Спосіб визначення потреби в добривах, зокрема потреби в азотних добривах, і пристрій для здійснення способу

Реферат: Винахід належить до способу визначення потреби в поживних речовинах сільськогосподарських культурних рослин та пристрою внесення поживних речовин. Згідно зі способом потребу в поживних речовинах розраховують з різниці між оптимальним поглинанням поживних речовин і фактичним поглинанням, що беруть з характеристичних кривих/таблиць для виміряного вегетативного індексу, та коректують множенням на поправочний коефіцієнт, що враховує щонайменше один з параметрів: тривалість дії добрива, зв'язування добрива в ґрунті, мінералізацію з ґрунту і швидкість витрачання добрива. Пристрій внесення поживних речовин містить запам’ятовуючий пристрій для зберігання характеристичний кривих/таблиць, датчик реєстрації вегетативного індексу, блок аналізу даних та розрахунку оптимальної кількості поживних речовин та розкидач добрив. UA 114288 C2 (12) UA 114288 C2 UA 114288 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід стосується способу визначення потреби в добривах сільськогосподарських культурних рослин і пристрою для дозування добрива. В галузі точного землеробства однією з важливих задач є внесення добрив з врахуванням специфіки конкретної ділянки. Надмірне внесення добрив викликає проблеми як з екологічної, так і з економічної точки зору. При недостатній підгодівлі знижується врожайність поля, тому необхідно прагнути до оптимізованого по потребі внесення добрив. Через неоднорідність ґрунту і місцевого клімату врожайність і доступність поживних речовин з ґрунту варіюються в межах одного поля. Ця неоднорідність веде до різного росту рослин і формування різного урожаю і, відповідно до різної потреби в добривах. У цей час в сільськогосподарській практиці азотні добрива вносять в єдиному дозуванні по всьому полю, таким чином, вказана неоднорідність часто не береться до уваги. Таке одноманітне внесення добрив веде до більш або менш значної надмірної або недостатньої підгодівлі на окремих ділянках з супутніми цьому недоліками. Відома система для внесення добрив з урахуванням специфіки конкретної ділянки, в якій рівень живлення рослини реєструється датчиком, і потім залежно від сигналу датчика, наприклад, від вегетативного індексу, і з даних, що стосуються конкретної ділянки, що є в бортовому комп'ютері або запитуються онлайн, розраховується потреба в добривах. Потім на основі потреби в добривах генерується керуючий сигнал на дозатор добрив (пристрій для внесення добрив). Таке рішення розкрите, наприклад, в DE 19913971 A1. При таких рішеннях датчик для визначення вегетативного індексу повинен бути відкалібрований перед введенням в експлуатацію. Це може бути здійснено за допомогою так званого N-тестера, який, однак, має ряд недоліків. Використання такого N-тестера дуже проблемне і вимагає певного досвіду. N-тестер вимірює коефіцієнт пропускання світла листям рослин. Ця величина тісно пов'язана із вмістом хлорофілу і N, але не з кількістю біомаси. Поглинання N, яке важливе для оцінки кількості добрива, розраховується із вмісту N і біомаси. Проблема при цьому полягає в тому, що поглинання N в більшій мірі визначається біомасою рослини, ніж вмістом N. Як згадувалося, при оцінці кількості добрива не враховується врожайність місця зростання. Однак ця врожайність впливає на потребу в поживних речовинах більше, ніж коливання концентрації N в рослинах. Рослини на ділянках з низькою врожайністю мають низьку концентрацію N, на таких ділянках, через відповідні їй інші обмежуючі урожай параметри, для оптимального росту також достатньо низьких кількостей N, так що, якщо не враховувати врожайність таких ділянок, вони будуть регулярно містити надлишок добрив. Навпаки, є тенденція, що ділянки з високою врожайністю одержують швидше дуже мало добрив. Крім того, величина, виміряна датчиком, сильно залежить від сорту, тому часто разом з датчиком постачаються також так звані таблиці з поправками на сорт. Однак, оскільки Федеральне відомство по сортовипробуванню ФРН щорічно реєструє велику кількість сортів, ці поправочні таблиці повинні, відповідно, щорічно оновлюватися, що ще більше ускладнює експлуатацію датчика. У патенті EP 1411758 B1 описаний спосіб внесення добрив, в якому в розрахунок кількості добрив входить максимальна досяжна врожайність і врожайність, що прогнозується для відповідної ділянки, а також поглинання поживних речовин рослиною при оптимальній врожайності і при врожайності, що прогнозується для ділянки. Цей спосіб передбачає лише однократне внесення добрив протягом вегетаційного періоду. З рівня техніки відоме велике число вегетативних індексів, часто застосовується так званий вегетативний індекс REIP (Red Edge Inflection Point, точка максимальної крутості на 0 нахилу кривої спектральної відбивної здатності рослин на довгохвильовому краю спектра). Зрозуміло, застосовні також й інші вегетаційні індекси, такі як NDVI, IRR, IRG, IRI, SAVI і т. д. В індексі REIP використовується характер поглинання або відбиття світла рослинами. Відповідно до нього, у рослин є загальна властивість здебільшого поглинати світло певних довжин хвиль, тоді як довгохвильове випромінювання вони здебільшого відбивають. Так, листя рослин поглинає синій, зелений або ж червоний компоненти світла, причому клітинна структура і вміст води в рослинах ведуть до того, що поглинання в ближньому інфрачервоному діапазоні дуже різко (точка перегину) переходить у відбиття. Дослідження виявили, що ця основна точка перегину (REIP) може використовуватися для визначення наростання біомаси і для визначення вмісту азоту. Датчик для визначення вмісту хлорофілу відомий з документа WO 01/45490 A1. У рамках підсумкового симпозіуму IKB 11-12.10.2005 в Вайєнштефані (Баварія) обговорювалися аспекти внесення азотних добрив з урахуванням специфіки ділянки. У доповіді в рамках окремого проекту "IKB № 9 Optimierung der teilflächenspezifischen Bestandsführung mit 1 UA 114288 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 berührungsloser Sensorik nach Bestandsheterogenität" була в порівнянні продемонстрована застосовність вищеописаних вегетативних індексів. Крім того, авторами даного винаходу в доповіді "Teilflächenspezifische N-Düngung" на згаданому підсумковому симпозіумі пояснювалося, що оптимальне поглинання N дуже сильно залежить від стадії розвитку і потенційної врожайності на кожній ділянці поля. В основі винаходу стоїть задача створення способу внесення добрива, зокрема азотного добрива, а також пристрій для здійснення такого способу, завдяки яким можна ще краще враховувати специфіку конкретної ділянки при дозуванні добрива, причому додатково повинні мінімізуватися витрати на системи керування, а також апаратурно-технічні витрати. Ця задача вирішена способом з ознаками пункту 1 і пристроєм з ознаками пункту 10 формули винаходу. Вигідні удосконалення винаходу є предметом залежних пунктів. Згідно з винаходом, в способі визначення потреби в добривах сільськогосподарської культурної рослини спочатку в запам'ятовуючий пристрій вводиться поле характеристик (або таблиця), яке відображає фактичне поглинання поживних речовин рослиною (рівень живлення) залежно щонайменше від вегетативного індексу і/або від стадії розвитку рослини. Крім того, в запам'ятовуючому пристрої зберігається поле характеристик (таблиця), яке відображає оптимальне поглинання поживних речовин рослиною залежно від стадії розвитку, і/або від очікуваного урожаю, і/або від якості продукту (вміст сирого білка) на удобрюваній ділянці поля. На етапі вимірювання визначається вегетативний індекс для удобрюваної ділянки поля і з відповідної характеристично кривої/таблиці виводиться фактичне поглинання поживних речовин. На наступному етапі на дисплей виводиться оптимальне поглинання поживних речовин (рівень живлення) на цій ділянці поля при фактичній стадії розвитку і/або потенційній врожайності на цій ділянці і потім з різниці між оптимальним рівнем живлення і потребою в поживних речовинах розраховується кількість добрив до найближчої дати підгодівлі, і ця різниця перераховується з поправочним коефіцієнтом, який визначається з параметрів, специфічних для конкретної ділянки. Цими параметрами можуть бути, наприклад, тривалість дії добрива, зв’язування добрива в ґрунті, мінералізація з ґрунту і швидкість витрачання добрива. У цей поправочний коефіцієнт може входити також стадія розвитку рослин на ділянці, що розглядається. Потім блоком аналізу даних видається керуючий сигнал на дозатор добрив, і кількість добрив вноситься залежно від вищезгаданої величини. Цей процес проводять щонайменше однократно для кожної ділянки поля, так що реалізовується високоефективне внесення добрив з урахуванням специфіки конкретної ділянки, без недостатнього або надмірного внесення, таким чином, оптимальним чином використовується максимальна потенційна врожайність відповідної ділянки. В одному особливо переважному удосконаленні винаходу в розрахунок потреби в поживних речовинах додатково входить також різниця між поглинанням поживних речовин при очікуваній потребі в поживних речовинах до наступного вегетативного циклу і фактичним рівнем живлення. Цю різницю додають до вищезгаданої різниці. Оцінка сигналу вимірювання буде особливо простою, якщо характеристичні криві для визначення фактичного поглинання поживних речовин (рівень живлення) з сигналу датчика вибираються в першому наближенні у вигляді прямих або відрізків прямих. Як буде ще детальніше пояснюватися далі, ці прямі мають виражену залежність від стадії розвитку рослини. В одному прикладі здійснення згідно з винаходом відрізок, прямої на осі ординат, яка відсікається, сам визначається з оцінної функції, переважно з прямої, нахил якої негативний, так що відрізок, який відсікається зменшується зі зростанням середнього поглинання добрива рослиною на стадії розвитку, що розглядається, і при максимальній потенційній врожайності даної ділянки поля. Нахил цієї прямої також визначається з оцінної функції, переважно прямої лінії, причому нахил підвищується зі збільшенням вищезгаданого середнього поглинання поживних речовин. Згідно з винаходом переважно, щоб вегетативний індекс був вегетативним індексом REIP. Величина вищезгаданого поправочного коефіцієнта для розрахунку дозованої кількості добрив лежить, наприклад, в інтервалі від 0,5 до 1,5. Запропонований згідно з винаходом пристрій для внесення (розкидання) добрив містить запам'ятовуючий пристрій для зберігання вищеописаних характеристичних кривих, які відтворюють бажаний рівень живлення або оптимальне поглинання поживних речовин залежно 2 UA 114288 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 від стадії розвитку для удобрюваних ділянок поля, від бажаної якості рослин на цих ділянках і від очікуваного урожаю на ділянках. Пристрій містить, крім того, датчик для визначення вегетативного індексу і блок аналізу даних для вибору придатних характеристичних кривих/таблиць і для виведення на дисплей фактичного поглинання поживних речовин (рівень живлення) залежно від вегетативного індексу, для виведення оптимального поглинання поживних речовин і враховуючого специфіку конкретної ділянки поправочного коефіцієнта, і для розрахунку кількості добрив з цих параметрів. Крім того, блок аналізу даних видає сигнал дозування дозатору добрив і налаштовує його відповідним чином на це дозування. Далі за допомогою схематичних креслень детальніше пояснюються переважні приклади здійснення винаходу (на прикладі озимої пшениці). Показано: фіг. 1: блок-схема основних елементів пристрою для внесення добрива; фіг. 2: поле характеристик для визначення фактичного поглинання N залежно від вегетативного індексу і стадії розвитку; фіг. 3 і 4: лінійні рівняння для визначення характеристичних кривих згідно з фіг. 2; фіг. 5: поле характеристик для визначення оптимального поглинання N озимою пшеницею залежно від стадії розвитку і потенційної врожайності; фіг. 6: характеристична крива з поля характеристик за фіг. 5 з нанесеним поглинанням N; фіг. 7: поле характеристик за фіг. 5, на яке нанесене необхідне поглинання N залежно від стадії розвитку, потенційної врожайності і поправочного коефіцієнта; фіг. 8 і 9: поля характеристик для ілюстрації залежності оптимального поглинання N від стадії розвитку і якість продукту при різних очікуваних урожаях на прикладі озимої пшениці; фіг. 10: таблиця для визначення поправочного коефіцієнта DIMA залежно від швидкості витрати добрива і стадії розвитку, і фіг. 11: земле-ґрунтова карта для пояснення зон різної врожайності поля. На Фіг. 1 дуже схематично показана блок-схема, що пояснює спосіб згідно з винаходом. Згідно з цим кресленням, на сільськогосподарському тракторі або якому-небудь іншому транспортному засобі господарського призначення розміщені один або більше датчиків 1 для реєстрації даних. У принципі такий датчик складається з множини світловипромінювальних елементів, які випускають, наприклад, монохромне світло заданої довжини хвилі. Крім того, датчик 1 має світлоприймальний елемент, який приймає світло, відбите рослинами 2, і формує сигнал, що повідомляє про інтенсивність прийнятого світла. Керування світловипромінювальними елементами здійснюється вбудованим в датчик 1 блоком керування, який циклічним чином регулює світловипромінювальні елементи і який з вихідного сигналу світлоприймального елемента визначає інтенсивність відбитого світла. Потім з певних інтенсивностей світла для всього циклу вимірювань розраховується вегетативний індекс REIP. Після цього відповідний вегетативному індексу (REIP) сигнал 4 вимірювання подається на блок 6 аналізу даних центрального обчислювального пристрою сільськогосподарського трактора. Цьому блоку 6 аналізу даних зіставлений запам'ятовуючий пристрій 8, в якому зберігається декілька детальніше описуваних далі характеристичних кривих і враховуючих специфіку конкретної ділянки даних для розрахунку необхідної для внесення кількості добрив. З мультиспектральних вимірювань коефіцієнта відбивання, проведених авторами заявки в різних оточуючих умовах, було розраховане велике число описаних в літературі вегетативних індексів і досліджено на стабільність (залежність від сорту, кута падіння сонячного світла, вологості листя, розміру рослини, рівня живлення рослин і т. д.). При цьому дуже стабільним виявився вегетативний індекс REIP, так що обговорюваний далі розрахунок кількості добрив проводився також на основі цього індексу. З цих досліджень виявилося, що вегетативні індекси, в тому числі REIP, дуже чутливі до стадії розвитку рослин. Відповідно до цього в запам'ятовуючий пристрій для кожної рослини/сорту заноситься поле характеристик (або таблиця), яке дозволяє встановити поглинання N залежно від REIP і від стадії розвитку EC. На Фіг. 2 показано як приклад поле 10 характеристик для сільськогосподарської культурної рослини, можна бачити вищезгадану сильну залежність абсолютного поглинання N (кг/га) від стадії розвитку культурної рослини. Так, при певному значенні REIP, наприклад 725 нм, абсолютне поглинання N на ранній стадії розвитку більш ніж в два рази нижче, ніж на стадії розвитку 65. Якби хтось захотів записати в пам'ять відповідні характеристичні криві 10 для кожної сільськогосподарської культурної рослини і для кожної стадії розвитку цієї рослини, це привело б до надмірної кількості даних, якими складно керувати як апаратними, так і програмними засобами. Тому в рамках винаходу був розроблений оцінний алгоритм, який дозволяє за допомогою вимірювань коефіцієнта відбивання видавати абсолютне поглинання азоту 3 UA 114288 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 рослиною незалежно від стадії розвитку. Через відому велику важливість стадії розвитку рослин для виявлення REIP були проведені обширні дослідження і було встановлено, що обговорювані далі регресійні члени оцінного алгоритму для визначення вищезгаданих характеристичних кривих 10 дуже сильно корелюють зі стадією розвитку рослин. У першому наближенні кожну характеристичну криву показаного на фіг. 2 поля характеристик 10 можна описати прямою: NAkt=(a)*(REIP)+у При цьому NAkt є фактичне поглинання поживних речовин рослиною, а - нахил характеристики кривої, і у - відрізок прямої, яка відсікається, на осі ординат. На фіг. 3 і 4 залежність відрізка у на осі, який відсікається, і нахилу а цієї характеристики показана на прикладі озимої пшениці. Видно, що нахил а (фіг. 3) з підвищенням середнього поглинання азоту N* для досліджених рослин збільшується згідно з рівнянням а=0,102 N*+2,0894, 2 причому ступінь статистичної визначеності R =0,8991. Наведене вище рівняння для визначення нахилу а було розраховане з оцінки наявних результатів вимірювань, відповідні експериментальні точки показані на фіг. 3. На фіг. 4 показаний графік розрахунку відрізка у на осі, який відсікається, з середнього поглинання азоту N*. Видно, що відрізок у, який відсікається, також лінійно залежить від середнього поглинання азоту N*. Для досліджуваної озимої пшениці і в припущенні середньої потенційної врожайності і при певній стадії розвитку EC розрахункове рівняння має наступний вигляд: у= -73,584N*-1478,3 причому інтервал статистичної визначеності знов дуже високий і становить R2=0,8974. Відповідно до рівняння, відрізок у, який відсікається, знижується з підвищенням середнього поглинання азоту N*. Таким чином, з обох рівнянь для визначення відрізка у, який відсікається, і нахилу а відповідної характеристики можна, знаючи середнє поглинання азоту N* рослиною для кожної стадії розвитку і потенційну врожайність досліджуваного місця вирощування, розрахувати характеристичну криву для визначення абсолютного поглинання азоту N Akt (рівень живлення). Ця система була перевірена на великому числі сільськогосподарських культурних рослин (озима пшениця, ярова пшениця, озимий рапс, озимий ячмінь, яровий ячмінь, тритикале, озиме жито), і виявилося, що вона функціонує для всіх вказаних видів рослин, причому ступінь статистичної визначеності завжди був вищим 0,85, так що можна вважати, що встановлений алгоритм буде застосовний і для інших сільськогосподарських культурних рослин. Таким чином, за допомогою цього алгоритму можна для кожної культурної рослини, знаючи REIP до будь-якої стадії розвитку рослини, розрахувати біомасу в ц/га і поглинання азоту в кг N на га. Іншими словами, за допомогою вказаних вище рівнянь можна легко розрахувати достовірну характеристичну криву для визначення фактичного поглинання азоту, NAkt, залежно від стадії розвитку EC і від індексу REIP. Далі, на наступному етапі з певного вимірюванням фактичного поглинання азоту (рівень живлення), NAkt, встановлюється реальна потреба в добриві. Основою для визначення потреби в добривах є знання оптимального стану забезпеченості азотом, тобто оптимального значення рівня поглинання азоту відповідними культурними рослинами. При визначенні цього оптимального значення передбачається, що воно залежить від умов зростання на місці. Для перевірки цього допущення на прикладі озимої пшениці були класифіковані і перераховані різні серії дослідів, а також літературні дані. Виявилося, що величину оптимального поглинання N (тут на прикладі озимої пшениці), згідно показаним на фіг. 5 співвідношенням можна представити залежно від стадії розвитку EC і рівня врожайності (ц/га). Видно, що оптимальне поглинання азоту NOpt підвищується із зростаючою стадією розвитку EC, причому, зрозуміло, величина поглинання азоту N Opt для ділянок з високою врожайністю знов помітно вища, ніж для ділянок з низькою врожайністю. Для заданих рівня врожайності і стадії розвитку оптимальне поглинання азоту NOpt можна представити, згідно з фіг. 5, у вигляді характеристичної кривої, яка апроксимована декількома відрізками прямої, причому при переході між стадіями розвитку (EC30, EC32,. ..) відбувається зміна нахилу. На фіг. 6 показана відповідна характеристика для рівня врожайності 80 ц/га. На фіг. 6 відмічене також фактичне поглинання азоту, NAkt, рослиною на досліджуваній ділянці поля, яка була визначена з характеристичної кривої згідно з фіг. 2, знаючи індекс REIP, виміряний датчиком 1. Потім розраховується необхідна кількість добрив згідно з рівнянням: N=[(NOpt-NAkt)+(NOpt+1-NOpt)]*DIMA де N означає необхідну для внесення кількість добрив (в кг азоту на га), NOpt означає визначене зі співвідношень згідно з фіг. 5 оптимальне поглинання азоту, N Akt означає визначене 4 UA 114288 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 з REIP фактичне поглинання азоту, NOpt+1 є оптимальне поглинання N до найближчої дати підгодівлі, і DIMA є поправочним коефіцієнтом. Цей поправочний коефіцієнт DIMA складається з компонентів: тривалість дії добрива (D), зв’язування N в ґрунті (I), мінералізація з ґрунту (M) і швидкість витрачання добрива (А). Ці коефіцієнти в коефіцієнті DIMA виводяться з дослідів з азотними добривами, проведеними в різних місцях, і з літературних даних. При цьому окремі коефіцієнти DIMA встановлюються відносно врожайності. На фіг. 6 нанесені відповідні параметри (N Akt, NOpt, NOpt+1), причому DIMA для простоти прийнятий таким, що дорівнює 1. Оскільки N Akt помітно менший, ніж NOpt до запланованої дати внесення добрив, мова йде про недостатню наявність, тобто щоб забезпечити достатнє надходження N до наступної дати внесення добрив, потрібно, згідно з показаним на фіг. 6, внести виділену дужкою кількість азоту на гектар ділянки. На фіг. 7 показані відповідні відношення, як на фіг. 6, для різних потенційних врожайностей, відповідно, при зростаючому потенційному урожаї повинна також вноситися більша кількість азоту, щоб уникнути недостатньої підгодівлі. За допомогою фіг. 8 і 9 пояснюється залежність поглинання N від якості продукту. На фіг. 8 показаний приклад залежності оптимального поглинання N від стадії розвитку (аналогічно полям характеристик на фіг. 6 і 7) і від якості продукту (озимої пшениці), причому на фіг. 8 верхня характеристична крива для озимої пшениці стосується сорту А, а нижня характеристична крива - сорту С при рівній врожайності (10 т/га). На фіг. 9 показані відповідні характеристики при меншому рівні урожаю 6 т/га. З цих характеристичних кривих виходить, що оптимальне поглинання N достатньо сильно залежить від якості рослин, причому при вищій якості (сорт А), як і потрібно було чекати, є вища потреба в добривах, ніж при порівняно нижчій якості рослин. Таким чином, один аспект описуваного винаходу полягає в тому, щоб визначити поля характеристик для відповідного типу рослин, причому оптимальне поглинання азоту переважно потрібно встановлювати залежно від стадії розвитку, потенційної врожайності, а також від якості рослин. На фіг. 9 для прикладу показана також необхідна для внесення кількість добрив, причому знов виходять з фактичного рівня живлення NAkt (див. фіг. 2), що визначається через вегетативний індекс, і потім з описаного поля характеристик розраховують необхідну для внесення кількість добрив, наприклад, залежно від якості продукту, стадії розвитку і очікуваної врожайності/урожаю. При цьому в прикладі здійснення за фіг. 9 розраховується кількість добрив (N) до наступної за найближчою стадії розвитку (EC92). Само собою зрозуміло, можна також, аналогічно прикладам здійснення згідно з фіг. 6 і 7, розрахувати кількість добрив до найближчої стадії розвитку (тут EC65). Поправочний коефіцієнт в цих прикладах здійснення для простоти знов прийнятий таким, що дорівнює 1. Як описано вище, цей поправочний коефіцієнт DIMA складається з множників D (тривалість дії добрива), I (зв’язування азоту в ґрунті), M (мінералізація азоту з ґрунту) і А (швидкість витрачання добрива). Приклади залежності фактора DIMA від стадії розвитку і від швидкості витрачання добрива, А, представлені в таблиці на фіг. 10. З таблиці виходить, що поправочний коефіцієнт DIMA має великий вплив на розрахунок необхідної для внесення кількості добрив, оскільки тільки через відмінність швидкостей поглинання добрива на одній стадії розвитку він може варіювати більше ніж на 30%. Потрібно звернути увагу, що в таблиці на фіг. 10 інші культури мають іншу швидкість росту й інший термін проростання в ґрунті, так що для різних стадій EC величини повинні відповідним чином змінюватися. Множник D дуже сильно залежить від терміну проростання в ґрунті і інтенсивності зростання культурних рослин. Маленькі або молоді рослини мають маленьке коріння, а також слабкий ріст. Відповідно проходить багато часу, доки добриво не буде засвоєне, або доки для певного поглинання поживних речовин в заданий час не стане необхідною висока кількість добрив (висока концентрація поживних речовин в ґрунті). На ранніх стадіях розвитку, згідно з таблицею на фіг. 10, потрібні порівняно високі значення DIMA. Множники I і M поводяться протилежним чином. У кінці зими спочатку переважає зв’язування N в ґрунті. Протягом весни підвищується мінералізація N, а зв’язування N знижується. Максимум мінералізації в погодних умовах країн Центральної Європи досягається приблизно на початок червня. Потім вона знов знижується, а зв’язування підвищується. Другий максимум мінералізації досягається приблизно в третій декаді вересня. Відповідно до різних періодів росту різних видів сільськогосподарських культур для різних фаз розвитку виходять різні значення I або M. 5 UA 114288 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Представлене на фіг. 10 засвоєння добрива А визначається здатністю ґрунту акумулювати воду і умовами випадання опадів. Високі швидкості просочення води в ґрунт зустрічаються при сильних опадах і/або при низькій корисній продуктивності поля зрошування. Зі своєї сторони, низька корисна продуктивність поля зрошування сильно корелюється з врожайністю ґрунту (див. фіг. 10). Кількість води, що просочилася, визначає так зване неминуче вимивання азоту. У наступних умовах може бути доцільним встановити А більше 1 (витрата добрива 100%): a) Водоохоронні зони: У водоохоронних зонах може бути розумним відмовитися від максимально високих урожаїв, щоб втримувати концентрацію N в фільтраційній воді особливо низькою. Значення А>1 в реальності неможливі. Якщо встановлюються такі значення, це завжди пов'язано з певними втратами урожаю. b) Місця зростання з багаторічним передозування азотних добрив: У Німеччині надлишок азоту становить приблизно 100 кг N/га. Зокрема, тваринницькі виробництва мають високий надлишок N. Місця зростання з багаторічним надмірним внесенням N мають високі запаси азоту в ґрунті і високий потенціал небезпеки винесення нітрату. Ці великі резерви азоту можуть також бути шкідливими для формування урожаю рослин, коли при сильному нагріванні ґрунту виділяється дуже багато N. Для зменшення цих запасів азоту може бути доцільно встановлювати підвищені значення A. Крім того, вилучення непотрібних запасів N в ґрунті веде до зниження витрат на добрива, що також економічно вигідно. На фіг. 11 показаний приклад земле-ґрунтової карти дослідного поля, причому ділянки зі світлішим забарвленням позначають зони низької врожайності, а ділянки з темним забарвленням – зони високої врожайності. На цьому малюнку чітко видно, що при обліку зон різної врожайності, стадій розвитку, якості рослин і т. д. кількості добрив, що вносяться на різних ділянках, повинні сильно варіюватися. Земле-ґрунтову карту вводять в цифровому вигляді в запам'ятовуючий пристрій 8 і потім залежно від, наприклад, від положення, яке визначається по GPS, транспортного засобу, що вносить добриво, проводять внесення добрив з урахуванням специфіки конкретної ділянки поля, щоб кожна ділянка забезпечувалася добривом оптимальним чином, і щоб тим самим можна було з надійністю уникнути надлишку або нестачі добрив при обліку інших умов. Поправочний коефіцієнт DIMA може бути більшим або меншим 1. На ранніх стадіях EC переважає зв’язування N, відповідно, DIMA тоді більше 1. На більш пізніх стадіях EC переважає мінералізація, тоді, відповідно, DIMA менше 1. Так, наприклад, оскільки на пізніших стадіях розвитку тепліше, то добрива споживаються швидше. На ранніх стадіях розвитку все навпаки. Тривалість дії добрива також залежить від стадії EC. Співмножник А, що характеризує швидкість витрачання добрива, визначається типом ґрунту і опадами. Обидва ці параметри визначають в основному так звані неминучі втрати N. Якщо ділянки лежать у водоохоронній зоні, то цей співмножник А повинен дорівнювати або бути близьким до 1. На практиці коефіцієнт А може бути також нижчим, наприклад, дорівнювати 0,85. Згідно з ілюстрацією на фіг. 1, хід кривої, що вимагається для розрахунку оптимального поглинання N, записується за допомогою таблиць/характеристичних кривих 12 в запам'ятовуючий пристрій 8, щоб можна було вищеописаним способом, знаючи фактичне поглинання N, стадію розвитку, діапазон врожайності, якість рослин, поправочний коефіцієнт й інші вказані вище, вхідні в розрахунок параметри, розрахувати потребу в азотних добривах, наприклад, до найближчої стадії розвитку. Потім на основі цієї потреби в азотному добриві блок 6 аналізу даних видає керуючий сигнал 14 на розкидач16 мінеральних добрив, і потім добриво дозовано вводиться відповідно до цього керуючого сигналу 14. В результаті цього кожна ділянка поля одержує лише таку кількість добрив, яку рослини можуть продуктивно засвоїти. При цьому для кожної ділянки поля в основі може лежати інша регулювальна крива, щоб можна було одержати максимально точне внесення добрив з урахуванням специфіки конкретної ділянки. Пристрій згідно з винаходом за фіг. 1 і вищеописаний спосіб дозволяють провести абсолютне вимірювання поглинання N в будь-яких оточуючих умовах, зокрема, для всіх видів культур. Розрахунок потреби в азотних добривах, особливої для кожної конкретної ділянки, проводиться з урахуванням фактичного поглинання N, врожайності місця зростання, призначення продукту (якість продукту), тривалості дії добрива, мінералізації N і зв’язування N. Тим самим стає можливим високоточне дозування азотних добрив з урахуванням специфіки конкретної ділянки і з урахуванням умов оточуючого середовища. Таке рішення набагато перевершує рішення згідно з рівнем техніки, описане у введенні. Винахід описаний вище на прикладі встановлення потреби в азоті, але в принципі він може застосовуватися також для розрахунку інших видів добрив. Розкриті спосіб і пристрій для внесення добрив для сільськогосподарських культурних рослин. Згідно з винаходом, визначення необхідної кількості добрив здійснюється залежно від 6 UA 114288 C2 5 10 фактичного поглинання поживних речовин (рівень живлення), оптимального поглинання поживних речовин (потреба в поживних речовинах) до дати внесення добрив і від оптимального поглинання поживних речовин (потреба в поживних речовинах) до дати найближчого внесення добрив, при цьому інші фактори впливу враховуються через поправочний коефіцієнт DIMA. Перелік посилальних позицій: 1 датчик 2 рослина 4 сигнал вимірювання 6 блок аналізу даних 8 запам'ятовуючий пристрій 10 поле характеристик 12 поле характеристик/таблиця 14 керуючий сигнал 16 дозатор добрив 15 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 20 25 30 35 40 45 50 55 1. Спосіб визначення потреби в поживних речовинах сільськогосподарських культурних рослин, що включає етапи, на яких: (a) вводять в запам'ятовуючий пристрій (8) характеристичні криві/таблиці (10), що описують фактичне поглинання поживних речовин (NAkt) рослиною залежно від вегетативного індексу, стадії розвитку (EC) і/або очікуваного урожаю; (b) вводять в запам’ятовуючий пристрій (8) характеристичні криві/таблиці (12), що описують оптимальне поглинання поживних речовин (NOpt) рослиною залежно від стадії розвитку (EC) і/або очікуваного урожаю на ділянці поля, що підлягає удобрюванню; (c) вимірюють вегетативний індекс на ділянці поля і зчитують фактичне поглинання поживних речовин (NAkt) з характеристичної кривої/таблиці (10) залежно від урожаю і/або стадії розвитку (EC); (d) зчитують з зазначеного запам’ятовуючого пристрою (8) оптимальне поглинання поживних речовин (NOpt) для фактичної стадії розвитку (EC) і/або очікуваного урожаю з характеристичної кривої/таблиці (12); (e) розраховують кількість поживних речовин (N) з різниці між оптимальним поглинанням поживних речовин (NOpt) і фактичним поглинанням поживних речовин (N Akt) і коректують це значення шляхом множення зазначеного значення на поправковий коефіцієнт (DIMA), в який входить щонайменше один з параметрів: тривалість дії добрива (D), зв'язування добрива в ґрунті (І), мінералізація з ґрунту (М) і швидкість витрачання добрива (А). 2. Спосіб за п. 1, в якому підлягаючу внесенню кількість поживних речовин (N) розраховують з різниці згідно з етапом (e) з додаванням різниці між оптимальним поглинанням поживних речовин (NOpt+1) до найближчого терміну підживлення і фактичним поглинанням поживних речовин (NAkt). 3. Спосіб за одним з попередніх пунктів, в якому характеристичні криві (10), що залежать від вегетативного індексу, утворені в першому наближенні з прямих NAkt=(a)·(вегетативний індекс)+у або з відрізків прямих, де а - нахил; у - відрізок, який відсікається прямою на осі ординат. 4. Спосіб за п. 3, в якому відрізок у, що відсікається прямою на осі ординат, визначають з прямої y=(a*)·(N*)+b*, де N* - середнє поглинання N рослиною на даній стадії розвитку і при прийнятому потенційному урожаї; причому а* - нахил; b* - відрізок, який відсікається зазначеною прямою, і у зменшується з підвищенням середнього поглинання N (N*) і має негативний нахил. 5. Спосіб за п. 3, в якому нахил а визначають з додаткової прямої a=(a**)·(N*)+b**, де a** - нахил; b** - відрізок, який відсікається зазначеною додатковою прямою на осі ординат, при цьому а підвищується з підвищенням N* і має позитивний нахил. 6. Спосіб за одним з пп. 3-5, в якому характеристичні криві/таблиці (12) встановлюють також залежно від якості рослин. 7 UA 114288 C2 5 10 15 7. Спосіб за одним з попередніх пунктів, в якому вегетативний індекс є індексом REIP (точка перегину кривої спектральної відбиваючої здатності рослин на довгохвильовому краю спектра). 8. Спосіб за одним з попередніх пунктів, в якому коефіцієнт DIMA більший 0,5 і менший 1,5. 9. Спосіб за п. 8, в якому DIMA залежить від стадії розвитку. 10. Спосіб за одним з попередніх пунктів, в якому потреба в поживних речовинах є потребою в азотному добриві. 11. Пристрій для внесення поживної речовини, який містить запам'ятовуючий пристрій (8) для зберігання характеристичних кривих/таблиць (10, 12), що описують фактичне поглинання поживних речовин (NAkt) або оптимальне поглинання поживних речовин (N Opt) залежно від стадії розвитку рослини на підлягаючих удобрюванню ділянках поля, від якості рослин на ділянках поля і/або від очікуваного урожаю на ділянках поля і від поправкового коефіцієнта (DIMA), - датчик (1) для реєстрації вегетативного індексу, - блок (6) аналізу даних для вибору придатної характеристичної кривої/таблиці (10, 12) і зчитування фактичного поглинання поживних речовин (NAkt), оптимального поглинання поживних речовин (NOpt) і поправкового коефіцієнта (DIMA) і для розрахунку оптимальної кількості поживних речовин (N) з цих параметрів способом за одним з попередніх пунктів, і для видачі керуючого сигналу (14) на розкидач (16) добрив, і - розкидач (16) добрив для дозованого внесення поживних речовин відповідно до керуючого сигналу (14). 8 UA 114288 C2 9 UA 114288 C2 10 UA 114288 C2 11 UA 114288 C2 12 UA 114288 C2 Комп’ютерна верстка А. Крулевський Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 13