Спосіб внесення добрив у ґрунт під час виконання посіву

Реферат: Винахід належить до сільськогосподарського виробництва, зокрема до технології точного, ресурсозберігаючого землеробства, а також до способів обробки ґрунту в поєднанні з іншими сільгоспроботами - моніторингу стану та якості ґрунту, внесенням насіння і добрив, загортанням, прикочуванням, тощо і може бути використана для всіх сільськогосподарських культур. Спосіб внесення добрив у ґрунт під час виконання посіву включає обробку ґрунту розчином, що містить добриво, яке має в своєму складі рідкий концентрат, який є продуктом переробки UA 110648 C2 (12) UA 110648 C2 природної сировини та містить гумінові речовини або солі гумінових речовин, причому добриво додатково містить наночастинки принаймні одного елемента із ряду: Cu, Zn, Mn, Co, Mo, Fe, Mg, Ag, B, Ge, Se, Ті, Si, визначених атомно-емісійною спектроскопією, при цьому співвідношення компонентів добрива складає не менше 0,0001 мг наночастинок принаймні одного елемента з названих раніше на літр рідкого концентрату. При переміщенні сільськогосподарської техніки під час виконання технологічної операції посіву в режимі реального часу проводять вхідний експрес-контроль якості ґрунту на місці посіву насіння шляхом атомно-емісійної спектроскопії, за допомогою якої проводять хімічний аналіз ґрунту: визначають макро-, мезо-, мікроелементи та їх кількість, що входять до його складу та в функції від хімічного складу ґрунту. Регулюють подачу в ґрунт добрива із дефіцитних хімічних елементів, яких в ньому не достатньо та при цьому здійснюють інфрачервону термографію, за допомогою якої визначають температуру та вологість ґрунту і в функції від цих значень додають воду до оптимальної вологості ґрунту та в залежності від скоригованих параметрів ґрунту регулюють глибину посадки насіння уздовж всієї борозни. Запропонований спосіб дозволить підвищити польову схожість, а внаслідок і врожайність висіяних культур, за рахунок використання актуальної інформації про дійсний стан та склад ґрунту, керувати сільськогосподарським процесом висіву в залежності від отриманої інформації; стимулювати біологічну активність ґрунтового розчину та насіння, активізувати родючість ґрунту, зменшити витрати на рідину, добрива і паливно-мастильні матеріали. UA 110648 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до сільськогосподарського виробництва, зокрема до способів внесення добрив у ґрунт під час виконання посіву з урахуванням його хімічного склад ґрунту, що включає обробку ґрунту розчином, в поєднанні з іншими сільгоспроботами - моніторингу стану та якості ґрунту, внесенням насіння і добрив, загортанням, прикочуванням, тощо і може бути використана для всіх сільськогосподарських культур. До відомих способів посіву сільськогосподарських культур можна віднести спосіб висіву насіння [патент № 2369065 RU, МПК А01С 7/00, 10.10.2009], в якому перед формуванням посівної борозни визначають вологість ґрунту на глибині до 10 см і формують посівну борозну, здійснюють висів у неї насіння з одночасним вимірюванням вологості ґрунту (на глибині висіву насіння) і температури ґрунту в борозні. Після висіву насіння, в посівну борозну вводять порцією розчин активованої рідини для приведення ґрунту до стану вологості, що забезпечує максимальну польову схожість насіння в тому випадку, якщо вологість ґрунту, розрахована за даними двох її вимірювань до висіву і в процесі висіву, менше оптимальної. Потім ущільнюють 2 насіння в борозні з регульованим зусиллям в межах 350-700 г/см і одночасно загортають їх ґрунтом. Після чого здійснюють ущільнення ґрунту над рівчаком з тиском, що не перевищує 352 50 г/см . При цьому вибирають менше значення зусилля тиску, якщо значення вологості ґрунту більше оптимального. Потім здійснюють шлейфування ґрунту над рівчаком. Недоліком відомого способу є те, що технологічні та технічні рішення спрямовані на підвищення точності висіву і не забезпечують максимальну польову схожість насіння з урахуванням неоднорідних властивостей та фізико-механічних параметрів ґрунту на довжині гону, мінімальні витрати рідини, а також оптимальну рівномірність розміщення насіння в борозні. Використання датчика вологості ґрунту, який прикріплений до торця сошника під насіннєпровід і пов'язаного з використанням контакту датчика з ґрунтом, приводить до механічного зносу, брязкоту контактів, помилкових спрацьовувань і виникнення відмов. Визначення вологості по омічному опору ґрунту приводить до великої похибки, особливо при швидкому переміщенню сівалки і тому дає недійсне визначення вологості ґрунту. За допомогою контактного датчика вологи практично неможливо здійснити безперервний контроль. Ці недоліки знижують польову схожість насіння і рівномірність розміщення насіння в борозні, а також призводять до збільшення витрат рідини, що вноситься в борозну. Відомим способом вирішення поставленої задачі є спосіб активізації родючості ґрунту [патент № 42233 UA, МПК А01С 7/00]. В даному способі перед виконанням технологічної операції щілювання за допомогою діагностичного приладу "Агро-01" проводять діагностику поля з визначенням середньоарифметичного показника щільності Ja струму ґрунтового розчину і в залежності від цього показника регулюють відстань між робочими органами - щілинорізами на рамі культиватора. Для підвищення якості досліджень діагностику на даному полі проводять по його діагоналях з відстанню між дослідними ділянками 50-60 м, після чого визначають середньоарифметичне значення Ja щільності струму на полі. Цей показник є визначальним для розміщення щілинорізів на культиваторі. Недоліком даного способу є обмеженість застосування агротехнологічною операцією щільнуванням та визначенням лише вологості як найважливішого складового елемента ґрунту. Для вирішення однієї із головних задач - підвищення врожайності сільськогосподарських культур, потрібно враховувати не тільки вологість, а також ряд інших показників: хімічний склад ґрунту, його температуру та інші. Найбільш близьким рішенням, вибраним як прототип, є спосіб підвищення врожайності сільськогосподарських культур [патент № 60125 UA, МПК А01N 61/00]. Даний спосіб включає обробку насіння або посівів сільськогосподарських культур у відкритому або закритому ґрунті розчином, що містить добриво, яке має в своєму складі рідкий концентрат, який є продуктом переробки природної сировини та містить гумінові речовини або солі гумінових речовин. Причому добриво додатково містить наночастинки принаймні одного елемента із ряду: Сu, Ζn, Μn, Co, Mo, Fe, Mg, Ag, B, Ge, Se, Ті, Si, при цьому співвідношення компонентів добрива складає не менше 0,0001 мг наночастинок принаймні одного елемента з названих раніше на літр рідкого концентрату. Недоліком даного способу є те, що для підвищення врожайності сільськогосподарських культур використовується обробка насіння або посівів за допомогою добрива, що містить в своєму складі рідкий концентрат з використанням наночастинок деяких елементів, та не враховуються фізико-механічні та хімічні властивості ґрунту. Для максимізації ефекту від додавання добрив до насіння під час технологічного процесу посіву, потрібно враховувати не тільки технологічну карту та властивості культури, що висівається, а й якісні показники ґрунту в реальному часі. Це дозволить регулювати потік-кількість добрив з насінням в конкретній точці 1 UA 110648 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 поля в залежності від дійсного стану ґрунту під час виконання технологічної операції посіву, що не виконується у прототипі. Задачею створення винаходу є удосконалення способу внесення добрив у ґрунт під час виконання посіву з урахуванням його хімічного складу за рахунок того, що в технологічний ряд сільськогосподарської операції посіву насіння додатково у посівній борозні у місці посіву насіння вводять операцію визначення хімічного складу ґрунту, його температуру та вологість. Це дозволить в функції цих величин більш точніше вносити в певних об'ємах недостаючи ефективне добриво, воду та з урахуванням цього висівають насіння на певну глибину ґрунту та керувати іншими сільськогосподарськими операціями. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що спосіб внесення добрив у ґрунт під час виконання посіву з урахуванням складу ґрунту включає обробку ґрунту розчином, що містить добриво, яке має в своєму складі рідкий концентрат, який є продуктом переробки природної сировини та містить гумінові речовини або солі гумінових речовин, причому добриво додатково містить наночастинки принаймні одного елемента із ряду: Cu, Zn, Mn, Co, Mo, Fe, Mg, Ag, B, Ge, Se, Ті, Si, визначених атомно-емісійною спектроскопією, при цьому співвідношення компонентів добрива складає не менше 0,0001 мг наночастинок принаймні одного елемента з названих раніше на літр рідкого концентрату. Згідно з винаходом, при переміщенні сільськогосподарської техніки під час виконання технологічної операції посіву в режимі реального часу проводять вхідний експрес-контроль якості ґрунту на місці посіву насіння шляхом атомно-емісійної спектроскопії, за допомогою якої проводять хімічний аналіз ґрунту: визначають макро-, мезо-, мікроелементи та їх кількість, що входять до його складу та в функції від хімічного складу ґрунту, регулюють подачу в ґрунт добрива із дефіцитних хімічних елементів, яких в ньому не достатньо, та при цьому здійснюють інфрачервону термографію, за допомогою якої визначають температуру та вологість ґрунту і в функції від цих значень додають воду до оптимальної вологості ґрунту та в залежності від скоригованих параметрів ґрунту регулюють глибину посадки насіння уздовж всієї борозни. Спосіб реалізується наступним чином. Перед початком технологічної операції сівби, на сівалці попередньо задають тип культури, норми висіву насіння, допустимі значення хімічних елементів, що входять до складу ґрунту, температури та вологості ґрунту в посівній борозні, початкову глибину висіву та норми обробки ґрунту розчином, що містить добриво і стимуляторів росту, силу прикочування ґрунту. При переміщенні сівалки під час виконання технологічної операції посіву в режимі реального часу проводять вхідний експрес-контроль якості ґрунту на місці посіву насіння шляхом атомноемісійної спектроскопії, за допомогою якої визначається хімічний склад ґрунту, наявність та кількість в ньому певних мікро-, мезо-, та макроелементів: елементи групи NPK (азот-фосфоркалій), Mg (магній), Са (кальцій), Zn (цинк), Fe (залізо), Na (натрій), Si (кремній), Co (кобальт) та деякі інші. Використовуючи дані хімічного складу ґрунту висівної борозни та задані перед посівом допустимі значення хімічних елементів, що повинні входити до складу ґрунту, визначаються дефіцитні хімічні елементи, що необхідні для вегетаційного періоду росту висівної культури та в функції від хімічного складу ґрунту, регулюють подачу в ґрунт добрива із дефіцитних хімічних елементів, яких в ньому не достатньо у єдиному потоці насіння-добрива. Одночасно із атомно-емісійною спектроскопією здійснюють інфрачервону термографію, за допомогою якої визначають температуру та вологість ґрунту у посівній борозні на місці посіву насіння. Ці дані температури та вологи ґрунту порівнюють із заданими до посіву даними і в функції від цих значень додають воду до оптимальної вологості ґрунту. При цьому в залежності від скоригованих параметрів ґрунту регулюють глибину посадки насіння уздовж всієї борозни та виконують інші операції технологічного процесу. Для здійснення заявленого способу використовують серійну сівалку з будь-яким висівним апаратом. Вхідний експрес-контроль якості ґрунту визначається в реальному часі при нарізанні посівної борозни на місці посіву насіння шляхом атомно-емісійної спектроскопії - це метод визначення хімічного складу речовини за спектром випромінювання його атомів під впливом джерела збудження (лазар) і при цьому виконують їх автоматизований збір та обробку. В методі атомно-емісійної спектроскопії збудження лазарем забезпечує високий дозвіл для елементного аналізу елементів у гранті за допомогою LIBS системи і раманівської спектроскопії комбінаційного розсіювання світла. Це є найпоширеніший експресний високочутливий метод ідентифікації та кількісного визначення елементів домішок у рідких і твердих речовинах, в тому числі і у високочистих. Важливою перевагою такого способу в порівнянні з іншими оптичними - спектральними, а також багатьма хімічними та фізико-хімічними методами аналізу, є можливість безконтактного, 2 UA 110648 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 експресного та кількісного визначення великої кількості елементів в широкому інтервалі концентрацій з задовільною точністю. Інфрачервону термографію ґрунту у посівній борозні на місці посіву насіння виконують за допомогою інфрачервоного аналізатора-датчика (тепловізора), отримуються значення температуру та вологість ґрунту, виконують автоматизований збір та обробку цієї інформації й порівнюють із заданими значеннями і в функції від цих значень додають воду до оптимальної вологості ґрунту. На основі даних хімічного складу, вологості та температури ґрунту задається та регулюється необхідна глибина посіву насіння в режимі реального часу під час виконання технологічної операції висіву. На основі всіх отриманих даних про стан ґрунту висівної борозни, в режимі реального часу виконуються й інші операції технологічного процесу. Так, наприклад, регулюється силу прикочування ґрунту спеціальними котками, що встановлено на сівалці. Це дозволить визначати необхідну силу прикочування в кожній точці посівної ділянки та не використовувати єдині налаштування для всієї площі поля. Запропонований спосіб дає можливість також якісно висівати насіння за рахунок регулювання глибини висіву, введення раціональної порції активованих добрив і стимуляторів росту на посіяне насіння та додавати до цієї порції в обчисленому об'ємі воду. Температура та вологість ґрунту посівної борозни доводиться до оптимального значення, а загортання насіння ґрунтом і ущільнення їх у борозні поєднують з передчасною подачею в них спільного потоку насіння з водою, активованими добривами й стимуляторами росту на визначену глибину закладання з регульованим зусиллям й подальшим шліфуванням і мульчуванням дрібноструктурним ґрунтом. Для здійснення заявленого способу використовують серійну сівалку з будь-яким висівним апаратом, інфрачервону термографію можливо виконувати за допомогою тепловізора, а атомно-емісійну спектроскопію за допомогою лазерного спектрометра-аналізатора (LIBS системи). Запропонований спосіб визначення якісних показників та стану ґрунту з одночасним внесенням поживних речовин і насіння дозволить підвищити польову схожість, а внаслідок і врожайність висіяних культур, за рахунок використання актуальної інформації про дійсний стан та склад ґрунту, керувати сільськогосподарським процесом висіву в залежності від отриманої інформації; стимулювати біологічну активність ґрунтового розчину та насіння, активізувати родючість ґрунту, зменшити витрати на рідину, добрива і паливно-мастильні матеріали. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Спосіб внесення добрив у ґрунт під час виконання посіву, що включає обробку ґрунту розчином, що містить добриво, яке має в своєму складі рідкий концентрат, який є продуктом переробки природної сировини та містить гумінові речовини або солі гумінових речовин, причому добриво додатково містить наночастинки принаймні одного елемента із ряду: Cu, Zn, Mn, Co, Mo, Fe, Mg, Ag, B, Ge, Se, Ті, Si, визначених атомно-емісійною спектроскопією, при цьому співвідношення компонентів добрива складає не менше 0,0001 мг наночастинок принаймні одного елемента з названих раніше на літр рідкого концентрату, який відрізняється тим, що при переміщенні сільськогосподарської техніки під час виконання технологічної операції посіву в режимі реального часу проводять вхідний експрес-контроль якості ґрунту на місці посіву насіння шляхом атомно-емісійної спектроскопії, за допомогою якої проводять хімічний аналіз ґрунту: визначають макро-, мезо-, мікроелементи та їх кількість, що входять до його складу та в функції від хімічного складу ґрунту, регулюють подачу в ґрунт добрива із дефіцитних хімічних елементів, яких в ньому не достатньо та при цьому здійснюють інфрачервону термографію, за допомогою якої визначають температуру та вологість ґрунту і в функції від цих значень додають воду до оптимальної вологості ґрунту та в залежності від скоригованих параметрів ґрунту регулюють глибину посадки насіння уздовж всієї борозни. Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3