Спосіб оптимального удобрення сіркою

1. Спосіб оптимального удобрення сіркою культурних рослин, що включає спостереження дефіциту сірки протягом сільськогосподарського року, що має один або більше вегетаційних періодів та/або проміжних періодів, який відрізняється тим, що під час спостереження проводять збирання даних, за якими щонайменше один раз виконують такі час- та місцеспецифічні стадії: a. визначають додаткові потреби у сірці за даними цільової урожайності та балансу сірки до початку вегетаційного періоду, b. оцінюють потребу у сірці за даними цільової урожайності на початок вегетаційного періоду та d. визначають відхилення від оцінки, спричинене навколишніми умовами протягом вегетаційного періоду, і при негативному відхиленні від оцінки надають рекомендації щодо додаткового удобрення сіркою. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що додатково надають рекомендації щодо додаткового удобрення після визначення додаткової потреби у сірці за даними цільової урожайності та балансу сірки до початку вегетаційного періоду. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що додатково проводять експериментальну перевірку можливого дефіциту сірки у культурній рослині протягом вегетаційного періоду після стадії b при негативному відхиленні від оцінки. 4. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що проводять збирання для розрахунку балансу сірки та для визначення додаткової потреби у сірці, час- та місцеспецифічних даних щодо факторів, які впливають на баланс сірки, краще, даних про сірку, метеорологічні умови та ґрунти. 2 (19) 1 3 86048 4 рній рослині, краще з використанням малатсульфатного тесту. 14. Спосіб за пп. 1 або 2, який відрізняється тим, що рекомендація стосовно додаткового удобрення може бути кількісною та/або якісною, яка стосується, краще сульфату амонію, сірковмісного азотнофосфорно-калієвого (NPK) змішаного добрива або MgSO4. 15. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що рекомендації стосовно удобрення надають, якщо величина відхилення перевищує 0,5 кг/га. 16. Спосіб за пп. 1 або 2, який відрізняється тим, що стадії a-d за п. 1 виконують 1-10 разів протягом року. 17. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що зібрані дані є вимірювані та контрольні дані про сірку, метеорологічні дані, дані про ґрунт та цільові урожайності. Даний винахід стосується способу оптимального удобрення культурних рослин та системи для його здійснення. Збалансоване живлення рослин гарантує ефективне продукування високоякісних харчових продуктів та роботу отраслей промисловості, що використовують рослинну сировину, а також їхню здатність забезпечити постачання продовольства у країні. Разом з гарними умовами росту на полі, зблансоване живлення рослин створює добру основу для високих врожаїв та сприяє ефективній утилізації живильних речовин, що витрачаються в процесі виробництва, тим самим знижуючи ризик втрат живильних речовин до навколишнього середовища, особливо, до водних систем. Сірка є незамінною живильною речовиною для рослин, якої рослина потребує принаймні в такій саме кількості, як і фосфору. В минулі роки сірку додавали до композицій хімічних добрив лише в малій кількості, тому що протягом декількох десятиріч опади сірки, спричинені кислотними дощами, звичайно задовольняли потребу культурних рослин в сірці. Тим не менш, для зменшення впливу на навколишнє середовище, для промисловості були встановлені норми викидів. Обмежені норми викидів спричинили помітне зменшення доступності сірки, споживаної рослинами. Це вже створює гостру проблему в Західній Європі. Виробництво енергії у Великобританії, наприклад, сильно залежить від енергогенеруючих установок на вугільному паливі. Через помітне зменшення викидів від цієї галузі промисловості, обстеження, проведені в середині 90-х років, вже показали поступове зменшення доступності сірки для рослин протягом останнього десятиріччя. В той же час, вміст сірки у зразках пшеничного зерна у Великобританії безперервно зменшується. Обстеження також показали, що вміст сірки у зразках зерна зменшився порівняно з результатами, одержаними на початку 80-х років, а її географічне поширення змінилося. Навіть в регіонах із сильно розвинутою промисловістю, зразки зерна вже не мають значно більшого вмісту сірки порівняно з іншими регіонами. Попередні, відносно обмежені обстеження вмісту сірки в рослинних зразках з Фінляндії та прибалтійських країн виявили аналогічну тенденцію для Фінляндії та сусідніх регіонів. Найбільш тривожним висновком спострежень за вмістом сірки є те, що культурні рослини зараз очевидно потерпають від недостатності сірки на дуже великих площах. Це підтверджується визна ченим для зразків співвідношенням азот:сірка, причому величина співвідношення більше 16:1 є важливим показником дефіциту сірки. Хоча сірка не належить до головних живильних речовин за показником споживаної кількості, дефіцит сірки має надзвичайно великий вплив на урожайність культурних рослин. Дійсно, дослідження у Великобританії показали, що дефіцит сірки знижує врожаї пшениці на одну п'яту, у той час як зростання урожайності внаслідок удобрення сіркою становило 30-40% в залежності від року. Такий сильний вплив на урожайність можна частково пояснити тим, що дефіцит сірки зменшує гідравлічну провідність судинно-волокнистої тканини, тим самим посилюючи чи навіть спричинюючи стрес від посухи. Різні види рослин мають різну сприйнятливість до дефіциту сірки. Так, наприклад, ріпа маслична, вирощувана у Фінляндії, має виняткову чутливість, тому що виробляє сірковмісні сполуки, які, у свою чергу, беруть участь у захисній реакції рослини на шкідників. Зів'яла маслична ріпа на полях, яку можна було побачити у Фінляндії протягом останнього десятиріччя, може бути спричинена частково поступовим зменшенням доступності сірки. Був також чітко підтверджений зв'язок дефіциту сірки з якістю продукції. Однак, це не обов'язково є прямим результатом зниження урожайності, тому що сірка інтенсивно взаємодіє з головною живильною речовиною для рослин азотом. Сильно взаємодіючі метаболічні функції азоту та сірки у рослині, що страждає від дефіциту сірки, взаємно відрізняються від ситуації із забезпеченим надходженням сірки. Особливо вираженим є вплив на якість білка. При дефіциті сірки, сірковмісні амінокислоти синтезуються в меншій кількості, і вони замінюються іншими амінокислотами, часто, з меншою харчовою цінністю. Отже, рослина, що росте в умовах дефіциту сірки, має не лише меншу урожайність, але й помітно гіршу якість врожаю, не лише з погляду харчування людини, наприклад, за показниками якості харчового зерна та хлібопекарської якості, пивоварного ячменю та пивоварної якості, але і для кормів, таких як фуражне зерно, зелений корм або білковий корм, одержуваний з масличної ріпи після пресування олії. Дефіцит сірки, таким чином, має численні наслідки для галузей промисловості, що використовують як сировину врожаї культурних рослин. З виявленням та усуненням недоліків виробництва сировини, наприклад, культивації, полегшується контроль за продукуванням сирових матеріалів і поліпшується 5 урожайність та якість прогнозу урожайності, і це є корисним для споживачів сирового матеріалу. Крім того, висока якість сирових матеріалів неминучо підвищує ефективність технологічних процесів, а також продуктивність сільськогосподарських тварин. В принципі, промисловість добрив є цілком готовою до виробництва штучних добрив з підвищеним вмістом сірки. Можливим варіантом може стати перехід від хлорвмісних добрив на сульфатвмісні добрива, але такі добрива є витратними для землеробів, тому що сульфатвмісні добрива є, безсумнівно, більш дорогими. Для того, щоб спонукати землеробів у Фінляндії та країнах Балтії у майбутньому використовувати добрива з підвищеним вмістом сірки, треба спочатку довести корисність таких добрив. Землероба можна переконати в прибутковості таких витрат лише у тому випадку, коли він може впевнитися, що додаткові інвестиції збільшують цінність його продукції, наприклад, за показниками кількості та якості. Сірка, не утилізована рослинами, має тенденцію до вимивання, особливо з великогрудкуватих мінеральних грунтів з низьким ступенем розкладу, у той час як у глині вона відносно легко утримується. Отже, критичними питаннями в цьому відношенні є вчасне удобрення сіркою і внесення сірковмісного добрива лише на тих ділянках, що страждають від дефіциту сірки, протягом періоду вирощування рослин. Проблема фактично полягає в одержанні надійної інформації про час, місце та кількість потрібного сірковмісного удобрення. Заявники патента Fl 107368B розкривають спосіб оптимального удобрення азотом культурних рослин з метою оптимізації величини та якості врожаю за допомогою биоіндикатора, такого як, наприклад, білок або амінокислота. Це дозволяє визначити потребу в азотному добриві та вносити азотвмісне добриво в потрібній оптимальній кількості під час або після посіву. Ця процедура є неможливою у випадку сірки через відсутність еквівалентного прямого індикатора для вимірювання її вмісту, причому абсолютна величина яктака не є в рівному ступені описовою. Попередня патентна заявка заявника FI 20021199 розкриває спосіб визначення факторів, які обмежують сільськогосподарське виробництво місцево або географічно, та оцінки їхнього взаємного впливу за допомогою експертної системи. Заявка також описує таку комп'ютерну систему або систему на основі комп'ютерної мережі, у якій зворотний зв'язок поширюється по мережі даних як рішення для подальших дій. Це робилося з метою ідентифікації головних обмежуючих факторів з використанням кількох різних джерел інформації, з фокусом на визначенні важливості та використанні експертної системи як інструменту. Патент США 5566069 описує мережу даних для збирання та аналізу агрономічних даних. Він зосереджений на зберіганні даних в польових умовах та подальшій їхній обробці in situ. Він також згадує можливість проведення аналізів для використання землеробами, без визначення додаткових подробиць. На практиці, проведення спостережень є складним через великі витрати часу 86048 6 та праці на відбір зразків, і має тенденцію бути обмеженим збиранням місцевих даних. Дефіцит сірки у рослин можна спостерігати різними способами, будь то загальними, шляхом контролю відхилень показників врожаю, наприклад, за допомогою аерофотознімків, або конкретно шляхом визначення вмісту сірки в грунті або безпосередньо в рослинах. При аналізі рослинних зразків, показники можуть включати, наприклад, загальну кількість сірки, вміст сульфатів, або варіації глутатіону протягом вегетаційного періоду. Визначення співвідношення малат:сульфат виявилися особливо корисними, як було описано в публікації Blake-Kalff, Μ. et a/. 2002, Sulphur Deficiency Diagnosis using Plant Tissue Analysis. The Proceedings No. 503, International Fertiliser Society, York, UK, 1-24. В цьому способі, зразок листя, типовий для поля, відбирають уперше до початку росту стебел (стадія росту 22-27) або до стадії розетки масличного рапсу та масличної ріпи, з молодого листя, в якому в першу чергу проявляється дефіцит сірки. Зразок перед проведенням аналізу висушують у печі або, наприклад, між листами кухонного паперу (kitchen paper). Власне аналіз має бути проведений у лабораторії, що має обладнання для проведення аналізу методом іонної хроматографії. Якщо у першому зразку не буде виявлено дефіциту, то рекомендується повторити відбір зразків на стадії росту стебла для зернових та на стадії розетки для масличних рослин. В способі існує проблема вимог щодо проведення аналізів окремо для кожного поля, на ключовій ділянці, і більш того, повторного взяття зразків. При цьому, необхідність висушування зразка та його доставки в лабораторію, придатну для проведення аналізу, та власне аналіз і повернення інформації разом з рекомендаціями щодо удобрення сіркою, суттєво уповільнюють доступ землероба до інформації, в той час як дефіцит сірки може вже спричинити втрати урожайності та якості. З іншого боку, якщо дефіциту сірки немає, аналіз зразка проводиться переважно для перестороги, так що вартість аналізу зменшує прибуток від врожаю, одержаного з поля. Метою даного винаходу є доведення кількості сірки у грунті, потрібної для рослини, до рівня, корисного для рослини, до початку вегетаційного періоду, та підтримання кількості сірки сприятливою для рослини на протязі вегетаційного періоду. Додатковою метою є зменшення необхідності проведення непотрібних аналізів сірки та уникнення надлишкового удобрення сіркою. Нами було знайдено, що цілорічний контроль, тобто, протягом вегетаційного періоду та у проміжку між вегетаційними періодами, розробка час- та місце-специфічного балансу сірки, придатної для рослини, що культивується, і використання цих даних для визначення кількості сірки, що використовується рослиною, дозволяє, у разі потреби, дати дуже точні рекомендації щодо додаткового удобрення сіркою рослин, які страждають від дефіциту сірки. Спосіб за винаходом характеризується ознаками, визначеними у незалежних пунктах формули винаходу. 7 В способі за винаходом, збираються час- та місце-специфічні, типово, публічні дані, які дозволяють визначити кількість сірки, використовуваної рослиною, на кожній ділянці в певний момент часу та для певного типу рослини, що культивується. В цьому контексті, вегетаційний період може позначати період, на протязі якого культурна рослина находиться на стадії росту та потребує живильних речовин, таких як сірка, у своєму субстраті росту. Проміжний період, у свою чергу, може позначати період часу між двома вегетаційними періодами, протягом якого рослина не потребує сірки з грунту. В залежності від зовнішніх умов, сільськогосподарський рік може включати кілька вегетаційних та/або проміжних періодів; так, наприклад, у середземноморських країнах, таких як Іспанія, можливі два врожаї за рік. В цьому контексті, цільова урожайність може позначати величину урожайності, що дорівнює цільовій урожайності індивідуальних землеробів за оптимальних умов, або оцінку, основану на прибутку від врожаю за попередній вегетаційний період. Згідно з винаходом, цільова урожайність дозволяє оцінити кількість сірки, потрібної для культурної рослини, що розглядається. Кількість сірки, використовуваної рослиною, може бути розрахована, наприклад, з урахуванням змін, спричинених навколишніми умовами на протязі вегетаційного періоду. До початку вегетаційного періоду, наприкінці проміжного періоду, потребу в додатковій сірці можна оцінити або на основі попереднього проміжного періоду, або шляхом розрахунку змін у балансі сірки протягом проміжного періоду. Баланс містить інформацію про кількість можливо потрібної додаткової сірки, яка може бути надана як рекомендація землеробу, наприклад, до початку передпосевного внесення ним добрив. Протягом вегетаційного періоду, необхідно порівнювати зроблену раніше оцінку кількості сірки з фактичною ситуацією для забезпечення можливості ефективного реагування на можливі відхилення від оцінювальної кількості сірки, використовуваної рослинами. Якщо відхилення є негативним, тобто, існує дефіцит сірки, контрольний вимір, у разі потреби, може бути зроблений безпосередньо для культурної рослини. Якщо дефіцит сірки буде підтверджений, землеробу надається рекомендація щодо додаткового удобрення сіркою на основі величини відхилення. Визначення кількості сірки, використовуваної рослинами, за винаходом, вимагає інформації про час- та місце-специфічні фактори, що впливають на баланс сірки. Такі фактори можуть включати, наприклад, дані щодо сірки, такі як дані про внесення сірки, метеорологічні дані, такі як інформація про погодні умови, та інформацію про грунт, таку як інформація про властивості грунту. Дані про ділянку також потрібні для адаптації до ділянки. Всі дані збираються також як функція часу. Дані про субстрат ділянки за винаходом включають, наприклад, ідентифікаційні дані щодо земельної ділянки та ділянки культивації, такі як, наприклад, границі ділянки та координати, причо 86048 8 му інформація про ділянку є однозначно визначеною. Як джерело інформації, можна використовувати, наприклад, Інтегровану адміністративноконтрольну систему Європейської спілки (The Integrated Administrative and Control System of the European Union) або публічні джерела інформації сільськогосподарських адміністративних органів влади в різних країнах, таких як, наприклад, департаменти міністерств сільського та лісового господарства, наприклад, інформацію Статистичного центра Міністерства сільського та лісового господарства Фінляндії, або дані можуть бути одержані безпосередньо від землероба. Інформація про грунт у варіантах втілення винаходу є необхідною для розрахунку прогнозу вимивання сірки. Тип грунту на кожній ділянці, такий як мінеральний, глинистий або органічний тип грунту, може бути ідентифікований, наприклад, за даними, представленими землеробами, з реєстрів лабораторій аналізу грунтів, таких як Viljavuuspalvelu Oy у Фінляндії (Бюро плодючості грунтів, Fertility Service) або публічних реєстрів грунтів, доступних, наприклад, від Географічного дослідного центру (Geological Research Centre) у Фінляндії. Типові фінські типи грунту включають, наприклад, суглинок (Не), жирний суглинок (HeS), крупнопилуватий грунт (HHt), важку глину (HsS), пилувату морену (HtMr), пилувату глину (HtS) або середньо- та дрібнозернистий пісок (KHt), закономірності вимивання з яких або проникність для води та сполук сірки є добре відомими або були змодельовані. Крім того, визначення кількості сірки, використовуваної рослиною, за винаходом, потребує часта місце-специфічних даних про сірку, які можуть бути інформацією про вміст сірки в опадах, вплив вмісту сірки в опадах на вміст сірки в субстраті, або вплив утримувальної здатності чи проникності субстрату на кількість сірки. Вміст сірки в опадах може бути визначений, наприклад, на території всієї Європи, або лише для ряду окремих країн. У Фінляндії, інформація про вміст сірки в опадах є доступною від Метеорологічного бюро. Контроль за вмістом сірки в опадах може здійснюватися за різними моделями як функція кількості та часу, такими як, наприклад, HIRLAM (Machenhauer, B.HIRLAM final Report, Copenhagen, December 1988). Частина цієї моделі була описана в Інтернеті. Представлена мапа основана на даних цієї моделі або HILATAR (регіональна масштабна модель транспорту сполук сірки та азоту. Частина звіту Фінського метеорологічного інституту, стаття № 21). Вміст сірки в опадах може бути, необов'язково, визначений, наприклад, простим вимірюванням кількості опадів за допомогою звичайного плювіометра та аналізом вмісту сірки або сульфатів у зібраній в приладі води. У разі потреби, ці дані можуть бути також інтерпольовані на ділянки, розташовані між вимірювальними станціями. Взаємозв'язок між кількістю опадів, вмістом сірки в опадах та вимиванням можна далі, необов'язково, контролювати, наприклад, шляхом вимірювання цих змінних частіше, ніж раз на місяць, або, 9 наприклад, шляхом імітації цієї конкретної системи за допомогою математичних моделей системи грунт-рослина-атмосфера. Для визначення кількості сірки, також необхідно збирати час- та місце-специфічні регіональні метеорологічні дані протягом відповідних періодів часу, такі як, наприклад, кількість опадів та дощових днів і коливання температури. Ці дані дозволяють обчислити зміни балансу сірки, спричинені метеорологічними даними. Для визначення кількості сірки, різні дані поєднують з даними про субстрат ділянці. В кращому варіанті втілення винаходу, час- та місце-специфічні дані можуть бути оброблені за допомогою експертної системи, яка включає, наприклад, комерційну систему планування, що використовується на виробничій ділянці кожної конкретної ферми, таку як, наприклад, фінські FarmitWisu, Agrineuvos, LORIS або міжнародну Farm Works. В кращому варіанті втілення, дані про субстрат ділянки, наприклад, координатні дані, формують в запис даних про ділянку банку даних експертної системи для проведення місцеспецифічного контролю, розрахунків, прогнозування та звітів про виконання. У такий спосіб, всі дані, зібрані з різних джерел, будуть зв'язані з конкретною ділянкою за допомогою координатних даних. Експертна система є комп'ютерною програмою обробки даних, яка може складатися з системи даних про ділянку, такої як ARCMAP, що містить бази даних, такі як, наприклад, MS SQL. Це дозволяє виконувати різні операції з даними про ділянку і користувач може особисто розробити будь-які потрібні додаткові обчислювальні програми в системі. Використання експертної системи має переваги швидкої обробки та встановлення взаємозв'язків для великої кількості даних про ділянку у часі. Дані, зібрані з різних джерел, дозволяють визначити кількість додаткової сірки, потрібної для рослини, що культивується, шляхом віднімання кількості сірки (кг/га), використовуваної рослиною, з потреби, розрахованої для цільової урожайності. Кількість сірки, використовуваної рослиною, є накопиченою сумою сірки, що надходить до розглядуваної ділянки, та сірки, що видаляється з цієї ділянки, до яких додається кількість сірки (кг/га), присутньої на ділянці на момент початку досліджень, яка є типовою та природною для типу грунту і придатною для використання рослинами. Сірка, що надходить до ділянки, складається з частини, що вноситься людиною (удобрення), частини, що складається з атмосферних опадів, та сірки, яка вже присутня у грунті і перетворюватися протягом розглядуваного періоду з форми, не використовуваної рослинами, на форму, використовувану рослинами (мінералізація). Сірка видаляється з ділянки шляхом вимивання з водою. Можна навести такий приклад розрахунку потреби в додатковій сірці, тобто, сірковому добриві: Момент початку базового періоду може бути вибраний довільно. Початковий момент визначається як момент часу, в який кількість сірки в грунті, придатної для використання рослиною, визна 86048 10 чають шляхом вимірювання, використання середнього значення для типу грунту (на основі попередніх вимірів) або розрахунку (описаного више розрахунку). Базовий період закінчується в момент, коли врожай культури, потребу якої в удобренні сіркою обчислюють, збирають з поля. Базовий період може бути розділений на дві частини: з доступними реальними вимірюваними даними про компоненти, що змінюються протягом базового періоду (вміст сірки в опадах, удобрення сіркою, мінералізація сірки, вимивання сірки), або з прогнозованими даними, основаними на усереднених історичних даних про ці компоненти. Базовий період може починатися наприкінці збирання врожаю в серпні 2003 р. та закінчуватися наступним збиранням врожаю наприкінці серпня 2004 р. Розрахунок проводять на початку травня 2004 р., так що реальні вимірювані дані є доступними за період з кінця серпня 2003 р. до кінця квітня 2004 p., і оцінки на основі історичних даних про змінні компоненти використовуються для періоду з початку травня 2004 р. до кінця серпня 2004 р. У разі потреби, рекомендація щодо додаткового удобрення сіркою може бути надана землеробу на основі визначеної кількості сірки, якщо відхилення (відхилення = оцінка - фактичне значення) є негативним порівняно з оцінкою кількості сірки. Рекомендоване удобрення може бути кількісним та/або якісним. Кількості типово вказуються в кг/га, а якісні рекомендації можуть включати, наприклад, сульфат амонію, змішане сірковмісне азотно-форфорно-калієве (NPK) добриво або MgSO4. Спосіб за винаходом є придатним для контролю та усунення дефіциту сірки для культурних рослин, таких як, наприклад, масличні рослини, краще, масличний рапс, маслична ріпа чи соняшник, або гірчиця або редька або бобові, краще, боби, горох чи соя, або зернові, краще, ячмінь, овес, пшениця чи кукурудза. Протягом вегетаційного періоду, кількість придатної для використання сірки може регулюватися із заданими інтервалами часу, наприклад, при виявленні відхилення від оцінювальної кількості сірки, наприклад, на основі метеорологічних даних, враховуючи відхилення, спричинені навколишнім середовищем, такі як вплив опадів та типу грунту на вимивання сірки, а також вплив температури на вивільнення сірки з грунту певного типу. Якщо кількість опадів буде більшою за задане значення, частка вимивання зростає, а якщо температура перевищує задане значення, сірка буде вивільнятися в кількості, більшій від заданого значення. Можливо також оцінити кількість сірки, що поглинається рослинами протягом вегетаційного періоду, шляхом використання моделей росту, основаних на метеорологічних даних. Однак, вміст сірки в рослинах у розрахунках балансу типово можна прийняти постійним. Якщо відхилення виявиться негативним протягом вегетаційного періоду, можна брати зразки рослин з ділянки, що спостерігається, в потрібні моменти часу для визначення малат-сульфату, при проведенні перевірки оцінювального відхилення від вмісту сірки. 11 86048 Згідно з прикладами винаходу, землеробу можуть бути надані місце- та час-специфічні оцінки кількості сірки, використовуваної рослинами, разом з рекомендаціями щодо можливого часу та місця взяття зразків для перевірки розрахункового відхилення. Це дозволяє уникнути надлишкових аналізів зразків рослин на ділянках, де кількість сірки протягом вегетаційного періоду продовжує відповідати оцінці, зробленій до вегетаційного періоду, а дистрофія спричинена якимось іншим фактором, крім дефіциту сірки, таким як, наприклад, нестача води або азоту. Рекомендація щодо додаткового удобрення робиться з метою усунення підтвердженого дефіциту сірки у рослин. Землеробу може бути надана рекомендація щодо перевірки наявності відхилення і, у разі потреби, щодо додаткового удобрення, один чи кілька разів протягом вегетаційного періоду, в залежності від змін навколишніх умови та їхнього впливу на кількість сірки. В кращому варіанті втілення винаходу, виявлене експертною системою, відхилення фактичної кількості сірки, використовуваної рослиною, порівняно з оцінювальною кількістю сірки, перевіряють прямим аналізом культурної рослини з використанням вищезгаданого малатсульфатного методу визначення, або визначенням співвідношення азот-сірка у листі. Визначення балансу сірки може бути проведене в системі даних про ділянку, у якій потребу в удобренні сіркою одержують одразу для дуже великої кількості польових ділянок, якщо для всіх цих польових ділянок будуть задані описані вище вихідні дані. Необов'язково, розрахунок може проводитись для декількох точок кожної окремої польової ділянки, якщо будуть виміряні потрібні вихідні дані в кількох точках польової ділянки. Ефективність даного способу буде особливо зрозумілою з урахуванням ознаки, згідно з якою контрольні виміри стану сірки протягом вегетаційного періоду спрямовані тепер на ділянки можливого дефіциту, і землероби не повинні брати зразки у довільний спосіб багато разів з різних полей протягом вегетаційного періоду для контролю стану сірки, як це пропонується, наприклад, в публі 12 кації Blake-Kalff, Μ. et al. 2002, Sulphur Deficiency Diagnosis using Plant Tissue Analysis. The Proceedings No. 503, International Fertiliser Society, York, UK. 1-24. Початкові виміри вмісту сірки в грунті можуть бути необхідними, однак, в процесі контролю, можна почати використовувати дані контролю та розрахунків. Це дозволяє проводити розрахунки оцінки кількості сірки для наступного проміжного та/або вегетаційного періоду на основі кількості сірки в попередньому вегетаційному періоді. Далі наведені приклади удобрення сіркою, здійснені згідно з винаходом, без обмеження ними винаходу. Приклад 1 Удобрення сіркою оптимізують по ділянках протягом проміжного сезону перед вирощуванням пивоварного ячменю у Фінляндії з використанням даних, введених в експертну систему перед початком вегетаційного періоду 1997 р. Базові дані, введені в систему, включають ідентифікаційні дані про ферму та надані землеробами дані про 400 польових ділянок культури пивоварного ячменю. Крім того, сільськогосподарські адміністративні органи влади, статистичний центр міністерства сільського та лісового господарства (TIKE) надали дані про границі та координати польових ділянок (ідентифікатори ділянок) у формі файлов цифрових мап, приклад яких зображений на Фігурі 1. Тип грунту кожної польової ділянки, такий як мінеральний, глинистий або органічний тип грунту, ідентифікують на основі даних, наданих землеробами. Землероби, у свою чергу, одержаали дані про тип грунту шляхом надання зразків для аналізу родючості грунту Бюро родючості (Fertility Service). Фігура 2 зображує приклад даних про тип грунту. Всім базовим даним був присвоєний ідентифікаційний код ділянки, такий як ідентифікатор ділянки, вид рослин, тип грунту, які були об'єднані в запис місце-специфічних даних. Базові дані, помічені ідентифікаційним кодом ділянки, переносили в банк даних про ділянку експертної системи. Таблиця 1 наводить приклад запису базових даних. Таблиця 1 Базовий ідентифікатор ділянки Види рослин Тип грунту 9270104989 9270104989 9270104989 9270104989 Ячмінь Ячмінь Ячмінь Ячмінь HsS Не HeS HHt Щомісячні метеорологічні дані збирають протягом проміжного періоду між попереднім врожаєм та початком нового вегетаційного періоду. Зібрані дані включають місце-специфічні регіональні метеорологічні дані про кількість опадів та дані про середню температуру повітря. Дані про вміст сірки в опадах збирають щомісячно протягом проміжного періоду. Розрахунки вмісту сірки в опадах проводять з урахуванням Площа типу грунту на ділянці га 3,5 1.1 1,1 0,2 кількості та часу шляхом вимірювання кількості опадів та вмісту сірки у дощовій воді. Результати вимірів на взятій для прикладу ділянці 9270104989 наведені у Таблиці 2. Дані про вміст сірки в опадах та метеорологічні дані об'єднують з ідентифікаційними даними ділянки у місце- та час-специфічному запису даних. 13 86048 14 Таблиця 2 Базовий ідентифікатор ділянки 9270104989 9270104989 9270104989 9270104989 9270104989 9270104989 9270104989 9270104989 Місяць вересень жовтень листопад грудень січень лютий березень квітень Середня температура, °С 8,8 6,8 3,4 -5,1 -4,1 -3,3 0,0 2,0 Вміст сірки в опадах та метеорологічні дані, помічені ідентифікаційним кодом ділянки, переносили з ділянка-специфічного запису даних до банку даних про ділянку системи. Потім визначають регіональну кількість сірки в грунті, що може бути використана рослиною протягом проміжного періоду, до передпосевного внесення добрив, яке робиться на початку вегетаційного періоду. Величину вмісту сірки в опадах коригують на основі метеорологічних даних шляхом віднімання частини (вимивання), можливо спричиненої вимиванням сірки опадами, з урахуванням типу грунту (вміст сірки в опадах), та додавання, з іншого боку, кількості сірки, що вивільняється в даному типі грунті (мінералізація) під впливом температури та в результаті діяльності бактерій: Кількість сірки, використовуваної рослиною = вміст сірки в опадах -вимивання + мінералізація Відповідно до даних про тип грунту на полі (Таблиця 1), найбільш поширений тип польового грунту (HsS) є здатним утримувати воду, використовувану рослинами, в кількості приблизно 15% від його об'єму (Webb, R.S., СЕ. Rosenweig and E.R.Levine.1993. Specifying Land Surface Characteristics in General Circulation Models: Soil Profile Data Set and Derived Water Holding Capacities. Global Biogeochemical Cycles 7(1):97108). Розрахунок середньої ділянки проводять окремо за типами грунту на ділянці. При збиранні попереднього врожаю у 1996 р., у використанні знаходилася половина наявного об'єму. Кількість опадів до замерзання грунту (у вересні, жовтні та листопаді) становила 337 мм, так що верхній ґрунтовий шар товщиною 1 метр (товщина пахотного Кількість опадів, мм 44 77 216 39 43 66 26 32 Вміст сірки в опадах, кг/га 0,28 0,70 1,62 0,56 0,30 0,52 0,54 0,15 грунту вважається рівною шару грунту над дренажною системою, укладеною на глибині 1 метр) зв'язував частину цієї кількості, а решта, тобто, 337 - 150x0,5 = 262 мм (78% від кількості опадів), видалялася з поля дренажною системою. Вода містила майже таку саме частку сірки з опадів, як вже присутня в грунті (2 кг/га), та сірка, що стала доступною у грунті за цей період (2,6 кг/га), а саме, 3,2 кг/га. Значна частина сірки опадів, що накопичується за період, коли земля замерзає в грудні-квітні, вимивається з поля, оскільки земля навесні була насичена водою після відтаювання, і сульфатна сірка, яка легко переноситься водою, не утримується в грунті. Загальновідомо, що лише 10%, тобто, 0,2 кг/га від вмісту сірки в опадах за зимній період, залишається в полі, і не вивільняється з природних ґрунтових запасів, коли земля була холодною чи замерзлою осінню, зимою та весною до травня, коли поле зорюють та удобрюють. У травні вода вже випаровується з грунту і атмосферна сірка, що надходить з новими опадами, може більш ефективно утримуватися в полі. На момент попереднього врожаю, сірка, придатна для використання рослинами, залишалася в грунті в кількості лише 2 кг/га, і вона майже не вивільнялася з природних ґрунтових запасів, коли земля була холодною або навіть замерзлою осінню та весною. Отже, ці дані дозволяють сформувати для польової ділянки баланс сірки, який згодом використовується при плануванні удобрення сіркою в проміжний сезон вирощування пивоварного ячменю на ділянці протягом вегетаційного періоду 1997 р. (Таблиця 3). Таблиця З Стаття В грунті після попереднього вегетаційного періоду Вміст сірки в опадах осінню до замерзання землі Сірка, що вимивається осінню Вміст сірки в опадах зимою, що залишаються в полі Вивільнення сірки з грунту протягом літа (оцінка) Баланс сірки пивоварного ячменю з цільовою урожайністю 4000 кг/га Потрібне удобрення (при негативному балансі) Таким чином, загальна кількість потрібної сірки була визначена на основі надходження сірки до нового врожаю. Баланс сірки, кг/га 2 2,6 -3,2 0,2 5 -16 -9,4 На основі визначення балансу сірки, фермі, якій належить розглядувана польова ділянка, була дана рекомендація щодо удобрення сіркою полей 15 відповідно до потреби в сірці, розрахованої за допомогою експертної системи місцевого банку даних. Рекомендація для найбільш поширеного типу грунту на ділянці складає 9,4 кг сірки/га, тобто, 470 кг добрива, яке містить 2% сірки. Баланс сірки визначають для усієї розглядуваної площі в системі даних про ділянку, причому потребу в удобренні сіркою визначають одразу для дуже великої кількості польових ділянок, за умови, що вихідні дані, описані для однієї польової ділянки в цьому прикладі, були задані для всіх польових ділянок. Приклад 2 Потребу в удобренні сіркою контролюють протягом вегетаційного періоду згідно з оцінками, одержаними за допомогою експертною системи для ділянки за Прикладом 1 (Таблиця 1). Адекватність потреби в сірці для потенційного врожаю розраховували наприкінці червня 1997 р. Фактори, що спричинюють відхилення у балансі, включають цільовий врожай, кількість опадів, кількість сірки, що вивільняється з грунту, та вміст сірки в опадах. На цій стадії вегетаційного періоду, землероб оцінював потенційний врожай у 5000 кг/га, тобто, трохи більше оцінки, за якою проводилося планування удобрення навесні (4000 кг/га). Іншими словами, більш високий врожай вимагає внесення сірки в розрахунковій кількості на 4 кг/га більше, ніж кількість, розкидана при внесенні добрив навесні. Середня температура за період травеньчервень (12,4 °С) була близькою до оцінювальної нормальної температури (12,2 °С), іншими словами, відхилення було дуже малим, так що перегляд оцінки вивільнюваної сірки був непотрібним. Однак, за період травень-червень вміст сірки в опадах становив лише половину від нормального вмісту сірки в опадах. При надходженні сірки з опадами, рівному 2 кг/га відповідно до оцінки ситуації протягом вегетаційного періоду ячменю, удобрення сіркою треба було збільшити на 1 кг/га через різницю між фактичним надходженням сірки з опадами і оцінкою надходження сірки з опадами. Виміряна кількість опадів була на 81 мм менше оцінки випаровування за період травеньчервень, так що дощова вода залишалася в полі, а не видалялася через дренажну систему. Отже, вимивання сірки протягом цього періоду не було. Згідно з розрахунками, проведеними за допомогою експертної системи, удобрення сіркою потребувало загального збільшення на 5 кг/га. Це є значним відхиленням, і було прийнято рішення про проведення аналізу сірки у вирощуваній на ділянці культурі шляхом визначення вмісту азоту у рослині та його порівняння з вмістом сірки. Ці аналізи підтвердили, що врожай страждає від дефіциту сірки, оскільки співвідношення азот Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 86048 16 сірка становило більше 20 в усіх зразках. У випадку ячменю, значення вище 15 вважаються такими, що належать до групи, уразливої для дефіциту. На початку липня, землеробу було дано пораду провести внесення розбризкуванням сульфату магнію для компенсації дефіциту сірки і уникнення погіршення якості ячменю внаслідок дефіциту сірки та зниження урожайності. Рекомендація включала внесення розбризкуванням сульфату магнію з витратою 38 кг/га при цільовому виході сірки 5 кг/га. В цьому випадку, удобрення проводилося як рівномірне удобрення, тобто, однакова кількість добрива вносилася по всій польовій ділянці. Приклад 3 Протягом вегетаційного періоду 2000 контролювали адекватність удобрення сіркою, проведеного протягом проміжного періоду перед вегетаційним періодом на 659 ділянках ячменю. Наприкінці червня, в системі даних про ділянку збирали такі дані за період травень-червень відповідно до Прикладу 2: температура повітря, кількість опадів, вміст сірки в опадах та оцінка землеробами врожайності на ділянках на основі умов вирощування на початку літа. На основі цієї інформації, баланс сірки, розрахований у Прикладі 2, був переглянутий стосовно таких даних: оцінка врожаю ® кількість сірки, потрібної для врожаю, температура повітря ® кількість сірки, що вивільняється з грунту, кількість опадів ® вимивання сірки, вміст сірки в опадах ® кількість доступної для рослин сірки, що випадає з повітря. Контроль показав, що рослини на польовій ділянці, для якої потреба в сірці, визначена до посіву, виявилася занадто низькою з урахуванням нової ситуації, і на якій ріст був очевидно уповільнений через дефіцит сірки. Контроль показав, що ризик дефіциту сірки був високим на певних площах (Фігура 3: затемнені ділянки). Ці площі включають загалом 28 ділянок ячменю з розглядуваних. Перевіряли ситуацію на цих 28 ділянках, які гадано потребували додаткової сірки (негативний баланс сірки), шляхом взяття зразків культури та аналізу цих зразків на адекватність вмісту сірки для оптимального росту. Ситуацію з сіркою у рослинах аналізували шляхом визначення співвідношення азоту та сірки у листі рослин. Співвідношення вмісту азоту до вмісту сірки в листі становило 20 в усіх зразках. Отже, зразки підтвердили наявність дефіциту сірки на цих конкретних ділянках, і землеробам були надані рекомендації щодо удобрення сіркою. Рекомендаціх були розраховані для кожної ділянки за допомогою системи даних про ділянку, причому дані за початок літа були оновлені у спосіб, описаний в Прикладі 2. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601