СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДИФФЕРЕНЦИРОВАННОГО ПРИПОСЕВНОГО ВНЕСЕНИЯ ОСНОВНЫХ И СТАРТОВЫХ ДОЗ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ
METHOD AND DEVICE FOR DIFFERENTIATED SOWING APPLICATION OF BASIC AND STARTING DOSES OF MINERAL FERTILISERS

Изобретение относится к области растениеводства сельскохозяйственного производства, в частности к внутрипочвенному внесению удобрений одновременно с посевом.
Известны способы внесения гранулированных минеральных удобрений одновременно с высевом семян, осуществляемые пневмомеханическими сеялками. В этих способах и устройствах осуществляется внесение только стартовой дозы удобрений или только полной дозы удобрений совместно семенами.
Так, сеялкой С-6ПМ1 осуществляется внесение совместно с семенами фиксированной стартовой дозы, что позволяет рационально использовать их только в период формирования первичной корневой системы и снижает темп развития растений в фазах формирования урожая (Проспект по сеялке пневматической С-6ПМ1, ОАО «Радиозавод»).
В проспекте фирмы Kongskilde industries A/S представлен способ, Combi-drill jet method, при котором удобрения полной дозой вносят в стороне от рядка семян, что способствует улучшению развития корневой системы (Проспект фирмы Kongskilde industries A/S (способ, Combi-drill jet method). Посев и внесение осуществляется машиной CD 3304.
Данные исследований этой же фирмы показывают, что при размещении полной дозы в зоне высева семян корневая система формируется в почве в основном в верхней части пахотного слоя. Вследствие этого окупаемость удобрений по сравнению с поверхностным внесением даже снижается и составляет только 90%.
Вследствие концентрации корневой системы в ограниченном объеме почвы практически не используется потенциал плодородия пахотного слоя почвы междурядий. С изменением влажности почвы прежде всего в верхних слоях в результате даже непродолжительной засухи растения увядают или даже погибают.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является выбранный в качестве прототипа способ внесения стартовой дозы, заключающийся в том, что вносят одновременно основную и стартовую дозы удобрений совместно с семенами. При этом основную дозу удобрений размещают на 4-5 см глубже высева семян с помощью сошника «дуэт» с системой PPF, представленный в посевном комплексе «HORSCH - АГРОСОЮЗ» (Проспект фирмы «HORSCH - АГРОСОЮЗ»).
Основным недостатком известного способа является то, что он не обеспечивает дифференцирования дозы удобрений в процессе выполнения технологического процесса посева.
Конструкция посевного агрегата совместного производства компании HORSCH Германия и корпорации «Агросоюз» - пневматическая сеялка - обеспечивает припосевное локальное внесение минеральных удобрений.
Существенным недостатком способа и конструкции технического средства для его осуществления является то, что доза внесения удобрений в процессе работы агрегата не дифференцируется в зависимости от содержания питательных веществ на разных участках поля, а также, что удобрения размещают в одной вертикальной плоскости с семенами. При таком расположении удобрений корневая система формируется вдоль рядка. При этом рациональное использование потенциала всего объема плодородия почвы не достигается.
Технической задачей предлагаемого изобретения является рациональное управление ростом и развитием растений, повышение окупаемости минеральных удобрений. Все это предопределяет эффективность нового.
Поставленная задача достигается тем, что в способе дифференцированного припосевного раздельного внесения основных и стартовых доз минеральных удобрений, заключающемся в том, что вносят одновременно основную дозу минеральных удобрений и стартовую дозу удобрений совместно с семенами, согласно изобретению, получают и интерпретируют информацию о пространственной вариабельности параметров плодородия поля в системе глобальных координат, на основе функции отзывчивости возделываемой культуры, с учетом параметров плодородия каждого элементарного участка поля и других значимых факторов, предопределяющих урожайность, составляют электронную карту рациональной потребности в удобрениях возделываемой культуры для получения оптимальной урожайности, устанавливают необходимую дозу внесения минеральных удобрений на каждый элементарный участок поля, данные с карты передаются в микропроцессор, управляющий работой дозатора минеральных удобрений и магнитными клапанами распределительной головки пневматической системы распределения минеральных удобрений, высеваемое количество удобрений, предназначенное для каждого элементарного участка поля, распределяют на два потока - основной и стартовой дозы в соотношении 1:5÷1:20, стартовую дозу удобрений направляют в смесительную камеру системы высева семян и заделывают смесь в сформированной борозде с семенами, основные удобрения вносят локально в междурядьях высеваемых семян на 4-10 см глубже залегания семян.
Сравнение заявляемого способа с прототипом показывает, что новым является то, что получают и интерпретируют информацию о пространственной вариабельности параметров плодородия поля в системе глобальных координат, на основе функции отзывчивости возделываемой культуры, с учетом параметров плодородия каждого элементарного участка поля и других значимых факторов, составляют электронную карту рациональной потребности в элементах питания возделываемой культуры для получения оптимальной урожайности, устанавливают необходимую дозу внесения на каждый элементарный участок поля, данные с карты передаются в микропроцессор, управляющий работой дозатора минеральных удобрений и магнитными клапанами распределительной головки пневматической системы распределения минеральных удобрений, высеваемое количество удобрений, предназначенное для каждого элементарного участка поля перераспределяют на два потока - основной и стартовой доз в соотношении 1:5÷1:20, стартовую дозу удобрений направляют в смесительную камеру системы высева семян и смесь заделывают в сформированную борозду на одной глубине с семенами, основные удобрения вносят локально в междурядьях высеваемых семян на 4-10 см глубже высева семян.
Поставленная техническая задача достигается тем, что устройство для дифференцированного припосевного внесения основных и стартовых доз минеральных удобрений, включающее бункеры для семян и удобрений, дозатор семян, высокоадаптивный дозатор удобрений, пневматические системы высева семян и удобрений с многоканальными распределительными головками, согласно изобретению снабжено системой позиционирования GPS - ГЛОНАС, функционально связанной через USB-кабель или СОМ-порт с компьютером/микропроцессором управления дозатором минеральных удобрений, а пневмораспределительная система высева удобрений снабжена магнитными клапанами и патрубками, соединенными с диффузором и совмещенными с дозатором семян и имеющими дополнительные каналы сброса удобрений в бункер удобрений.
Сравнение заявляемого устройства с прототипом показывает, что новым является то, что устройство снабжено системой позиционирования GPS - ГЛОНАС, функционально связанной через USB-кабель или СОМ-порт с компьютером/микропроцессором управления дозатором минеральных удобрений, а пневмораспределительная система высева удобрений снабжена магнитными клапанами и патрубками, соединяющими через диффузор смесительной камеры дозатора семян пневмораспределительные системы семян и удобрений, а также, имеет дополнительные каналы сброса удобрений из распределительной системы удобрении в бункер для удобрений.
Таким образом, заявляемые способ и устройство соответствуют критерию изобретения «новизна».
Заявляемые способ и устройство соответствуют критерию «единство изобретения», так как именно такое выполнение устройства способствует осуществлению данного способа.
Заявляемые способ и устройство соответствуют критерию «изобретательский уровень», так как не являются очевидными для специалиста и позволяют достигнуть результата, удовлетворяющего существующую потребность: рациональное управление продукционным процессом, повышение окупаемости минеральных удобрений и эффективности.
Заявляемые способ и устройство соответствуют критерию «промышленная применимость», так как могут использоваться в технических решениях на базе серийных пневматических сеялок, например типа С-6ПМ1, С-6ПМ2, предназначенных для возделывании с/х культур по ресурсосберегающим технологиям
Устройство поясняется чертежом.
На фиг.1 представлено устройство для дифференцированного припосевного внесения основных и стартовых доз минеральных удобрений.
Способ дифференцированного припосевного внесения основной и стартовой доз минеральных удобрений заключается в том, что вносят одновременно стартовую и основную дозы удобрений, соответственно совместно с семенами и в междурядья. Перед посевом получают и интерпретируют информацию о пространственной вариабельности параметров плодородия поля в системе глобальных координат (с помощью GPS - ГЛОНАС оборудования), на основе функции отзывчивости возделываемой культуры, с учетом параметров плодородия каждого элементарного участка поля и других значимых факторов, составляют электронную карту рациональной потребности в элементах питания возделываемой культуры для получения оптимальной урожайности, в зависимости от свойств используемых минеральных удобрений, устанавливают необходимую дозу внесения на каждый элементарный участок поля, данные с карты передаются в компьютер/микропроцессор, управляющий работой дозатора минеральных удобрений и магнитными клапанами распределительной головки пневматической системы распределения минеральных удобрений, высеваемое количество удобрений, предназначенное для каждого элементарного участка поля, перераспределяют на два потока - стартовой и основной доз в соотношении 1:5÷1:20. Стартовую дозу удобрений направляют в смесительную камеру системы высева семян и смесь заделывают в сформированную борозду, основные удобрения вносят локально в междурядьях высеваемых семян на 4-10 см глубже высева семян.
Формирование рациональных объемов удобрений осуществляется посредством высокоадаптивной дозирующей системы.
В процессе движения посевного агрегата на элементарный участок поля в соответствии с электронной картой вносят оптимальное количество основной и стартовой дозы удобрений.
При этом количество удобрений, высеваемых совместно с семенами (стартовая доза удобрений), поддерживается на оптимальном уровне для каждого элементарного участка поля. Это достигается посредством соответствующего перераспределения потока общей дозы удобрений, поступающих из бункера удобрений в пневматическую систему высева семян между основной и стартовой составляющими. Величина стартовой дозы (в процентном соотношении от основной дозы в составе общего объема вносимых удобрений) управляется магнитными клапанами, установленными на трубопроводы, направляющие удобрения в смесительную камеру пневматической системы высева семян, и трубопроводы, направляющие избыток минеральных удобрений обратно в бункер минеральных удобрений. Управление осуществляется изменением количества трубопроводов, направляющих поток из распределительной головки минеральных удобрений в диффузор смесительной камеры пневматической системы высева семян, и изменением количества трубопроводов, направляющих часть минеральных удобрений из распределительной головки обратно в бункер минеральных удобрений, при этом количество трубопроводов для внесения основной дозы удобрений постоянно.
Количество каналов соответствует рядности сошников для внесения основной и стартовой дозы удобрений и каналов, осуществляющих управление стартовой дозой минеральных удобрений.
Устройство для осуществления нового способа дифференцированного припосевного внесения основной и стартовой доз минеральных удобрений, установленное на раме сеялки, имеющей бункеры для семян 1 и удобрений 2, включает вентиляторы 3, дозатор 4 для семян, диффузор смесительной камеры 5, распределители 6, каналы смеси 7, магнитные клапаны 8, семенной сошник 9, используемый для внесения смеси, сошник для удобрений 10, тукопровод для минеральных удобрений 11, высокоадаптивный дозатор 12, тукопровод для стартовых удобрений 13, канал 14 для сброса удобрений в бункер.
Часть каналов распределительной системы минеральных удобрений оснащена магнитными клапанами 8, перекрывающими трубопроводы и позволяющими направлять поток удобрений стартовой дозы различной интенсивности в поток семян, поступающих в распределительную систему высева семян и оттуда, в смеси с семенами, в заделывающие рабочие органы - сошники 9, либо в бункер с удобрениями 2. Интенсивность потока стартовой дозы удобрений определяется количеством закрытых (открытых) клапанов.
Магнитные клапаны 8 позволяют регулировать количество подаваемых удобрений в поток высеваемых семян. Избыточное количество удобрений сверх оптимальной дозы сбрасывается в бункер для удобрений 2.
Высокоадаптивный дозатор 12 удобрений и магнитные клапаны 8 управляются микропроцессором в соответствии с электронной картой потребности удобрений на каждый элементарный участок поля.
Дозатор 12 позволяет дозировать общую дозу минеральных удобрений (основная + стартовая).
Устройство работает следующим образом.
Загружаются семена и удобрения в бункеры сеялки. Включаются в работу вентиляторы 3. Включают в работу дозаторы для семян 4 и удобрений 12. Под действием потоков воздуха они транспортируются к распределителям 6 и далее по тукопроводам к своим сошникам, семена к 9, а удобрения к 10. В начальный момент работы сеялки магнитные клапаны 8 перекрыты для доступа удобрений в диффузор 5. В этом режиме сеялка работает как и существующие - семена и удобрения подаются в почву раздельно, на установленное расстояние и глубину. При работе посевного агрегата по точной технологии, показатели плодородия почвы по содержанию азотных, фосфорных и калийных удобрений (N, P, K), записанные на электронную карту поля по его участкам в географических координатах, с помощью GPS оборудования - приемник GPS сигналов со спутников, мобильный компьютер, флешкарта и др., воспринимаются процессором/компьютером под управлением операционной программы, которые установлены на посевном агрегате. После чего им выдаются команды на магнитные клапаны 8 и высокоадаптивный дозатор 12 в формате, обеспечивающем согласованное дозирование стартовой и основной доз удобрений в соответствии с электронной картой плодородия почвы. Если удобрений на участке прохода сеялки недостаточно, то программой компьютера/процессором рассчитывается их увеличение до оптимального количества, как при внесении с семенами, так и в основной дозе, которая вносится сбоку и ниже рядков высеянных семян. В этом случае клапан 8 открывает канал доступа удобрений по патрубку 13 из распределителя в диффузор 5, соединенный со смесительной камерой дозатора семян, где удобрения, смешиваясь с семенами, по каналу 7 поступают к сошнику 9. Если удобрений в почве на участке поля прохода сеялки достаточно, то система действует в обратной последовательности - компьютером отключаются магнитные клапаны 8, соединенные с тукопроводами сошников 10 для внесения основной дозы удобрений, оставляя каналы для подачи стартовых удобрений в распределитель семян открытыми, а также регулируется общий объем их дозирования до оптимума. В рассматриваемом случае лишние удобрения из распределителя направляются обратно в бункер клапанами 8. Устройство позволяет отключать подачу удобрений при посеве как стартовой, так и основной доз, путем отключения привода дозатора 12. Регулируя количество выдаваемых дозатором 12 удобрений и количество включенных/выключенных патрубков 13 и 14 с клапанами 8, устанавливают оптимальное количество вносимых удобрений в почву в соответствии с электронной картой поля.
Пневматическая многоканальная распределительная система с магнитными клапанами позволяет отделять стартовую часть из общей дозы минеральных удобрений, направлять стартовую дозу в поток высеваемых семян и регулировать величину стартовой дозы путем сброса излишка стартовой дозы обратно в бункер минеральных удобрений.
Предлагаемое изобретение позволит более рационально управлять ростом и развитием возделываемых культур, повысить урожайность и окупаемость удобрений.
С увеличением глубины внесения основной дозы удобрений со смещением в сторону (от семян) повышается их окупаемость.
С семенами следует вносить только часть от общего количества удобрений в пределах 10-30%. Учитывая, что вариабельность элементарных участков поля с разным содержанием элементов питания может варьировать в широких пределах (30-70%), оптимальные дозы внесения стартовых доз минеральных удобрений должны также варьировать в соответствующих пределах. Основная доза (80-70% от общей) удобрений должна также дифференцироваться от одного элементарного участка поля к другому, в соответствии с изменением параметров плодородия поля. При относительно низких дозах внесения общего количества удобрений процентное соотношение между стартовыми и основной дозами должно смещаться в сторону стартовой дозы, с таким расчетом, чтобы оно не превышало определенной величины для конкретных условий, в зависимости от биологии высеваемой культуры, плодородия почвы и других факторов.
Разработанный макетный образец в настоящее время проходит приемочные испытания на Курской МИС, лабораторные исследования свидетельствуют о том, что новый способ полностью реализуется с использованием предлагаемого технического решения.