Способ удобрения почвы для культурных растений
Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при удобрении почвы для культивируемых растений. Базовое количество азотного удобрения, соответствующее базовому урожаю, меньшему чем максимальный, вносят на культивируемую площадь при севе. Дополнительное количество удобрений вносят на ограниченную площадь и измеряют прирост, имеющий место на культивируемой площади и на площади с дополнительно внесенным удобрением в течение некоторого времени с момента начала периода вегетации. Измеренный прирост, имеющий место на культивируемой площади, сравнивают с измеренным приростом растений, который имеет место на площади с дополнительно внесенным удобрением в тех же условиях роста. Если прирост на площади с дополнительно внесенным удобрением превышает прирост на культивируемой площади, производят дополнительное внесение удобрений на культивируемой площади, соответствующее приросту растений на площади с дополнительно внесенным удобрением по сравнению с приростом растений на культивируемой площади и с количеством удобрения, использованным на культивируемой площади. Способ позволяет получить большую прибыль при выращивании культурных растений и снизить количество удобрений, вымываемых в водные системы и загрязняющих их. 10 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к способу удобрения почвы для культурных растений, посредством которого азотное удобрение вносят на культивируемую площадь при севе культурных растений, и дополнительное количество удобрения вносят на культивируемую площадь позже в течение периода вегетации.
В частности, данное изобретение относится к азотным удобрениям, вносимым при выращивании злаков, хотя этот способ можно применять и при удобрении почвы для других растений, если сделать соответствующие изменения количества удобрения. В данном контексте понятие "злаки" относится ко всем известным злакам, таким как пшеница, ячмень, овес, рожь, маис, рис, а также к рапсу, репе масличной и т.д. Понятие "другие растения" относится к другим полезным растениям, культивируемым на полях и соответствующих площадях. В описании заявки выражение "1 кг азотных удобрений" означает количество удобрения, которое содержит 1 кг азота. При повышении плодородности полей в основном почву удобряют азотом, используемым в количествах, соответствующих количеству азота, удаляемому из почвы в процессе сбора урожая. Рекомендации по внесению удобрений основаны на собранных в течение длительного времени данных о средней урожайности, полученных из обширного экспериментального материала (SU 1456045 A1, кл. A 01 C 21/00). Эти рекомендации игнорируют тот факт, что имеются значительные отклонения в урожайности в различные сезоны роста. Снабжение водой часто является минимизирующим фактором, ограничивающим рост, а когда воды мало, урожайность на гектар падает ниже полученной в течение длительного времени средней величины. Кроме того, поскольку Финляндия расположена на северных пределах обрабатываемых территорий, время от времени случаются неурожайные годы, например, из-за холодных погодных условий, когда урожай значительно ниже полученных в течение длительного времени средних величин. В других странах урожайность на гектар также изменяется соответствующим образом из-за изменений условий роста, в первую очередь - погодных условий. Согласно рекомендациям по внесению удобрений для Финляндии среднее количество азотных удобрений, которые должны быть внесены в минеральные почвы на обрабатываемых территориях, составляет 90-110 кг/га. Если используемое количество удобрений составляет 110 кг/га, урожай должен составить свыше 5000 кг/га для того, чтобы количество азота, удаляемое из почвы с урожаем, соответствовало количеству азота, вносимому на обрабатываемые территории при севе. Однако очень часто, например, когда рост ограничен недостаточным количеством воды, урожайность на гектар падает ниже 3000 кг/га. В этом случае значительная избыточная доза азота остается в почве, и происходит вымывание этого азота, его удаление из почвы или образование соединений с почвой, которые не усваиваются растениями. Средний урожай в Финляндии в последние годы был чуть выше 3000 кг/га. Таким образом, в течение долгого времени поля чрезмерно удобрялись. В других странах также имеют место значительные колебания урожайности в зависимости от погоды и других условий, преобладающих в каждой стране, а также от их изменений. Однако проблемы, вытекающие из избыточного удобрения, возникают и в других странах, особенно если имеются неожиданные изменения в погодных условиях и в случае засухи. Вследствие чрезмерного внесения удобрений они остаются неиспользованными, то есть вложения в производство, соответствующие избыточному количеству удобрений, не окупаются в земледелии. Кроме того, избыточный азот в основном вымывается в водные системы, что приводит к значительному возрастанию нагрузки по азоту на водные системы и, таким образом, к загрязнению. Кроме того, в этом случае пищевая и кормовая промышленность не могут получить сырье, соответствующее по качеству их целям. Целью данного изобретения является устранение описанных выше недостатков. Таким образом, предметом данного изобретения является создание такого способа удобрения почвы для культурных растений, при котором земледелец может получить большую прибыль на вложения в производство, сделанные в форме внесения удобрения, а количество удобрений, вымываемых в водные системы и загрязняющих их, значительно понижено. Дополнительным предметом данного изобретения является разработка таких способов внесения удобрения, при которых количество удобрений, внесенное при севе, в большей степени соответствует реальным прогнозам на урожай с точки зрения средней урожайности на гектар, полученной за прошлые годы. В изобретении также предложен такой способ внесения удобрений в почву для культурных растений, при котором количество удобрений, внесенных в обрабатываемую почву, более эффективно коррелирует с возможно большим урожаем. Отличительные признаки данного изобретения приведены в формуле изобретения. Данное изобретение основано на обширных исследованиях, в процессе которых было неожиданно установлено, что прирост и/или потребление азота культурными растениями, то есть необходимость внесения азотных удобрений и потребления удобрения растениями, может быть измерена в течение периода вегетации и, основываясь на результатах измерений, по мере необходимости может быть произведено дополнительное внесение удобрений. В частности, этот способ основан на измерении прироста и/или потребления азота, то есть, например, концентрации хлорофилла, для культурных растений в течение некоторого периода времени с начала периода вегетации, когда используется количество удобрений, соответствующее базовому урожаю, меньшему чем местный максимальный урожай, и, подобным же образом, на измерении прироста культивируемых растений в тех же условиях роста на площади, на которой дополнительно внесены удобрения, то есть на избыточно удобренной площади (например, на ограниченной части обрабатываемой площади), где была внесена избыточная доза удобрений, так, чтобы растения на этом опытном участке ("окне") могли усвоить столько азота, сколько они могут в предпочтительных условиях; количество азотного удобрения, добавленного на опытном участке, может быть, например, на 30-50% выше количества, используемого на остальной культивируемой площади. Особенно предпочтительным подходом является определение концентрации хлорофилла в листьях растений на опытном участке и вне его; было установлено, что концентрация хлорофилла очень хорошо коррелирует с количеством азота, содержащегося в листьях растений, и, таким образом, концентрация хлорофилла в "окне" и вне его довольно точно указывает количество азотного удобрения, использованного растениями, и, следовательно, количество азота, необходимое для производственной площади. На основании измерений прироста растений на культивируемой площади по сравнению с приростом на площади с дополнительным внесением удобрений можно, таким образом, установить, страдают ли растения на культивируемой площади от недостатка удобрения, и если это так, то ситуацию можно скорректировать путем общего дополнительного внесения удобрения на культивируемой площади, если рост растений на избыточно удобренной площади значительно превышает рост на культивируемой площади. Прирост на данной площади можно измерить любым из известных методов, например путем измерения веса растений на единицу площади, например прироста наземной части растений, то есть фито- массы, или, если желательно, общего прироста, то есть биомассы (включая наземные части и корни). Таким образом, рост культивируемых растений можно контролировать путем измерения ситуации потребления азота растениями, например, путем определения концентрации хлорофилла в растениях на культивируемой площади с базовым внесением удобрений и на площади с дополнительно внесенным удобрением. Дополнительное внесение удобрений производят, если рост и/или количество азота, например концентрация хлорофилла в растениях на площади с дополнительно внесенным удобрением, значительно (более 10%, а предпочтительно более 20%) выше, чем на культивируемой площади без дополнительного внесения удобрений. В соответствии с этими исследованиями были разработаны методы прогнозирования урожайности в данный момент периода вегетации так, чтобы было возможно уже в течение периода вегетации относительно точно определить перспективу урожайности и дополнительное внесение удобрений, которое может потребоваться на основе предсказания и/или роста, который уже имел место в течение периода роста. Отличительным признаком способа является, в частности, принцип измерения прироста на площади с базовым внесением удобрений в течение периода вегетации и сравнения его с измеренным приростом, который имел место на дополнительно удобренной площади, и определение потребности в дополнительном внесении удобрений на основе этих измерений. Другим новым признаком способа является то, что ситуацию потребления азота и/или ситуацию по хлорофиллу в культивируемых растениях определяют в течение периода вегетации на площади с базовым внесением удобрений, и на основании этого определяют потребность дополнительного внесения удобрений. Кроме того, новым признаком способа является то, что для определения количества дополнительно требующегося удобрения используют данные о предполагаемой урожайности, т.е. прогнозе урожая, и данные о количестве содержащегося в растениях азота, измеренного в течение периода вегетации, в сочетании с данными о количестве использованных удобрений. Согласно данному изобретению базовое количество удобрения, соответствующее базовому урожаю, меньшему чем максимальный, вносится на культивируемую площадь в процессе сева. На ограниченной части культивируемой площади, например, в так называемом "окне", вносят дополнительное количество удобрения. Позже в течение периода вегетации определяют прирост на площади с базовым внесением удобрения и на площади с дополнительным внесением удобрения, эти значения сравнивают друг с другом и на основе этого сравнения и базового количества удобрения на культивируемой площади определяют необходимость дополнительного внесения удобрения. Вместо определения прироста культурных растений возможно определять количество азота и/или хлорофилла, измеренное в культурных растениях на площади с базовым количеством удобрения и на площади с дополнительным количеством удобрения; на основе этих измерений можно определить потребность в дополнительном внесении удобрения, как это делалось выше. Прогноз на урожай можно оценить после сева на основании фитомассы и совокупности тепла, аккумулированного в течение периода вегетации между временем сева и временем измерения, основываясь, например, на известном факте, что совокупность тепла до созревания урожая составляет около 1000oC в Финляндии и, например, около 1300oC в Центральной Европе; совокупность тепла рассчитывается путем суммирования средних значений температур, измеренных в 8, 14 и 20 часов в градусах Цельсия и уменьшенных на 5oC для каждого дня в пределах расчетного периода. Таким образом, прогноз урожая можно оценить на основе фитомассы, совокупности тепла и оцененной или статистически рассчитанной совокупности тепла для оставшегося периода роста. Следует отметить, что численное значение совокупности тепла для площади, где этот метод применяется, не имеет значения само по себе, другими словами, совокупность тепла для какой-либо площади может составлять, например, 1000oC, как в Финляндии, или 1300oC, как в Центральной Европе, или какое-либо другое значение. Совокупность тепла можно использовать для того, чтобы произвести оценку прогноза урожая в течение периода вегетации, а прогноз урожая можно использовать для оценки необходимости дополнительного внесения удобрения, чтобы достичь соответствия реального урожая с прогнозом. Дополнительное внесение удобрений можно проводить любым из известных методов, например внесением удобрения в виде обычного гранулированного азотного удобрения, в виде водного раствора, наносимого в определенном количестве на листья растений, одновременно с ликвидацией сорняков или другим видом опрыскивания растений, или в общем любым методом, известным в практике. Дополнительное внесение удобрений может проводиться в одну или в несколько фаз. Количество азотного удобрения, внесенного при севе, предпочтительно составляет около 70


Примеры реализации иллюстрируют данное изобретение, не ограничивая его области.
Формула изобретения
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2