1991-6639 2949-1940 Известия Кабардино-Балкарского научного центра РАН NEWS OF THE KABARDINO-BALKARIAN SCIENTIFIC CENTER OF RAS КБНЦ РАН 10.35330/1991-6639-2026-28-3-165-180 DRBFFW https://izvestiyakbncran.ru/index.php/28-3-13/ АГРОХИМИЯ, АГРОПОЧВОВЕДЕНИЕ, ЗАЩИТА И КАРАНТИН РАСТЕНИЙ AGROCHEMISTRY, AGROSOIL SCIENCE, PLANT PROTECTION AND QUARANTINE Биометрическое обоснование эффективности роботизированной СВЧ-системы предпосевной обработки почвы: вегетационный опыт с кукурузой Biometric substantiation of the efficacy of pre-sowing microwave soil treatment: a pot experiment using maize Шереужев Марат Артурович Шереужев Марат Артурович Shereuzhev Marat A. marat.shereuzhev07@mail.ru 0000-0001-7368-4691 Шереужев Мадин Артурович Шереужев Мадин Артурович Shereuzhev Madin A. shereuzhev@bmstu.ru 0000-0003-2352-992X Кишев Алим Юрьевич Кишев Алим Юрьевич Kishev A.Yu. a.kish@mail.ru 0000-0003-2838-6876 Кабардино-Балкарский государственный аграрный университет имени В. М. Кокова; Институт информатики и проблем регионального управления – филиал Кабардино-Балкарского научного центра Российской академии наук (Нальчик, Россия) Kabardino-Balkarian State Agrarian University named after V.M. Kokov; Institute of Computer Science and Problems of Regional Management – branch of the Kabardino-Balkarian Scientific Center of the Russian Academy of Sciences (Nalchik, Russia) Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана (Москва, Россия) Bauman Moscow State Technical University (Moscow, Russia) Кабардино-Балкарский государственный аграрный университет имени В. М. Кокова (Нальчик, Россия) Kabardino-Balkarian State Agrarian University named after V.M. Kokov (Nalchik, Russia) 22 06 2026 2026 28 3 165 180 23 03 2026 11 06 2026 Шереужев Марат А., Шереужев Мадин А., Кишев А. Ю. 2026 Шереужев Марат А., Шереужев Мадин А., Кишев А. Ю. Marat A. Shereuzhev, Madin A. Shereuzhev, A.Yu. Kishev CC BY 4.0 https://izvestiyakbncran.ru/index.php/28-3-13/

Статья посвящена повторному вегетационному опыту верификации агрономической пригодности СВЧ-воздействия на почву перед посевом кукурузы. Цель исследований – верификация агрономической пригодности предпосевной СВЧ-обработки почвы перед посевом кукурузы. Необходимость повторного вегетационного опыта обусловлена методическими изъянами первоначального исследования (Шереужев и др., 2025), в котором доминировали качественные шкалы, а урожайные параметры оценивались на единичных початках без повторностей. Материалы и методы исследования. Каждый из трех вариантов обработки почвы (механический контроль, паровой прогрев, микроволновое облучение) заложен в трехкратной повторности; для всех растений проведены биометрические замеры – сухая масса надземных органов, подсчет сформированных листьев, оценка ассимиляционной поверхности, а початки охарактеризованы средними по лотку (масса, длина, диаметр, число зерен). Дисперсионным анализом с попарными сравнениями проверена статистическая достоверность. Результаты. Полученный результат на образце почвы после микроволновой обработки превзошел необработанный вариант по сухой биомассе, по листовой площади, по средней массе початка, по количеству зерен; засоренность сорняками существенно сократилась. Корреляция между плотностью сорного ценоза и биомассой культуры указывает на опосредованный механизм действия СВЧ-обработки через подавление конкурентов основной культуры. Выводы. В рамках эксперимента получены числовые данные, которые представляют собой агрономическое техническое задание для конструирования роботизированного СВЧ-аппликатора для предпосевной обработки почвы. Применение роботизированного СВЧ-аппликатора может позволить существенно снизить использование гербицидов.

The article presents a repeated pot experiment aimed at verifying the agronomic feasibility of pre-sowing soil microwave treatment for maize cultivation. Aim. This study aims to evaluate the technical and biological efficacy of utilizing microwave energy during early-stage soil preparation for maize. The necessity of a repeated pot experiment stems from methodological shortcomings in the initial study (Shereuzhev et al., 2025), which relied predominantly on qualitative scales and assessed yield parameters using individual ears without replication. Materials and methods. Each of the three soil treatments (mechanical control, steam heating, and microwave irradiation) was performed in three replications. All plants underwent biometric measurements, including aboveground dry biomass, leaf count, and assimilation surface area. Ears were characterized by tray-average values for weight, length, diameter, and grain number per ear. Statistical significance was verified using analysis of variance with pairwise comparisons. Results. Plants grown in the microwave-treated soil outperformed those in the untreated control in terms of aboveground dry biomass, leaf area, average ear weight, and grain count, while weed infestation was substantially reduced. The correlation between weed population density and crop biomass suggests an indirect mechanism of microwave action, where the suppression of competitors subsequently benefits the main crop. Conclusions. The experiment yielded quantitative data that provide agronomic specifications for engineering a robotic microwave applicator for pre-sowing soil treatment. Implementing this robotic microwave applicator could significantly reduce herbicide dependency.

 Ключевые слова микроволновая обработка почвы СВЧ-стерилизация биометрический анализ вегетационный опыт кукуруза засоренность сорняками роботизированный аппликатор надземная биомасса площадь листьев число зерен Keywords microwave soil treatment MW sterilization biometric analysis vegetation experiment maize weed infestation robotic applicator above-ground biomass leaf area kernel count Исследование проведено без спонсорской поддержки. The study was performed without external funding. FAO. Crop losses to pests and their prevention. Global Food Losses and Waste. Rome: FAO, 2011. Abdulridha J.J., Kanissery R.G., McAvoy C.E., Ampatzidis Y.G. Evaluation of steam application for weed management in citrus. Applied Engineering in Agriculture. 2019. Vol. 35(5). Pp. 805–814. DOI: 10.13031/aea.13494 Хамуков Ю. Х., Канокова М. А. Земледелие и вспашка. Часть 1. Вспашка как антропогенный фактор деградации экосистем // Известия Кабардино-Балкарского научного центра РАН. 2022. № 6(110). С. 225–235. DOI: 10.35330/1991-6639-2022-6-110-225-235 Brodie G., Khan M.J., Gupta D. at al. Microwave soil treatment and plant growth. Microwave Heating: Techniques and Applications / Ed. R. Radhakrishnan. London: IntechOpen, 2019. Pp. 201–223. Brodie G., Torgovnikov G. Microwave soil heating with evanescent fields from slow-wave comb and ceramic applicators. Energies. 2022. Vol. 15. No. 3. DOI: 10.3390/en15031068 Brodie G., Khan M.J., Gupta D. at al. Microwave weed and soil treatment in agricultural systems. Global Journal of Agricultural Innovation, Research & Development. 2018. Vol. 5. No. 2. Pp. 1–14. Brodie G.I., McFarlane D.J., Khan M.J. at al. Microwave soil heating promotes strawberry runner production and progeny performance. Energies. 2022. Vol. 15. No. 10. DOI: 10.3390/en15103508 Хамуков Ю. Х., Канокова М. А. Земледелие и вспашка. Часть 2. Концепция устройства для предпосевной подготовки почвы СВЧ-излучением // Сборник трудов форума «Наука и инновации – современные концепции». 2023. С. 103–115. DOI: 10.34660/INF.2023.98.82.117 Шереужев М. А., Шереужев М. А., Кишев А. Ю. Влияние микроволновой и паровой обработки почвы на подавление сорной растительности и повышение урожайности кукурузы // Известия Кабардино-Балкарского научного центра РАН. 2025. Том. 27. № 1. С. 20–30. DOI: 10.35330/1991-6639-2025-27-1-20-30 Montgomery E.G. Correlation studies in corn. Nebraska Agric. Exp. Sta. Annu. Rep. 1911. Vol. 24. Pp. 108–159. Lombardo S., Paratore M., Muratore G. at al. Microwave soil treatment effects on weed emergence and crop productivity. Agronomy. 2023. Vol. 13. No. 1. Art. 172. Wang S., Ge Y., Srinivasakannan C. et al. Modeling and simulation of a multi-source microwave heating of soil based on PSO-BPNN. Applied Thermal Engineering. 2024. Vol. 257. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2024.124148 Шереужев М. А., Шереужев М. А., Кишев А. Ю. Вопросы выбора системы технического зрения сельскохозяйственных робототехнических комплексов для контроля сорной растительности // Известия Кабардино-Балкарского научного центра РАН. 2022. № 4(108). С. 84–95. DOI: 10.35330/1991-6639-2022-4-108-84-95 Мельников С. В., Алешкин В. Р., Рощин П. М. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов. Л.: Колос, 1980. 168 с. FAO. Crop losses to pests and their prevention. Global Food Losses and Waste. Rome: FAO, 2011. Abdulridha J.J., Kanissery R.G., McAvoy C.E., Ampatzidis Y.G. Evaluation of steam application for weed management in citrus. Applied Engineering in Agriculture. 2019. Vol. 35(5). Pp. 805–814. DOI: 10.13031/aea.13494 Khamukov Yu.Kh., Kanokova M.A. Arable farming and plowing. Plowing as an anthropogenic factor in ecosystem degradation. News of the Kabardino-Balkarian Scientific Center of RAS. 2022. No. 6(110). Pp. 225–235. DOI: 10.35330/1991-6639-2022-6-110-225-235. (In Russian) Brodie G., Khan M.J., Gupta D. at al. Microwave soil treatment and plant growth. Microwave Heating: Techniques and Applications / Ed. R. Radhakrishnan. London: IntechOpen, 2019. Pp. 201–223. Brodie G., Torgovnikov G. Microwave soil heating with evanescent fields from slow-wave comb and ceramic applicators. Energies. 2022. Vol. 15. No. 3. DOI: 10.3390/en15031068 Brodie G., Khan M.J., Gupta D. at al. Microwave weed and soil treatment in agricultural systems. Global Journal of Agricultural Innovation, Research & Development. 2018. Vol. 5. No. 2. Pp. 1–14. Brodie G.I., McFarlane D.J., Khan M.J. at al. Microwave soil heating promotes strawberry runner production and progeny performance. Energies. 2022. Vol. 15. No. 10. DOI: 10.3390/en15103508 Khamukov Yu.Kh., Kanokova M.A. Agriculture and plowing. Part 2. Concept of a device for pre-sowing soil preparation using microwave radiation. Sbornik trudov foruma «Nauka i innovatsii – sovremennyye kontseptsii» [Collection of papers of the forum “Science and Innovation – Modern Concepts”]. 2023. Pp. 103–115. DOI: 10.34660/INF.2023.98.82.117. (In Russian) Shereuzhev M.A., Shereuzhev M.A., Kishev A.Yu. Impact of microwave and steam soil treatment on weed suppression and corn yield improvement. News of the Kabardino-Balkarian Scientific Center of RAS. 2025. Vol. 27. No. 1. Pp. 20–30. DOI: 10.35330/1991-6639-2025-27-1-20-30. (In Russian) Montgomery E.G. Correlation studies in corn. Nebraska Agric. Exp. Sta. Annu. Rep. 1911. Vol. 24. Pp. 108–159. Lombardo S., Paratore M., Muratore G. at al. Microwave soil treatment effects on weed emergence and crop productivity. Agronomy. 2023. Vol. 13. No. 1. Art. 172. Wang S., Ge Y., Srinivasakannan C. et al. Modeling and simulation of a multi-source microwave heating of soil based on PSO-BPNN. Applied Thermal Engineering. 2024. Vol. 257. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2024.124148 Shereuzhev M.A., Shereuzhev M.A., Kishev A.Yu. Questions of choosing a vision system of agricultural robotic systems for weed control. News of the Kabardino-Balkarian Scientific Center of RAS. 2022. No. 4(108). Pp. 84–95. DOI: 10.35330/1991-6639-2022-4-108-84-95. (In Russian) Melnikov S.V., Aleshkin V.R., Roshchin P.M. Planirovaniye eksperimenta v issledovaniyakh sel'skokhozyaystvennykh protsessov [Experimental planning in studies of agricultural processes]. L.: Kolos, 1980. 168 p. (In Russian)