MD4768C1 - Procedeu de cultivare a plantelor de sorg zaharat cu tulpină înaltă - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la agricultură şi poate fi utilizată pentru cultivarea plantelor de sorg zaharat cu tulpină înaltă. Procedeul de cultivare a plantelor de sorg zaharat cu tulpină înaltă include pregătirea solului, semănatul sau plantarea răsadului în benzi alcătuite din două rânduri, cu distanţa dintre rânduri de 15-25 cm şi distanţa dintre benzi de 90-130 cm, cultivarea şi recoltarea mecanizată. Procedeul permite efectuarea irigării prin picurare, îndepărtarea frunzelor de pe tulpini, uscarea biomasei plantelor pe rădăcini, recoltarea mecanizată în snopi. Procedeul asigură sporirea grosimii tulpinilor, majorarea intensităţii iradierii naturale a plantelor de sorg, indicelui suprafeţei frunzelor, randamentului biomasei, cotei părţi a tulpinilor fără frunze şi concentraţiei glucidelor în suc.

Description

Invenţia se referă la agricultură şi poate fi utilizată pentru cultivarea plantelor de sorg zaharat cu tulpină înaltă.

Sunt cunoscute tehnologiile intensive de cultivare a soiurilor de sorg zaharat, care includ utilizarea unui set tehnic complex de cultivatoare, semănători, instalaţii de stropire, combine, remorci, autofurgonete, ş.a. (Antohe I. ş.a. Cultura sorgului zaharat şi industrializarea lui totală. Perspectivă pentru dezvoltarea durabilă a agriculturii româneşti. Chiminform data, Bucureşti, 2003, 119 p.; Горпиниченко С. И. ş.a. Рекомендации по возделыванию сорго сахарного. Ростов-н/Д, ЗАО Книга, 2013, 24 p.)

Este de asemenea cunoscut procedeul de cultivare a soiurilor de sorg zaharat, care se realizează conform tehnologiei industriale convenţionale: aratul şi lucrările agrotehnice ulterioare recoltării plantelor premergătoare, pregătirea patului germinativ, semănatul cu semănători pneumatice cu distanţa între rânduri de 45-70 cm, cultivarea (fertilizarea, aplicarea erbicidelor, pesticidelor, irigarea) şi în final recoltarea [1]. Cu toate acestea, semănatul soiurilor şi hibrizilor de sorg zaharat cu distanţa între rânduri de 70 cm nu oferă rezistenţă garantată la cădere a tulpinilor în fiecare an, mai ales în cazul toamnelor ploioase cu vânturi intense, precum şi în cazurile recoltării întârziate în câmp.

Actualmente pentru cultura sorgului zaharat se preferă hibrizi heterotici de prima generaţie cu productivitate ridicată, care asigură obţinerea de producţii mari de biomasă cu indicatori biochimici şi tehnologici amelioraţi ai materiei prime rezultate. Unii dintre aceşti hibrizi sunt creaţi utilizând factorul genetic cu denumirea “heterozisul tardivităţii”, reprezentat de heterozigotul Ma1ma1 numai la una dintre formele parentale. Hibrizii de acest morfotip se caracterizează prin perioada de vegetaţie mai îndelungată, potenţialul de producţie majorat şi concentraţia în glucide ridicată. Înălţimea mare a tulpinii de 3,7-4,0 m cu diametrul acesteia de 25- 40 mm şi aparatul foliar abundent a acestor hibrizi, cu dimensiunile frunzei mărite, conţinut ridicat de celuloză în tulpini (până la 35-38% din substanţa uscată) şi a glucidelor în suc până la 22% în anii favorabili, aseamănă aceşti hibrizi cu soiurile cultivate de trestie de zahăr.

Actualmente, Institutul de Genetică, Fiziologie şi Protecţie a Plantelor (IGFPP) din RM dispune de un set de forme iniţiale (linii androsterile şi polenizatori) pentru ameliorare, fiind omologaţi în RM hibrizii Porumbeni 4, Porumbeni 5, SAŞM 1, SAŞM 2, care permit în continuare crearea hibrizilor de sorg zaharat cu înălţimea de peste 4-4,5 m. Tulpinile înalte ale plantelor hibrizilor de sorg cu grad majorat de înfrunzire condiţionează sensibilitatea sporită la frângere şi cădere în condiţii de vânt şi însoţite de precipitaţii, ceea ce conduce la recoltarea cu dificultate a culturii respective. În plus, datorită dimensiunilor mari ale lamei frunzei se manifestă umbrirea reciprocă a plantelor, urmată de formarea tulpinilor subţiri, insuficient înzestrate cu fibre mecanice, devenind în urmare nerezistente la cădere si frângere.

Problema pe care o rezolvă invenţia constă în mărirea rezistenţei la frângere şi cădere a plantelor de sorg zaharat cu talie înaltă, sporirea producţiei de biomasă şi ameliorarea proprietăţilor sale agrobiologice.

Problema se rezolvă prin procedeul de cultivare a plantelor de sorg zaharat cu tulpină înaltă, care include pregătirea solului, semănatul sau plantarea răsadului, care se efectuează în benzi alcătuite din două rânduri, cu distanţa dintre rânduri de 15-25 cm şi distanţa dintre benzi de 90-130 cm, cultivarea şi recoltarea mecanizată.

Semănatul se efectuează cu folosirea semănătoarelor dotate cu două bare montate paralel, pentru instalarea brăzdarelor, care să asigure semănatul în benzi, totodată simultan cu semănatul sau plantarea răsadului, sau după apariţia plantulelor complete, în spaţiul dintre rândurile apropiate se amplasează în mod mecanizat o bandă perforată pentru efectuarea irigării prin picurare.

Procedeul mai prevede că înainte de recoltare se efectuează îndepărtarea mecanizată a frunzelor de pe tulpinile plantelor, precum şi tratarea cu raze electromagnetice sau cu un fascicul laser a unui segment de 2-3 cm a părţii bazale a tulpinilor, care să asigure distrugerea structurii celulare în segmentul afectat, cu ajutorul unor maşini autopropursabile prin deplasarea acestora între două benzi vecine. Totodată recoltarea poate fi efectuată în snopi, destinaţi depozitării, iar în calitate de răsad pot fi utilizate plantule de sorg cu 6-8 frunze dezvoltate.

Procedeul asigură sporirea grosimii tulpinilor, majorarea intensităţii iradierii naturale a plantelor de sorg, indicelui suprafeţei frunzelor, randamentului biomasei, cotei părţi a tulpinilor fără frunze şi concentraţiei glucidelor în suc.

Invenţia se explică prin desenele din fig. 1, 2 care reprezintă:

- fig. 1, schema tradiţională de semănat a hibrizilor de sorg zaharat cu distanţa dintre rânduri unice de 70 cm;

- fig. 2, schema de semănat a hibrizilor de sorg zaharat în benzi cu doua rânduri apropiate şi distanţa dintre benzi de 90 cm.

Folosind aceeaşi normă de semănat ca în cazul semănatului punctat pe rânduri unice distanţate la 70 cm, se obţine un grad mai ridicat de folosire a radiaţiei solare, de aerisire, reducerea umbririi şi dozei de ierbicide (se tratează numai benzile), oferind posibilitatea combaterii mecanizate a buruienilor, creşterea spaţiilor de nutriţie şi a gradului de afânare a solului.

Semănatul sorgului zaharat în benzi permite irigarea prin picurare cu echipament necomplicat şi de un cost minim, disponibil pentru utilizare practică atât în gospodăriile fermiere mari, cât şi în cele mai mici. Banda perforată pentru picurare se înşiră în mod mecanizat între rândurile apropiate din fâşiile semănăturii concomitent cu semănatul, sau prin diferite metode după apariţia plantulelor complete. Aplicarea metodei prin picurare numai pe intervalul dintre cele 2 rânduri ale benzilor reduce norma de irigare cu menţinerea sporului de producţie datorat irigaţiei. Mai mult, procedeul de semănat în benzi de câte 2 rânduri a culturii de sorg, conduce la reducerea pierderilor de sol prin eroziune, obţinându-se un efect asemănător cu al cerealelor păioase cultivate pe teren în pantă.

Exemplu de realizare a invenţiei

Cu scopul de a confirma oportunitatea şi posibilitatea implementării procedeului propus în anul 2018 a fost efectuat semănatul demonstrativ al hibridului de sorg SAŞM-1 în benzi cu două rânduri distanţate la 18 cm şi cu intervalul dintre benzi de 90 cm. În calitate de martor a fost luat acelaşi hibrid SAŞM-1 semănat în rânduri unice distanţate la 70 cm. Experienţa a fost efectuată în 4 repetiţii pe un sol unde premergător a fost ogor negru. Suprafaţa unei parcele a constituit 10 m2 la varianta martor şi de 16,52 m2 la varianta în benzi. Semănatul s-a efectuat la data de 21.05.2018 cu plantatorul manual, folosind şabloane, pe care sunt marcate poziţiile plantelor pe rând. La ambele variante a fost folosită aceeaşi densitate a plantelor - 110 mii/ha.

Fig. 1 reflectă schema amplasării rândurilor şi cuiburilor la parcela hibridului de sorg zaharat SAŞM-1 cu intervalul dintre rânduri de 70 cm (fig. 1-A1) şi 13 cm dintre plante pe rând (fig. 1-B1). Aceasta este varianta martorului, numită în continuare tehnologia de semănat convenţională (SC).

Fig. 2 reflectă schema semănatului hibridului de sorg zaharat SAŞM-1 cultivată în benzi cu intervalul dintre rândurile apropiate de 18 cm (fig. 2-C) şi distanţa dintre plante pe rând de 17 cm (fig. 2-B2), iar distanţa dintre benzi de 90 cm (fig. 2-A2). Varianta respectivă în continuare este numită semănatul în benzi (SB).

Semănatul experienţei, păstrarea densităţii plantelor, combaterea buruienilor, observaţiile fenologice, determinările morfologice şi biometrice, determinarea productivităţii plantelor, au fost efectuate conform metodologiei internaţionale de testare a soiurilor (UPOV). Rezultatele cercetărilor efectuate sunt prezentate în tabel.

Din tabel reiese că înălţimea plantelor hibridului SAŞM-1 în varianta SC a fost de 389,4 cm, cu 10 cm mai mare decât la varianta SB. Depăşirea înălţimii tulpinii la varianta SC se explică prin efectul intervalului dintre rânduri mai mic cu 20 cm şi a distanţei dintre plante pe rând mai mică cu 4 cm, determinând efectul de umbrire foliară (în condiţii de deficit de lumină plantele acced spre lumină mai intensă, devenind mai înalte). Umbrirea reciprocă a frunzelor în această variantă de semănat afectează grosimea tulpinii, aceasta devenind mai subţire atât la nivelul bazal, cât şi la mijlocul tulpinii.

La restul indicatorilor, avantajele sunt înregistrate la varianta SB. Deci, greutatea medie a biomasei supraterane a unei plante din varianta SB este de 1,84 kg, cu 23,49% mai mare decât greutatea martorului de 1,49 kg. La varianta semănăturii în benzi a hibridului SAŞM-1 s-au obţinut depăşiri semnificative, în comparaţie cu varianta martor, la următorii indicatori: pondera aparatului foliar de 23,47% din greutatea plantei (cu 4,98% mai mult decât la varianta standard), producţia de biomasă a atins 202,4 t/ha, cu 23,49% mai mult decât la varianta SC. Producţia de tulpini tehnologice a fost de 154,89 t/ha, respectiv cu 15,94 % mai mult în comparaţie ca varianta standard. Varianta SB a dat producţia de 77,44 t/ha suc dulce (rezultând un randament de 50% din masa tulpinilor), ceea ce reprezintă un spor de 15,95% faţă de varianta SC. Creşterea suprafeţei foliare s-a datorat creşterii cu 20 de cm a intervalului dintre benzi, urmată de satisfacerea mai deplină a cerinţelor faţă de lumină, fiind cunoscută reacţia pozitivă la factorul lumină a sorgului zaharat, atât în ce priveşte producţia de biomasă, producţia de glucide, cerinţele faţă de spaţiul de nutriţie şi gradul de aerisire în lan.

Determinarea pe 10 octombrie 2018 a intensităţii luminii solare în spaţiul fitomasei la variantele SB între benzi şi la SC între rânduri, la suprafaţa solului şi la înălţimea de 1 m şi 2 m de la sol, a condus la obţinerea următoarelor date: 43,3; 80; şi 106,6 micromoli la varianta SB, faţă de 32,5; 52,5 si 85,0 la varianta SC, ceia ce reprezintă cu 20%, 26%, 34,7% respectiv intensitatea luminii mai scăzută în varianta SC. Mărirea intervalului dintre benzi a influenţat pozitiv la creşterea suprafeţei foliare pe plantă în varianta SB (11 496 cm2 în comparaţie cu 8 954,3 cm2 la varianta SC (cu 22,11% mai mică la varianta SC). În varianta SB indicele suprafeţei foliare (ISF) determinat la hibridul SAŞM-1 a fost de 9,85 (9,85 m2 suprafaţa foliară), în timp ce la majoritatea plantelor agricole valoarea optimă a ISF variază între 4-5. Intensitatea sporită a insolaţiei în varianta SB influenţează în mod pozitiv temperatura solului şi a aerului în spaţiul ocupat de cultură, ceea ce a condus la fotosinteza mai intensă a plantelor, urmată de obţinerea concentraţiei în glucide a sucului de 15,07%, cu 1,48% mai mult faţă de varianta SC. Recalcularea conţinutului în glucide a sucului extras din tulpinile fără frunze a hibridului SAŞM-1 exprimat prin conţinutul de zahăr în substanţa uscată (ZSU), a condus la obţinerea producţiei de 11,670 kg/ha ZSU în varianta SB, cu o depăşire cu 28,7% faţă de varianta SC, respectiv de 2,6 t/ha în exprimare fizică.

Rezultă că prin modificarea schemei de semănat cu consecinţa creşterii intensităţii fotosintezei, urmare a sporirii spaţiului de nutriţie, a intensităţii luminii receptate de plante şi totodată prin reducerea pierderilor prin frângere-cădere a plantelor înainte de recoltare (explicată de diametrul mai mare al tulpinii şi grosimea ţesutului mecanic al acesteia) se obţin producţii mai mari şi mai sigure de fitomasă şi de glucide. Prin urmare, schema de semănat în benzi de câte 2 rânduri a sorgului zaharat permite obţinerea unui efect biologic şi economic sporit.

Semănatul convenţional al sorgului zaharat se efectuează cu semănători pentru semănatul porumbului şi floarea soarelui. Principiul funcţional al acestor semănători constă în repartizarea seminţelor în mod pneumatic, liniar-punctat într-un rând, folosind dispozitive cu vid şi brăzdare, instalate liniar pe unica bară de susţinere. În prezent compania americană Kinze produce semănători K-3100 cu două bare de susţinere, montate paralel, pe care pot fi instalate brăzdarele în diferite combinaţii pentru a semăna sorgul zaharat în benzi, cu două rânduri apropiate.

Având în vedere avantajele procedeului propus, se preconizează introducerea variantei de cultivare în benzi a sorgului zaharat, folosind în zonele cu latitudini mai îndepărtate de ecuator montarea plantaţiilor cu plantule în fază de 6-8 frunze pe deplin formate, mai ales în cazul utilizării hibrizilor de sorg zaharat mai tardivi, caracterizaţi prin potenţial ridicat a producţiei de fitomasă, zahăr, substanţă uscată. Montarea plantaţiilor de sorg zaharat cu răsad de sorg cu 6-8 frunze poate fi efectuată prin adoptarea maşinilor destinate pentru plantarea răsadului de legume, de exemplu ale Companiei italiene Ferrari.

Distanţa majorată dintre benzi la varianta SB permite suplimentarea tehnologiei de cultivare cu noi verigi agrotehnice. Ca exemplu, înainte cu câteva zile de data recoltării, pe intervalele dintre benzi se deplasează instalaţia specială, autopropulsată, care tratează segmentul bazal de 2-3 cm al tulpinilor de sorg zaharat cu raze electromagnetice, sau cu fascicul laser. Acest tratament conduce la traumatizarea ţesutului tulpinii (distrugerea structurii celulare), urmat de întreruperea aprovizionării plantei cu apă şi elemente nutritive din rădăcini, realizând uscarea acesteia în condiţii de câmp. Trebuie menţionat că această metodă de uscare pe rădăcini a plantelor deja se practică la floarea soarelui, tutun, plante medicinale şi la alte culturi (Баев В.И., Бородин И.Ф. Электроимпульсная предуборочная обработка растений подсолнечника и табака. Издательство «Станица 2» Волгоград, 2002, 231 p.; Юдаев И.В., Бренина Т. П. Технологические аспекты электроимпульсной прополки корнеотпрысковых сорняков. Волгоград, 2008, 181 p.; MD 3576 B1 2008.04.30, US 6834483 B2 2004.12.28).

Pentru a utiliza raţional biomasa sorgului zaharat (analogic cu trestia de zahăr) ca materie primă destinată obţinerii de produse alimentare, se impune operaţia de îndepărtare a frunzelor de pe tulpină. Executarea mecanizată a acestei operaţii este posibilă cu utilizarea unor agregate autopropulsate destinate tăierii frunzelor, de exemplu a agregatelor destinate tăierii frunzelor la trestia de zahăr (Sugarcane leaf cutter. YouTube, Online, 2019, URL: https://www.youtube.com/hashtag/sugarcaneleafcutter), facilitată de metoda de semănat în benzi distanţate corespunzător.

Cultivarea plantelor de sorg zaharat ale hibridului SAŞM-1 în benzi permite recoltarea mecanizată în snopi de tulpini (ca la cânepă). Fitomasa de sorg zaharat recoltată astfel poate fi depozitată în glugi pentru a fi păstrată ca materie primă proaspătă (pentru hrana animalelor, în industria zahărului, etanolului), pe o durată determinată de timp (3-5 luni) fără pierderi semnificative, utilizând tehnica acoperirii cu folii de plastic sau în varianta bazinelor, gropilor de siloz încorporate în sol, sau chiar în magazii şi grajduri de vite părăsite, adaptate corespunzător scopului prin reglarea umidităţii şi temperaturii. În mare măsura, menţinerea umidităţii şi a conţinutului de glucide în masa tulpinilor pe durata noiembrie-martie se datorează prezenţei stratului de ceară (hidrofobic şi antibacterian) existent pe întreaga suprafaţă a tulpinii de sorg zaharat.

De asemenea, este important de menţionat că SB de câte 2 rânduri finalizat cu recoltarea tulpinilor în snopi elimină pierderi considerabile de suc şi contaminarea cu microorganisme şi praf, rezultate la recoltarea prin segmentarea tulpinilor, permiţând prelungirea perioadei de stocare a materiei prime şi de funcţionare a instalaţiilor de procesare pentru a produce o gamă largă de furaje (masă verde, siloz, fân, semifân, melasă, nutreţuri combinate), de produse alimentare (suc alimentar, sirop alimentar, melasă alimentară, oţet şi alcool alimentare) şi de surse regenerabile de energie (biogaz, bioetanol, biobenzină, biomotorină, biobutanol, pelete, brichete). Cu alte cuvinte această invenţie permite de a găsi variante efective pentru rezolvarea problemelor energetice, ecologice şi alimentare, prezente actual în multe ţări ale lumii.

Rezultatele testării hibridului de sorg zaharat SAŞM-1 la două scheme de sămănat cu densitatea plantelor la recoltare 110 mii/ha, anul 2018 sunt prezentate în tabel.

Tabel

Denumirea hibridului de sorg zaharat Distanţa dintre rânduri (A1), dintre benzi (A2), dintre plante (B1 şi B2) şi dintre rândurile din benzi (C), (cm) Talia plantei, (cm) Greutatea unei plante (substanţă proaspătă), (kg) Cota parte a aparatului foliar (lama şi vagninul) din greutatea plantei întregi, (%) Grosimea tulpinii, (mm) Conţinutul de glucide în sucul tulpinii, (%) Recolta masei proaspete, (t/ha) Recolta tulpinilor fără aparatul foliar, (t/ha) Cantitatea de suc, din randamentul de 50% din masa tulpinilor fără aparatul foliar, (t/ha) Cantitatea de glucide (recalculat în zahăr absolut) în sucul extras din tulpini, (t/ha) jos mijloc sus SAŞM-1 A1 =70, B1 = 13 389,4 1,49 18,49 25,1 17,65 11,55 13,59 163,9 133,59 66,79 9,07 SAŞM-1 A2=90, B2 =17, C=18* 379,4 1,84 23,47 27,15 20,45 11,25 15,07 202,4 154,89 77,44 11,67 *Oscilare ( +, -) -10 +0,35 +4,98 +2,05 +2,8 -0,3 +1,48 +38,5 +21.3 +10,65 +2,6

1. Сорго: технология возделывания и рекомендации. Агроном & Co, Online, 2019, URL: https://www.agronom.co.ua/%D1%81%D0%BE%D1%80%D0%B3%D0%BE-%D1%82%D0%B5%D1%85%D0%BD%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B8%D1%8F-%D0%B2%D0%BE%D0%B7%D0%B4%D0%B5%D0%BB%D1%8B%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%8F-%D0%B8-%D1%80%D0%B5%D0%BA%D0%BE/

Claims (7)

1. Procedeu de cultivare a plantelor de sorg zaharat cu tulpină înaltă, care include pregătirea solului, semănatul sau plantarea răsadului, care se efectuează în benzi alcătuite din două rânduri, cu distanţa dintre rânduri de 15-25 cm şi distanţa dintre benzi de 90-130 cm, cultivarea şi recoltarea mecanizată.

2. Procedeu, conform revendicării 1, în care semănatul se efectuează cu folosirea semănătoarelor dotate cu două bare montate paralel, pentru instalarea brăzdarelor, care să asigure semănatul în benzi.

3. Procedeu, conform revendicărilor 1 şi 2, în care, simultan cu semănatul sau plantarea răsadului, sau după apariţia plantulelor complete, în spaţiul dintre rândurile apropiate se amplasează în mod mecanizat o bandă perforată pentru efectuarea irigării prin picurare.

4. Procedeu, conform revendicărilor 1-3, în care înainte de recoltare se efectuează îndepărtarea mecanizată a frunzelor de pe tulpinile plantelor cu ajutorul unor maşini autopropursabile, prin deplasarea acestora între două benzi vecine.

5. Procedeu, conform revendicărilor 1-4, în care înainte de recoltare se efectuează tratarea cu raze electromagnetice sau cu un fascicul laser a unui segment de 2-3 cm a părţii bazale a tulpinilor, care să asigure distrugerea structurii celulare în segmentul afectat, cu ajutorul unei instalaţii autopropursabile, prin deplasarea ei între două benzi vecine.

6. Procedeu, conform revendicărilor 1-4, în care recoltarea se efectuează în snopi, destinaţi depozitării.

7. Procedeu, conform revendicărilor 1 şi 3, în care în calitate de răsad se utilizează plantule de sorg cu 6-8 frunze dezvoltate.