ТЕХНОЛОГИЯ УПРАВЛЕНИЯ ПИТАНИЕМ И РАЗВИТИЕМ РАСТЕНИЙ НА ОСНОВЕ ПРИМЕНЕНИЯ ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ УДОБРЕНИЙ Российский патент 2023 года по МПК A01C21/00 

Изобретение относится к области сельскохозяйственного (далее - с/х) применения минеральных удобрений, А01С 21/00 по Международной патентной классификации.

Технология управления питанием и развитием растений (далее - Технология) - это способ агрохимического инжиниринга, основанный на применении параметрической системы минеральных удобрений с управляемым растворением и высвобождением питательных веществ (далее - Система), который для реальных условий выращивания с/х культур и воздействия окружающей среды позволяет рассчитать и реализовать на практике режим оптимального питания и развития конкретного растения за счет максимально эффективного использования питательных элементов удобрения.

Сущность Технологии заключается в точном согласовании, синхронизации процессов растворения/подачи питательных веществ (далее - ПВ) параметрической системы удобрений и роста/питания конкретного растения в реальных условиях выращивания. Компьютерная программа управления растворением Системы (далее - Программа) учитывает потери ПВ удобрения в почву и окружающую среду при их высвобождении и движении к растению, и моделирует процесс их компенсации с помощью создания в каждый момент вегетации оптимизированного, пропорционального физиологической потребности растения избытка питательных элементов удобрения, кинетика которого задается траекторией оптимального питания растения (далее - ОПР). Траектория ОПР является ключевым элементом Технологии и представляет собой расчетную кривую опережающего рост растения процесса растворения условного (теоретического) удобрения, кинетика которого обеспечивает рациональный режим подачи достаточного количества ПВ с учетом их потерь из-за взаимодействия с почвой и окружающей средой. Из комплекта генеральной системы Программа рассчитывает композицию ОПР реальных удобрений для практического применения, кривая растворения которой наиболее точно совпадает с рассчитанной траекторией ОПР, а кривая подачи растению ПВ композиции с учетом их потерь, кинетически согласована с кривой роста растения, при сравнении количественных параметров процессов в одной шкале измерений, в одной системе координат.

K(t) - кривая растворения композиции ОПР реальных удобрений;

T(t) - траектория ОПР, кривая кинетической модели режима оптимального питания растения с учетом потерь ПВ удобрения из-за воздействия окружающей среды;

Д_К(t) - кривая подачи растению ПВ композиции ОПР с учетом потерь ПВ;

P(t) - кривая роста растения.

Рост и развитие растения - это процесс биосинтеза, физического и биологического строительства его организма, кинетика, скорость и продолжительность которого заложены в виде программы в его генетической памяти. Графически кинетика этого процесса обычно имеет вид S-образной кривой (сигмоиды).

Рост растения определяется режимом его питания, т.е. количеством поглощенных в каждый момент вегетации ПВ, которое в свою очередь определяется количеством доступных, поставленных ПВ. Поэтому процессами питания и роста растения можно опосредованно управлять, управляя процессом подачи ПВ из внешних источников.

Примечание. Внешними источниками ПВ для растения являются окружающая среда, почва и удобрения. Количеством, движением и подачей растению питательных элементов почвы и окружающей среды невозможно управлять, поэтому в качестве внешнего источника здесь рассматривается параметрическая система минеральных удобрений.

Процесс подачи растению ПВ минерального удобрения является функцией его растворения: чем быстрее растворяется удобрение, тем больше ПВ высвобождается и поставляется растению в каждый момент времени, и наоборот. Поэтому управлять питанием и ростом растений можно через управление процессом растворения удобрения.

Параметрическая система - новое поколение минеральных удобрений, растворением которого можно оперативно управлять, т.е. гибко и адекватно реагировать на изменение вида с/х культуры, условий выращивания и воздействия окружающей среды; быстро, везде и в любое время, «по месту», для любой с/х культуры изменять параметры процессов растворения и подачи ПВ удобрения, точно настраивая, кинетически согласовывая их с параметрами процессов питания и роста растения.

Значения количественных параметров процессов растворения/подачи ПВ удобрения и роста/питания растения в реальных единицах измерения могут существенно отличаться друг от друга, поэтому их трудно сравнивать и согласовывать. Для точного и корректного кинетического согласования процессов их количественные параметры необходимо сравнить в одном масштабе, в одной шкале измерений. Для этого параметры процессов приводятся к одному масштабу размерности - переводятся в относительные величины делением промежуточных натуральных значений параметра на его максимальную величину Par = Par*/Par*_max и выражаются в массовых долях, в шкале измерений от 0,00 до 1,00 (Par*, Par - значения параметра процесса в натуральных и в относительных величинах).

Единицей измерения процесса растворения минеральных удобрений является количество высвобожденных питательных веществ (далее - КПВ), натуральные значения которого (У*) выражаются как концентрация растворенного вещества в г/л, моль/л и др. Натуральные значения КПВ удобрений переводятся в относительные величины У=У*/У*_max и выражаются в массовых долях.

Единицей измерения роста растения (Р*) обычно является сухая масса (далее - СМ), которая в натуральных величинах выражается в граммах или килограммах. Натуральные значения сухой массы растения (Р*) переводятся в относительные величины P_OB = Р*/Р*_max и выражаются в массовых долях.

Сравнение кинетических характеристик процессов растворения/подачи ПВ удобрения и роста/питания растения производится в режиме реального времени, поэтому все графики процессов приводятся в системе координат:

ось ординат - количественный параметр процесса, выраженный в натуральных * (г, кг, г/л и пр.) или в относительных величинах (масс, доля) в шкале измерений от 0,00 до 1,00;

ось абсцисс - время протекания процесса в реальных единицах измерения (t, дней), с шагом 5 дней.

Согласно генетической программе роста и развития растения в каждый момент вегетации создается определенная форма и масса, для чего требуется определенное количество ПВ. Чем больше рост массы, тем интенсивнее питание. Выраженные в натуральных величинах масса растения и количество поглощенных им ПВ, пошедшего на создание этой массы, прямо пропорциональны в каждый момент вегетации.

Р* = С_РЕ⋅Е*

Р* - масса растения, г (кг);

С_РЕ - коэффициент пропорциональности;

E* - количество поглощенных растением ПВ, г (мг).

Реальные значения массы растения и количества поглощенных им ПВ значительно отличаются друг от друга. Чтобы привести их к одному масштабу размерности, натуральные значения (Ρ*, Е*), переводятся в относительные величины (Р_ОВ, Е_ОВ), массовые доли в шкале измерений от 0,00 до 1,00.

Р_ОВ - масса растения в относительных величинах, масс, доля;

Е_ОВ - количества поглощенных ПВ в относительных величинах, масс. доля.

P*_max = С_РЕ⋅Е*_max

в уравнение Ρ* = С_РЕ⋅Е*

Р_ОВ = Е_ОВ

Прямо пропорциональные натуральные значения массы растения и количества поглощенных им ПВ, выраженные в относительных величинах, равны между собой -кинетические кривые процессов роста и питания растения полностью совпадают.

P_OB(t)=E_OB(t)

Количество поглощенных растением ПВ трудно измерить, поэтому поскольку в относительных величинах количественные параметры роста и питания растения равны, их кинетические кривые полностью совпадают, в дальнейшем процессы растворения и подачи ПВ удобрения сравниваются и кинетически согласовываются с ростом растения, количественные параметры которого можно точно измерить.

Кинетическое согласование процессов растворения/подачи ПВ удобрения и роста/питания растения может быть осуществлено двумя способами:

1. Агротехническим способом, например, применением технологии «Концепция повышенной эффективности использования традиционных удобрений» (далее - Концепция) (Traditional enhanced-efficiency fertilization concept, EEF), когда традиционное удобрение вносится в соответствии с потребностью растения дробно, порционно, многократно в течение вегетационного периода [1, 2, 3, 4].

2. Агрохимическим способом, применением:

- индивидуальных капсулированных минеральных удобрений с контролируемым высвобождением ПВ (controlled-release fertilizers, CRF);

- параметрической системы минеральных удобрений с управляемым растворением и высвобождением ПВ.

И Концепция, и Система обеспечивают оперативно управляемый (везде, в любое время, «по месту»), настраиваемый сигмоидальный (S-образный) режим растворения и подачи ПВ удобрения, который точно согласуется с сигмоидальным режимом питания и роста растений, что позволяет наиболее эффективно использовать ПВ, управлять продуктивностью посевов и качеством с/х продуктов. Индивидуальные капсулированные удобрения обеспечивают лишь медленный и контролируемый, сопоставимый с ростом растения, сигмоидальный режим подачи ПВ, который оперативно не может быть изменен, поэтому точно согласовать его с ростом и питанием растения можно только случайно.

Оперативное управление подачей ПВ растению в Концепции осуществляется за счет многократного (до 15-20 раз) порционного внесения удобрения в соответствии с потребностью растения в каждый момент вегетации [1]. В отличие от Концепции, Система вносится один раз на весь вегетационный период, по принципу «внес и забыл», что значительно снижает затраты на подготовку и применение удобрения. Кроме того, в отличие от дискретного порционного режима подачи ПВ Концепции, параметрическая система удобрений обеспечивает постоянную, непрерывную в течение всего вегетационного периода, пропорциональную физиологической потребности растения подачу ПВ, без пиковых химических нагрузок на растение, почву и окружающую среду.

Технология управления питанием и развитием растений является способом применения параметрической системы минеральных удобрений в реальных условиях выращивания и воздействия окружающей среды и выполняется с помощью компьютерной программы управления растворением удобрений, которая из базового комплекта генеральной системы рассчитывает и составляет композицию n-удобрений (nK), обеспечивающую режим оптимального питания конкретного растения на всем протяжении вегетации.

Общим базовым условием для обеспечения режима оптимального питания растения является точная синхронизация процессов растворения композиции удобрений (14) и роста конкретного растения (12), их S-кривые должны совпадать nK_P(t)=P(t), при сравнении относительных значений количественных параметров процессов (Р, nK_P) в массовых долях, в шкале измерений от 0,00 до 1,00 (Фиг. 1). Далее и везде ось абсцисс - t, дней.

nK_P(t) - кривая процесса растворения синхронизированной с ростом растения композиции удобрений;

n - количество компонентов в композиции, n=(1), 2, 3, …;

P(t) - полная кривая роста растения.

Если предположить, что все количество высвобожденных ПВ при растворении удобрения без потерь достигает и поглощается растением, нет воздействия окружающей среды (НВОС), то синхронизация процессов растворения композиции удобрений и роста растения является корректной и обеспечит режим оптимального питания растения.

Но в реальных условиях выращивания у растений есть конкурент за ПВ удобрения. Это почва, составляющие ее элементы и процессы, которые в ней протекают. Рост и питание растения, растворение удобрения, движение высвобожденных ПВ от удобрения к растению происходит в почве и через почву, в гетерогенной многокомпонентной среде, которая активно поглощает и взаимодействует с высвобожденными питательными элементами за счет протекающих в ней биологических, химических и физических процессов, таких как, денитрификация, гидролиз, вымывание, фиксирование почвенным поглощающим комплексом и др. Воздействие почвы и окружающей среды приводит к потерям высвобожденных ПВ удобрения при их движении к растению. Поэтому даже для точно синхронизированной с ростом растения композиции удобрений, достигает и поглощается растением меньшее количество ПВ, чем их высвободилось при растворении.

Д_Р = nK_P - nK_P⋅П = nK_P⋅(1 - П)

Д_р - количество ПВ синхронизированной композиции достигших растения;

nK_P - количество высвобожденных ПВ синхронизированной композиции;

Π - доля потерь ПВ синхронизированной композиции в окружающую среду;

(1 - П) - доля достигших растения ПВ синхронизированной композиции.

Примечание. Потери удобрения в реальных условиях выращивания - это часть высвобожденных растворенных ПВ, которую растение не смогло или не успело поглотить.

Нет воздействия окружающей среды, нет потерь ПВ: Π = 0,00, количество высвобожденных и достигших растения ПВ синхронизированной композиции удобрений равны а поскольку nK_P(t) = P(t), кривая подачи ПВ композиции полностью совпадает с кривой роста растения - режим оптимального питания растения.

В реальных условиях выращивания с/х культур, из-за потерь ПВ в почву и окружающую среду, Π больше 0,00 и (1 - П) меньше 1,00, поэтому количество достигших растения ПВ удобрения меньше количества высвободившихся Д_Р = nK_P⋅(1 - П), а поскольку по общему условию оптимального питания nK_P(t) = P(t), уравнение подачи ПВ можно записать как Д_Р = Р⋅(1 - П) и количество поставленных (достигших растения) питательных элементов синхронизированной композиции (Д_Р) всегда меньше значений параметров роста растения, его массы (Р) на всем протяжении вегетационного периода. Кривая подачи ПВ синхронизированной с ростом растения композиции удобрений с учетом потерь Д_Р(t) (15) не совпадает с полной кривой роста растения P(t) (12), идет ниже (Фиг. 2), при сравнении относительных значений количественных параметров процессов (Р, Д_Р) в одном масштабе, в шкале измерений от 0,00 до 1,00.

Вывод: в реальных условиях выращивания с/х культур, при воздействии почвы и окружающей среды, синхронизация процессов растворения композиции удобрений и роста растения nK_P(t) = P(t) не позволяет кинетически точно согласовать процессы подачи ПВ и поглощение их растением и, соответственно, не обеспечит режима оптимального питания.

Главной задачей оптимизации питания с/х культур в реальных условиях выращивания является: «Накормить растение и не кормить окружающую среду».

«Накормить растение» - обеспечить полноценное и рациональное питание с/х культуры на всем протяжении вегетации с учетом воздействия окружающей среды.

«Не кормить окружающую среду» - минимизировать потери ПВ удобрения.

Кинетическая синхронизация растворения удобрения с ростом растения обусловливает согласованность процессов подачи питательных элементов и поглощения их растением, когда в каждый момент вегетации количество поставленных ПВ соответствует текущей физиологической потребности в них растения, быстро и полностью им поглощается. Это минимизирует время контакта и взаимодействия высвобожденных растворенных ПВ удобрения с почвой и, таким образом, минимизирует потери удобрения в окружающую среду. Но полностью устранить потери ПВ удобрения в реальных условиях выращивания невозможно, так как невозможно исключить почву и окружающую среду, и их влияние на рост растений и растворение удобрения. Даже для точно синхронизированного с ростом растения растворения удобрения будут определенные потери ПВ. Поэтому, чтобы обеспечить полноценное и рациональное питание с/х культуры в реальных условиях выращивания, необходимо оптимальным образом компенсировать потери удобрения в окружающую среду за счет непрерывного создания на протяжении вегетационного периода определенного дополнительного количества, оптимизированного относительно физиологической потребности растения избытка ПВ.

Способ управления питанием растения в реальных условиях выращивания и воздействия окружающей среды заключается в создании и управлении кинетическим избытком ПВ минерального удобрения.

Создание оптимизированного избытка ПВ возможно только для удобрения, процесс растворения которого может быть кинетически синхронизирован с ростом растения. Величина избытка ПВ постоянно изменяется в течение вегетационного периода и задается определенной кривой растворения условного (теоретического) удобрения - траекторией оптимального питания растения (далее - траектория ОПР), значения которой в каждый момент вегетации определяются массой (фазой развития) растения и величиной потерь ПВ удобрения в окружающую среду.

Траектория ОПР согласуется с кривой роста растения и имеет S-образную форму, параметры которой определяются следующими факторами:

- на начальном и конечном этапах вегетации питание растения из внешних источников минимальное и соответственно величина избытка высвобожденных ПВ удобрения относительно массы растения на этих этапах должна быть минимальной;

- основное питание растения происходит на этапах критическом и максимального роста (далее - этапы КМ), поэтому оптимизированная величина избытка ПВ и относительно массы (физиологической потребности) растения, и относительно количества внесенного удобрения должна создаваться именно на этих двух этапах вегетации [5].

Точность расчета траектории ОПР определяет корректность и точность синхронизации процессов роста/питания растения и растворения/подачи ПВ удобрения в условиях воздействия окружающей среды. Как было показано ранее (Фиг. 2), в реальных условиях выращивания с/х культур, синхронизация процессов растворения композиции удобрений и роста растения nK_P(t) = P(t) не позволяет точно кинетически согласовать процессы подачи ПВ и поглощение их растением из-за потерь в почву и окружающую среду. Поэтому в реальных условиях выращивания, растворение композиции удобрений nK(t) необходимо синхронизировать не с ростом конкретного растения P(t), а с некоторой, моделирующей теоретический режим оптимального питания этого растения, расчетной кривой, траекторией ОПР T(t), которая в каждый момент вегетации будет задавать определенный, компенсирующий потери удобрения избыток ПВ к текущей массе растения.

nK(t) = T(t)

nK(t) - кривая растворения композиции удобрений синхронизированной с траекторией ОПР;

T(t) - траектория ОПР, кинетическая кривая растворения условного удобрения, моделирующая режим оптимального питания растения в заданных условиях выращивания и воздействия окружающей среды. Траектория ОПР должна соответствовать следующим требованиям:

- быть согласована с S-кривой роста растения;

- относительные значения траектории ОПР (Т) в каждый момент вегетации всегда больше или равны относительным значениям параметра роста, массе растения (Р);

- кривая подачи ПВ условного удобрения с учетом их потерь, как функция траектории ОПР, Д_Т(t) = T(t)⋅(1 - Π), должна наилучшим образом совпадать с кривой роста растения P(t) на большей части их траекторий, особенно на этапах КМ.

Критерием синхронизации и соответственно теоретического режима оптимального питания растения в заданных условиях выращивания и воздействия окружающей среды является наиболее точное совпадение S-кривых подачи ПВ условного удобрения Д_Т(t) и роста растения P(t) на этапах критическом и максимального роста.

Д_Т(t) ≈ P(t)

Д_Т(t) - кривая подачи (доставки) растению ПВ условного удобрения.

Пример. Растворение композиции n-удобрений точно синхронизировано с ростом растения, например, кукурузы, их S-кривые полностью совпадают, nK_P(t) = P(t). Задан общий уровень потерь ПВ удобрения, например, 12% вес. (П = 0,12).

Задача. Рассчитать новую S-кривую растворения условного удобрения T(t), соответствующую вышеуказанным для траектории ОПР требованиям.

Данная задача решается за счет увеличения на каждом временном шаге Δt = 5 дней, скорости растворения композиции удобрений dnK_P/dt по сравнению со скоростью роста растения dP/dt, т.е. в реальных условиях выращивания с/х культур растворение удобрения кинетически должно опережать рост растения. Графически, необходимо сместить влево по оси времени (t, дней) кривую растворения синхронизированной композиции удобрений nK_P(t) (14) относительно полной кривой роста растения P(t) (12) на величину, определяемую уровнем потерь ПВ, которая соответственно вслед за ней сдвинет влево кривую подачи ПВ Д_Р(t) (15), являющуюся функцией nK_P(t), и наилучшим образом совместит ее с кривой P(t) (12) на большей части их траекторий (Фиг.3). В результате смещения nK_P(t) относительно P(t) получаем новую кривую, кривую опережающего рост растения растворения условного удобрения T(t) (16) - траекторию ОПР.

Как и насколько надо сместить по оси времени S-кривую nK_P(t) относительно P(t), чтобы кривая Д_Р(t) наилучшим образом совпала с кривой P(t) на большей части траектории?

Траектория ОПР является функцией растворения синхронизированной композиции удобрений nK_P и величины общих потерь ПВ. Поскольку nK_P = Р, тогда

Т = ƒ(Р, П).

Уравнение траектории ОПР выводится в результате преобразований и согласования уравнений роста растения P(t) и подачи ПВ синхронизированной композиции Д_Р(nK_P, П). Рост растения описывается уравнением сигмоиды

Ρ - масса растения в относительных величинах, масс, доля;

t - время, дней;

а, b, с, k, l, m - коэффициенты уравнения. Уравнение подачи ПВ синхронизированной композиции удобрений в реальных условиях выращивания и воздействия окружающей среды

Д_Р = nK_p⋅(1 -П)=Р⋅(1 - П)

Вывод уравнения траектории ОПР.

1. Уравнение роста растения (11) преобразуется по схеме:

1/Р = 1 + exp(at^k + bt¹ + ct^m)

1/Р – 1 = exp(at^k + bt¹ + ct^m)

ln(1/P) - 1) = at^k + bt¹ + ct^m

2. Вводится новая промежуточная функция роста растения P(t):

ƒ1 = ln((1/Р) - 1)

3. Такая же промежуточная функция вводится для подачи ПВ композиции Д_Р(t):

ƒ2 = ln((1/Д_Р) - 1)

Д_Р = Р(1-П)

ƒ2 = ln((1/Р(1-П)) - 1)

4. Чтобы сдвинуть S-кривую Д_Р(t) (15) влево по оси времени вслед за кривой nK_P(t) (14) и совместить ее с S-кривой P(t) (12) (Фиг. 3), необходимо сдвинуть вниз по оси «ƒ» кривую промежуточной функции подачи ПВ композиции ƒ2 (17) и совместить ее с кривой промежуточной функции роста растения ƒ1 (18) (Фиг. 4). Наиболее точное совпадение этих кривых будет достигнуто, если исключить разность между ними на всем временном промежутке, т.е. из значений кривой ƒ1 вычесть разность (ƒ2 - ƒ1). В результате кривая ƒ2 сдвигается вниз и совмещается с кривой ƒ1, которая в свою очередь пропорционально смещается вслед за ƒ2 формирует новую кривую ƒ3 (19).

ƒ3 = ƒ1 - (ƒ2 - ƒ1) = 2ƒ1 - ƒ2

ƒ3 = 2ln((1/Р) - 1) - ln((1/Р(1-П)) - 1)

5. Новая кривая (19) является кривой промежуточной функцией траектории ОПР T(t):

6. Обратное преобразование:

ln((1/T) - 1) = 2ln((1/Р) - 1) - ln((1/Р(1-П)) - 1)

(1/Т) – 1 = ((1/Р) - 1)² / ((1/Р(1-П)) - 1)

Уравнение траектории ОПР, опережающего рост растения растворения условного удобрения в реальных условиях выращивания и воздействия окружающей среды

Уравнение подачи (доставки) растению ПВ условного удобрения с учетом потерь

Д_Т = Т⋅(1-П)

Уравнение создания оптимизированного избытка ПВ условного удобрения

Траектория ОПР Т(t) (16) идет выше кривой роста растения P(t) (12), в каждый момент вегетации создается компенсирующий потери оптимизированный избыток ПВ условного удобрения, величина и кинетика которого иллюстрируется кривой И_Т(t) (22) (Фиг. 5). Кривая подачи ПВ условного удобрения Д_Т(t) (21) на большем участке своей траектории совпадает с кривой роста растения P(t) (12), что характеризует высокую точность синхронизации процессов растворения/подачи ПВ удобрения и роста/питания растения при заданном уровне потерь, при сравнении относительных значений количественных параметров процессов (Р, Т, Д_Т, И_Т) в масс, долях, в шкале измерений от 0,00 до 1,00.

Траектория ОПР является ключевым элементом Технологии на основе которой рассчитывается и составляется композиция реальных удобрений для практического применения, обеспечивающая режим оптимального питания конкретного растения в заданных условиях выращивания и воздействия окружающей среды.

Расчет композиции реальных удобрений для оптимального питания растения (далее -композиция ОПР) выполняется с помощью компьютерной программы управления растворением удобрений Системы, которая состоит из двух подпрограмм:

- расчет траектории ОПР, математическое моделирование процесса растворения условного удобрения, обеспечивающего теоретический режим оптимального питания растения для заданных условий выращивания и воздействия окружающей среды;

- расчет и составление на основе траектории ОПР композиции реальных удобрений для практического применения.

Главной задачей Технологии, как способа применения параметрической системы удобрений, является оптимизация питания и развития растений в реальных условиях выращивания и воздействия окружающей среды. Условием оптимального питания растения является точное кинетическое согласование процессов растворения/подачи ПВ удобрения и роста/питания конкретного растения, которое выполняется по следующему алгоритму.

1. Выбирается растение, например, с/х культура кукуруза.

2. Задаются условия выращивания кукурузы: температура*, влажность, водный режим, вид и состав почвы и пр.; * определяющий показатель - средневзвешенная (среднестатистическая) активная температура почвы в течение вегетационного периода выбранной с/х культуры, например,

3. Вводятся количественные параметры роста выбранной с/х культуры в заданных условиях выращивания. Измеряется сухая масса всего растения кукуруза (Р*) (8) в разные произвольные моменты времени от начала вегетации (посева), например: 10 дней - 0,006 кг, 20 дней - 0,022 кг, 38 дней - 0,074 кг, 50 дней - 0,171 кг, 62 дня - 0,347 кг, 75 дней -0,449 кг, 85 дней - 0,459 кг (Фиг. 6.1). Максимальное значение сухой массы кукурузы согласно интернет-источнику [6] составляет Р*_max=0,460 кг для всего растения.

Натуральные значения измеренной сухой массы кукурузы (Р*) (8) переводятся в относительные величины Р_ОВ=Р*/Р*_max (9), масс. доли: 10 дней - 0,012, 20 дней - 0,047, 38 дней - 0,161, 50 дней - 0,373, 62 дня - 0,754, 75 дней - 0,976, 85 дней - 0,998 (Фиг. 6.2).

4. Значения (Ров) аппроксимируются с помощью численных методов. Вычисляются коэффициенты уравнения роста растения (11).

Коэффициенты (а, b, с) рассчитываются методом наименьших квадратов. Показатели степени (k, l, m) определяются табличным методом, подстановкой и согласованием с коэффициентами (а, b, с).

Критерием выбора коэффициентов уравнения роста растения является минимальное значение ошибки аппроксимации, которая вычисляется по общей формуле:

где: у - относительные значения измеренной сухой массы растения (Р_ОВ);

у_х - рассчитанные значения полной кривой роста кукурузы в относительных величинах (Р);

- среднеарифметическое значение (Р_ОВ);

n - количество точек сравнения. Коэффициенты уравнения полной кривой роста растения кукуруза P(t) для заданных условий выращивания: а = -6,3Е-05, b = 13,86, с = -5,1Е-06; k = 1, l = -0,5, m = 3,21. Уравнение полной кривой роста кукурузы

Вычисляются значения (Р) и строится полная кривая роста кукурузы P(t) (12) в интервале (t) от 0 до 100 дней с постоянным шагом Δt = 5 дней (Фиг. 7). Рассчитанные относительные значения полной кривой роста кукурузы (Р) сравниваются с относительными значениями измеренной сухой массы (Р_ОВ) в одних и тех же временных точках 10, 20, 50, 75 и 85 дней; ошибка аппроксимации А_Р = 0,104%.

5. Этапы роста растения.

Период роста растения условно можно разбить на 4 этапа:

- начало роста, от посева до начала кущения, появления 3 листа;

- критический (К), начало кущения плюс приблизительно 2-3 недели;

- максимальный рост (М), наибольшая скорость роста до заметного замедления;

- окончание роста, замедление скорости роста растения до полной остановки. Примечание. Критическим этап называется потому, что недостаток ПВ азотных и фосфорных удобрений в этот период не восполняется на последующих этапах [5].

На начальном и конечном этапах роста питание растения из внешних источников минимальное, используются в основном внутренние резервы. На этих этапах не обязательно точно согласовывать процесс растворения удобрения с ростом растения. Основное питание растения из внешних источников происходит на этапах критическом и максимального роста. Именно в этот период вегетации необходимо наиболее точно согласовать, синхронизировать процессы растворения/подачи ПВ удобрения с ростом растения в условиях воздействия окружающей среды.

Временные интервалы этапов роста задаются двумя способами:

- прямой ввод начала и окончания этапов на основании агрономических данных и практического опыта выращивания с/х культуры и применения минеральных удобрений;

- расчет времени начала и окончания этапа на основе параметров роста растения, фазы развития.

Приоритетным является прямой ввод временного интервала этапа. Если введены его значения, Программа определяет начало и окончание этапа по ним, даже при введенных расчетных значениях параметров роста растения. Расчет временного интервала этапа производится на основе значений полной кривой роста растения (Р) и/или скорости его роста (dP/dt). Например, для данного примера, критический этап (К) роста кукурузы составляет 15-35 дней, этап максимального роста (М) составляет 35-65 дней. От временных интервалов этапов критического и максимального роста соответственно формируются интервалы этапов начала 0-15 дней и окончания роста растения 65-90 дней.

Строится шкала этапов роста растения кукуруза для заданных условий выращивания. Временные интервалы этапов критического (К) (24) и максимального роста (М) (25) накладываются на график полной кривой роста растения кукуруза P(t) (12) (Фиг. 8).

6. Выбирается удобрение, например, азотное удобрение мочевина. Задается генеральная система удобрений (далее - ГСУ), например, комплект из традиционной мочевины У1 с линейной кинетикой растворения У1(t) (1) и шести ее капсулированных модификаций У2, У3, У4, У5, У6, У7 с различной с S-кинетикой растворения и высвобождения ПВ У2(t) (2), У3(t) (3), У4(t) (4), У5(t) (5), У6(t) (6), У7(t) (7).

Набор удобрений генеральной системы постоянный и не меняется. Но в зависимости от температуры, кинетика, скорость и продолжительность растворения удобрений изменяются, поэтому одна генеральная система имеет несколько версий для различных температур, например, 3 версии ГСУ-7М для 15°С, 20°С, 25°С. Температура растворения удобрений определяется температурой почвы, поэтому на основании заданной средневзвешенной активной температуры почвы Т_П° = 20°С выбирается соответствующая версия генеральной системы - ГСУ-7М-20 (Фиг. 9) с продолжительностью полного растворения удобрений в диапазоне от 10 дней до 110 дней. Количественные параметры растворения удобрений (У) выражены в относительных величинах, масс, долях.

7. Расчет траектории ОПР. Подпрограмма 1.

7.1. Влияние окружающей среды. Уровень потерь ПВ удобрения.

Параметрическая система удобрений за счет высокой точности синхронизации растворения ее композиций с ростом растения позволяет минимизировать общие суммарные потери ПВ в окружающую среду до уровня 10-12% и меньше. Задается уровень потерь ПВ (далее - УППВ) именно синхронизированного, точного удобрения, который для конкретной с/х культуры и условий ее выращивания представляет прогноз, составленный на основе практического опыта применения системы удобрений и/или статистических данных степени воздействия (физической, химической и биологической активности) почвы и окружающей среды на рост и питание растения, растворение удобрения и движение ПВ.

Вводятся прогнозируемые общие потери ПВ синхронизированного с ростом растения кукуруза точного удобрения, которые для заданных условий выращивания составляют, например, УППВ = 12% вес. от внесенного количества, Π = 0,12.

7.2. Траектория ОПР. Кинетическая кривая опережающего рост растения кукуруза растворения условного удобрения.

На основании значений полной кривой роста кукурузы и заданного уровня потерь ПВ удобрения Программа рассчитывает значения траектории ОПР по уравнению (20).

Строится S-кривая траектории ОПР T(t) (16) и сравнивается с полной кривой роста кукурузы P(t) (12) для Т° = 20°С и уровня потерь ПВ 12% (Фиг. 10). Величина созданного оптимизированного кинетического избытка ПВ условного удобрения и кинетика его изменения иллюстрируется кривой И_Т(t) = T(t) - P(t) (22).

Смоделированный избыток ПВ условного удобрения соответствует уровню заданных потерь, а кинетика его изменения согласована с кинетикой роста растения в заданных условиях выращивания и воздействия окружающей среды при сравнении относительных значений количественных параметров этих процессов (Ρ, Т, И_Т) в одном масштабе, в шкале измерений от 0,00 до 1,00, что обеспечивает адекватную теоретическую компенсацию потерь ПВ на основных этапах питания растения критическом и максимального роста.

7.3. Кривая подачи растению ПВ условного удобрения.

На основе траектории ОПР рассчитываются значения кривой подачи растению кукуруза ПВ условного удобрения с учетом заданных потерь.

Д_Т = Т⋅(1-П)

Д_Т - количество ПВ условного удобрения достигшее растения;

Τ - количество ПВ, высвобождаемых при опережающем рост растения растворении условного удобрения;

Π - доля потерь ПВ удобрения.

Строится кривая подачи растению кукуруза ПВ условного удобрения Д_Т(t) (21) для Т° = 20°С и уровня потерь ПВ 12% и сравнивается с полной кривой роста растения P(t) (12) (Фиг. 11). Кривая отклонения значений количества поставляемых растению ПВ условного удобрения от значений кривой роста кукурузы задается кривой О_Т(t) = Д_Т(t) - P(t) (26).

Интегральное отклонение кривых подачи ПВ условного удобрения Д_т(t) и роста растения P(t) определяет точность синхронизации процессов и выражается с помощью уравнения ошибки аппроксимации (23). Для участков их траекторий, приходящихся на этапы критический и максимального роста в интервале от 15 до 65 дней А_Т(КМ) = 4,75%, при сравнении относительных значений количественных параметров этих процессов (Р, Д_Т, О_Т) в одном масштабе, в шкале измерений от 0,00 до 1,00

7.4. Критерий оптимального питания растений.

Критерием оптимального питания растения является наиболее полное удовлетворение его физиологической потребности в питательных элементах в каждый момент вегетации, когда количество поставленных ПВ удобрения наиболее точно соответствует создаваемой массе растения, выраженных в относительных величинах, в одной шкале измерений.

Д(t) ≈ Р(t)

Чем ближе отношение интегральных значений параметров процессов на этапах критическом и максимального роста Д(КМ)/Р(КМ) к 1,00, тем точнее синхронизированы процессы растворения/подачи ПВ удобрения и роста/питания растения.

Критерий ОПР (коэффициент синхронизации) для условного удобрения:

КОПР_Т = 0,95.

Для заданных условий выращивания и воздействия окружающей среды процессы растворения/подачи ПВ условного удобрения и роста/питания растения кукуруза точно синхронизированы. Режим ОПР теоретически реализуется на 95%.

8. Расчет композиции удобрений для практического применения. Подпрограмма 2.

Это аппроксимационная задача определения состава и соотношения компонентов реальной композиции n-удобрений, кинетические параметры растворения которой наиболее точно совпадают с параметрами рассчитанной траектории ОПР.

nK(t) = T(t)

nK(t) - кинетика растворения реальной композиции n-удобрений для практического применения; T(t) - траектория ОПР.

Композиция удобрений - это смешанные в определенной пропорции несколько удобрений с различными параметрами растворения из комплекта генеральной системы.

nΚ - композиция n-удобрений;

h - индекс компонента в композиции, h = 1, 2, …, n;

У₁, У₂... У_n - компоненты композиции, удобрения из комплекта генеральной системы;

w₁, w₂... w_n - весовые доли удобрений в композиции, w₁ + w₂ + ... + w_n = 1,00; n - количество компонентов в композиции, n = (1), 2, 3, …

8.1. Выбирается количество компонентов композиции, например, рассчитывается двухкомпонентная композиция удобрений (далее - 2К-композиция).

8.2. Из комплекта выбранной генеральной системы ГСУ-7М-20 Программа составляет оперативные системы из комбинаций двух удобрений У^j₁-У^j₂ (далее - 2К-система). Количество возможных оперативных 2К-систем из набора 7 удобрений:

8.3. Для каждой j-оперативной 2К-системы рассчитываются композиции 2K_i^j = w_1i *У^j₁ + w_2i⋅У^j₂ с различным соотношением весовых долей удобрений w_1i/w_2i, от 100% модификации У^j₁ (w_1i = 1,00, w_2i = 0,00) до 100% У^j₂ (w_2i = 1,00, w_1i = 0,00). Каждая оперативная 2К-система включает 101 (i) композицию, при шаге соотношения весовых долей компонентов 1%, Δw_i = 0,01.

8.4. Для каждой 2К-композиции каждой j-оперативной системы рассчитываются количественные параметры и строится S-кривая растворения -изменение суммарного количества высвободившихся ПВ комбинации удобрений w_1iУ^j₁ и w_2iУ^j₂ во временном интервале роста растения от 0 до 100 дней.

8.5. Значения количественных параметров растворения и высвобождения ПВ каждой композиции сравниваются со значениями кинетических параметров траектории ОПР T(t) в одних и тех же временных точках в интервале от 0 до 100 дней.

8.6. Вычисляются значения квадратичного отклонения кривых и T(t) в каждой временной точке и ошибка аппроксимации А по общей формуле (23), где:

у - значения рассчитанной траектории ОПР T(t); у_х - значения кривой растворения композиции

- среднее арифметическое значений траектории ОПР Т_СР;

n - количество точек сравнения значений кривых.

Ошибка аппроксимации является интегральным показателем отклонения кинетических кривых растворения каждой композиции и траектории ОПР T(t) и определяет точность выбора оптимального состава композиции удобрений.

8.7. Программа рассчитывает значения интегрального показателя отклонения для всех 2К-композиций удобрений всех оперативных систем и составляет таблицу значений размером 21×101, где столбцы определяют состав оперативной 2К-системы У^j₁-У^j₂, а строки показывают соотношение весовых долей компонентов w_1i/w_2i в 2К-композиции.

8.8. Из таблицы Программа определяет минимальное значение ошибки аппроксимации А₁₉¹³ = 1,51% с координатами (19, 13):

- столбец 19 (j), оперативная 2К-система У5-У6;

- строка 13 (i), соотношение компонентов У5/У6, w₁/w₂ = 0,88/0,12,

которые определяют композицию удобрений, кривая растворения которой наиболее точно совпадает с траекторией ОПР.

2K₁₉¹³ = 0,88⋅У5 + 0,12⋅У6 является композицией оптимального питания растения кукуруза для заданных условий выращивания и воздействия окружающей среды.

По умолчанию Программа автоматически рассчитывает и составляет оптимальную композицию на основе наиболее точного совпадения кинетических параметров траектории ОПР и растворения ПВ удобрения для заданных условиях выращивания и воздействия окружающей среды. В случае необходимости Программа позволяет также вручную изменить и откорректировать параметры и кинетику растворения автоматически рассчитанной композиции, например, чтобы компенсировать слишком большой недостаток или убрать излишний избыток ПВ, более точно согласовать кинетические параметры процессов на определенных временных участках или этапах вегетации.

Два режима ручного изменения параметров:

- тонкая настройка - регулировка параметров растворения η-композиции за счет изменения соотношения весовых долей удобрений w₁/w₂…/w_n внутри определенной оперативной системы;

- грубая настройка - изменение состава удобрений оперативной системы, создание новой из комплекта удобрений генеральной системы.

8.9. Строится кривая растворения 2К-композиции ОПР 2K₁₉¹³(t) = 0,88⋅У5(t) + 0,12⋅У6(t) (27) и сравнивается с траекторией ОПР T(t) (16) для Т° = 20°С и уровня потерь ПВ 12% (Фиг. 12). S-кривые практически полностью совпадают 2K₁₉¹³(t) ≈ T(t), при сравнении относительных значений количественных параметров процессов (2Κ₁₉¹³, Τ) в одном масштабе, в шкале измерений от 0,00 до 1,00. Процесс растворения 2К-композиции реальных удобрений соответствует рассчитанному теоретическому режиму оптимального питания кукурузы в заданных условиях выращивания и воздействия окружающей среды.

8.10. S-кривая растворения 2К-композиции ОПР 2Κ₁₉¹³(t) (27) накладывается на график полной кривой роста кукурузы P(t) (12). Получаем картину опережающего растворения композиции реальных удобрений для Т° = 20°С и уровня потерь ПВ 12% (Фиг. 13). На этапах КМ во временном интервале от 15 до 65 дней создается достаточный для компенсации заданных потерь оптимизированный кинетический избыток ПВ 2К-композиции ОПР - кривая И₁₉¹³(t) = 2K₁₉¹³(t) - P(t) (28), при сравнении относительных значений количественных параметров процессов (2K₁₉¹³, Р, И₁₉¹³) в одном масштабе, в шкале измерений от 0,00 до 1,00.

8.11. На основании кривой опережающего растворения рассчитываются значения кривой подачи растению ПВ 2К-композиции ОПР.

Д₁₉¹³ = 2К₁₉¹³⋅(1 - П)

Д₁₉¹³ - количество ПВ 2К-композиции ОПР достигшее растения;

2K₁₉¹³ - количество ПВ высвобожденное при растворении 2К-композиции ОПР;

Π - доля заданных потерь ПВ системы удобрений.

Строится кривая подачи растению кукуруза ПВ 2К-композиции ОПР Д₁₉¹³(t) (29) для Т° = 20°С и уровня потерь ПВ 12% и сравнивается с кривой роста растения P(t) (12) (Фиг. 14). Отклонение значений достигшего растения количества ПВ 2К-композиции ОПР от значений кривой роста кукурузы - кривая O₁₉¹³(t) = Д₁₉¹³(t) - P(t) (30). На этапах критическом и максимального роста во временном интервале от 15 до 65 дней интегральное отклонение кривых подачи ПВ 2К-композиции ОПР Д₁₉¹³(t) и роста растения P(t) составляет A₁₉¹³(KM) = 4,64%, при сравнении относительных значений количественных параметров процессов (Р, Д₁₉¹³, О₁₉¹³) в одном масштабе, в шкале измерений от 0,00 до 1,00

Критерий ОПР для 2К-композиции реальных удобрений:

КОПР₁₉¹³ = 0,95.

Результат. Для заданных условий выращивания (средневзвешенная активная температура почвы Т_П° = 20°С) и воздействия окружающей среды (общий уровень потерь ПВ удобрения УППВ = 12% вес.) рассчитана и составлена композиция ОПР 2K₁₉¹³ = 0,88⋅У5 + 0,12⋅У6 из двух капсулированных модификаций азотного удобрения мочевина с контролируемым S-растворением из комплекта генеральной системы ГСУ-7М-20, процессы растворения и подачи ПВ которой на этапах критическом и максимального роста кинетически синхронизированы с ростом растения кукуруза: интегральный показатель отклонения параметров процессов подачи ПВ и роста растения составляет Α₁₉¹³(ΚΜ) = 4,64%, критерий оптимального питания растения КОПР₁₃¹⁹ = 0,95. Реальный режим оптимального питания растения кукуруза реализован на 95%.

Для композиций 3-х и большего количества удобрений алгоритм выполнения процедуры оптимизации питания и развития с/х культур такой же.

Для точной и корректной синхронизации процессов растворения/подачи ПВ удобрения и роста/питания растения, количество высвободившихся ПВ удобрения и значения сухой массы растения, выраженные в натуральных величинах (г/л, моль/л, г, кг), были приведены к одному масштабу размерности и шкале измерений в относительных величинах (масс, долях). Синхронизированные в относительных величинах процессы точно также кинетически синхронизированы и в натуральных величинах с учетом коэффициента пропорциональности, несмотря на то, что реальные количественные значения кинетических параметров процессов растворения/подачи ПВ удобрения и роста/питания растения могут значительно отличаться друг от друга.

Например, средняя норма азотного минерального удобрения при выращивании кукурузы на зерно составляет приблизительно 120 кг действующего вещества (азота) на 1 га посевов для достижения урожайности 40-50 ц/га [7, 9, 10]. Количество Системы минерального удобрения, например, композиции капсулированной мочевины 2K₁₃¹⁹ со средним содержанием азота приблизительно 44,5% составляет 120/0,445=270 кг/га. Оптимальная густота посевов кукурузы при возделывании на зерно составляет приблизительно 9 растений на 1 кв. м. (90000 на 1 га) [8, 9]. Общее для заданной нормы количество 2К-композиции удобрения мочевина, приходящееся на 1 растение кукуруза составляет 2К*₁₃¹⁹ _макс = 270×1000/90000 = 3,00 г. Максимальное значение сухой массы кукурузы составляет Р*_макс = 460 г.

Относительные значения кинетических параметров процессов растворения/подачи ПВ удобрения и роста/питания растения переводятся обратно в натуральные величины.

P* = P*_макс⋅Р

2К*₁₃¹⁹ = 2К*₁₃¹⁹ _макс⋅2К₁₃¹⁹

Р* - значение параметра роста растения (СМ) в натуральных величинах, г;

Р*_макс - максимальное значение параметра роста растения, г;

Ρ - значение параметра роста растения в относительных величинах, масс, доля;

2Κ*₁₃¹⁹ - значение параметрарастворения(КПВ) 2К-композиции ОПР в натуральных величинах, г;

2К*₁₃^{19 м}_акс - общее количество 2К-композиции удобрений на растение, г;

2Κ₁₃¹⁹ - значение параметра растворения 2К-композиции ОПР в относительных величинах, масс. доля.

Расчет кинетических кривых процессов роста кукурузы и растворения/подачи ПВ Системы азотного удобрения мочевина, выраженных в натуральных величинах.

P*(t), P(t) - кинетические кривые роста растения в натуральных* и в относительных величинах;

- кинетические кривые растворения 2К-композиции удобрений в натуральных* и в относительных величинах;

- кинетические кривые подачи ПВ 2К-композиции удобрений в натуральных* и в относительных величинах; П - доля заданных потерь ПВ 2К-композиции удобрений, П=0,12. Натуральные количественные значения сухой массы растения (Р*) более чем на 2 порядка превосходят значения высвободившихся и поставленных ПВ 2К-композиции удобрений Коэффициент пропорциональности между количественными параметрами процессов, выраженных в натуральных величинах

С* - коэффициент пропорциональности натуральных значений количественных параметров процессов роста растения и растворения/подачи ПВ удобрения.

Синхронизированные в относительных величинах процессы растворения (27), подачи (29) 2К-композиции ОПР и роста растения P(t) (12) (Фиг. 15.1) также кинетически синхронизированы и в натуральных величинах с учетом коэффициента пропорциональности С*. Кривые процессов растворения 2К-композиции ОПР (32) и подачи ПВ с учетом потерь (33) кинетически согласованы с кривой роста растения кукуруза P*(t) (31) (Фиг. 15.2) - в каждый момент вегетации растение получает адекватное его физиологической потребности количество ПВ с учетом их потерь.

Технология как способ применения параметрической системы минеральных удобрений в реальных условиях выращивания и воздействия окружающей среды является эффективным инструментом оптимизации питания и развития растений, позволяет максимально полно перенести количество и стоимость удобрения на урожай с/х культуры, минимизировать экологическое загрязнение почвы, и поэтому вместе с Системой может рассматриваться в качестве перспективного элемента такой современной ресурсосберегающей технологии как «Точное земледелие».

Литература и источники информации

1. М.Е. Trenkel. «Slow- and Controlled-Release and Stabilized Fertilizers: An Option for Enhancing Nutrient Use Efficiency in Agriculture)). International Fertilizer Industry Association (IFA). Paris, France, 2010.

2. Lammel, J. (2005). «Cost of the different options available to the farmers: Current situation and prospects». IFA International Workshop on Enhanced-Efficiency Fertilizers, Frankfurt. International Fertilizer Industry Association, Paris, France.

3. Grant, C. (2005). «Policy aspects related to the use of enhanced-efficiency fertilizers: Viewpoint of the scientific community)). IFA International Workshop on Enhanced-Efficiency Fertilizers, Frankfurt. International Fertilizer Industry Association, Paris.

4. http://www.chemijournal.com/archives/2018/vol6issue3/PartAF/6-3-262-522.pdf

5. «Агрохимия». Агропромиздат. Москва. 1989.

6. http://razvitie-pu.ru/?page_id=6629.

7. http://arrsagro.ru.

8. http://agromage.com.

9. http://rosng.ru.

10. https://proogorodik.ru.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ И ГРАФИЧЕСКИХ ИЗОБРАЖЕНИЙ

Фиг. 1. Общее условие обеспечения режима оптимального питания растения.

Фиг. 2. Кривая подачи ПВ синхронизированной с ростом растения композиции удобрений с учетом потерь.

Фиг. 3. Схема смещения по оси времени кривой растворения синхронизированной композиции удобрений относительно кривой роста растения.

Фиг. 4. Вывод уравнения траектории ОПР. Промежуточные функции.

Фиг. 5. Траектория ОПР, кривая опережающего рост растения растворения условного удобрения.

Фиг.6. Количественные параметры роста растения кукуруза в заданных условиях выращивания.

Фиг. 7. Полная кривая роста растения кукуруза для заданных условий выращивания.

Фиг. 8. Этапы роста растения.

Фиг. 9. Генеральная система удобрений ГСУ-7М-20.

Фиг. 10. Траектория ОПР. Кривая опережающего рост растения кукуруза растворения условного удобрения.

Фиг. 11. Кривая подачи растению ПВ условного удобрения.

Фиг. 12. Кривая растворения 2К-композиции ОПР.

Фиг. 13. Опережающее рост кукурузы растворение 2К-композиции ОПР.

Фиг. 14. Подача растению ПВ 2К-композиции ОПР.

Фиг. 15. Кривые синхронизированных процессов растворения/подачи ПВ Системы удобрений и роста растения, выраженные в относительных и в натуральных величинах.

Изобретение относится к области сельскохозяйственного применения минеральных удобрений. В способе для синхронизированной с ростом растения композиции удобрений nK_P(t)=P(t), где: nK_P(t) - кривая процесса растворения кинетически синхронизированной с ростом растения композиции удобрений; P(t) - кривая роста растения; n - количество компонентов в композиции, учитывают потери питательных веществ в почву и окружающую среду при их высвобождении и движении к растению и моделируют процесс их компенсации за счет увеличения скорости растворения синхронизированной композиции по сравнению со скоростью роста растения. Формируют расчетную кривую – траекторию оптимального питания растения T(t), определяющую создание в каждый момент вегетации дополнительного количества, оптимизированного избытка питательных веществ удобрения, соответствующего их потерям. Из комплекта удобрений параметрической системы рассчитывают композицию оптимального питания растения для заданных условий выращивания и воздействия окружающей среды, кривая растворения которой наиболее точно совпадает с рассчитанной траекторией оптимального питания растения K(t)=T(t). Кривая подачи растению питательных веществ композиции оптимального питания растения с учетом их потерь в окружающую среду кинетически согласована с кривой роста растения Д_K(t)≈P(t), где: K(t) - кривая растворения композиции оптимального питания растения; T(t) - траектория оптимального питания растения; Д_K(t) - кривая подачи растению питательных веществ композиции оптимального питания растения с учетом потерь. Способ обеспечивает оптимизацию питания сельскохозяйственных растений и повышение эффективности использования питательных веществ минеральных удобрений в реальных условиях выращивания и воздействия окружающей среды. 15 ил., 1 пр.

Способ кинетической синхронизации процессов растворения и подачи питательных веществ минерального удобрения и роста растения в реальных условиях выращивания, в котором для синхронизированной с ростом растения композиции удобрений nK_P(t)=P(t), где: nK_P(t) - кривая процесса растворения кинетически синхронизированной с ростом растения композиции удобрений; P(t) - кривая роста растения; n - количество компонентов в композиции, учитывают потери питательных веществ в почву и окружающую среду при их высвобождении и движении к растению и моделируют процесс их компенсации за счет увеличения скорости растворения синхронизированной композиции по сравнению со скоростью роста растения, формируя расчетную кривую – траекторию оптимального питания растения T(t), определяющую создание в каждый момент вегетации дополнительного количества оптимизированного избытка питательных веществ удобрения, соответствующего их потерям, из комплекта удобрений параметрической системы рассчитывают композицию оптимального питания растения для заданных условий выращивания и воздействия окружающей среды, кривая растворения которой наиболее точно совпадает с рассчитанной траекторией оптимального питания растения K(t)=T(t), а кривая подачи растению питательных веществ композиции оптимального питания растения с учетом их потерь в окружающую среду кинетически согласована с кривой роста растения Д_K(t)≈P(t), где: K(t) - кривая растворения композиции оптимального питания растения; T(t) - траектория оптимального питания растения; Д_K(t) - кривая подачи растению питательных веществ композиции оптимального питания растения с учетом потерь.