Изучены закономерности фосфорного и калийного режима почв при совершенствовании агротехнологий орошаемого земледелия. Длительные исследования проходили в экспериментальном зернотравяном севообороте на орошаемой лугово-черноземной почве. Опытный участок расположен в южной лесостепи Омской области. Интенсивное использование орошаемой пашни при рациональном сочетании режимов влажности и минерального питания способствует получению максимальных урожаев кормовых и зерновых культур. Создание различных условий минерального питания за счет фонов с повышенной и высокой обеспеченностью подвижным фосфором с наложением на них разных вариантов агротехнологий позволило смоделировать возможные агроэкологические условия, формирующие контрастные показатели продуктивности культур. Сравнительная оценка эффективности различных агроприемов по выращиванию культур на орошаемом фоне свидетельствует, что приемы обработки почвы и предшественники не оказывали существенного влияния на содержание доступного фосфора в почве. Равновесное содержание подвижного фосфора при многолетнем отрицательном балансе изменилось незначительно. Систематическое внесение фосфорсодержащих удобрений заметно повысило фосфатный статус почвы. Однако адекватная оценка фосфатного состояния пахотных почв возможна при использовании нескольких диагностических индексов (методов). Длительное интенсивное использование орошаемой пашни снизило запасы легкообменного калия от 4 до 1–2 мг/100 г почвы в пахотном слое. Содержание обменного калия также снизилось почти в 2 раза, но почва остается в высоком и очень высоком классе обеспеченности им. Однако ряд показателей свидетельствует о нарастающем истощении ее наиболее подвижными фракциями почвенного калия. Более устойчивы запасы необменного калия, которые снизились за 40 лет примерно на 19%, и почва перешла в разряд с неустойчивой обеспеченностью.

Представлены результаты исследований по сравнительной оценке различных приемов обработки почвы в полевом севообороте с разным уровнем минерального питания (N₃₀P₃₀ и N₆₀P₃₀ кг д.в./га). Эксперимент проведен на малогумусном малокарбонатном черноземе лесостепной зоны Восточного Забайкалья в 2012–2014 гг. Для посева использованы районированный сорт яровой пшеницы Бурятская-79, сорт овса Метис. Изучены малозатратные приемы обработки почвы, предусматривающие сохранение и повышение плодородия почвы, повышение продуктивности зернофуражных и кормовых культур, снижение материальных и энергетических затрат. Замена основной обработки плугом ПН-4-35 с кольчатым катком в третьем и четвертом полях севооборота поверхностной обработкой культиватором Степняк-7,4 и прямым посевом по стерне сеялкой ППМ Обь-4-ЗТ при внесении минеральных удобрений в норме N₆₀P₃₀ кг д.в./га оказывала положительное влияние на состояние почвы. Достигнуты следующие показатели плодородия почвы: коэффициент структурности 1,28–1,38, содержание органического вещества 3,15–3,33%, содержание продуктивной влаги в слое 0–50 см 29,2–31,8 мм, выделение углекислоты 1,810–1,969 кг за 1 ч, содержание Р₂О₅ в слое 0–20 см 71–96 мг/кг почвы, К₂О – 57–82 мг/кг почвы. Обеспечена прибавка урожайности зерна овса 0,16–0,21 т/га, зеленой массы однолетних трав – 3,4–4,0 т/га, сбор кормовых единиц – 0,320,34 т/га, снижение затрат горюче-смазочных материалов на 31,2–36,4%, повышение рентабельности на 25,0–40,3%.

Представлены результаты исследований по улучшению нарушенных земель путем залужения их многолетними травами. Изучены способы производства семян многолетних злаковых трав, генотип которых позволяет в течение короткого теплого периода пройти все фазы развития и возобновить свой рост на следующий год. Исследования проведены в лесотундровой зоне Ямало-Ненецкого автономного округа на старопахотной (30-летнее освоение) поверхностно-подзолистой элювиально-глееватой почве в 2016–2018 гг. Установлено, что посев многолетних трав на семена широкорядным способом эффективнее обычных рядовых посевов. Урожайность семян овсяницы красной в среднем за 2 года при широкорядном способе посева составила 3,6 ц/га, что на 0,8 ц/га, или 28,6%, выше, чем при рядовом. Установлено, что уменьшение нормы высева семян вдвое обеспечивает повышение их урожайности по сравнению с ранее рекомендованными нормами. Урожайность семян овсяницы красной с уменьшенной нормой высева при широкорядном способе посева в среднем за 2 года составила 3,9 ц/га, мятлика альпийского – 6,0 ц/га, что на 0,2–0,6 ц/га соответственно больше, чем в варианте с полными нормами семян. Перспективным получился посев злаковых трав в середине сентября (под зиму). Урожайность семян луговика берингского при подзимнем посеве отмечена более высокой (на 83%), чем при весеннем сроке, овсяницы красной – практически одинаковой на обоих изучаемых вариантах. Максимальную урожайность семян формируют местные виды многолетних трав.

Изучено влияние условий осенней вегетации на рост, развитие и перезимовку растений озимой пшеницы и ржи при разных сроках посева. Работа выполнена в 2016–2019 гг. в условиях лесостепи Приобья. Материалом исследований служили сорта тетраплоидной озимой ржи Влада и Тетра короткая и сорта озимой пшеницы Новосибирская 40 и Новосибирская 3. Посев проведен в три срока: 1-й – 23 августа, 2-й –31 августа и 3-й – 7 сентября по чистому пару. Выбор оптимального срока посева создает благоприятные условия для роста и развития озимых культур и подготовки их для дальнейшей перезимовки. Согласно проведенным исследованиям отмечено, что интенсивность осеннего побегообразования и роста растений в большей степени зависит от продолжительности периода осенней вегетации. Снижение темпов роста и образования побегов кущения от 1-го срока посева к 3-му связано со снижением суммы эффективных температур. При посеве в поздние сроки сумма эффективных температур по годам варьировала в диапазоне 90–197°. При этом перезимовка озимой ржи сохранялась на уровне 94–100%, в то время как у озимой пшеницы она снизилась до 40%. Лучшим вариантом, обеспечивающим стабильность зимней устойчивости, является 2-й срок посева (31 августа) при сумме эффективных температур 250–300°, растения формируют 3–4 побега кущения, высота растений достигает 18–25 см. Озимая рожь опережает озимую пшеницу как по темпам осеннего роста и побегообразования, так и по развитию конуса нарастания.

Представлены результаты изучения эффективности фунгицидных протравителей в борьбе с корневыми гнилями и листостебельными болезнями сои. Исследования проведены в Приморском крае в 2019, 2020 гг. в условиях деляночного опыта. Препарат Дэлит Про (д.в. пираклостробин, 200 г/л) применяли в норме расхода 1,0 л/т, Редиго Про (д.в. протиоконазол, 150 г/л + тебуконазол, 20 г/л) – 0,9 л/т. Препараты использовали для протравливания семян полусухим способом перед посевом. Выявлено, что Дэлит Про и Редиго Про не оказывают негативного действия на культуру и положительно влияют на всхожесть семян сои. Отмечена высокая фунгицидная активность опытных протравителей в отношении корневых гнилей, поражающих культуру. Препараты способствовали снижению интенсивности развития инфекций в фазу цветения на 17,0% (Дэлит Про) и 24,9% (Редиго Про). Защитное действие предпосевной обработки семян протравителями проявлялось также в снижении пораженности листостебельными заболеваниями. Установлено, что препараты обладают высокой биологической эффективностью против септориоза (16,7–25,2%), церкоспороза (0–44,6) и пероноспороза (29,5–87,5%). Применение Дэлит Про и Редиго Про способствовало активному росту растений и повышению основных показателей продуктивности: массы семян на 0,1–0,6 г, их числа на 1,4–2,8 шт. с одного растения, а также массы 1000 семян на 8,5–9,3 г. Достоверные прибавки урожая зерна 0,19 т/га (2019 г.) и 0,20 т/га (2020 г.) получены в варианте с использованием протравителя Редиго Про. Применяемые препараты способствовали росту уровня рентабельности на 222 и 564% соответственно.

Изучены чувствительность сельскохозяйственных культур к гербициду Люмакс, состоящего из трех действующих веществ (д.в.): С-метолахлора, тербутилазина и мезотриона, длительность их сохранения в лугово-бурой почве и определено последействие препарата на культуры севооборота. Исследования проведены в Приморском крае в 2019, 2020 гг. в условиях вегетационного домика. На опытных делянках до всходов кукурузы применяли гербицид Люмакс в дозах 4,0 л/га (рекомендованная) и 8,0 л/га (двукратная от рекомендованной). Осенью 2019 г. и весной 2020 г. с опытных участков и с контрольного (без гербицидов) отобраны образцы лугово-бурой почвы с глубины пахотного слоя, содержащего 3,5% гумуса. Образцы использованы для установления длительности сохранения действующего начала и последействия гербицида Люмакс. Предварительно отобраны растения индикаторы остаточных количеств препарата в лугово-бурой почве. Рассчитаны дозы гербицида, снижающие надземную массу тест-растения на 50%, и его предельно-допустимые концентрации в почве. Определено, что к концу вегетационного сезона при норме внесения препарата 4,0 л/га в лугово-бурой почве сохраняется 0,7–3,0% д.в. гербицида Люмакс, при норме 8,0 л/га – 0,6–3,9%. К началу следующего полевого сезона препарат, примененный в рекомендованной норме расхода, полностью разлагается, в двукратной норме от рекомендованной остается 0,8–1,7% гербицида. Через 8 мес после внесения гербицид Люмакс в норме расхода 4,0 л/га безопасен для последующих культур севооборота. В случае передозировки или двойного наложения (8,0 л/ га) он способен оказывать последействие на чувствительные культуры. Определены культуры, высокочувствительные к препарату Люмакс: капуста, редис, рапс, свекла, томаты, огурец и рис; чувствительные: пшеница, гречиха и соя; относительно устойчивые: овес и ячмень. Установлена безопасная норма расхода гербицида Люмакс (4,0 л/га) для последующих культур севооборота.

Исследованы иммуноморфологические показатели коров крупного рогатого скота, находящегося в разных периодах лактации. В первые 3 мес лактации, исключая 7 дней молозивного периода, в сыворотке крови обнаружено 59,3 ед. циркулирующих иммунных комплексов, в середине лактации (4–7 мес) – 94,2 (p < 0,05), в конце (8–10 мес) – 94,1 ед. (p < 0,05). Достоверное различие между показателем в первые 3 мес и в последующие периоды лактации, связано с тем, что в начале лактации коровы еще не стельные. В молозивный период высокий показатель циркулирующих иммунных комплексов 116,1 ед. (p < 0,05) определен как последствие предродовой иммунной атаки плода на организм коровы, когда система мононуклеарных фагоцитов еще не справилась с элиминацией продуктов нейтрализации. В сухостойный период количество циркулирующих иммунных комплексов составляло 87,6 ед. (p < 0,05). Снижение показателя происходило в связи с увеличением активности мононуклеарных фагоцитов и отсутствием лактационной нагрузки на организм. Содержание сегментоядерных, функционально зрелых лейкоцитов в начале лактации составляло 39,4%, в середине лактации этот показатель снижался до 24,8% (p < 0,05), в конце ее составил 26,3% (p < 0,05). Установлено достоверное различие в относительном количестве сегментоядерных нейтрофилов в контроле и у нелактирующих коров в сухостойном периоде – 29,9% (p < 0,05). В молозивный период уровень содержания лимфоцитов в крови животных составил 62,0% (p < 0,05) и достоверно отличался от контроля – 43,6%. В середине и в конце лактации также прослеживалось достоверное отличие показателя от контроля до 58,9–59,4% (p < 0,05). Установлено достоверное различие с группой глубокостельных сухостойных коров – 53,9% (p < 0,05). В первые 1–3 мес лактации коровы или еще не стельные, или между матерью и плодом еще не сформирована тесная связь (плацента), поэтому низкая активность специфического иммунитета в это время вызвана отсутствием в крови коров чужеродных антигенов плода. Полученные данные свидетельствуют о возможности инициации родового процесса иммунной системой.

Представлены результаты эксперимента по использованию в рационе выращиваемых перепелов белково-витаминной муки из пшеничных отрубей, разделенной на фракции с размером частиц 140, 400 и 800 мкм. Опыт продолжительностью 60 дней проведен по общепринятой методике на перепелах японской породы, сформированных в суточном возрасте в четыре аналогичные группы (одна контрольная и три опытные) по 80 гол. в каждой. Все группы получали комбикорм (основной рацион), приготовленный с учетом возраста и физиологических особенностей перепелов, но в рационе молодняка 1, 2 и 3-й опытных групп часть пшеницы (7%) заменили пшеничной белково-витаминной мукой трех фракций с размером частиц 140, 400 и 800 мкм соответственно. Птицу содержали в клеточной батарее при соблюдении требуемых условий микроклимата. Изучено влияние скармливания фракционированной белкововитаминной муки из пшеничных отрубей на сохранность поголовья, интенсивность роста цыплят, показатели мясной продуктивности и гематологические показатели, изменение видового состава микроорганизмов желудочно-кишечного тракта. Определены оптимальные по эффективности продуктивного и физиологического действия фракции муки из пшеничных отрубей при использовании их в качестве нового кормового средства в рационах перепелов. При введении в комбикорм перепелов белково-витаминной муки из пшеничных отрубей с размером частиц 140 и 400 мкм в количестве 7% от зерновой части рациона повысились сохранность птицы на 3,0%, среднесуточный прирост живой массы на 2,30 и 5,59%, масса потрошеной тушки на 4,5 и 6,16%, содержание белка в мясе на 0,84 и 0,57%. Скармливание перепелам муки различных фракций не оказало положительного влияния на конверсию корма в продукцию. Биохимические показатели крови цыплят оставались в пределах физиологической нормы. Фракционированная белково-витаминная мука с размером частиц 400 и 800 мкм стимулировала рост бифидобактерий, с размером частиц 140 и 800 мкм сдерживала развитие кишечной палочки.

Представлены результаты исследования влияния новых микробиальных препаратов на динамику абсолютной массы и среднесуточного пророста гусей. В научном эксперименте применяли пробиотики Ветом 20.76 на основе хищного гриба Аrthrobotrys oligospora и Ветом 1 на основе живых спорообразующих бактерий штамма Bacillus subtilis DSM 32424, обладающих противогельминтным, противовирусным и противогрибковым действием. По принципу пар-аналогов сформировали одну контрольную и четыре опытных групп по 10 гусят в каждой в возрасте 1 мес. Гусятам опытных групп применяли препарат Ветом 20.76 в различной дозировке: молодняку 1-й опытной группы – 0,5 мкл/кг живой массы тела, 2-й – 1 мкл/кг, 3-й – 2 мкл/кг. Гусятам 4-й опытной группы давали Ветом 1 в дозе 50 мг/кг живой массы тела. Оба препарата применяли в утренние часы с водой ежедневно один раз в сутки в течение 30 сут. Гусям контрольной группы указанные препараты не назначали. Установлено, что препараты Ветом 20.76 в дозах 0,5; 1 и 2 мкл/кг массы тела и Ветом 1 в дозе 50 мг/кг массы тела обладают ростостимулирующим действием при применении его гусятам в течение 30 сут. Интенсивность роста опытной птицы зависела от дозы применяемых препаратов. Оптимальные результаты получены при применении Ветома 20.76 в дозе 2 мкл/кг массы тела и Ветома 1 в дозе 50 мг/кг массы тела один раз в сутки на протяжении 30 сут. Среднесуточный прирост живой массы опытных гусей повышался в 3-й, 4-й опытных группах на 5,24 и 20,60% в первые 15 сут эксперимента и на 24,8 и 44,64% в период последействия препарата.

Представлены результаты изучения взаимодействия кальция и панкреатических ферментов у кур кросса Хайсекс белый 46-недельного возраста. Показано, что одновременно с всасыванием в желудочно-кишечном канале птиц происходит эндогенная экскреция кальция с пищеварительными соками. Определено влияние кальция на активность трипсина в эксперименте in vitro. В опыте вводили разные дозы кальция (5,0; 7,5; !0,5; 12,5 и 25,0 мг) в панкреатический сок кур, предварительно разведенный физиологическим раствором в 10 раз. Число повторов в каждом варианте опыта 20 раз. Для опыта применяли кальций хлористый 2-водный (ХИММЕД, РФ). Активность трипсина устанавливали кинетическим методом. Содержание кальция определяли биохимическим анализатором Sinnowa BS-3000P (КНР) и набором для определения кальция в крови животных ДИАКОН-ВЕТ (РФ). Установлено, что в панкреатическом соке кур содержится до 2,9 ± 0,03 ммоль кальция/л, что сопоставимо с уровнем кальция в сыворотке крови 1,99 ± 0,10 – 3,13 ± 0,20 ммоль/л. Определено, что кальций оказывает ингибирующее влияние на активность трипсина. Увеличение кальция в панкреатическом соке кур в 5 раз снижает активность трипсина на 34,7%. По данным дисперсного анализа, концентрация кальция в панкреатическом соке влияет на активность трипсина, сила влияния фактора достоверна и составляет 92%. Установлена устойчивая отрицательная корреляция между содержанием кальция в панкреатическом соке и активностью трипсина r = –0.78, что согласуется с корреляцией соответствующих показателей в крови. Это позволяет рассматривать кальций вместе с протеазами как элемент, регулирующий процессы метаболизма в организме кур.

Описаны симптомы и биофизические процессы, протекающие в землянике садовой при поражении ее доминирующим видом болезни (до 80%), вызванной грибами-возбудителями. Показана неэффективность визуальной оценки степени поражения болезнями земляники по условной 5-балльной шкале или в процентном отношении по площади, пораженной грибами листовой пластины, с привлечением квалифицированных специалистов. Для создания средств диагностики, позволяющих заранее обнаружить грибные болезни земляники садовой, предложен один из методов компьютерного зрения путем подсчета пикселей изображения в пространстве цветовых каналов красного, зеленого и синего цвета (R, G, B). Данный метод дает возможность определять степень поражения грибными болезнями отдельного листа растения. Алгоритм включает захват изображения с помощью цифровой камеры путем фокусировки на листе растения, размещенном на подложке с равномерным фоном, обеспечивающим контрастное выделение объекта; преобразование цветного изображения в черно-белое; разделение изображения между областями c некротическими пятнами и здоровыми областями листа растения с помощью маскирования и удаления пикселей; подсчет количества пикселей в этих двух областях и расчет их соотношения. Приведены сведения о компьютерной программе определения степени поражения листа земляники садовой грибными болезнями. В качестве языка для разработки логической части информационной системы использован язык программирования Java (операционная система Android Studio 3.4.1). Для построения графического интерфейса использовано обеспечение, облегчающее разработку и объединение разных модулей программного проекта LibGDX. Предлагаемый алгоритм реализован для персонального компьютера и может в виде программного приложения устанавливаться на смартфон, с помощью которого любой сельхозпроизводитель может осуществлять раннюю диагностику грибных болезней растений.

Рассмотрены проблемы построения и реализации структуры информационно-управляющей системы (ИУС) возделывания зерновых культур на основе оптимизации выбора агротехнологий с точки зрения методов теории управления, системного и компартментального подходов. В качестве объектов управления рассмотрены почва, возделываемая культура и экология используемого участка агроландшафта. Сделан вывод о том, что ИУС относится к классу систем адаптивного управления с прогнозированием многомерным динамическим стохастическим объектом. Показано новое качество системы управления, существенно определяющее ее структуру, – наличие контура управления поддержания плодородия почвы и экологии в севообороте и контура управления агроценозом культуры. Предложена иерархическая структурная схема системы управления объектом с прогнозированием, реализующая функциональные преобразования информационного потока в ИУС. В качестве критерия выбора альтернативной агротехнологии использована эколого-экономическая эффективность, модифицированная с учетом целей управления и состава машинно-тракторного парка. Аналитическое описание процессов агробиосистемы на современном уровне базируется на компартментальном подходе с описанием явлений в виде дифференциальных уравнений. Содержание компартмента описывает процесс переноса энергии и массы в системе почва – растительный покров – приземный слой воздуха на основе функционального (теоретического) динамического имитационного моделирования. По результатам информационного обзора, реализация подобной системы управления в настоящее время не выявлена. Использование эмпирических имитационных моделей в ИУС неприемлемо, так как смена культуры или природно-климатической зоны потребует разработки новой эмпирической модели. Проанализированы системы имитации биофизических процессов WOFOST, DSSAT, DSSAT Cropping System (CSM), APSIM и AGROTOOL, использующие методы функционального динамического имитационного моделирования в рамках компартментального подхода. Разработанная структура ИУС с использованием модели продуктивности посевов AGROTOOL реализуется при условии создания новых модулей компартментов.

Представлены результаты первого этапа исследования в рамках диссертационной работы «Исследование методов и алгоритмов компьютерного зрения в области выявления болезней растений». Проведен анализ работ, связанных с автоматической оценкой степени поражения растений болезнями. Установлено, что для решения задач в данной области перспективными методами являются сверточные нейронные сети, которые в настоящее время по точности превосходят классические методы компьютерного зрения. Для оценки степени поражения используются классификационные и сегментационные архитектуры сверточных нейронных сетей. При этом, классификационные архитектуры способны учитывать визуальные особенности признаков болезней на разных стадиях заболевания, но с их помощью нельзя получить информацию о фактической площади поражения. Решения, основанные на сегментационных архитектурах, позволяют получить информацию о площади поражения, но не проводят градацию степени поражения по видимым признакам болезни. На основании проведенного анализа существующих работ, основанных на применении сверточных нейронных сетей и вариантов их использования, определена цель настоящего исследования: разработать автоматическую систему, способную определять площадь поражения, а также учитывать визуальные особенности признаков заболевания и тип иммунологической реакции растения на разных стадиях развития. Планируется построить систему на основе сегментационной архитектуры сверточной нейронной сети, которая будет производить мультиклассовую сегментацию изображений. Такая сеть способна разделять пиксели изображения на несколько классов: фон, здоровая область листа, пораженная область листа. В свою очередь класс «пораженная область» будет включать в себя несколько подклассов, соответствующих визуальным особенностям заболевания на разных стадиях развития.