, включающий посев семян в мерзлую почву, отличающийся тем, что каждое семя до внесения в почву покрывают оболочкой из водонепроницаемого материала для его защиты от почвенной влаги в период ранних оттепелей, при этом в оболочку помещают носитель, заселенный микроорганизмами, обитавшими в почве засеваемого поля, затем поверхностный слой оболочки соединяют с поверхностным слоем оболочки из такого же водонепроницаемого материала, предназначенной для размещения запаса воды в виде льдинки, с образованием капсулы, внутри которой, в льдинке, расположен жгут из гигроскопического материала с вводом его конца внутрь оболочки с семенем.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что центр масс капсулы расположен в нижней части оболочки с льдинкой для автоматической ориентации капсулы в пространстве при внесении ее в борозду оболочкой с семенем вверх.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что на поверхность льдинки, заключенной в оболочку из водонепроницаемого материала, наносят слой из затвердевшего глицерина, а между последним и оболочкой наносят слой из смеси минеральных удобрений.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что оболочки изготавливают из парафина.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к растениеводству в области сельского хозяйства и, в частности, может быть применено при выращивании яровых культур в зонах так называемого рискованного земледелия, где велика вероятность гибели семян, внесенных в почву после весеннего снеготаяния, из-за недостатка влаги в корнеобитаемом слое в период прорастания их, а также после появления всходов при отсутствии дождевых осадков или полива посевов.

Предшествующий уровень техники

Попытки разработки таких агротехнических приемов возделывания яровых культур, которые обеспечивали бы наиболее оптимальные условия для прорастания семян, известны с древних времен. Но при этом перед земледельцами всегда была проблема выбора сроков внесения семян в почву. При внесении семян в очень увлажненную, но недостаточно прогретую почву с целью максимального использования весенней влаги для питания всходов земледелец рискует потерять часть семян и будущего урожая из-за большой вероятности гибели проростков при возврате холодов и промерзании почвы. При внесении семян в хорошо прогревшуюся почву для их прорастания и нормального развития всходов необходимо наличие достаточного количества влаги в корнеобитаемом слое, но к этому времени влаги в почве может быть недостаточно при отсутствии дождевых осадков или полива. Одним из вариантов решения проблемы обеспечения семян влагой является способ зимнего посева сельскохозяйственных, лесных и декоративных культур [1], по которому семена должны вноситься зимой в борозды, образованные в мерзлой почве, с последующей заделкой их мелкой земляной крошкой и засыпкой слоем снега. Посеянные таким способом семена должны прорасти после прогревания почвы в более ранние сроки в сравнении с теми сроками, в которые прорастают семена при внесении их в прогревшуюся почву после весеннего снеготаяния. Однако, при неблагоприятных погодных условиях, когда продолжительные оттепели чередуются с возвратом сильных морозов, возникает угроза гибели внесенных в мерзлую почву семян, так как при прогреве почвы до глубины заделки семян во время оттепели у них появляются проростки, которые не приспособлены к выживанию при замерзании оттаявшей почвы. Проблема защиты семян, вносимых в мерзлую почву, от преждевременного прорастания во время продолжительных оттепелей решена путем включения их в оболочки из водонепроницаемого материала [2], однако даже создаваемая указанным способом возможность полного использования весенних запасов влаги в корнеобитаемом слое почвы ограничена периодом времени, в течение которого влага испарится под действием солнечной радиации и суховея, из-за чего всходы могут погибнуть при отсутствии дождевых осадков или полива.

Раскрытие изобретения

В целях обеспечения каждого семени запасом влаги, необходимым для его прорастания в сухой прогревшейся почве, а также для развития всхода после его появления на поверхности почвы при отсутствии дождевых осадков или полива представляется целесообразным использовать заявленный способ, в соответствии с которым каждое семя перед внесением в почву обрабатывают таким образом, чтобы получить капсулу, изображенную на чертеже. Внутри оболочки 1, изготовленной из водонепроницаемого материала, например, из парафина, размещена льдинка 2 грушевидной формы. Отдельно от оболочки 1 размещена оболочка 3, изготовленная из такого же водонепроницаемого материала, как и оболочка 1, например, из парафина. Внутри льдинки 2 размещен жгут 4, изготовленный из материала, который хорошо впитывает воду, но при этом не теряет своей способности выдерживать разрывную нагрузку расчетной величины, например, из скрученных волокон пеньки. Для покрытия поверхности льдинки 2 предназначен слой 5, изготовленный из материала, который не расплавляется до температуры 18 градусов по Цельсию, например, из глицерина. Между слоем 5 и оболочкой 1 размещен слой 6, состоящий из смеси минеральных удобрений, требующихся для вегетации всхода с учетом наличия питательных веществ в почве того поля, для которого готовят семя 7. Внутри оболочки 3 вокруг семени 7 размещен носитель микроорганизмов 8, например опилки лиственных пород деревьев. Для включения запаса влаги в водонепроницаемую оболочку 1, а также для изготовления капсулы, предназначенной для внесения в мерзлую почву, осуществляют, например, следующие технологические операции.

1. Производят замораживание льдинки 2 путем охлаждения разъемной формы, в которую предварительно наливают воду. До начала охлаждения формы в ее открытую сверху часть опускают до самого дна жгут 4.

2. После раскрытия формы льдинку 2 поднимают за верхнюю часть жгута 4 и переносят на вторую позицию конвейера известной конструкции, где льдинку 2 погружают в жидкий глицерин, имеющий температуру плавления около 19°С. При погружении льдинки 2 в жидкий глицерин на ее поверхности образуется первая (внутренняя) оболочка льдинки из затвердевшего глицерина 5 расчетной толщины, которая зависит от времени нахождения льдинки 2 в емкости с жидким глицерином. После образования слоя затвердевшего глицерина 5 льдинку 2 извлекают из жидкого глицерина и переносят на третью позицию конвейера, размещенную в помещении с постоянной температурой ниже 0°С.

3. На третьей позиции конвейера льдинку 2, покрытую слоем из затвердевшего глицерина 5, подвешенную на свободной части жгута 4, погружают в смесь порошкообразных минеральных удобрений, доведенную до состояния суспензии за счет добавления воды при температуре около 4°С. При соприкосновении суспензии с льдинкой 2, покрытой слоем из затвердевшего глицерина 5, охлажденной до температуры ниже 0°С, на слой глицерина намораживается слой 6 из минеральных удобрений расчетной толщины. Толщина слоя минеральных удобрений зависит от потребности в них одного семени в вегетационный период с учетом наличия питательных веществ в почве того поля, для которого готовят семя, а регулируют толщину слоя 6 временем выдержки льдинки 2 в суспензии. После завершения процесса намораживания минеральных удобрений льдинку 2 извлекают из суспензии путем подъема ее за жгут 4 и переносят на четвертую позицию конвейера.

4. На четвертой позиции конвейера льдинку 2, покрытую слоем 5 из затвердевшего глицерина и слоем 6 из смеси минеральных удобрений, погружают в ванну с расплавленным парафином, имеющим температуру около 55°С. При соприкосновении жидкого парафина со слоем 6 из смеси минеральных удобрений, имеющим температуру ниже 0°С, образуется прочная оболочка 1 из затвердевшего парафина, после чего льдинку 2 поднимают над ванной с парафином за свободную часть жгута 4 и переносят на пятую позицию конвейера.

5. На пятой позиции конвейера жгут 4, вмороженный в льдинку 2, отделяют от остающейся за пределами льдинки 2 части жгута с оставлением конца, выступающего из льдинки 2 на 0,01 м, который предназначен для ввода внутрь оболочки 3 с семенем 7. После этого льдинку 2, покрытую слоями 5 и 6, а также внешней оболочкой 1, размещают над оболочкой 3 с семенем 7 в таком положении, чтобы свободно свисающий конец жгута 4 касался оболочки 3. В этом положении производят кратковременное расплавление парафиновой оболочки 3 в точке касания ее жгутом 4 известными способами, например вводом наконечника нагревателя, температура которого регулируется величиной потребляемой электроэнергии. Немедленно после вывода наконечника нагревателя из оболочки 3 в созданный таким способом кратер вводят свисающий конец жгута 4 за счет перемещения вниз оболочки 1 до момента соприкосновения ее с поверхностью оболочки 3.

Соприкасающиеся парафиновые оболочки 1 и 3 нагревают по периметру их контакта известными способами для того, чтобы образовалась единая капсула, предназначенная для внесения в мерзлую почву при посеве семян. Капсулы хранят при температуре ниже 0°С до внесения в почву. Грушевидная форма капсулы имеет центр масс в нижней части оболочки 1 с льдинкой 2, из-за чего оболочка 3 с семенем 7 занимает положение выше оболочки 1 при внесении капсулы в борозду, прорезываемую в почве посевным агрегатом известной конструкции [1]. Технология предпосевной обработки семян, описанная выше, может быть видоизменена в связи с применением новых материалов для оболочек капсулы, которые не были известны на момент подачи настоящей заявки на изобретение, однако неизменным останется принцип защиты каждого семени до внесения в почву, заключающийся в том, что его покрывают оболочкой из водонепроницаемого материала, предназначенной для предотвращения попадания к семени почвенной влаги в период ранних оттепелей, при этом в оболочку помещают носитель, заселенный микроорганизмами, обитавшими в почве засеваемого поля, затем поверхностный слой оболочки семени соединяют с поверхностным слоем водонепроницаемой оболочки для размещения запаса воды в виде льдинки, образованием капсулы, внутри которой в льдинке расположен жгут из гигроскопического материала, с вводом его конца внутрь оболочки с семенем.

Краткое описание чертежа

На чертеже показана подготовленная к внесению в почву капсула (сечение вертикальной плоскостью, проходящей через центры оболочек с льдинкой и с семенем). Вынесенными за пределами сечения цифрами обозначены

1 - оболочка из водонепроницаемого материала, например из парафина;

2 - льдинка грушевидной формы;

3 - оболочка из водонепроницаемого материала, например из парафина с находящимся внутри нее семенем;

4 - вмерзший в льдинку жгут из материала с хорошей способностью к пропитке водой, например из скрученных волокон пеньки;

5 - слой глицерина, затвердевший на поверхности льдинки;

6 - слой замерзшей смеси минеральных удобрений;

7 - семя, поверхность которого обработана ядохимикатами для защиты от сельскохозяйственных вредителей;

8 - носитель, например, опилки лиственных пород деревьев, заселенные микроорганизмами, обитавшими в почве того поля, для которого готовят семя, и прошедшими селекцию при наращивании их биомассы перед заселением в носитель.

Лучший вариант осуществления изобретения

Способ обеспечения влагой прорастающего в почве семени позволит получить наибольший эффект в том случае, когда соединение оболочки, внутри которой размещен запас влаги в виде замерзшей льдинки, с оболочкой, имеющей внутри семя и носитель с микроорганизмами, осуществляют в зимнее время перед посевом. Включение носителя микроорганизмов в оболочку с семенем при условии заблаговременного наращивания массы микроорганизмов, обитавших в почве того поля, для которого готовят капсулы с семенами, с использованием в качестве основного питательного продукта для микроорганизмов того вещества, из которого состоят оболочки 1 и 3, позволяет управлять процессом деструкции этих оболочек после выхода микроорганизмов из состояния анабиоза, в результате чего семя оказывается защищенным от проникновения к нему почвенной влаги до наступления периода устойчивого прогрева почвы, а запас воды от растаявшей льдинки оказывается защищенным от расхода его в холодной и чрезмерно увлажненной почве.

Промышленная применимость

В связи с тем, что морозный период года в основных районах возделывания яровых культур более продолжителен, чем сроки внесения семян в прогретую почву по традиционной технологии, появляется возможность выполнять посевные работы с привлечением минимального количества людей и техники, гарантируя при этом полную сохранность семян в почве при любой неблагоприятной погоде в период до прогрева корнеобитаемого слоя, а также с гарантией прорастания семян и обеспечения их корневой системы влагой даже при отсутствии полива или без выпадения дождевых осадков. Изменением толщины парафиновой оболочки капсул с семенами можно управлять сроками начала появления проростков у семян после прогрева почвы таким образом, чтобы семена не начинали прорастать до тех пор, пока на поверхности почвы появятся всходы сорняков, которые должны быть уничтожены известными способами, например путем распыления пестицидов с применением сельскохозяйственной авиации.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №104942, класс 45b, 10, заявлено 4 ноября 1955 г. (04.11.55 г.).

2. Заявка на получение патента RU №2001135689 от 24 декабря 2001 г. (24.12.01 г.), в отношении которой 22 мая 2003 г. (22.05.2003 г.) принято решение о выдаче патента. Патент RU №2221357 С2 7 А 01 C 1/00, 1/06 опубликован 20.01.2004 г. в Бюллетене №2 Российского агентства по патентам и товарным знакам.