Спосіб оптимізації технологічного навантаження на родючий ґрунт

Реферат: Винахід належить до способу оптимізації технологічного навантаження на родючий ґрунт, що включає його фізико-хімічний аналіз, визначення норм внесення органічних і мінеральних добрив стосовно до обраної рослинної культури, причому, спочатку оконтурюють ділянку ґрунтового покриву призначеного для посадки рослин, після цього беруть проби ґрунту на глибину поширення кореневої системи регіонально вирощуваних рослинних культур, отримані проби піддають фізико-хімічному аналізу, при якому визначають фізико-хімічні властивості ґрунту, масову частку солей гумінової кислоти і фульвокислоти, а також мікроелементів та здійснюють вибір рослинної культури, виходячи з якої, визначають необхідну кількість мінеральних і органічних добрив, та мікроелементів, після чого висаджують у ґрунт обрану рослинну культуру. UA 99800 C2 (12) UA 99800 C2 UA 99800 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до агропромислового комплексу і може бути використаний для вирощування різних рослинних сільськогосподарських культур на земельних ділянках, ґрунт яких має потребу у внесенні комплексу добрив, представленого органічною і мінеральною складовою. Зокрема, винахід може бути використаний в тих випадках, коли необхідно визначити роздільну кількість внесення добрив - мінеральних компонентів, солей гумінової кислоти, фульвокислоти та мікроелементів, виходячи з виду рослинної сільськогосподарської культури, вирощування якої є максимально рентабельною стосовно до сільськогосподарського регіону. Спосіб необхідний для тих випадків, коли необхідно визначити витрати на внесення добрив та інші витрати стосовно до планованого врожаю регламентованого об'єму. Відомий спосіб внесення мінеральних добрив, у якому визначається їх необхідна кількість, що необхідна для вирощування певної культури. (http://gmnt.at.ua/publ/udobrenija/vnesenie_mineralnykh_udobrenij/mineralnye_udobrenija/71-1-0189). Спосіб включає вибір сільськогосподарської культури, визначення ступеня виносу мінеральних компонентів обраною рослиною. На підставі цього визначають необхідної дози кожного компонента мінерального добрива або одного з них у якості основного компонента, наприклад, фосфору азоту або калію. Внесення необхідної кількості мінерального добрива здійснюють залежно від вмісту активної речовини у мінеральному добриві, що використовується. Недоліком відомого способу є те, що забезпечення планованого врожаю робиться за рахунок внесення тільки мінеральних добрив. Це не дозволяє у повною мірою одержати необхідний урожай тому, що не враховується необхідна органічна складова. Підвищення вмісту мінеральних добрив, забезпечує необхідні компоненти для живлення кореневої системи для формування росту рослини, однак наявність тільки мінеральної складової недостатньо активізує кореневу систему рослини. Недостатній ріст рослини обумовлений неповним засвоюванням кореневою системою мінеральних речовин. Це приводить до зайвої мінералізації ґрунту, визначає гноблення кореневої системи і вегетативного розвитку рослини, а також зниження її врожайності. Висока мінералізація ґрунту призводить до того, що концентрація солей гнітить також бактеріологічну і відповідно органічну її складові. Органічна складова ґрунту гнітиться і не створює сприятливі умови для кореневої системи по засвоюванню живильних речовин, а значить нема умов для необхідної врожайності культури. Найбільш близьким рішенням, обраним як прототип, є спосіб одержання оптимального технологічного навантаження на родючий ґрунт, що включає його фізико-хімічний аналіз, визначення норм внесення мінеральних добрив, а також органічних добрив (http://urozhaynagryadka.narod.ru/gumat.htm). Недоліком відомого способу є те, що як органічна складова у відомому способі використовується тільки гумат, як речовина, що забезпечує стимулюючий вплив на кореневу систему рослини для одержання її максимального розвитку в період інтенсивного зростання і формування врожаю. Разом з тим використання тільки гумату, як активуючого агента для рослин не дозволяє повною мірою використати необхідний потенціал мінеральних добрив повною мірою, тому що їхнє засвоєння не може відбуватися відразу і безпосередньо кореневою системою, а тільки після протікання біохімічних процесів, у результаті яких солі калію магнію фосфору і азоту стають доступними для усмоктування кореневою системою рослини. Забезпечення максимально засвоюваної форми добрива досягається за рахунок комплексної наявності в ґрунті гумінових кислот і фульвокислот взаємодія яких, разом з органікою ґрунту, дозволяє перетворити стан мінеральних добрив у максимальній сприйнятливу для кореневої системи форму. Відомий раніше спосіб внесення органо-мінерального добрива приводить до мінералізації ґрунту і не дозволяє збільшити врожайність рослини, стосовно до якої вносяться добрива. Відомий спосіб не диференціює внесення добрив стосовно до конкретного виду ґрунту, не дозволяє збільшити врожайність. Це порозумівається тим, що при визначенні необхідної кількості добрива не визначається необхідна кількість солей гумінової кислоти і фульвокислоти їх оптимальне і гармонічне сполучення для забезпечення необхідного врожаю. Зокрема, у способі не враховується внесення солей фульвокислот, які забезпечують протікання біохімічних процесів, що впливають на засвоєння мінеральної складової добрив кореневою системою рослини. Крім того, відомий спосіб не дозволяє визначати і планувати врожайність та визначати можливий прибуток після його реалізації. 1 UA 99800 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Задачею винаходу є вдосконалення способу визначення оптимального технологічного навантаження на ґрунт, за рахунок того, що спосіб передбачає оконтурення ділянки ґрунтового покриву призначеного для посадки рослин, узяття проби ґрунту на глибину поширення кореневої системи, узяття проби ґрунту, фізико-хімічний аналіз ґрунту і аналіз на органічні компоненти, визначення фізико-хімічних властивостей ґрунту і масову частку солей гумінової кислоти і фульвокислоти, а також наявність мікроелементів, вибір рослинної культури і визначення необхідної розрахункової кількості мінеральних добрив, а також солей гумінової кислоти і фульвокислоти, а також мікроелементів, визначення величини планованого прибутку від реалізації обраної культури з урахуванням кон'юнктури ринку, а також витрат на органічні і мінеральні добрива, а також мікроелементів, внесення в ґрунт обчислену величину мінеральних добрив, органічних добрив представлених солями гумінових кислот і фульвокислот, а також мікроелементів. Технічний результат від реалізації винаходу полягає в тім, що забезпечується підвищення врожайності сільськогосподарських культур, активізується засвоєння мінеральних добрив кореневою системою рослин. Крім того, забезпечується можливість одержання максимального врожаю стосовно до конкретної сільськогосподарської культури і одержання максимального прибутку з урахуванням кон'юнктури ранка і витрат на вирощування майбутнього врожаю. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що спосіб планування оптимального технологічного навантаження на родючий ґрунт включає її фізико-хімічний аналіз, визначення норм внесення органічних і мінеральних добрив стосовно до обраної рослинної культури. Відповідно до винаходу, оконтурюють ділянку ґрунтового покриву призначеного для посадки рослин, після цього беруть проби ґрунту на глибину поширення кореневої системи регіонально вирощуваних рослинних культур, отримані проби піддають фізико-хімічному аналізу і аналізу на органічні компоненти, при яких визначають фізико-хімічні властивості ґрунту, масову частку солей гумінової кислоти і фульвокислоти, а також мікроелементів, здійснюють вибір рослинної культури, виходячи з якої визначають необхідну кількість мінеральних і органічних добрив, та мікроелементів по формулах: - необхідна кількість мінеральних добрив: Нмін =(Нрек мін  100) /Ндр мін, де: Нмін - необхідна кількість внесення у ґрунт мінеральних добрив, кг/га; Нрек мін - норма внесення мінеральних добрив, що рекомендується виходячи з кількості діючої речовини, кг/га; Ндр мін - норма діючої речовини в мінеральному добриві, %; - необхідна кількість солей гумінової кислоти: Нгк = (Нрек гк 100)/Ндр гк , де: Нгк - необхідна кількість внесення у ґрунт солей гумінової кислоти, кг/га; Нрек гк - норма внесення солей гумінової кислоти, що рекомендується виходячи з кількості діючої речовини, кг/га; Ндр гк - норма діючої речовини (солей гумінової кислоти) у внесеному органічному добриві, %; - необхідна кількість солей фульвокислоти: Нфк = (Нрек фк  100)/Ндр фк , де: Нфк - необхідна кількість внесення у ґрунт солей фульвокислоти, кг/га; Нрек фк - норма внесення солей фульвокислоти, виходячи з кількості діючої речовини, кг/га; Ндр фк - норма діючої речовини (солей фульвокислоти) у внесеному органічному добриві, %; - необхідна кількість мікроелементів: Нме = (Нрек ме  100)/Ндр ме , де: Нме - необхідна кількість внесення у ґрунт мікроелементів, кг/га; Нрек ме - норма внесення мікроелементів, виходячиз кількості діючої речовини, кг/га; Ндр ме - норма діючої речовини (мікроелементів) у внесеному добриві, %; визначають витрати на внесення мінеральних і органічних добрив та мікроелементів, стосовно в обраній рослинній культурі по формулі Зм-г-ф-ме = (Нмін Стмін + Нгк СТ гк + Нфк Стфк + Нме Стме)  Sпос, де Стмін - вартість одного кілограма внесених мінеральних добрив, грн.; Стгк - вартість одного кілограма внесених солей гумінової кислоти, грн.; Стфк - вартість одного кілограма внесених солей фульвокислоти, грн.; Стме - вартість одного кілограма внесених мікроелементів, грн.; Sпос - площа посіву (висадження) рослинної культури; 2 UA 99800 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 визначають величину планованого прибутку від реалізації обраної культури з урахуванням кон'юнктури ринку, витрат на органічні, мінеральні добрива, мікроелементи, а також додаткові і накладні витрати пов'язані з вирощуванням рослинної культури ПР = (Стрк  Sпос  Плврож) - Зм-г-ф-ме + Нвитр, де Стрк - ринкова вартість одного кілограма вирощеної рослинної культури, грн.; Плврож - планована норма врожаю рослинної культури, кг/га; Ηвитр - додаткові і накладні витрати, грн.; після чого висаджують в ґрунт обрану рослинну культуру. Для визначення найбільш вигідної і конкурентної культури, стосовно до обраного регіону, після одержання необхідних результатів, вибирають альтернативні сільськогосподарські культури, по наведених розрахункових формулах, визначають необхідну кількість внесення у ґрунт мінеральних добрив, необхідну кількість солей гумінової кислоти, необхідну кількість солей фульвокислоти, визначають витрати на внесення мінеральних і органічних добрив та мікроелементів стосовно в обраної рослинній культурі, визначають величину планованого прибутку від реалізації обраної культури з урахуванням кон'юнктури ринку, порівнюють отримані результати і визначають оптимальну для висадження культуру за прийнятим критерієм оптимальність. Спосіб реалізується таким чином. При планованому висадженні сільськогосподарських культур, перед аграрієм стоїть завдання визначення оптимального технологічного навантаження на ґрунт, яке забезпечує одержання максимального врожаю сільськогосподарської культури з урахуванням рентабельності виробництва. Вирішення завдання дозволяє визначити і вибрати культуру стосовно до конкретної земельної ділянки, поверхня якого містить певну кількість мінеральних і органічних речовин, що забезпечують одержання певного врожаю. Це рішення дозволяє забезпечити максимальну врожайність рослинної культури і одержання максимального прибутку при її реалізації на ринку. Реалізація способу забезпечується при первісному виборі культури, що планується до висадження. Кожна культура має свій вегетативний процес і вимоги по масової частки органічних і мінеральних речовин, та мікроелементів, які повинні бути внесені в ґрунт. Високий врожай, може бути досягнуть тільки тоді коли враховується особливості споживання усього комплексу добрив рослинами в період вегетації. Після вибору культури, що планується вирощувати, здійснюється фізико-хімічний аналіз ґрунту, у який буде здійснюватися висадження рослин. При фізико-хімічному аналізі визначаються основні параметри ґрунту, такі як пористість, гранулометричний склад, основні мінеральні і органічні компоненти та мікроелементи, що беруть участь у структуроутворенні ґрунти. Крім того, визначаються кількісні і якісні показники мінеральної і органічної складових, які служать основним живленням кореневої системи рослин. Виконаний аналіз показує, які види мінеральних і органічних добрив та мікроелементів утримуються в ґрунті і можуть бути засвоєні рослинами в процесі їхнього вирощування. Аналіз дозволяє планувати внесення всіх видів мінеральних і органічних добрив перед їхнім внесенням у ґрунт. Максимально достовірний аналіз можливий у тому випадку, якщо оконтурена ділянка, призначена для висадження конкретної культури, при цьому зразки ґрунту проби беруть на глибину поширення кореневої системи регіонально культивованих рослинних культур. Особливе значення надається оптимальному сполученню органічних компонентів, зокрема масовій частці солей гумінової кислоти і фульвокислоти. Фульвокислота здатна руйнувати мінерали, утворювати комплексні і з'єднання з гідроксидами і відігравати істотну роль у підзолостворенні. У ґрунті фульвокислота з гуміновою кислотою, утворюють із з'єднання типу складних ефірів. Елементарний склад фульвокислоти коливається в наступних межах: вуглець 40-52 %, кисень 40-48 %, водень 4-6 %, азот 2-6 %. Фульвокислота добре розчиняється у воді, її водяні розчини мають кислу реакцію (РН= 2,62,8), тому, просочуючись у глибину, вони роблять сильну руйнуючу дію на мінеральну частину ґрунту і сприяють умовам для засвоєння корисних компонентів рослинами. При взаємодії фульвокислоти з катіонами металів утворюються різні солі, що називаються фульватами. Фульвати натрію, калію, амонію, а також кальцію і магнію добре розчиняються у воді, тому легко переміщаються в нижні горизонти ґрунту. При взаємодії фульвокислоти з гідроокислами заліза і алюмінію утворюються як розчинні, так і нерозчинні залізо- і алюмоорганічні комплексні з'єднання. 3 UA 99800 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Гумінові кислоти являють собою високомолекулярні азотовмісні органічні речовини. Вони складаються з вуглецю, кисню, водню, азоту і невеликої кількості зольних елементів (фосфору, сірки, заліза, алюмінію і кремнію). Зміст і співвідношення цих елементів змінюється залежно від типу ґрунту, хімічного складу органічних залишків, що розкладаються, а також умов гуміфікації. Гумінові кислоти при взаємодії різних катіонів мінеральної частини ґрунту і зольних елементів утворюють солі, які називають гуматами, які добре розчиняються і легко переходять у стан різного роду розчинів. Гумати дво- і тривалентних катіонів (Са2+, Mg2+, Fe3+ і А13+) нерозчинні у воді. Вони утворюють стійкі водоміцні гелі, які обволікають мінеральні часточки ґрунту і склеюють їхні агрегати. Цей клей сприяє утворенню водоміцної структури верхніх горизонтів ґрунту, що характерно для чорноземів, буроземів і червоноземів. За отриманими результатами виконаного аналізу і встановлених якісних, кількісних і якісних показників вмісту мінеральних добрив у ґрунті, наприклад, азоту, фосфору, калію і магнію, а також солей гумінової кислоти і фульвокислот та мікроелементів визначають необхідну кількість мінеральних добрив, наприклад, азоту, фосфору, калію і магнію і інших, які послідовно визначають по формулі: Нмін =(Нрек мін  100) /Ндр мін, де: Нмін - необхідна кількість внесених у ґрунт мінеральних добрив, кг/га; Нрек мін - норма внесення мінеральних добрив, що рекомендується виходячи з кількості діючої речовини, кг/га; Ндр мін - норма діючої речовини в мінеральному добриві, %; У наведеній розрахунковій формулі, норма діючої речовини в мінеральному добриві, визначається конкретним застосовуваним мінеральним добривом, у якому кількість діючої речовини може бути різною. У результаті виконаних обчислень одержують необхідну складову кожного виду мінерального добрива необхідного для живлення рослин. Після визначення мінеральної складової внесених у ґрунт добрив, визначають органічну складову внесених у грунт добрив. Необхідна кількість солей гумінової кислоти визначають по формулі Нгк = (Нрек гк 100)/Ндр гк , де: Нгк - необхідна кількість внесення в ґрунт солей гумінової кислоти, кг/га; Нрек гк - норма внесення солей гумінової кислоти, що рекомендується виходячи з кількості діючої речовини, кг/га; Ндр гк - норма діючої речовини (солей гумінової кислоти) у внесеному органічному добриві, %; Після визначення необхідної кількості солей гумінової кислоти внесеної в ґрунт визначають необхідну кількість солей фульвокислоти по формулі Нфк = (Нрек фк  100)/Ндр фк , де: Нфк - необхідна кількість внесення у ґрунт солей фульвокислоти, кг/га; Нрек фк - норма внесення солей фульвокислоти, що рекомендується виходячи з кількості діючої речовини, кг/га; Ндр фк - норма діючої речовини солей фульвокислоти у внесеному органічному добриві, %. Заключним розрахунком є визначення кількості мікроелементів для внесення у ґрунт на весь період вегетації рослин у хелатній або кристалічній формі: Нме = (Нрек ме  100)/Ндр ме , де: Нме - необхідна кількість внесених у ґрунт мікроелементів, кг/га; Нрек ме - норма внесення мікроелементів, що рекомендується виходячи з кількості діючої речовини, кг/га; Ндр ме - норма діючої речовини (мікроелементів) у внесеному добриві, %; У зазначених розрахункових формулах, рекомендована норма внесення мінеральних добрив, виходячи з кількості діючої речовини, визначається як різниця між наявністю певного виду мінеральної, органічної речовини та мікроелементу - добрива в ґрунті та величиною уносу рослиною цих речовин. Отримана величина дозволяє визначити, скільки добрив, які утримують певний компонент необхідно внести в ґрунт для живлення певної культури. Після визначення всього комплексу мінеральних і органічних добрив та мікроелементів, визначають витрати на нихстосовно обраної рослинної культурі по формулі: Зм-г-ф-ме = (Нмін Стмін + Нгк СТгк + Нфк Стфк + Нме Стме)  Sпос, де Стмін - вартість одного кілограма внесених мінеральних добрив, грн.; Стгк - вартість одного кілограма внесених солей гумінової кислоти, грн.; Стфк - вартість одного кілограма внесених солей фульвокислоти, грн.; 4 UA 99800 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 Стме - вартість одного кілограма внесених мікроелементів, грн.; Sпос - площа посіву (висадження) рослинної культури. Отримані дані дозволяють визначити прогнозований прибуток від вирощування рослинної культури, що може бути надалі реалізована з урахуванням витрат на внесення добрив, а також накладних витрат на пряму пов'язаних з вирощуванням сільськогосподарської культури, включаючи необхідні витрати на полив, обробку ґрунт, внесення, при необхідності, гербіцидів, заробітну плату сільськогосподарських працівників, витрати на поточні роботи по обробку ґрунту і т.д. Особливу важливість здобуває планована норма врожаю, що визначається по регіональних факторах, яка враховує показники отриманого врожаю з урахуванням кліматичних умов, що впливають на максимальні показники, стосовно висадженої культури, а також з обліком того, що внесено органічні і мінеральні добрива, а також мікроелементи в повному обсязі. Прогнозований прибуток визначається по формулі ПР = (Сткульт  Sпос  Плврож) - Зм-г-ф-ме + Нзатр, де Сткульт - ринкова вартість одного кілограма вирощеної рослинної культури, грн.; Плврож - планована норма врожаю рослинної культури, кг/га; Ηзатр - додаткові і накладні витрати, грн. Після одержання необхідних результатів, вибирають альтернативну сільськогосподарську культуру. Це необхідно для визначення оптимальної культури, яку необхідно обробляти виходячи з положень конкурентності і після чого висаджують в ґрунт обрану рослинну культуру. Для визначення ймовірного прибутку необхідно визначити культуру, яка може бути вирощена в аналогічних умовах. Виходячи з обраної культури, по вищенаведених формулах визначають необхідну кількість і витрати на внесення в ґрунт мінеральних добрив, необхідну кількість солей гумінової кислоти, необхідну кількість солей фульвокислоти, та необхідну кількість мікроелементів. Визначають величину планованого прибутку від реалізації обраної культури з урахуванням кон'юнктури ринку, витрат на органічні і мінеральні добрива та мікроелементи, а також додаткових і накладних витрат, пов'язаних з вирощуванням альтернативної рослинної культури. Одержавши розрахункові дані, порівнюють отримані результати, визначають оптимальну для висадження культуру за прийнятим критерієм оптимальність. Виконавши техніко-економічне порівняння, здійснюють вибір необхідної рослинної культури, після чого, вносять у ґрунт обчислену величину мінеральних добрив органічних добрив, а також мікроелементів і здійснюють необхідну агротехніку для одержання планованого врожаю. Виконані дослідно-промислові дослідження показали високу ефективність способу і забезпечують високий рівень урожайності сільськогосподарських культур. Спосіб дозволяє забезпечити ефективний вибір органічних і мінеральних добрив, внесених у ґрунт, кількість яких оптимальна по витратах, зв'язаних при вирощуванні планованого врожаю. Спосіб дозволяє стосовно до конкретного сільськогосподарського регіону забезпечити вибір конкурентної культури, виходячи з можливості одержання високої врожайності і максимального прибутку виробником. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 45 50 55 60 1. Спосіб оптимізації технологічного навантаження на родючий ґрунт, що включає його фізикохімічний аналіз, визначення норм внесення органічних і мінеральних добрив стосовно до обраної рослинної культури, який відрізняється тим, що оконтурюють ділянку ґрунтового покриву призначеного для посадки рослин, після цього беруть проби ґрунту на глибину поширення кореневої системи регіонально вирощуваних рослинних культур, отримані проби піддають фізико-хімічному аналізу, при якому визначають фізико-хімічні властивості ґрунту, масову частку солей гумінової кислоти і фульвокислоти, а також мікроелементів та здійснюють вибір рослинної культури, виходячи з якої визначають необхідну кількість мінеральних і органічних добрив, та мікроелементів по формулах: - необхідна кількість мінеральних добрив: Нмін =(Нрек мін  100) /Ндр мін, де: Нмін - необхідна кількість внесення у ґрунт мінеральних добрив, кг/га; Нрек мін - норма внесення мінеральних добрив, що рекомендується виходячи з кількості діючої речовини, кг/га; Ндр мін - норма діючої речовини в мінеральному добриві, %; - необхідна кількість солей гумінової кислоти: Нгк = (Нрек гк 100)/Ндр гк , 5 UA 99800 C2 5 10 15 20 де: Нгк - необхідна кількість внесених у ґрунт солей гумінової кислоти, кг/га; Нрек гк - норма внесення солей гумінової кислоти, що рекомендується виходячи з кількості діючої речовини, кг/га; Ндр гк - норма діючої речовини (солей гумінової кислоти) у внесеному органічному добриві, %; - необхідна кількість солей фульвокислоти: Нфк = (Нрек фк  100)/Ндр фк , де: Нфк - необхідна кількість внесених у ґрунт солей фульвокислоти, кг/га; Нрек фк - норма внесення солей фульвокислоти, що рекомендується виходячи з кількості діючої речовини, кг/га; Ндр фк - норма діючої речовини (солей фульвокислоти) у внесеному органічному добриві, %; - необхідна кількість мікроелементів: Нме = (Нрек ме  100)/Ндр ме , де: Нме - необхідна кількість внесених у ґрунт мікроелементів, кг/га; Нрек ме - норма внесення мікроелементів, що рекомендується виходячи з кількості діючої речовини, кг/га; Ндр ме - норма діючої речовини (мікроелементів) у внесеному добриві, %; після чого висаджують в ґрунт обрану рослинну культуру. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що вибирають альтернативні сільськогосподарські рослинні культури, по наведених розрахункових формулах визначають необхідну кількість внесення у ґрунт мінеральних добрив, необхідну кількість солей гумінової кислоти, необхідну кількість солей фульвокислоти та мікроелементів, після чого порівнюють отримані результати і визначають оптимальну для висадження культуру з огляду на вміст мінеральних і органічних речовин в ґрунті та здійснюють висадження в ґрунт оптимальної рослинної культури. Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6