CN107426963B - 用于将农业化学混合物施用至田地作业区域的方法和车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种使用在田地(1)上运动的车辆(3)将农业化学混合物施用至田地(1)的作业区域(2)的方法。由此，使用安装在车辆(3；3a)上的肥料撒布装置(4)将固体肥料(6)撒布至作业区域(2)上，使用与肥料撒布装置(4)分开安装在车辆(3)上的田地喷洒器(5)将液体肥料添加剂(7)喷洒至作业区域(2)上。其中，防止液体肥料添加剂(7)与肥料撒布装置(4)的表面(其也与肥料(6)接触)接触。此外，本发明涉及一种用于在田地(1)上运动时将农业化学混合物施用至田地(1)的作业区域(2)的车辆(3)。

Description

用于将农业化学混合物施用至田地作业区域的方法和车辆
本发明涉及一种使用在田地运动的车辆将农业化学混合物施用至田地作业区域的方法。此外，本发明涉及一种在田地运动时将农业化学混合物施用至田地作业区域的车辆。
植物利用来自太阳的能量由CO2和水生产碳水化合物。植物养分和生产力所必需的所有化学元素是矿物质或非矿物质植物养分。植物利用矿物质生产蛋白质、脂肪、酶、植物激素和维生素。非矿物养分包括碳、氢和氧。植物通常从矿物质和土壤、腐烂的有机物质(根、秸秆、腐殖质)、有机肥料和矿物质肥料、空气输入和生物固氮消耗养分。尽管可耕作土壤可能含有大量的养分储备，然而它们通常不是呈植物可利用的形式。微生物活动和/或化学过程导致每年仅释放出一小部分养分且转化为水溶性的植物可利用形式。当植物的需求不能由可利用养分满足时，肥料提供补充养分。
化学元素氮(N)在土壤的矿物质中具有特殊的作用：植物需要大量的氮来获得高质量和产量。氮在自然条件下来源于土壤中，但与所有其他养分相反，它不是来源于岩石，而是来源于土壤中的有机化合物。氮是活组织中第四常见的元素，排在碳、氢和氧之后。作为氨基酸和因此蛋白质中的必要元素，氮也是叶绿素、DNA和RNA的关键组分。没有氮就不可能有生命：没有器官再生，没有植物发育或果实和种子形成—最终没有产量。这就是为什么通常将氮称为植物生长的引擎。
土壤中存在两大氮池：不可被植物利用的有机结合氮(95％)和以植物利用形式存在的矿物氮(5％)。有机肥料、植物残留物和由豆科植物(例如大豆、菜豆和豌豆)结合的氮流入有机氮池。由铵(NH4)和硝酸盐(NO3)组成的矿物氮池由溶解在雨中的氮和经由矿物肥料进入土壤中的氮形成。铵和硝酸盐基本上是植物可以吸收的唯一氮形式。有机氮和矿物氮池处于不断交换的状态下。例如，有机氮不断地转化为铵和硝酸盐(一种称为矿化的过程)，而土壤有机体则导致矿物氮的有机固定(固定化)。当强降雨导致浸出(硝酸盐浸出)时，或者当由于转化过程而形成逸出到大气中的气体组合(例如，一氧化二氮损失)时，土壤中的氮耗尽。
由于有机和/或矿物施肥和耕作，发生氮损失。这些主要是氨损失和由氮浸出或一氧化二氮释放到大气中导致的损失。尽管氮损失通常导致种植者的经济成本，但也对环境产生了不利影响。
氨损失主要发生在牲畜生产中，尤其是在有机肥(粪肥、厩肥、泥浆)储存和施用期间。施用含尿素肥料后也会发生显著的氨损失。在高浓度下，氨气对人类和动物是有毒的。研究表明，在2006年，与氨排放有关的健康成本增加估计为360亿美元。此外，刺鼻的气味是令人不愉快的。氨是烟雾的关键组分；其与其他污染物和颗粒结合，将它们保持在地平面或附近的空气层中。实际上，氨会放大这种污染。作为含氮气体，氨可被风携带很远的距离。然后，降雨通常将氨注入自然生态***中，在其中氨充当氮肥，并具有促进生长的不利影响。尽管一些植物种属对氮肥施肥具有较强的反应且生长更好，然而其他植物的发育受损。在土壤养分含量低的地区，这可导致草占统治地位并抑制稀有开花植物的发育。简言之，氨对生物多样性具有实质性的不利影响。一旦氨进入土壤，其较快地硝化，取决于温度为数天。这与土壤酸化同时进行，土壤酸化在极端条件下可导致有毒重金属的释放，从而损害植物并污染地下水。由于二次反应，氨还可间接地造成地下水硝酸盐污染和一氧化二氮的形成。
硝酸盐是水溶性的。由于带负电荷的土壤颗粒在土壤中占主导地位，与带正电荷的铵离子不同，带负电荷的硝酸根离子不会与土壤颗粒结合。因此，硝酸盐在土壤中的流动性很高，并且可通过扩散和地表水运动在土壤剖面中有效地移位。在大雨或低植物吸收后，硝酸盐可从土壤剖面中浸出并累积在地下水中。在潮湿的环境中，浸出的硝酸盐造成了种植者的显著成本。从毒物学的角度来看，全世界为地下水位设定了阈值(以避免水被细菌污染或人体中转化的情况下转变为亚硝酸盐)。怀疑过高的硝酸盐浓度会导致以下疾病：新生儿的青紫症，由于形成亚硝胺而引起的胃肠癌和甲状腺肿。相反，许多研究表明，硝酸盐可增强人体的免疫***，有效地预防多种疾病。硝酸盐是植物氮的优选形式，这就是为什么地表水体中的硝酸盐会刺激水生植物和藻类生长到藻类开花。由于藻类和/或水生植物腐烂，所产生的氧耗尽(氧气在死亡藻类和植物的有机物质分解中被消耗)在极端条件下可能导致鱼类群体死亡。
在硝化过程(通过土壤细菌将铵转化为亚硝酸盐和硝酸盐)中以及当在贫氧条件下土壤中存在硝酸盐(硝化反应)时，产生一氧化二氮(N2O)。位列二氧化碳和甲烷之后，一氧化二氮是最危险的温室气体之一。其全球变暖潜力是CO2的300倍。土壤中的一氧化二氮损失(最通常只有数克或数千克)可能代表种植者的成本以及对环境的不利影响。
借助硝化抑制剂可减少土壤的硝酸盐和/或一氧化二氮损失。
一种减少氨损失的方式是用尿素酶抑制剂处理含尿素的肥料。尿素酶抑制剂通过阻断驱动转化的酶(即尿素酶)来有效地防止尿素转化成氨基甲酸和氨。在实验室条件下，补充尿素酶抑制剂已被证明可以至少70％—在一些情况下100％地防止氨损失。最有效的已知尿素酶抑制剂包括N-烷基硫代磷酸三酰胺和N-烷基磷酸三酰胺，其描述在例如EP 0119 487A1中。
WO2007/093528描述了具有改善的尿素酶抑制作用的制剂，其包含至少两种不同的(硫代)磷酸三酰胺。其进一步描述了包含这些制剂的含尿素的肥料和用于制备这些制剂的方法。
此外，WO2013/121384描述了农业化学混合物，其包含N-正丁基硫代磷酸三酰胺(NBTPT)和/或N-正丙基硫代磷酸三酰胺(NPTPT)作为第一组分和协同有效量的至少一种嗜球果伞素作为第二组分。这些混合物的施用可减少土壤的氨和/或一氧化二氮排放。
一般来说，在肥料厂和/或肥料分销商的特定应用装置和/或混合机中用肥料添加剂的液体配制剂处理固体肥料。肥料添加剂与肥料之间的比例一直是固定的。
将该农业化学混合物施用于土壤的一个缺点是肥料与肥料添加剂的比例不能调节以适应特定的条件，例如土壤质量和当前的气候条件。
因此，本发明的目的是提供一种用于将固体肥料和液体肥料添加剂施用至土壤并允许控制两种组分的比例的方法和车辆。
上述目的通过下述技术方案实现：
1.使用在田地(1)上运动的车辆(3)将农业化学混合物施用至田地(1)的作业区域(2)的方法，包括：
使用安装在车辆(3)上的固体肥料撒布装置(4)将固体肥料(6)撒布至作业区域(2)上，和
使用与固体肥料撒布装置(4)分开安装在车辆(3)上的田地喷洒器(5)将液体肥料添加剂(7)喷洒至作业区域(2)上，
其中防止液体肥料添加剂(7)与固体肥料撒布装置(4)的表面接触，其中所述表面还与固体肥料(6)接触。
2.根据第1项所述的方法，其中：
测量车辆的(3)速度(v)，和
作为车辆(3)的速度(v)以及固体肥料撒布装置(4)的喷射口(8a)和田地喷洒器(5)的喷嘴(5a)之间纵向距离的函数来控制固体肥料(6)在作业区域(2)上的撒布速度和液体肥料添加剂(7)在作业区域(2)上的喷洒速度，
从而使得分别将预定量的固体肥料(6)和液体肥料添加剂(7)施用至田地(1)的各片。
3.根据第1或2项所述的方法，其中：
确定车辆(3)的地理位置，和
分别施用至田地(1)的固体肥料(6)和液体肥料添加剂(7)的预定量取决于确定的田地(1)的位置。
4.根据第1-3项中任一项所述的方法，其中固体肥料(6)为固体含氮肥料(6)。
5.根据第1-4项中任一项所述的方法，其中液体肥料添加剂(7)包含硝化抑制剂和/或尿素酶抑制剂和/或反硝化抑制剂。
6.根据第4或5项所述的方法，其中：
检测由田地(1)的作业区域(2)上的植物发射的电磁辐射，
分析检测到的所述电磁辐射，从而获得田地(1)各片的氮状态值，
作为获得的各片氮状态值的函数，计算田地(1)的各片的液体肥料添加剂(7)与固体肥料(6)的比例，和
将计算比例的液体肥料添加剂(7)与固体肥料(6)施用至田地(1)的各片。
7.用于在田地(1)上运动时将农业化学混合物施用至田地(1)的作业区域(2)的车辆(3)，包括：
安装在车辆(3)上的用于将固体肥料(6)撒布至作业区域(2)上的固体肥料撒布装置(4)，和
与固体肥料撒布装置(4)分开安装在车辆(3)上的用于将液体肥料添加剂(7)喷洒至作业区域(2)上的田地喷洒器(5)，
其中田地喷洒器(5)相对于固体肥料撒布装置(4)设置，从而防止液体肥料添加剂(7)与固体肥料撒布装置(4)的表面接触，其中所述表面还与固体肥料(6)接触。
8.根据第7项所述的车辆(3)，其中：
固体肥料撒布装置(4)包括至少一个具有喷射口(8a)的喷射装置(8)，和
田地喷洒器(5)以与喷射口(8a)相距一定的距离和相对于喷射口(8a)的方向设置在车辆(3)上，从而使得液体肥料添加剂(7)在喷射时不会到达喷射口(8a)。
9.根据第7-9项中任一项所述的车辆(3)，其中：
固体肥料撒布装置(4)设置在行进方向上的车辆(3)的后部，并且田地喷洒器(5)设置在行进方向上的车辆(3)的前部。
10.根据第7-10项中任一项所述的车辆(3)，其中：
车辆(3)包括用于测量车辆(3)速度(v)的传感器(9)，和
控制单元(11)，其作为车辆(3)速度(v)以及固体肥料撒布装置(4)的喷射口(8a)与田地喷洒器(5)的喷嘴(5a)之间的纵向距离的函数来控制固体肥料(6)在作业区域(2)上的撒布速度和液体肥料添加剂(7)在作业区域(2)上的喷洒速度，
从而使得将预定量的固体肥料(6)和液体肥料添加剂(7)分别施用至田地(1)的各片。
11.根据第7-11项中任一项所述的车辆(3)，其中：
车辆(3)进一步包括与控制单元(11)连接的地理定位装置(10)，
所述控制单元(11)适于作为车辆(3)地理位置的函数控制固体肥料(6)在作业区域(2)上的撒布速度和液体肥料添加剂(7)在作业区域(2)上的喷洒速度。
12.根据第7-9项中任一项所述的车辆(3)，进一步包括：
用于检测从田地(1)的作业区域(2)上的植物发射的电磁辐射的光学传感器(12)，
用于基于检测到的所述电磁辐射获得田地(1)各片的氮状态值的分析单元(13)，
用于作为所获得的各片氮状态值的函数计算田地(1)各片的液体肥料添加剂(7)与固体肥料(6)的比例的计算单元(14)，和
控制将计算比例的液体肥料添加剂(7)与固体肥料(6)施用至田地(1)各片的控制单元(11)。
13.使用在田地(1)上运动的车辆(3)将农业化学混合物施用至田地(1)的作业区域(2)的方法，包括：
使用安装在车辆(3)上的肥料撒布装置将肥料撒布至作业区域(2)上，
使用与肥料撒布装置分开安装在车辆(3)上的田地撒布机将肥料添加剂撒布至作业区域(2)上，
确定车辆(3)的地理位置，和
根据田地(1)上确定的位置，分别将预定量的肥料和肥料添加剂施用至田地(1)。
14.根据第13项所述的方法，其中：
测量车辆的(3)速度(v)，和
作为车辆(3)速度(v)以及肥料撒布装置和田地撒布机之间纵向距离的函数控制肥料和肥料添加剂在作业区域(2)上的撒布速度，
从而分别将预定量的肥料和肥料添加剂施用至田地(1)的各片。
15.用于在田地(1)上运动时将农业化学混合物施用至田地(1)的作业区域(2)的车辆(3)，包括：
安装在车辆(3)上的用于将肥料撒布至作业区域(2)上的肥料撒布装置，
与肥料撒布装置分开安装在车辆(3)上的用于将肥料添加剂撒布至作业区域(2)上的田地撒布机，
控制肥料和肥料添加剂在作业区域(2)上的撒布速度的控制单元(11)，和
与控制单元(11)连接的地理定位装置(10)，
所述控制单元(11)适于作为车辆(3)地理位置的函数控制肥料和肥料添加剂在作业区域(2)上的撒布速度。
根据本发明的第一方面，所述方法包括使用安装在车辆上的固体肥料撒布装置将固体肥料撒布至作业区域上，并使用与固体肥料撒布装置分开安装在车辆上的田地喷洒器将液体肥料添加剂喷至作业区域上。由此防止液体肥料添加剂与固体肥料撒布装置的表面(其也与固体肥料接触)接触。
施用肥料和肥料添加剂的一种已知方法是使用液体化合物并将其混合至所需浓度。然而，如果肥料呈固体形式，则肥料与肥料添加剂的混合要复杂得多。根据一般经验，用液体肥料添加剂润湿固体肥料组分可能会导致形成团块和材料粘附在肥料撒布装置上(这对材料在田地的均匀分布产生不利的影响)。此外，如果固体肥料撒布装置变湿，则这会不利地影响喷出的肥料的分布特性。
然而，通常认为必须将添加剂与肥料混合，然后将其撒布至田地，而不是随后将二者送至田地上。此处的逻辑是将液体添加剂连续地喷到田地，而固体肥料(例如呈颗粒形式)则集中在田地的离散点处。因此，液体添加剂主要施用至固体肥料颗粒之间的区域。
令人惊讶地发现，将例如固体含氮肥料施用至田地且随后将液体肥料添加剂施用至田地可大大减少土壤的氮损失。该效果至少与使用与肥料添加剂预混的含氮肥料一样好。然而，为了达到最大的效果，必须要将两种化合物彼此以短时间间隔，优选在1小时的时间间隔内，更优选在数分钟，例如5分钟的时间间隔内施用。该结果通过下文给出的实验结果实验验证。
固体肥料撒布装置和田地喷洒器均设置在同一车辆上。这样，两种化合物可在一个工作步骤中同时施用，由此减少用户花费的时间。此外，由于固体肥料撒布装置和田地喷洒器同步运动，因此确保了两种化合物可施用至相同的作业区域。作业区域由固体肥料撒布装置的工作宽度导致。
在本发明的方法中，将固体肥料和液体肥料添加剂撒布至田地的作业区域上。此处的一个挑战是，在固体肥料喷出之前，液体肥料添加剂可能不与固体肥料接触，以避免团块的形成或撒布性质的变劣。特别地，液体肥料添加剂必须远离与固体肥料接触的固体肥料撒布装置的那些部件。根据本发明的方法，这通过将田地喷洒器和固体肥料撒布装置以合适的设置分开安装在同一车辆上来实现，从而避免例如将液体肥料添加剂向下吹向固体肥料撒布装置。由此防止了固体肥料组分被液体肥料添加剂润湿。特别地，由此防止了形成团块和材料粘附在肥料撒布装置上。
本发明的方法还可解决使用肥料和肥料添加剂的混合物的另一个挑战：肥料和肥料添加剂(例如硝化抑制剂、反硝化抑制剂或尿素酶抑制剂)的使用寿命可能是非常不同的。例如，与普通含氮肥料相比，抑制剂可能具有有限的储存寿命。因此，将一种配制剂中的两种组分组合(例如通过将抑制剂化合物掺入肥料的颗粒形式和/或用抑制剂化合物涂覆肥料的颗粒形式)会导致活性抑制剂化合物与肥料含量之比的时间依赖性变化。
此外，现在可通过使用本发明的方法来由用户改变肥料与肥料添加剂的浓度和比例，这与将它们组合在一种产品中完全相反。这是期望的，其允许用户优化施肥过程，例如具体条件如土壤质量、湿度、温度和其他气候条件。
根据本发明的一个实施方案，测量车辆的速度。作为车辆速度以及固体肥料撒布装置(特别是固体肥料撒布装置的喷射口)与田地喷洒器(特别是田地喷洒器的喷嘴)之间的纵向距离的函数，控制固体肥料的在作业区域上的撒布速度和液体肥料添加剂在作业区域上的喷洒速度。这使得分别将预定量的固体肥料和液体肥料添加剂施用至田地的各片。
这允许有利地调节沉积在田地各片上的固体肥料和液体肥料添加剂的量，从而使得还可控制这两种组分的比例。因此，田地的作业区域是应施用肥料的区域。将该作业区域分成“片”，这代表可用固体肥料撒布装置和田地喷洒器特别处理的最小单位面积。片的尺寸取决于由固体肥料撒布装置和田地喷洒器产生的分布的几何形状。例如，固体肥料和液体肥料添加剂分布的工作宽度可根据其具体构型而变化。
两种化合物施用至田地的速度可以协调以达到预定比例。应注意的是，固体肥料和液体肥料添加剂不必在正好相同的时间点施用至田地的正好相同的片。例如，固体肥料撒布装置可安装在车辆的后部，而田地喷洒器安装在前面。因此，田地的特定片可首先与液体肥料添加剂接触，随后与固体肥料接触，或者以相反的方式。
根据另一实施方案，替代或额外地确定车辆的地理位置，且固体肥料和液体肥料添加剂的预定量的分别取决于田地上的确定位置。
可确定车辆的位置，例如使用卫星导航***如GPS***或类似的***来在地理网格上定位车辆。这允许将田地的位置与数字地图上的位置相关联。然而，也可相对于田地的参考点来测量车辆的位置，例如通过从参考点开始跟踪车辆的方向和速度。在该实施方案中，可有利地优化固体肥料和液体肥料添加剂的量以适应田地不同位置的条件。
根据本发明的一个实施方案，固体肥料呈粒状或颗粒形式。这是固体肥料的常见形式，并允许使用如下所述的不同类型的颗粒，例如具有特定释放模式的肥料。
根据本发明的一个实施方案，固体肥料为固体含氮肥料。本发明方法具有如下优点：固体含氮肥料和液体肥料添加剂可从两个独立的储存器施用，并且在将肥料撒布在土壤上之前不混合，同时减少氮损失，即氨损失。此外，如上所述，可根据用户的需求调节所用的固体肥料和液体肥料添加剂的比例。如此可对经处理的土壤进行优化。
术语“肥料”应理解为用于促进植物和果实生长的化合物。肥料通常经由土壤或土壤替代物施用，以供植物根吸收。该术语还包括下文所述的一种或多种不同类型的肥料的混合物。术语“肥料”可分为若干类，包括：a)有机肥料(由腐烂的植物/动物质组成)，b)无机肥料(由化学品和矿物质组成)和c)含尿素的肥料。
根据本发明，至少可使用以下固体肥料或其组合：
有机肥料包括厩肥，例如液体厩肥、半液体厩肥、液体粪水、沼气厩肥、畜栏厩肥或秸秆厩肥、泥浆、生活污泥、蚯蚓粪、泥炭、海藻、堆肥、生活污水和海鸟粪。通常也种植绿肥作物以增加土壤的养分(尤其是氮)。人造的有机肥料包括堆肥、血粉、骨粉和海藻提取物。其他实例为酶消化的蛋白质、鱼粉和羽毛粉。前几年的分解作物残留物是肥力的另一个来源。
无机肥料通常通过化学方法(例如Haber-Bosch方法)制造，也使用天然沉积物，同时化学改变它们(例如浓缩的三重过磷酸盐)。天然无机肥料包括智利硝酸钠、磷酸盐矿岩、石灰石和生钾肥。
典型的固体肥料为结晶的、造粒的或颗粒形式。典型的含氮无机肥料为硝酸铵、硝酸铵钙、硫酸铵、硝酸硫酸铵、硝酸钙、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、硫代硫酸铵和氰氨化钙。
无机肥料可为NPK肥料。“NPK肥料”是以适当浓度和组合配制的无机肥料，包含三种主要养分氮(N)、磷(P)和钾(K)以及典型的S、Mg、Ca和微量元素。“NK肥料”包含两种主要养分氮(N)和钾(K)以及典型的S、Mg、Ca和微量元素。“NP肥料”包含两种主要养分氮(N)和磷(P)以及典型的S、Mg、Ca和微量元素。NPK、NK和NP肥料可以以化学方式生产或由其单一组分的混合物生产。
含尿素的肥料可为尿素、甲醛-脲、尿素-硫，尿素基NPK肥料或尿素-硫酸铵。还设想使用尿素作为肥料。在使用或提供含尿素肥料或尿素的情况下，特别优选可添加或额外存在如下所述的尿素酶抑制剂，或者同时使用或与含尿素肥料结合使用。
在其他实施方案中，肥料混合物可作为缓释肥料提供，或者可包含或含有缓释肥料。所述肥料可例如在任何合适的时间段内释放，例如在1-5个月，优选最多3个月的时间内。缓释肥料的成分的典型实例为IBDU(异丁叉二脲)，例如含有约31-32％的氮，其中90％是水不溶性的；或UF，即含有约38％氮的脲-甲醛产品，其中约70％可以以水不溶性氮的形式提供；或含有约32％氮的CDU(丁烯叉二脲)；或含有约38-40％氮的MU(亚甲基脲)，其中25-60％通常为冷水不溶性氮；或含有约40％氮的MDU(亚甲基二脲)，其中小于25％为冷水不溶性氮；或含有约40％氮的DMTU(二亚甲基三脲)，其中小于25％为冷水不溶性氮；或TMTU(三亚甲基四脲)，其可作为UF产品的组分提供；或TMPU(三亚甲基五脲)，其也可作为UF产品的组分提供。肥料混合物也可为含有乙炔二脲和至少一种其他有机含氮肥料的混合物的长期含氮肥料，所述其他有机含氮肥料选自亚甲基脲、异丁叉二脲、丁烯叉二脲、取代的三嗪酮、二缩三脲或其混合物。
任何上述肥料或肥料形式可适当地组合。
在本发明的术语中，“混合物”或“农业化学混合物”意指至少两种活性化合物如数种肥料或一种肥料和肥料添加剂的组合。术语“混合物”和“农业化学混合物”是可互换的。农业化学混合物可一起配制或分开配制。如果农业化学混合物分开配制，则肥料和肥料添加剂以时间关系(即同时或随后)施用，而随后的施用以允许肥料和肥料添加剂组合作用在土壤上的时间间隔进行。如果农业化学混合物是一起配制的，则仍然单独施用至少一种肥料添加剂，从而使得所述农业化学混合物和所述至少一种肥料添加剂以时间关系(即同时或随后施用)施用，而随后的施用以允许农业化学混合物和肥料添加剂组合作用在土壤上的时间间隔进行。
术语“至少一个(种)”应理解为1、2、3个(种)或更多。
术语“土壤”应理解为由存在于陆地表面的生物(例如微生物(如细菌和真菌)、动物和植物)和非生物物质(例如矿物质和有机物质(例如不同程度分解的有机化合物)、液体和气体)组成的天然体，其特征在于由于各种物理、化学、生物和人为过程而可与初始材料区分开的土壤层。从农业的角度来看，土壤主要被认为是植物的支撑体和主要营养基(植物栖息地)。
根据本发明的一个实施方案，液体肥料添加剂包括硝化抑制剂和/或尿素酶抑制剂和/或反硝化抑制剂。这减少了土壤的氮损失，提高了所用含氮肥料的效率。例如，如上所述的呈固体肥料形式的含尿素肥料和呈液体形式的抑制剂的组合允许优化所用肥料的量且避免氮损失。
术语“硝化抑制剂”应理解为减缓或停止硝化过程的任何化学物质。硝化抑制剂通过抑制细菌如亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas spp.)和/或古细菌(Archaea)的活性来延缓铵向硝酸盐的自然转化。术语“硝化”应理解为氨(NH3)或铵(NH4 +)被氧生物氧化成亚硝酸盐(NO2 -)，这些亚硝酸盐随后被微生物氧化成硝酸盐(NO3 -)。除硝酸盐(NO3 -)外，硝化还产生一氧化二氮。硝化是土壤中氮循环的重要步骤。
术语“反硝化”应理解为硝酸盐(NO3 -)和亚硝酸盐(NO2 -)微生物转化成氮的气态形式(通常为N2或N2O)。该呼吸过程响应于电子给体如有机物质的的氧化而减少了氮的氧化形式。优选的氮电子受体以最热力学有利至最不热力学上有利的顺序包括：硝酸盐(NO3 -)、亚硝酸盐(NO2 -)、一氧化氮(NO)和一氧化二氮((N2O)。在一般的氮循环中，反硝化通过将N2返回至大气中而完成了循环。该过程主要由异养菌(例如脱氮副球菌(Paracoccusdenitrificans)和各种假单胞菌(假单胞菌))实施，然而还找到了自养性反硝化菌(例如脱氮硫杆菌(Thiobacillus denitrificans))。反硝化菌存在于所有主要的***发育群体中。当面临氧短缺时，许多细菌种属能从利用氧气转换至利用使用硝酸盐，从而以称为反硝化作用的过程来支持呼吸，在此期间将水溶性硝酸盐转化为进入大气中的气态产物，包括一氧化二氮。
“一氧化二氮”通常称为快乐气体或笑气，其是具有化学式N2O的化合物。在室温下，它是无色的不燃性气体。一氧化二氮通过硝化和反硝化的微生物过程在土壤中自然产生。一氧化二氮的该自然排放可由于各种农业实践和活动而增加，包括例如：a)通过使用矿物质和有机肥料而直接向土壤中添加氮，b)种植固氮作物，c)培育高有机物含量的土壤。
设想的替代或额外的硝化抑制剂的实例为亚油酸，α-亚麻酸，对香豆酸甲酯，阿魏酸甲酯，3-(4-羟基苯基)丙酸甲酯(MHPP)，水黄皮次素，brachialacton，对苯醌sorgoleone，2-氯-6-(三氯甲基)吡啶(氯定(nitrapyrin)或N-serve)，双氰胺(DCD，DIDIN)，3,4-二甲基吡唑(DMP)，3,4-二甲基吡唑衍生物，3,4-二甲基吡唑磷酸酯(DMPP，ENTEC)，4-氨基-1,2,4-***盐酸盐(ATC)，1-氨基-2-硫脲(ASU)，2-氨基-4-氯-6-甲基嘧啶(AM)，2-巯基苯并噻唑(MBT)，5-乙氧基-3-三氯甲基-1,2,4-噻二唑(terrazole，氯唑灵(etridiazole))，2-磺胺基噻唑(ST)，硫代硫酸铵(ATU)，3-甲基吡唑(3-MP)，3,5-二甲基吡唑(DMP)，1,2,4-***硫脲(TU)，N-(1H-吡唑基甲基)乙酰胺如N-((3(5)-甲基-1H-吡唑-1-基)甲基)乙酰胺和N-(1H-吡唑基-甲基)甲酰胺如N-((3(5)-甲基-1H-吡唑-1-基)甲基甲酰胺，N-(4-氯-3(5)甲基-吡唑-1-基甲基)甲酰胺，N-(3(5),4-二甲基-吡唑-1-基甲基)甲酰胺，3,4-二甲基吡唑磷酸酯琥珀酸和4,5-二甲基吡唑磷酸酯琥珀酸，印度楝，基于印度楝成分的产品，氰胺，三聚氰胺，沸石粉，儿茶酚，苯醌，四硼酸钠，硫酸锌。
液体肥料添加剂可包含至少一种选自如下组的硝化抑制剂：2-(3,4-二甲基-吡唑-1-基)琥珀酸、3,4-二甲基吡唑(DMP)、3,4-二甲基二甲基吡唑衍生物、3,4-二甲基吡唑磷酸酯(DMPP)、双氰胺(DCD)、1H-1,2,4-***、3-甲基吡唑(3-MP)、2-氯-6-(三氯甲基)吡啶、5-乙氧基-3-三氯甲基-1,2,4-噻二唑、2-氨基-4-氯-6-甲基嘧啶、2-巯基苯并噻唑、2-磺胺基噻唑、硫脲、叠氮化钠、叠氮化钾、1-羟基吡唑、2-甲基吡唑-1-甲酰胺、4-氨基-1,2,4-***、3-巯基-1,2,4-***、2,4-二氨基-6-三氯甲基-5-三嗪、二硫化碳、硫代硫酸铵、三硫代碳酸钠、2,3-二氢-2,2-二甲基-7-苯并呋喃酚氨基甲酸甲酯和N-(2,6-二甲基苯基)-N-(甲氧基乙酰基)-丙氨酸甲酯。
适合组合上述硝化抑制剂的肥料是上文所述的尿素和/或含铵的N-有机和无机肥料。
设想的尿素酶抑制剂的实例包括N-正丁基硫代磷酸三酰胺(NBPT，Agrotain)，N-正丙基硫代磷酸三酰胺(NPPT)，2-硝基苯基磷酸三酰胺(2-NPT)，本领域技术人员已知的其他NXPT，苯基磷酰二胺(PPD/PPDA)，氢醌，硫代硫酸铵，以及NBPT和NPPT的混合物(参见例如US 8,075,659)。NBPT和NPPT的该混合物可包含基于活性物质总量为40-95重量％，优选60-80重量％量的NBPT。该混合物以LIMUS销售，其是包含约16.9重量％的NBPT和约5.6重量％的NPPT和约77.5重量％的其他成分(包括溶剂和助剂)的组合物。此外，尿素酶抑制剂可为印度楝和基于印度楝成分的产品。特别优选地，所述组合物包含NBPT和NPPT，其中NBPT以1-99.99重量％，更优选10-99.9重量％，最优选20-99重量％，特别优选30-98重量％，更特别优选40-95重量％，最特别优选50-90重量％，尤其是60-85重量％，尤其优选72-80重量％，例如74-77重量％的量存在，在每种情况下基于组合物中所含的(硫代)磷酸三酰胺的总重量。
适合与尿素酶抑制剂组合的肥料为上文所述的含尿素的肥料。
反硝化抑制剂的实例为选自如下组的嗜球果伞素：唑菌胺酯(pyraclostrobin)、腈嘧菌酯(azoxystrobin)、醚菌胺(dimoxystrobin)、enestroburin、氟嘧菌酯(fluoxastrobin)、亚胺菌(kresoxim-methyl)、叉氨苯酰胺(metominostrobin)、肟醚菌胺(orysastrobin)、啶氧菌酯(picoxystrobin)、肟菌酯(trifloxystrobin)、pyrametostrobin、pyraoxystrobin、coumoxystrobin、coumethoxystrobin、fenaminostrobin(＝diclofenoxystrobin)、flufenoxystrobin、2-(2-(6-(3-氯-2-甲基苯氧基)-5-氟嘧啶-4-基氧基)-苯基)-2-甲氧基亚氨基-N-甲基乙酰胺、3-甲氧基-2-(2-(N-(4-甲氧基苯基)-环丙烷甲酰亚氨基硫基甲基)-苯基)-丙烯酸甲酯、(2-氯-5-[1-(3-甲基苄氧基亚氨基)乙基]苄基)氨基甲酸甲酯和2-(2-(3-(2,6-二氯苯基)-1-甲基亚烯丙基氨基氧基甲基)-苯基)-2-甲氧基亚氨基-N-甲基乙酰胺。
适合与反硝化抑制剂组合的肥料都是含氮肥料，如上文所述。
根据本发明的另一实施方案，检测从田地作业区域上的植物发射的电磁辐射。对检测到的所述电磁辐射进行分析，从而获得田地各片的氮状态值。作为获得的各片氮状态值的函数，计算田地各片的液体肥料添加剂与固体肥料的比例。然后，将计算比例的液体肥料添加剂与固体肥料施用至田地的各片。
根据该实施方案，可在车辆在田地运动的同时计算液体肥料添加剂与固体肥料的比例。因此，可提供非侵入的田间方法。
根据一个实施方案，检测的电磁辐射由田地的植物反射。例如，由阳光或环境光提供的电磁辐射被植物反射。然后检测该反射的辐射。可额外检测阳光或环境光的直接光强度，以便在操作期间考虑变化。此外，电磁辐射可以由可安装在车辆上的光源发射。该光源的发射被植物反射，然后检测。
然后，可通过分析检测到的电磁辐射的具体光谱来获得氮状态值。特别地，使用两个波长来分析，一个处于检测的电磁辐射的可见光谱内，特别是与植物叶绿素含量有关的波长；一个处于与生物量有关的不可见近红外光谱内。在初始校准程序之后，分析这些波长的强度，从而使得可计算发射检测电磁辐射的植物所吸收的氮量。从该数据可获得田地特定片的氮状态值。然后，不仅可使用氮状态值来计算应施用至该片的肥料量，而且可计算应施用的液体肥料添加剂与固体肥料的比例。因此，提供了一种实时方法，其用于获得肥料和肥料添加剂的所需量，并因此将这些量施用至田地。
本发明第一方面的车辆包括安装在车辆上的用于在作业区域上撒布固体肥料的固体肥料撒布装置和与固体肥料撒布装置分开安装在车辆上的用于在作业区域上喷洒液体肥料添加剂的田地喷洒器。因此，田地喷洒器相对于固体肥料撒布装置设置，从而防止液体肥料添加剂与固体肥料撒布装置的表面(其还与固体肥料接触)接触。
本发明的车辆设置成执行本发明的方法，因此具有相同的优点。特别地，固体肥料撒布装置和田地喷洒器以使得液体肥料添加剂不到达喷出固体肥料的固体肥料撒布装置的部分的方式设置。因此，有利地避免了形成团块或者固体肥料粘附到撒布装置上。
特别地，本发明的车辆可用于撒布如上所述的固体含氮肥料和液体肥料添加剂。
在本发明的一个实施方案中，固体肥料撒布装置包括至少一个具有喷射口的喷射装置，并且田地喷洒器以与喷射口相距一定的距离并且相对于喷射口的方向设置在车辆上，从而使得液体肥料添加剂在喷洒时不会到达喷射口。
特别地，固体肥料撒布装置的喷射装置是固体肥料离开该装置并喷到田地的部件。具体结构取决于所用的撒布机的类型。
在一个实施方案中，固体肥料撒布装置包括离心撒布机。这是肥料撒布机的常见类型之一。其适于将固体肥料(例如呈颗粒形式)施用至车辆周围的大区域。
根据本发明，离心撒布机可包括至少一个旋转盘，并且田地喷洒器可以以与旋转盘相距一定的距离并且相对于旋转盘的方向设置在车辆上，从而使得液体肥料添加剂在喷洒时不会到达旋转盘。
在离心撒布机的情况下，喷射装置通常包括旋转盘，通过离心力从其中喷出固体肥料。该机构的特征取决于肥料材料(例如颗粒)与盘材料之间的摩擦。如果盘被液体肥料添加剂润湿，则肥料可能不会以与干燥盘一样宽的半径喷出，或者肥料可在田地不均匀地分布。因此，旋转盘需要保持干燥且加以保护以防液体肥料添加剂。
或者，固体肥料撒布装置可包括气动撒布机。这是另一种常见类型的肥料撒布机，这使得固体肥料以非常受控的方式分布在田地上。
在另一实施方案中，气动撒布机包括至少一个偏转板，并且田地喷洒器以与偏转板相距一定的距离且相对于偏转板的方向设置在车辆上，从而使得液体肥料添加剂在喷洒时不会到达偏转板。
通常，气动撒布机通过将肥料以肥料流的方式喷射至板上而起作用，然后将其偏转并以限定的角度撒布。根据本发明，防止板与液体肥料添加剂接触。潮湿的表面可改变偏转行为，并导致肥料在田地不受控制或不均匀地分布。
在本发明的一个实施方案中，固体肥料撒布装置设置在行进方向上的车辆后部，并且田地喷洒器设置在行进方向的车辆前部。或者，固体肥料撒布装置可设置在行进方向上的车辆前部，并且田地喷洒器设置在行进方向上的车辆后部。此外，固体肥料撒布装置和田地喷洒器可设置在行进方向上的车辆后部，或者固体肥料撒布装置和田地喷洒器可设置在车辆的前部。然而，所述设置能防止液体肥料添加剂与固体肥料撒布装置的表面(其也与固体肥料接触)接触。
特别地，田地喷洒器的喷嘴可定向成使得液体肥料添加剂不与固体肥料撒布装置的关键部分接触。
根据本发明，车辆可包括拖车。术语“车辆”应理解为意指固体肥料撒布装置和田地喷洒器可安装在其上且在田地运动的运输工具。特别地，其可包括拖拉机和一台或多台拖车。固体肥料撒布装置和田地喷洒器均可安装在车辆和/或拖车的任何部分上，只要该设置确保防止液体肥料添加剂与固体肥料撒布装置(其也与固体肥料接触)接触。有利的是，如果使用拖车，则可扩大固体肥料撒布装置与田地喷洒器之间的距离，从而保护固体肥料撒布装置免受液体肥料添加剂的影响。
车辆也可自动运动，例如使用引导车辆在田地沿预定路径运动的自动控制器。
在另一实施方案中，车辆包括用于测量车辆速度的传感器。此外，其包括控制单元，所述单元作为车辆的速度以及固体肥料撒布装置(特别是固体肥料撒布装置的喷射口)与田地喷洒器(特别是田地喷洒器的喷嘴)之间的纵向距离的函数来控制固体肥料，特别是固体含氮肥料在田地上的撒布速度，以及液体肥料添加剂在田地上的喷洒速度，从而使得分别将预定量的固体肥料和液体肥料添加剂施用至田地的各片。
通常将固体肥料和液体肥料添加剂连续施用至田地。为了控制沉积在田地上的材料量，可调节撒布速度和喷洒速度。实现固体肥料和液体肥料添加剂在田地上的确定沉积所需的速度取决于车辆相对于田地的速度。此外，固体肥料撒布装置和田地喷洒器的分离可导致如下情况：两个装置同时将材料施用至田地的不同片。例如，田地喷洒器可设置在固体肥料撒布装置前方10米处。取决于具体设置，固体肥料撒布装置可能需要多运动10米才能将固体肥料施用至先前喷洒液体肥料添加剂的同一区域。为了达到两种化合物的预定比例，需要相对于时间协调速度，以便在田地的各片都达到正确的比例。
在一个实施方案中，车辆替代或者额外地包括与控制单元连接的地理定位装置。所述控制单元适于作为车辆地理位置的函数来控制固体肥料在作业区域上的撒布速度和液体肥料添加剂在作业区域上的喷洒速度。
这允许使用田地特定位置的土壤性质的信息来分别优化固体肥料和液体肥料添加剂的量。例如，如果应在田地的片上施用较少的氮，则可相应地调节速度。该信息可存储在数字地图中，然后用于控制田地施肥过程。
根据本发明的另一实施方案，车辆进一步包括用于检测由田地作业区域上的植物发射的电磁辐射的光学传感器、用于基于检测到的所述电磁辐射获得田地各片的氮状态值的分析单元、用于作为获得的各片氮状态值的函数计算田地各片的液体肥料添加剂与固体肥料的比例的计算单元，以及用于控制将计算比例的液体肥料添加剂与固体肥料施用至田地各片的控制单元。
根据本发明的一个实施方案，光学传感器安装在车辆上。光学传感器的位置使得可检测从位于待施用肥料和肥料添加剂的当前作业区域前方的植物发射的电磁辐射。因此，液体肥料添加剂与固体肥料的比例可基于在紧临施用液体肥料添加剂和固体肥料之前计算出的氮状态值而施用至各片。
根据一个实施方案，光学传感器检测检测可见光谱以及近红外光谱内的电磁辐射。特别地，检测这些光谱各自中的至少一种波长的强度，优选地检测各光谱中两种或更多种波长的强度。
根据另一实施方案，光学传感器为数码照相机，例如拍摄田地各片的照片的CCD照相机。然后，分析单元包括可分析照片中显示的植物氮状态的照片处理单元。
根据另一实施方案，光学传感器安装在太空，例如安装在卫星上。卫星照片被传送到可安装在车辆上或其他地方的分析单元。然后将数据由分析单元传送到控制液体肥料添加剂和固体肥料的施用的控制单元。
根据本发明的第二方面，所述方法包括使用安装在车辆上的肥料撒布装置将肥料撒布至作业区域上，并使用与肥料撒布装置分开安装在车辆上的田地撒布机将肥料添加剂撒布至作业区域上，确定车辆的地理位置，并根据田地的确定位置分别将预定量的肥料和肥料添加剂施用至田地。
本发明的方法特别地解决了使用肥料和肥料添加剂的混合物的以下挑战：肥料和肥料添加剂(例如硝化抑制剂、反硝化抑制剂或尿素酶抑制剂)的使用寿命可能是非常不同的。例如，与普通含氮肥料相比，抑制剂可能具有有限的储存期。因此，将一种配制剂中的两种组分组合(例如通过将抑制剂化合物掺入呈颗粒形式的肥料中)会导致活性抑制剂化合物与肥料含量之比的时间依赖性变化。
根据本发明第二方面的方法，与将它们组合在一种产品中相反，现在可由用户改变肥料和肥料添加剂的浓度和比例。这是所期望的，用户能优化施肥过程，例如根据具体条件如土壤质量、湿度、温度和其他气候条件。
可以确定车辆的位置，例如使用卫星导航***如GPS***或类似***来在地理网格上定位车辆。这允许将田地的位置与数字地图上的位置相关联。然而，也可相对于田地的参考点来测量车辆的位置，例如通过从参考点开始跟踪车辆的方向和速度。在该实施方案中，可有利地优化肥料和肥料添加剂的量以适应田地不同位置的条件。
根据另一实施方案，测量车辆的速度，并且作为车辆速度以及肥料撒布装置与田地撒布机之间纵向距离的函数来控制肥料和肥料添加剂在作业区域上的撒布速度，从而使得分别将预定量的肥料和肥料添加剂施用至田地的各片。
此外，可作为车辆速度以及肥料撒布装置的喷射口与田地撒布机的另一喷射口或喷嘴之间纵向距离的函数来控制肥料和肥料添加剂在作业区域上的撒布速度。这使得将预定量的肥料和肥料添加剂分别施用至田地的各片。
这允许有利地调节沉积在田地各片上的肥料和肥料添加剂的量，从而使得可控制两种组分的比例。因此，田地的作业区域是应施用肥料的区域。该作业区域分成“片”，这代表可用固体肥料撒布装置和田地撒布机特意处理的最小单位面积。片的尺寸取决于肥料撒布装置和田地撒布机产生的分布的几何形状。例如，肥料和肥料添加剂分布的工作宽度可根据其具体设置而变化。
将两种化合物施用至田地的速度协调以达到预定的比例。应注意的是，肥料和肥料添加剂不必在正好相同的时间点施用至田地的正好相同的片。例如，固体肥料撒布装置可安装在车辆的后部，而田地喷洒器安装在前面。因此，田地的特定片可首先与液体肥料添加剂接触，随后与固体肥料接触，或者以相反的方式。
根据本发明的另一实施方案，检测由田地作业区域的植物发射的电磁辐射。对所述检测的电磁辐射进行分析，从而获得田地各片的氮状态值。作为获得的各片的氮状态值的函数，计算田地各片的肥料添加剂与肥料的比例。然后将计算比例的肥料添加剂与肥料施用至田地的各片。
根据该实施方案，可在车辆在田地运动的同时计算肥料添加剂与肥料的比例。因此，可提供非侵入的田间方法。
根据一个实施方案，如上所述，被检测的电磁辐射由田地的植物反射。此外，然后可如上所述获得氮状态值。然后，氮状态值不仅可用于计算应施用至特定片的肥料量，而且可用于计算应施用的肥料添加剂与肥料的比例。因此，提供了一种实时方法，其用于获得待施用的肥料和肥料添加剂的所需量，并因此将这些量施用至田地。
肥料可为固体肥料，并且肥料添加剂可为液体肥料添加剂。在这种情况下，田地撒布机为用于喷洒液体肥料添加剂的田地喷洒器。在这种情况下，根据本发明，防止液体肥料添加剂与肥料撒布装置的表面(其也与固体肥料接触)接触。
如对本发明第一方面所述的那样，在这种情况下，田地喷洒器和肥料撒布装置的设置避免了液体肥料添加剂向下吹向固体肥料撒布装置。由于肥料撒布装置和田地喷洒器彼此分开地安装在车辆上，因此防止了液体肥料添加剂对固体肥料的润湿，从而防止液体肥料添加剂与固体肥料撒布装置的表面(其也与固体肥料接触)接触。特别地，由此防止了形成团块和材料粘附在肥料撒布装置上。
因此，固体肥料撒布装置和田地喷洒器均可安装在车辆和/或拖车的任何部分上，只要该设置确保防止液体肥料添加剂与固体肥料撒布装置的表面(其也与固体肥料接触)接触。有利的是，如果使用拖车，则可扩大固体肥料撒布装置与田地喷洒器之间的距离，从而保护固体肥料撒布装置免受液体肥料添加剂的影响。
根据一个实施方案，固体肥料为固体含氮肥料。本发明的方法具有以下优点：固体含氮肥料和液体肥料添加剂可从两个独立的储存器施用，并且在将肥料撒布在土壤上之前不混合，同时减少氮损失，例如氨损失。此外，可根据用户的需求调节所用的固体肥料和液体肥料添加剂的比例。如此可对经处理的土壤进行优化。
本发明第二方面的方法允许使用关于田地特定位置的土壤性质的信息来分别优化固体肥料和液体肥料添加剂的量。例如，如果应将较少的氮施用至田地的片，则可相应地调节速度。该信息可存储在数字地图中，然后用于控制田地施肥过程。
根据本发明的第二方面，可使用上文所述的固体肥料或其组合。此外，根据本发明的第二方面，肥料也可为液体的。
因此，肥料也可为以下之一或其组合：
含尿素的肥料也可为无水铵或尿素-硝酸铵(UAN)溶液。缓释肥料也可为含有约30％氮的MO(羟甲基脲)，其通常可以以溶液形式使用；或通常含有约28％氮的UT(脲三嗪酮溶液)。
任何上述肥料或肥料形式可适当地组合。
固体肥料可呈上文所述的粒状或颗粒形式。
根据本发明第二方面的一个实施方案，肥料添加剂包括上文就本发明第一方面所述的硝化抑制剂和/或尿素酶抑制剂和/或反硝化抑制剂。
本发明第二方面的车辆包括安装在车辆上的用于将肥料撒布在作业区域上的肥料撒布装置、与肥料撒布装置分开地安装在车辆上的用于将肥料添加剂撒布至作业区域上的田地撒布机、用于控制作业区域上的肥料和肥料添加剂撒布速度的控制单元，以及与控制单元连接的地理定位装置，其中所述控制单元适于作为车辆地理位置的函数来控制作业区域上的肥料和肥料添加剂的撒布速度。
本发明的车辆设置成执行本发明的方法，因此具有相同的优点。
通常将肥料和肥料添加剂，特别是液体肥料添加剂连续施用至田地。为了控制沉积在田地的材料的量，可调节撒布速度。实现肥料和肥料添加剂在田地上的确定沉积所需的速度取决于车辆相对于田地的速度。此外，肥料撒布装置和田地撒布机的分离可导致如下情况：两个装置同时将材料施用至田地的不同片。例如，田地撒布机可设置在肥料撒布装置前方10米处。取决于具体设置，肥料撒布装置可能需要多运动10米，才能将肥料施用至先前撒布肥料添加剂的同一区域。为了达到两种化合物的预定比例，需要相对于时间协调速度，以便在田地的各片都达到正确的比例。
特别地，肥料撒布装置适于在作业区域上撒布固体肥料，而田地撒布机是用于在作业区域上喷洒液体肥料添加剂的田地喷洒器，如上文就本发明的第一方面所述。此外，本发明的车辆可用于撒布如上所述的固体含氮肥料。
因此，肥料撒布装置和田地喷洒器设置成使得液体肥料添加剂不到达喷射肥料的肥料撒布装置部分。因此，有利地避免了形成团块或固体肥料粘附到撒布装置上。
通常，根据本发明的第二方面，肥料可为固体和/或液体的，并且肥料添加剂可为固体和/或液体的。
在一个实施方案中，车辆包括用于测量车辆速度的传感器。此外，控制单元作为车辆速度以及肥料撒布装置的喷射口与田地撒布机的喷射口(如果肥料添加剂为液体的，则为喷嘴)之间的纵向距离的函数来控制肥料和肥料添加剂在作业区域上的撒布速度。因此，分别将预定量的肥料和肥料添加剂施用至田地的各片。
特别地，固体肥料撒布装置的喷射装置是固体肥料离开该装置并喷射到田地的部分。具体结构取决于所用的撒布机的类型。
在一个实施方案中，固体肥料撒布装置包括离心撒布机。这是肥料撒布机的常见类型之一。其适于将固体肥料(例如呈颗粒形式)施用至车辆周围的大区域。
根据本发明，离心撒布机可包括至少一个旋转盘，并且田地喷洒器可以以与旋转盘相距一定的距离并且相对于旋转盘的方向设置在车辆上，从而使得液体肥料添加剂在喷洒时不会到达旋转盘。
在离心撒布机的情况下，喷射装置通常包括旋转盘，通过离心力从其中喷射出固体肥料。该机构的特征取决于肥料材料(例如颗粒)与盘材料之间的摩擦。如果盘被液体肥料添加剂润湿，则肥料可能不会以与干燥盘一样宽的半径喷出，或者肥料可在田地上不均匀地分布。因此，旋转盘需要保持干燥且加以保护以防液体肥料添加剂。
或者，固体肥料撒布装置可包括气动撒布机。这是另一种常见类型的肥料撒布机，这使得固体肥料以非常受控的方式分布在田地上。
在另一实施方案中，气动撒布机包括至少一个偏转板，并且田地喷洒器以与偏转板相距一定的距离且相对于偏转板的方向设置在车辆上，从而使得肥料添加剂，特别是液体肥料添加剂在喷洒时不会到达偏转板。
通常，气动撒布机通过将肥料以肥料流的方式喷射至板上而起作用，然后将其偏转并以限定的角度撒布。根据本发明，防止板与液体肥料添加剂接触。潮湿的表面可改变偏转行为，并导致肥料在田地上不受控制或不均匀地分布。
在本发明的一个实施方案中，固体肥料撒布装置设置在行进方向上的车辆后部，并且田地喷洒器设置在行进方向的车辆前部。或者，固体肥料撒布装置可设置在行进方向上的车辆前部，并且田地喷洒器设置在行进方向上的车辆后部。此外，固体肥料撒布装置和田地喷洒器设置在行进方向上的车辆后部，或者固体肥料撒布装置和田地喷洒器设置在车辆的前部。然而，所述设置能防止液体肥料添加剂与固体肥料撒布装置的表面(其也与固体肥料接触)接触。
特别地，田地喷洒器的喷嘴可定向成使得液体肥料添加剂不与固体肥料撒布装置的关键部分接触。
根据另一实施方案，车辆进一步包括用于检测由田地作业区域上的植物发射的电磁辐射的光学传感器、用于基于所述检测的电磁辐射获得田地各片的氮状态值的分析单元、用于作为获得的各片氮状态值的函数计算田地各片的肥料添加剂与肥料的比例的计算单元，以及用于控制将计算比例的液体肥料添加剂与固体肥料施用至田地各片上的控制单元。
根据本发明的一个实施方案，如上所述，光学传感器安装在车辆上。因此，可基于在紧临施用肥料添加剂和肥料之前计算的氮状态值，将肥料添加剂与肥料的比例施用至各片。
根据一个实施方案，光学传感器如上所述检测可见光谱以及近红外光谱内的电磁辐射。根据另一实施方案，光学传感器为数码照相机，分析单元包括如上所述的照片处理单元。
现在参照附图描述本发明的实施方案。
图1显示了本发明车辆的实施方案，
图2示意性地显示了本发明车辆的设置，
图3示意性地显示了本发明车辆另一设置，
图4显示了田地喷洒器的示例，
图5显示了离心撒布机的示例，
图6显示了气动撒布机的喷射装置的示例
图7显示了实验数据的图。
参考图1和2，其描述了本发明车辆3的第一实施方案。
车辆3是可在田地1上运动的拖拉机。然而，车辆3还可包括拖拉机和/或拖车。此外，其包括速度传感器9和地理定位装置10，二者均与控制单元11连接。控制单元11控制用于撒布肥料6，特别是固体含氮肥料6的肥料撒布装置4以及用于撒布肥料添加剂7的田地撒布机5，其分开地安装在车辆上。如果肥料添加剂7是液体的，则田地撒布机5为田地喷洒器5。特别地，控制田地撒布机5或田地喷洒器5的泵或输送机的泵送或输送速度以及肥料6在肥料撒布装置4内的输送速度。
图3显示了车辆3的另一种设置。在这种情况下，光学传感器12安装在车辆3的车顶上。光学传感器12检测由田地1上的植物反射的电磁辐射。光学传感器12安装在车辆运动方向上的肥料撒布装置4和田地喷洒器5的前面。因此，检测由尚未施用肥料6以及肥料添加剂7的植物发出的电磁辐射。光学传感器12检测可见光谱和近红外光谱内的若干波长的强度。光学传感器12的数据被传送到分析单元13。分析单元13适于基于检测到的电磁辐射获得田地1各片的氮状态值。使用可见光谱内的光强度来确定植物叶绿素含量，且使用不可见近红外光谱中的光强度来检测生物量。由分析单元13获得的氮状态值对应于植物吸收的氮的量。然后，将氮状态值传送到计算单元14。计算单元14适于作为所得氮状态值的函数计算施用至已检测到电磁辐射的植物的肥料6的量。此外，计算单元14作为所得氮状态值的函数计算已检测到电磁辐射发射的植物的肥料添加剂7与肥料6的比例。由计算单元14计算的数据被传送到控制肥料撒布装置4以及用于撒布肥料添加剂7的田地撒布机5的控制单元11。任选地，可如上所述地提供地理定位装置10。
根据第一实施方案，在下文中假定肥料添加剂7是液体的，因此田地撒布机5为田地喷洒器5，且肥料6为固体含氮肥料6。然而，在第二实施方案中，肥料添加剂7和肥料6都是液体的。
撒布装置4安装在行进方向上的车辆3的后方，而田地喷洒器5安装在车辆3的前方。因此，两个装置4，5之间的距离选择为可能大。此外，田地喷洒器5的喷嘴5a向下指向土壤，从而使得液体肥料添加剂7(例如尿素酶抑制剂)一旦喷洒，就不会与固体肥料撒布装置4接触，特别是不与其部件上的固体肥料6接触。这些部件特别地为撒布装置4的喷射装置8，这将在下文进一步详细地描述。
在另一实施方案中，撒布装置4安装在行进方向上的车辆3的前部，并且田地喷洒器5安装在车辆3的后部。如果肥料6是固体的，则选择设置以确保防止液体肥料添加剂7与固体肥料撒布装置4的表面(其也固体肥料6接触)接触。
参照图4，其描述了田地喷洒器5的示例。
田地喷洒器5安装在图1和2所示的车辆3上。其与储存液体肥料添加剂7的液体肥料添加剂储存器7a连接。液体肥料添加剂7由线性布置的喷嘴5a喷洒至田地2上，喷嘴5a可以以本领域技术人员已知的多种方式定向和设置。因此，可以以受控的方式用液体肥料添加剂7处理作业区域2的各片。为了控制施用至田地1的液体肥料添加剂7的剂量，控制单元11基于车辆3的地理位置和车辆3在田地1上运动的速度v来控制喷射速度。
参照图5，其描述了呈离心撒布机4形式的撒布装置4的示例。
离心撒布机4安装在图1和2所示的车辆3上。图5显示了离心撒布机4的喷射装置8的主要部件。固体肥料6(如尿素颗粒6)储存在固体肥料储存器6a中。
离心撒布机4进一步包括开口8a，其中尿素颗粒6在旋转盘8b上离开固体肥料储存器6a，旋转盘8b用于通过离心力撒布颗粒6。
肥料颗粒6(例如尿素颗粒6)撒布至田地1的作业区域2各片上的速度由控制单元11基于车辆3的地理位置及其在田地1上的速度v控制。速度主要确由送至旋转盘8b的肥料颗粒6(例如尿素颗粒6)的速度决定。此外，离心撒布机4撒布肥料颗粒6(例如尿素颗粒6)的区域的大小由旋转盘8b的性能和旋转速度决定。
或者，肥料颗粒6和液体肥料添加剂7撒布至田地1的作业区域2各片上的速度由控制单元11基于由计算单元14计算的肥料6的量以及肥料添加剂7与肥料6的比例控制。
为了保护离心撒布机4，特别是喷射装置8以免被液体肥料添加剂7润湿，其定向在远离田地喷洒器5的方向中，以限制来自田地喷洒器5的液体肥料添加剂7到达离心撒布机4的喷射装置8的可能性。
参照图6，其描述了呈气动撒布机4形式的撒布装置4的示例。图6显示了气动撒布机4的喷射装置8。
气动撒布机4安装在图1和2所示的车辆3上。其包括具有开口8a的喷射装置8，其中将固体肥料6输送到偏转板8c，其中固体肥料6(在这种情况下可为肥料颗粒6)的轨迹偏转并且将它们分布到田地1的作业区域2上。
撒布特性，例如固体肥料6撒布的区域以及其撒布的均匀程度基本上由偏转板8c的性质确定，并且可通过液体肥料添加剂7在板8c上的存在来改变。因此，其需要加以保护并保持干燥。如参照离心撒布机4的图5所述，气动撒布机4也设置在车辆3上并且定向成使得液体肥料添加剂7一旦离开田地喷洒器5的喷嘴5a就不会到达喷射装置8。
如上所述，肥料7可为固体或液体的。如果肥料7是固体的并且肥料添加剂7是液体的，则田地喷洒器5相对于肥料撒布装置4设置，从而防止液体肥料添加剂7与肥料撒布装置4的表面(其也与固体肥料6接触)接触。
如果根据第二实施方案，肥料添加剂7和肥料6都是液体的，则田地撒布机5可不相对于肥料撒布装置4设置以防止液体肥料添加剂7与肥料撒布装置4(其也与肥料6接触)接触。在第二实施方案中，控制单元11优选作为车辆3地理位置的函数控制肥料6和肥料添加剂7在作业区域2上的撒布速度，如下文所述。
参照图1-6，其描述了本发明的方法。
再次如第一实施方案那样假定肥料添加剂7是液体的，从而使得田地撒布机5为田地喷洒器5，肥料6为固体含氮肥料6。然而，在第二实施方案中，肥料添加剂7和肥料6是液体的。
车辆3以速度v在田地1上运动，且将固体含氮肥料6(特别是颗粒形式的尿素6)和液体肥料添加剂7(特别是尿素酶抑制剂7)撒布到田地1的作业区域2上。为此，由控制单元11分别控制肥料撒布装置4(特别是离心撒布机4)和田地喷洒器5的撒布速度和喷洒速度。速度传感器9测量车辆3的速度v，地理定位装置10测定车辆3的位置。控制单元11使用这些信息来部分或完全控制施用至土壤的肥料6和肥料添加剂7的绝对量和比例。因此，固体肥料6和液体肥料添加剂7的绝对量和相对比例是针对作业区域2的各片单独确定的。
如果事先不知道肥料添加剂7与肥料6的绝对量以及相对比例，则可在车辆3在田地1上运动时使用光学传感器12、分析单元13和计算单元14来计算肥料添加剂7与肥料6的相应量和比例。然后，控制单元11使用计算单元14的计算数据来控制施用至土壤的肥料添加剂7和肥料6的绝对量和比例。
离心撒布机4和田地喷洒器5设置成使得液体肥料添加剂7不到达离心撒布机4。因此，它们的纵向距离选择为尽可能大，特别是通过将离心撒布机4安装在车辆3后部，而将田地喷洒器5安装在行进方向上的拖车3a的前方。
需要提及的是，本发明的方法中可使用上文所列的任意固体肥料6和上文所列的任意液体肥料添加剂7。
现在参照图7所示的图基于实验数据描述本发明。
由用尿素处理的三种不同土壤测量尿素酶抑制剂降低氨(NH3)损失的效率。改变尿素肥料与尿素酶抑制剂之间的施用时间。确定因氨挥发所导致的氮损失的测量方法通常是已知的(Fenn&Kissel，Ammoniaatatilization from surface applications ofammonium compounds on calcareous soils，Soil Sci.So.Am.J.37，855-859)。
土壤的特性以及实验和测量的日期在表1中给出：
表1：实验中使用的土壤性质的概述以及实验和测量日期
Figure GDA0002933897310000271
将固体尿素肥料撒布至不同的土壤上，并喷洒尿素酶抑制剂
Figure GDA0002933897310000281
测试尿素与尿素酶抑制剂之间的不同施用时间间隔：尿素酶抑制剂分别在尿素撒布前3天、2天和1天(处理号T2-T4)或尿素撒布之后(处理号T9-T11)施用。此外，所述抑制剂分别在紧临尿素撒布之前(处理号T5)和紧临尿素撒布之后(处理号T8)施用至田地。措辞“紧临…之前”或“紧临…之后”意指在一些分钟内。对于对照测量，在不存在任何尿素酶抑制剂下撒布尿素(处理号T6；负面对照)，且与用尿素酶抑制剂处理的尿素颗粒(在尿素颗粒表面上施加液体尿素酶抑制剂配制剂)预混(处理号T7；正面对照)。测试条件汇总在表2中：
表2：实验方案
Figure GDA0002933897310000282
1在200L水/ha中用除草剂喷嘴施用(0.37kg
Figure GDA0002933897310000283
/ha)
2包含0.12％
Figure GDA0002933897310000284
相对于尿素→ 0.37kg
Figure GDA0002933897310000285
/ha
评估的参数是N施肥后0-6和7-12天内的NH3排放。实验结果示于表3和图7中(0-12天)：
表3：含尿素酶抑制剂和不含尿素酶抑制剂(UI)的尿素处理土壤的施用氮的％NH3-氮损失，其中UI在尿素肥料前n天、n天后或同时施用。“紧临…之前”和“紧临…之后”表示延迟数分钟，例如5分钟。尿素处理后12天对各田地进行测量。
Figure GDA0002933897310000286
Figure GDA0002933897310000291
图7中的图分别显示了处理号T2-T11的尿素处理(A)后第一个6天内、在期间(B)之后的6天内的氮相对损失(B)，以及在尿素处理后12天内的氮的总相对损失。
没有使用尿素酶抑制剂的由氨挥发导致的平均氮损失为最初撒布氮的17％。如果与尿素肥料同时使用，则尿素酶抑制剂可将该值降至1.6％。然而，如果在紧临尿素撒布之前或尿素撒布之后将尿素酶抑制剂施用至土壤，则NH3损失类似地分别降至2.1和1.7％。从尿素酶抑制剂喷洒到田地是非特异性的以至于不显著影响氨挥发的一般观点来看，该结果是令人惊讶的。增加尿素肥料的撒布和尿素酶抑制剂的施用之间的时间会增加NH3损失。
因此，如果分开施用固体含氮肥料和液体肥料添加剂，则将固体肥料撒布和液体肥料添加剂施用之间的时间跨度降至小于1小时，优选数分钟，特别是小于5分钟对于确保尿素酶抑制剂的最有效的效果是重要的。
附图标记列表：
1 田地
2 作业区域
3 车辆
4 肥料撒布装置；离心撒布机；气动撒布机
5 田地喷洒器；田地撒布机
5a 喷嘴
6 肥料；尿素颗粒
6a 固体肥料储存器
7 液体肥料添加剂；尿素酶抑制剂
7b 液体肥料添加剂储存器
8 喷射装置
8a 喷射口
8b 旋转盘
8c 偏转板
9 速度传感器
10 地理定位装置
11 控制单元
12 光学传感器
13 分析单元
14 计算单元
v 车辆3的速度

Claims (19)

1.使用在田地(1)上运动的车辆(3)将农业化学混合物施用至田地(1)的作业区域(2)的方法，包括：
使用安装在车辆(3)上的固体肥料撒布装置(4)将固体肥料(6)撒布至作业区域(2)上，和
使用与固体肥料撒布装置(4)分开安装在车辆(3)上的田地喷洒器(5)将液体肥料添加剂(7)喷洒至作业区域(2)上，
其中防止液体肥料添加剂(7)与固体肥料撒布装置(4)的表面接触，其中所述表面还与固体肥料(6)接触，和
其中固体肥料撒布装置(4)设置在行进方向上的车辆(3)的后部，并且田地喷洒器(5)设置在行进方向上的车辆(3)的前部。
2.根据权利要求1所述的方法，其中：
测量车辆(3)的速度(v)，和
作为车辆(3)的速度(v)以及固体肥料撒布装置(4)的喷射口(8a)和田地喷洒器(5)的喷嘴(5a)之间纵向距离的函数来控制固体肥料(6)在作业区域(2)上的撒布速度和液体肥料添加剂(7)在作业区域(2)上的喷洒速度，
从而使得分别将预定量的固体肥料(6)和液体肥料添加剂(7)施用至田地(1)的各片。
3.根据权利要求1所述的方法，其中：
确定车辆(3)的地理位置，和
分别施用至田地(1)的固体肥料(6)和液体肥料添加剂(7)的预定量取决于确定的田地(1)的位置。
4.根据权利要求2所述的方法，其中：
确定车辆(3)的地理位置，和
分别施用至田地(1)的固体肥料(6)和液体肥料添加剂(7)的预定量取决于确定的田地(1)的位置。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中固体肥料(6)为固体含氮肥料(6)。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中液体肥料添加剂(7)包含硝化抑制剂和/或尿素酶抑制剂和/或反硝化抑制剂。
7.根据权利要求5所述的方法，其中液体肥料添加剂(7)包含硝化抑制剂和/或尿素酶抑制剂和/或反硝化抑制剂。
8.根据权利要求5所述的方法，其中：
检测由田地(1)的作业区域(2)上的植物发射的电磁辐射，
分析检测到的所述电磁辐射，从而获得田地(1)各片的氮状态值，
作为获得的各片氮状态值的函数，计算田地(1)的各片的液体肥料添加剂(7)与固体肥料(6)的比例，和
将计算比例的液体肥料添加剂(7)与固体肥料(6)施用至田地(1)的各片。
9.根据权利要求6所述的方法，其中：
检测由田地(1)的作业区域(2)上的植物发射的电磁辐射，
分析检测到的所述电磁辐射，从而获得田地(1)各片的氮状态值，
作为获得的各片氮状态值的函数，计算田地(1)的各片的液体肥料添加剂(7)与固体肥料(6)的比例，和
将计算比例的液体肥料添加剂(7)与固体肥料(6)施用至田地(1)的各片。
10.根据权利要求7所述的方法，其中：
检测由田地(1)的作业区域(2)上的植物发射的电磁辐射，
分析检测到的所述电磁辐射，从而获得田地(1)各片的氮状态值，
作为获得的各片氮状态值的函数，计算田地(1)的各片的液体肥料添加剂(7)与固体肥料(6)的比例，和
将计算比例的液体肥料添加剂(7)与固体肥料(6)施用至田地(1)的各片。
11.用于在田地(1)上运动时将农业化学混合物施用至田地(1)的作业区域(2)的车辆(3)，包括：
安装在车辆(3)上的用于将固体肥料(6)撒布至作业区域(2)上的固体肥料撒布装置(4)，和
与固体肥料撒布装置(4)分开安装在车辆(3)上的用于将液体肥料添加剂(7)喷洒至作业区域(2)上的田地喷洒器(5)，
其中田地喷洒器(5)相对于固体肥料撒布装置(4)设置，从而防止液体肥料添加剂(7)与固体肥料撒布装置(4)的表面接触，其中所述表面还与固体肥料(6)接触，
其中固体肥料撒布装置(4)设置在行进方向上的车辆(3)的后部，并且田地喷洒器(5)设置在行进方向上的车辆(3)的前部。
12.根据权利要求11所述的车辆(3)，其中：
固体肥料撒布装置(4)包括至少一个具有喷射口(8a)的喷射装置(8)，和
田地喷洒器(5)以与喷射口(8a)相距一定的距离和相对于喷射口(8a)的方向设置在车辆(3)上，从而使得液体肥料添加剂(7)在喷射时不会到达喷射口(8a)。
13.根据权利要求11所述的车辆(3)，其中：
车辆(3)包括用于测量车辆(3)速度(v)的传感器(9)，和
控制单元(11)，其作为车辆(3)速度(v)以及固体肥料撒布装置(4)的喷射口(8a)与田地喷洒器(5)的喷嘴(5a)之间的纵向距离的函数来控制固体肥料(6)在作业区域(2)上的撒布速度和液体肥料添加剂(7)在作业区域(2)上的喷洒速度，
从而使得将预定量的固体肥料(6)和液体肥料添加剂(7)分别施用至田地(1)的各片。
14.根据权利要求12所述的车辆(3)，其中：
车辆(3)包括用于测量车辆(3)速度(v)的传感器(9)，和
控制单元(11)，其作为车辆(3)速度(v)以及固体肥料撒布装置(4)的喷射口(8a)与田地喷洒器(5)的喷嘴(5a)之间的纵向距离的函数来控制固体肥料(6)在作业区域(2)上的撒布速度和液体肥料添加剂(7)在作业区域(2)上的喷洒速度，
从而使得将预定量的固体肥料(6)和液体肥料添加剂(7)分别施用至田地(1)的各片。
15.根据权利要求11-14中任一项所述的车辆(3)，其中：
车辆(3)进一步包括与控制单元(11)连接的地理定位装置(10)，
所述控制单元(11)适于作为车辆(3)地理位置的函数控制固体肥料(6)在作业区域(2)上的撒布速度和液体肥料添加剂(7)在作业区域(2)上的喷洒速度。
16.根据权利要求11-12中任一项所述的车辆(3)，进一步包括：
用于检测从田地(1)的作业区域(2)上的植物发射的电磁辐射的光学传感器(12)，
用于基于检测到的所述电磁辐射获得田地(1)各片的氮状态值的分析单元(13)，
用于作为所获得的各片氮状态值的函数计算田地(1)各片的液体肥料添加剂(7)与固体肥料(6)的比例的计算单元(14)，和
控制将计算比例的液体肥料添加剂(7)与固体肥料(6)施用至田地(1)各片的控制单元(11)。
17.使用在田地(1)上运动的车辆(3)将农业化学混合物施用至田地(1)的作业区域(2)的方法，包括：
使用安装在车辆(3)上的肥料撒布装置将肥料撒布至作业区域(2)上，
使用与肥料撒布装置分开安装在车辆(3)上的田地撒布机将肥料添加剂撒布至作业区域(2)上，
确定车辆(3)的地理位置，和
根据田地(1)上确定的位置，分别将预定量的肥料和肥料添加剂施用至田地(1)，和
其中肥料撒布装置设置在行进方向上的车辆(3)的后部，并且田地撒布机设置在行进方向上的车辆(3)的前部。
18.根据权利要求17所述的方法，其中：
测量车辆的(3)速度(v)，和
作为车辆(3)速度(v)以及肥料撒布装置和田地撒布机之间纵向距离的函数控制肥料和肥料添加剂在作业区域(2)上的撒布速度，
从而分别将预定量的肥料和肥料添加剂施用至田地(1)的各片。
19.用于在田地(1)上运动时将农业化学混合物施用至田地(1)的作业区域(2)的车辆(3)，包括：
安装在车辆(3)上的用于将肥料撒布至作业区域(2)上的肥料撒布装置，
与肥料撒布装置分开安装在车辆(3)上的用于将肥料添加剂撒布至作业区域(2)上的田地撒布机，
控制肥料和肥料添加剂在作业区域(2)上的撒布速度的控制单元(11)，和
与控制单元(11)连接的地理定位装置(10)，
所述控制单元(11)适于作为车辆(3)地理位置的函数控制肥料和肥料添加剂在作业区域(2)上的撒布速度，和
其中肥料撒布装置设置在行进方向上的车辆(3)的后部，并且田地撒布机设置在行进方向上的车辆(3)的前部。
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