News of the Kabardino-Balkarian Scientific Center of the Russian Academy of SciencesNews of the Kabardino-Balkarian Scientific Center of the Russian Academy of SciencesИзвестия Кабардино-Балкарского научного центра РАН1991-66392949-194025432810.35330/1991-6639-2024-26-1-48-58JDQJGZAgrochemistry, agrosoil science, plant protection and quarantineАгрохимия, агропочвоведение, защита и карантин растенийResearch ArticleImproving the chemical protection of corn crops by developing universal agricultural robotsСовершенствование химической защиты посевов кукурузы путем разработки универсальных сельскохозяйственных роботовhttps://orcid.org/0000-0002-5189-998XШугановВладислав МироновичShuganovVladislav M.
Russian Federation

Doctor of Agricultural Sciences, Head of the research and innovation center “Intellectual systems and environments for the production and consumption of food products”

д-р с.-х. наук, зав. научно-инновационным центром «Интеллектуальные системы и среды производства и потребления продуктов питания»

vmshuganov@mail.ruKabardino-Balkarian Scientific Center of the Russian Academy of SciencesКабардино-Балкарский научный центр РАНru15022024202426148581704202417042024Copyright ©; 2024, Shuganov V.M.Copyright ©; 2024, Шуганов В.М.2024Shuganov V.M.Шуганов В.М.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://journals.rcsi.science/1991-6639/article/view/254328

The main parameters influencing the effectiveness of chemical protection of corn are considered. A detailed analysis of the influence of weather factors (temperature, relative humidity and air speed), choice of pesticide, application rate and droplet size of the working solution, and timing of treatment on the yield of corn crops is presented. The optimal droplet size of the working solution for controlling weeds, diseases and pests of corn is indicated, and their dependence on the type of sprayer. The need to improve the chemical protection of corn crops from weeds, diseases and pests was noted in order to improve the quality of processing, optimize the consumption of pesticides, and reduce environmental damage. The features of ultra-low-volume spraying (ULV) are noted, and the advantages and disadvantages of this method are indicated. The article describes the prerequisites facilitating the transition of agriculture to the use of digital and intelligent technologies, automation and robotization of the industry, including in the field of chemical protection of corn crops, as well as the advantages of their use. Based on our own experiments and data analysis, domestic and foreign researchers in the field of chemical plant protection, a justification is given and the feasibility of further improving the autonomous mobile agricultural “Robot Agroprotector” of the KBSC RAS with a weed recognition system and a mechanism for local (point) application of pesticides based on meteorological data is noted. conditions in real time.

Рассмотрены основные параметры, оказывающие влияние на эффективность химической защиты кукурузы. Представлен подробный анализ влияния погодных факторов (температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха), выбора пестицида, нормы расхода и размера капель рабочего раствора, сроков обработки на урожайность посевов кукурузы. Указан оптимальный размер капель рабочего раствора для борьбы с сорняками, болезнями и вредителями кукурузы, их зависимость от типа распылителя. Отмечена необходимость совершенствования химической защиты посевов кукурузы от сорняков, болезней и вредителей с целью повышения качества обработки, оптимизации расхода пестицидов, снижения ущерба окружающей среде. Отмечены особенности ультрамалообъемного (УМО) опрыскивания, указаны преимущества и недостатки этого метода. В статье приводятся предпосылки, способствующие переходу сельского хозяйства к использованию цифровых и интеллектуальных технологий, автоматизации и роботизации отрасли, в том числе в области химической защиты посевов кукурузы, а также преимущества их применения. На основании собственных экспериментов и анализа данных отечественных и зарубежных исследователей в области химической защиты растений дано обоснование и отмечена целесообразность дальнейшего совершенствования автономного мобильного сельскохозяйственного «робота-агрозащитника» КБНЦ РАН с системой распознавания сорняков и механизмом локального (точечного) внесения пестицидов на основе учета метеорологических условий в режиме реального времени.

agriculturechemical plant protectionresource-saving technologiescorn sprayingdigital and intelligent technologiesagricultural robotсельское хозяйствохимическая защита растенийресурсосберегающие технологииопрыскивание кукурузыцифровые и интеллектуальные технологииробот-агрозащитникGordeev A.V., Patrushev D.N., Lebedev I.V. et al. Vedomstvennyj proekt “Cifrovoe sel'skoe hozyajstvo” [Departmental project “Digital Agriculture”]. Moscow: Rosinformagrotekh, 2019. 48 p. (In Russian)Гордеев А. В., Патрушев Д. Н., Лебедев И. В. и др. Ведомственный проект «Цифровое сельское хозяйство». М.: Росинформагротех, 2019. 48 с.Dzhafarov K.Kh., Shaimakov E.Kh. A universal robotic platform to improve the efficiency of agricultural work. Vestnik magistratury [Bulletin of magistracy]. 2016. No. 11–3(62). Pp. 34–36. (In Russian)Джафаров К. Х., Шаймаков Е. Х. Универсальная роботизированная платформа для повышения эффективности сельскохозяйственных работ // Вестник магистратуры. 2016. № 11-3(62). С. 34–36.Koraboshev O.Z. Digital technologies in agriculture. Vestnik nauki i obrazovaniya [Bulletin of Science and Education]. 2021. No. 10 (113). Pp. 65–68. (In Russian)Корабошев О. З. Цифровые технологии в сельском хозяйстве // Вестник науки и образования. 2021. № 11-2(114). С. 65–68.Alekhin V.T. Ways to optimize the protection of grain crops. Plant protection and quarantine. 2014. No. 8. Pp. 3–8. (In Russian)Алехин В. Т. Пути оптимизации защиты зерновых культур // Защита и карантин растений. 2014. № 8. С. 3–8.Shuganov V.M., Leshkenov A.M., Shogenov A.Kh., Kantiev Z.Yu. Development of a promising spraying method for the production of hybrid corn seeds. News of the Kabardino-Balkarian Scientific Center of RAS. 2022. No. 6 (110). Pp. 236–248. (In Russian)Шуганов В. М., Лешкенов А. М., Шогенов А. Х., Кантиев З. Ю. Разработка перспективного метода опрыскивания для производства гибридных семян кукурузы // Известия Кабардино-Балкарского научного центра РАН. 2022. № 6(110). С. 236–248. DOI: 10.35330/1991-6639-2022-6-110-236-248Nikitin N.V., Spiridonov Yu.Ya., Sokolov M.S. etc. The use of modern sprayers in adaptive plant protection. Agrohimia. 2008. No. 11. Pp. 51–59. (In Russian)Никитин Н. В., Спиридонов Ю. Я., Соколов М. С. и др. Использование современных опрыскивателей в адаптивной защите растений // Агрохимия. 2008. № 11. С. 51–59.Deniskina N.F., Gasparyan Sh.V., Dyikanova M.E. et al. Zashchita sel'skohozyajstvennyh kul'tur ot vrednyh organizmov v periody uhoda i hraneniya [Protection of agricultural crops from pests during periods of care and storage]: textbook. Moscow: MESH, 2021. 108 p. (In Russian)Денискина Н. Ф., Гаспарян Ш. В., Дыйканова М. Е. и др. Защита сельскохозяйственных культур от вредных организмов в периоды ухода и хранения: учебное пособие. М.: МЭСХ, 2021. 108 с.Shiriev V.M., Zakieva Z.A., Garankov I.N. Efficiency of using ultra-low-volume (ULV) sprayers to accelerate the achievement of harvest ripeness of plants. Innovacionnye napravleniya v himizacii zemledeliya i sel'skohozyajstvennogo proizvodstva: Materialy Vserossijskoj nauchno-prakticheskoj konferencii s mezhdunarodnym uchastiem i Vserossijskoj shkoly molodyh uchenyh [Innovative directions in the chemicalization of agriculture and agricultural production: Materials of the All-Russian scientific and practical conference with international participation and the All-Russian School of Young Scientists]. Belgorod, June 19–21, 2019. Pp. 174–180. (In Russian)Шириев В. М., Закиева З. А., Гараньков И. Н. Эффективность применения ультрамалообъемных (УМО) опрыскивателей для ускорения достижения уборочной спелости растений // Инновационные направления в химизации земледелия и сельскохозяйственного производства: Материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием и Всероссийской школы молодых ученых. Белгород, 19–21 июня 2019. С. 174–180.Vladykin O.O. Yield of spring wheat depending on the timing of herbicide application. International journal of humanities and natural sciences. 2018. No. 2. Pp. 100–102. (In Russian)Владыкин О. О. Урожайность яровой пшеницы в зависимости от сроков применения гербицидов // Международный журнал гуманитарных и естественных наук. 2018. № 2. С. 100–102.10. Morozov N.M., Gorbachev M.I. Economic aspects of automation of cow milking. Vestnik Moskovskogo gosudarstvennogo agroinzhenernogo universiteta im. V. P. Goryachkina [Bulletin of the Moscow State Agroengineering University named after. V.P. Goryachkina]. 2008. No. 5. Pp. 13–15. (In Russian)Морозов Н. М., Горбачев М. И. Экономические аспекты автоматизации доения коров // Вестник Московского государственного агроинженерного университета им. В. П. Горячкина. 2008. № 5. С. 13–15.Semin A.N., Skvortsov E.A. Transformation of labor activity in the conditions of the use of robotics in agriculture. AIC: Economics, Management. 2018. No. 8. Pp. 76–84. (In Russian)Семин А. Н., Скворцов Е. А. Трансформация трудовой деятельности в условиях применения робототехники в сельском хозяйстве // АПК: экономика, управление. 2018. № 11. С. 76–84.Lysov A.K., Volgarev S.A. Progressive spraying technologies are being tested. Protection and quarantine of plants. 2014. No. 7. Pp. 35–37. (In Russian)Лысов А. К., Волгарев С. А. Прогрессивные технологии опрыскивания проходят проверку // Защита и карантин растений. 2014. № 7. С. 35–37.Omarov A.N., Braliev V.Kh., Mukhamedzhanov V.Kh. et al. Justification of the effectiveness of ultra-low-volume sprayers of field crops. Materialy VIII mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii «Innovacii v prirodoobustrojstve i zashchite v chrezvychajnyh situaciyah» [Proceedings of the VIII International Scientific and Practical Conference “Innovations in environmental management and protection in emergency situations”]. Saratov, April 21–22, 2021. Saratov: Amirit, 2021. Pp. 447–453. (In Russian)Омаров А. Н., Бралиев В. Х., Мухамеджанов В. Х. и др. Обоснование эффективности ультрамалообъемных опрыскивателей полевых культур // Материалы VIII международной научно-практической конференции «Инновации в природообустройстве и защите в чрезвычайных ситуациях». Саратов, 21–22 апреля 2021 года. Саратов: Амирит, 2021. С. 447–453.Efendiev B.Sh., Shuganov V.M. Robots in modern crop production. Materialy XIII mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii «Innovacionnyj potencial razvitiya mirovoj nauki i tekhniki: vzglyad sovremennyh uchenyh» [Materials of the XIII International Scientific and Practical Conference “Innovative potential for the development of world science and technology”: the view of modern scientists]. Nizhny Novgorod, 2023. Pp. 265–270. (In Russian)Эфендиев Б. Ш., Шуганов В. М. Роботы в современном растениеводстве // Материалы XIII международной научно-практической конференции «Инновационный потенциал развития мировой науки и техники: взгляд современных ученых». Нижний Новгород, 2023. С. 265–270.Skvortsov E.A., Skvortsova E.G., Sandu I.S., Iovlev G.A. The transition of agriculture to digital, intelligent and robotic technologies. Economy of regions. 2018. Vol. 14. No. 3. Pp. 1014–1028. (In Russian)Скворцов Е. А., Скворцова Е. Г., Санду И. С., Иовлев Г. А. Переход сельского хозяйства к цифровым, интеллектуальным и роботизированным технологиям // Экономика региона. 2018. Т. 14. №. 3. С. 1014–1028.Zagazezheva O.Z., Berbekova M.M. Main trends in the development of robotic technologies in agriculture. News of the Kabardino-Balkarian Scientific Center of RAS. 2021. No. 5(103). Pp. 236–248. (In Russian)Загазежева О. З., Бербекова М. М. Основные тренды развития роботизированных технологий в сельском хозяйстве // Известия Кабардино-Балкарского научного центра РАН. 2021. № 5(103). С. 236–248.