Email this article 
Cultivation of soybeans using strip-till technology in the Pre-Caucasian region
- Authors: Kuzychenko Y.A.1
-
Affiliations:
- North Caucasian Federal Scientific Agrarian Center
- Issue: Vol 20, No 4 (2025)
- Pages: 566-576
- Section: Crop production
- URL: https://agrojournal.rudn.ru/agronomy/article/view/20266
- DOI: https://doi.org/10.22363/2312-797X-2025-20-4-566-576
- EDN: https://elibrary.ru/BVJLMC
- ID: 20266
Cite item
Full Text
Abstract
The results of research on the use of the original Strip-Till technology in cultivation of soybeans on the southern chernozem in the zone of unstable moisture in the southeastern part of the Stavropol Territory are presented, since the production of protein products is aimed at reducing production and energy costs. Moreover, the most promising option for this technology is the separate formation of treated soil strips in autumn and sowing seeds with a special seed drill in spring, in contrast to combined spring sowing. The originality of the approach in research on this technology, in contrast to the classically accepted Strip-Till technology for row crops, lies in the preliminary use of disc soil tillage combined with post-stubble application of a systemic herbicide to create a soil-and-stubble mulch that serves as a protective barrier against soil moisture evaporation. According to the results of the conducted studies, a greater (by 10.1%) number of agronomically valuable aggregates of 10–0.25 mm, and a higher coefficient (by 0.9 units) of structurality were found during soil cultivation with a cultivator-slitter compared to moldboard plowing. Corresponding to the smaller mean-weighted aggregate diameter under the Strip-Till technology versus plowing (1.3 mm) during the spring growing season is a higher soil density (by 0.02 g/cm³) and, consequently, a higher capillary porosity (by 4%). With an increase in the volume (20.6%) of capillary pores along the cultivator row under the Strip-Till technology during the spring growing season, the reserve of productive moisture also increased — by 6 mm compared with conventional tillage. Therefore, the value of the fractal geometry index D = 0.93 for the Strip-Till technology is higher in comparison with conventional technology (D = 0.77). A significant increase in soybean yield was also noted — by 0.13 t/ha — with profitability of 163%, while production costs decreased by 4%.
Keywords
Full Text
Введение
Внедрение инновационных технологий возделывания сои в Российской Федерации является приоритетным направлением в плане нивелирования природных рисков [1–5]. Снижение влияния дефляционных факторов на почву, сохранение продуктивного запаса влаги и уменьшение технологических затрат в процессе выполнения основных технологических операции по возделывании сои по технологии Strip-till выступают основными задачами энергосбережения [6, 7]. Оригинальность технологии заключается в том, что на фоне применения глифосата обрабатываются только полосы для посева пропашных культур, а в междурядьях сохраняется стерня предшествующей культуры [8–11]. Этот прием позволяет сохранить продуктивный запас влаги и эффективно бороться с сорной растительностью [12]. На практике реализуются как раздельная технология с обработкой почвы осенью и посевом кукурузы специальной сеялкой весной, так и комбинированная технология, проводимая в весенний период. Осенне-весенняя технология Strip-till снижает удельные топливные затраты и позволяет качественно вносить жидкие удобрения по профилю почвы [13]. Однако вопрос сохранения продуктивного запаса влаги (до 27 мм) может быть решен также созданием почвенно-соломистой мульчи на поверхности почвы в результате поверхностной дисковой обработки, взамен полного оставления стерни, сохраняющего 23,7 мм влаги [14]. Наличие определенного количества продуктивной влаги влияет на интенсивность развития корневой системы растения, характеризуемую степенью заполнения объема почвенного пространства корнями [15].
Цель исследования — определить урожайность и экономические показатели возделывания сои при внедрении модернизированной технологии Strip-till.
Материалы и методы исследования
В научно-производственном опыте для зоны неустойчивого увлажнения юго-восточной части Ставропольского края исследования проводили с 2018 по 2021 г. Почва — чернозем южный карбонатный, среднемощный, слабогумусированный. Гумус в слое — 20 см — 2,7 %; нитратный NО3 = 10 мг/кг; Р2О5 = 12,6 мг/кг; К2О = 314,7мг/кг. Предшественник — озимая пшеница. Системы обработки: при традиционной технологии — дисковое лущение Catros 8…10 см, вспашка на глубину 20–25 см; при технологии Strip-Till — дисковое лущение Catros 8…10 см, внесение гербицида (глифосат + зеромакс 2,4Д), нарезка полос культиватором — щелерезом Blu-Jet. Система удобрений: вспашка — КАСС в октябре (143 кг/га); Strip-till — КАСС в октябре (143 кг/га) c емкостью к культиватору — щелерезу на глубину 20 см. Сорт сои — Фурио, Канада. Интенсивность развития корневой системы сои при различных технологиях оценивали по показателю фрактальной размерности D = ln Kb / ln Kl, учитывающему относительное количество корней Kb и их длину Kl [14].
Результаты исследования и обсуждение
Природно-климатические условия 2018–2021 гг. показали тенденцию к увеличению среднемесячной температуры осеннего периода по годам исследований на 1,3 °C и значимому ее увеличению в весенне-летний период — на 1,75 °C, при жестком температурном режиме мая, июня и июля месяца с превышением температуры от среднемноголетней в диапазонах 0,9…2,8, 1,9…4,6 и 0,8…3,1 °C соответственно. Установлено снижение среднемесячного количества осадков весеннего периода по годам исследований на 10,9 мм при критическом снижении режима осадков июня 2019 г. на 49,6 мм и июля 2020 г. на 51,4 мм, т. е. отмечена интенсивная аридизация климатических условий.
В отношении агрофизических условий в пахотном слое почвы при технологии Strip-Тill весной установлены: по структурному составу бóльшее количество агрономически ценных агрегатов почвы — в среднем на 10,1 % и больший (на 0,9 ед.) коэффициент структурности (табл. 1).
Таблица 1
Структурно-агрегатный состав почвы
Система | Место отбора | Период обработки | |||||
Весенний | Летне-осенний | ||||||
10…0,25 мм | Коэффициент структурности | < 1 мм, % | 10…0,25 мм, % | Коэффициент. структурности | < 1 мм, % | ||
Классическая технология | — | 69,6 | 1,5 | 28,4 | 56,8 | 1,3 | 21,7 |
Strip-till | По стойкам | 83,5 | 2,5 | 24,2 | 75,3 | 1,9 | 25,3 |
Между стойками | 71,4 | 2,04 | 30,4 | 65,1 | 1,5 | 25,7 | |
Среднее | 77,4 | 2,4 | 29,0 | 70,2 | 1,7 | 25,5 | |
Источник: вынполнено Ю.А. Кузыченко.
Table 1
Structural and aggregate composition of the soil
Processing system | Placeof sampling | Spring period | Summer and autumn period | ||||
10–0.25 mm | Coefficient of structurality | < 1 mm, % | 10–0.25 mm, % | Coefficient of structurality | < 1 mm, % | ||
Classic technology | — | 69.6 | 1.5 | 28.4 | 56.8 | 1.3 | 21.7 |
Strip-till | By the racks | 83.5 | 2.5 | 24.2 | 75.3 | 1.9 | 25.3 |
Between the racks | 71.4 | 2.04 | 30.4 | 65.1 | 1.5 | 25.7 | |
Average | 77.4 | 2.4 | 29.0 | 70.2 | 1.7 | 25.5 | |
Source: compiled by Y.A. Kuzychenko.
При этом меньшему средневзвешенному диаметру агрегатов при технологии Strip-till, в сравнении со вспашкой на 1,3 мм в период весенней вегетации, соответствует бóльшая — на 0,02 г/см³ — плотность почвы, а, следовательно, и капиллярная пористость на 4 % выше (табл. 2).
Таблица 2
Агрофизические показатели при различных системах основной обработки почвы
Система | Место отбора | Период обработки | |||||
Весенний | Летне-осенний | ||||||
Средневзвешенный диаметр агрегатов, мм | Плотность, г/ см³ | Капиллярная пористость, % | Средневзвешенный диаметр агрегатов, мм | Плотность, г/ см³ | Капиллярная пористость, % | ||
Классическая технология | — | 6,6 | 1,11 | 14,2 | 5,3 | 1,17 | 13,7 |
Strip-till | По стойкам | 5,1 | 1,14 | 20,6 | 4,5 | 1,19 | 18,9 |
Между стойками | 5,5 | 1,12 | 15,4 | 4,8 | 1,18 | 15,2 | |
Среднее | 5,3 | 1,13 | 18,0 | 4,7 | 1,19 | 17,0 | |
Источник: выполнено Ю.А. Кузыченко.
Table 2
Agrophysical indicators for various basic tillage systems
Processing system | Placeof sampling | Spring period | Summer and autumn period | ||||
Weighted average diameter of aggregates, mm | Density, g/cm3 | Capillary porosity, % | Weighted average diameter of aggregates, mm | Density, g/cm3 | Capillary porosity, % | ||
Classic technology | — | 6.6 | 1.11 | 14.2 | 5.3 | 1.17 | 13.7 |
Strip-till | By the racks | 5.1 | 1.14 | 20.6 | 4.5 | 1.19 | 18.9 |
Between the racks | 5.5 | 1.12 | 15.4 | 4.8 | 1.18 | 15.2 | |
Average | 5.3 | 1.13 | 18.0 | 4.7 | 1.19 | 17.0 | |
Source: compiled by Y.A. Kuzychenko.
Средняя водопроницаемость по Strip-Till составила 5,9 мм/мин, а по рекомендованной технологии — 4,1 мм/мин, разница 1,8 мм/мин, или 30 %. Более интенсивное впитывание воды по стойке культиватора Bli-Jet связано с формированием объемных водопоглощающих щелей (рис. 1).
Рис. 1. Водопроницаемость в осенний период после отвальной обработки и щелереза Bli-Jet, мм/мин
Источник: выполнено Ю.А. Кузыченко.
Fig. 1. Water permeability in the autumn period after moldboard treatment and “Bli-Jet” slitting, mm/min
Source: compiled by Y.A. Kuzychenko.
Лучшая водопроницаемость по стойке культиватора при технологии Strip-Тill в период весенней вегетации (20,6 %) формирует и бóльший — на 6 мм — запас продуктивной влаги в сравнении с традиционной обработкой почвы (рис. 2).
Рис. 2. Продуктивный запас влаги по периодам вегетации сои: 1 — осенний период; 2 — весенний период; 3 — летне-осенний период
Источник: выполнено Ю.А. Кузыченко.
Fig. 2. Productive moisture reserve during the soybean growing season: 1 — autumn period; 2 — spring period; 3 — summer-autumn period
Source: compiled by Y.A. Kuzychenko.
Для оценки интенсивности развития корневых систем растений применялся метод фрактальной геометрии, предполагающий расчет показателя фрактальной размерности D = ln Kb / ln Kl, учитывающего количество и длину отдельных ответвлений корня (рис. 3).
Рис. 3. Корневые системы растений сои: № 1 — традиционная; № 2 — Strip-till
Источник: выполнено Ю.А. Кузыченко.
Fig. 3. Root systems of soybean plants: No. 1 — Conventional tillage; No. 2 — Strip-till
Source: compiled by Y.A. Kuzychenko.
Показатель фрактальной размерноcти D, оценивающий интенсивность объемного разветвления корневых систем растений сои, связан с запасами продуктивной влаги в период вегетации культуры. Установлено большее значение показателя D = 0,93 при технологии Strip-Till в сравнении с традиционной технологией, где D = 0,77 (табл. 3).
Таблица 3
Морфометрия корневых систем сои
Технологии | Порядок корней | Ni, шт. | Li, мм | kb = Ni/Ni+1 | kl = Li+1 / Li | Kb | Kl | Dr |
Strip-Till | 2 | 6 | 5 | 0,43 | 13,6 | 7,2 | 8,2 | 0,93 |
3 | 14 | 68 | 14 | 2,8 | — | — | — | |
4 | 1 | 190 | — | — | — | — | — | |
Традиционная | 2 | 1 | 5 | 0,5 | 15,6 | 5,5 | 9,5 | 0,77 |
3 | 10 | 78 | 10 | 3,5 | — | — | — | |
4 | 1 | 275 | — | — | — | — | — |
Источник: выполнено Ю.А. Кузыченко.
Table 3
Morphometry of soybean root systems
Technologies | Orderof roots | Ni, pcs | Li, mm | kb = Ni/Ni+1 | kl = Li+1 / Li | Kb | Kl | Dr |
Strip-till | 2 | 6 | 5 | 0.43 | 13.6 | 7.2 | 8.2 | 0.93 |
3 | 14 | 68 | 14 | 2.8 | — | — | — | |
4 | 1 | 190 | — | — | — | — | — | |
Conventionaltillage | 2 | 1 | 5 | 0.5 | 15.6 | 5.5 | 9.5 | 0.77 |
3 | 10 | 78 | 10 | 3.5 | — | — | — | |
4 | 1 | 275 | — | — | — | — | — |
Source: compiled by Y.A. Kuzychenko.
Установлено существенное увеличение урожайности сои при технологии Stip-Till, средняя разница по годам исследований в сравнении с традиционной технологией составила 0,13 т/га, при рентабельности 163 % (табл. 4).
Таблица 4
Урожайность, т/га, в 2019–2021 гг. и экономические показатели возделывания сои по различным технологиям
Технология | Урожайность, т/га | Затраты, р./га | Рентабельность, % | |||
2019 | 2020 | 2021 | Среднее | |||
Традиционная | 1,16 | 1,14 | 1,27 | 1,19 | 28656 | 128 |
Stip-Till | 1,30 | 1,18 | 1,38 | 1,32 | 27600 | 163 |
НСР05 | 0,13 | 0,03 | 0,10 | 0,08 |
| |
Источник: выполнено Ю.А. Кузыченко.
Table 4
Yield, t/ha, and economic indicators of soybean cultivation using various technologies
Technologies | Yield, t/ha | Costs, rub/ha | Profitability, % | |||
2019 | 2020 | 2021 | Average | |||
Conventionaltillage | 1.16 | 1.14 | 1.27 | 1.19 | 28656 | 128 |
Stip-Till | 1.30 | 1.18 | 1.38 | 1.32 | 27600 | 163 |
LSD05 | 0.13 | 0.03 | 0.10 | 0.08 |
| |
Source: compiled by Y.A. Kuzychenko.
Заключение
Больший запас продуктивной влаги (126 мм) в весенний период и более интенсивное развитие корневой системы (фрактальный индекс 0,99) при технологии Stip-Till позволили получить существенно большую урожайность сои (1,32 т/га) в сравнении с традиционной технологией, при меньших затратах (на 4 %) и более высокой рентабельности, составившей 163 %.
About the authors
Yuri Alekseevich Kuzychenko
North Caucasian Federal Scientific Agrarian Center
Author for correspondence.
Email: smc.yuka@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-6394-2447
SPIN-code: 1815-0941
Doctor of Agricultural Sciences, Associate Professor, Chief Researcher, Laboratory of Technology of Cultivation of Crops
49 Nikonova st., Mikhailovsk, Shpakovsky district, Stavropol Territory, 356241, Russian FederationReferences
- Yurkova RE, Dokuchaeva LM. The current state of soybean production in Russia. Ways of Increasing the Efficiency of Irrigated Agriculture. 2019;(2):8–13. (In Russ). EDN: GDQKTP
- Ibragimova VI. Economic efficiency of soybean cultivation in modern conditions. Young Scientist. 2017;(1):176–178. (In Russ). EDN: UZPEJX
- Balakai GT. Water-saving soybean irrigation regime in the south of Russia. Ways of Increasing the Efficiency of Irrigated Agriculture. 2018;(4):80–84. (In Russ). EDN: YPERBR
- Dagargulia RG. The value of soybeans and ways to improve its cultivation. Economy of Agricultural and Processing Enterprises. 2018;(9):40–45. (In Russ). EDN: XYUVTF
- Trusov AS. No-till and Strip-till technologies — the main advantages (experience of LLC Grain of Belogorye). Achievements of Science and Technology in Agro-Industrial Complex. 2012;12:20. (In Russ). EDN: PVVMEV
- Belyaev VI, Meinel T, Tiessen R. Strip-till technology: design and application features of the equipment of leading global manufacturers. Bulletin of Altai State Agricultural University. 2013;(11):86–91. (In Russ). EDN: RLTLIN
- Belyaev VI, Meinel T, Tiessen R, Rudev NV, Kozhanov NA, Sokolova LV. Comparative evaluation of soil water regime and sunflower yield under various autumn tillage technologies in the Kulunda steppe of the Altai Region. Bulletin of Altai State Agricultural University. 2017;(5):27–34. (In Russ). EDN: YPLLRB
- Tiessen R, Belyaev VI, Kuznetsov VN, Sokolova LV. Cost-effectiveness evaluation of the implementation of Strip-Till technology of autumn tillage under the conditions of dry steppe of the Altai Region. Bulletin of Altai State Agricultural University. 2017;(9):18–23. (In Russ). EDN: ZGBVHJ
- Belyaev VI, Meinel T, Tiessen R, Rudev NV, Kozhanov NA, Sokolova LV. Effects of autumn tillage depth and application rates of mineral fertilizers on water soil regime and sunflower yield under Strip-Till technology in the arid steppe of the Altai Region. Bulletin of Altai state Agricultural University. 2017;(6):27–32. (In Russ). EDN: YQFMFH
- Kuzichenko YA, Gadzhiumarov RG, Dzhandarov AN. Modernization of Strip-till technology in the cultivation of corn for grains in Ciscaucasia. Agrarian Science. 2022;(6):62–65. (In Russ). doi: 10.32634/
- -8155-2022-360-6-62–65 EDN: JYNHRD
- Belyaev VI, Tiessen RU. Substantiation of rational structures of tillage units for strip tillage in the steppe zone of the Altai Region. Bulletin of Altai State Agricultural University. 2018;(1):51–55. (In Russ). EDN: YNHCYD
- Boykov VM, Startsev SV, Vorotnikov IL, Narushev VB. Classification of machines for strip technology of soil treatment. Agrarian Scientific Journal. 2020;(5):72–76. (In Russ). doi: 10.28983/asi.y 2020i5pp 72–76 EDN: WIKIHC
- Boykov VM, Vorotnikov IL, Narushev VB, Startsev SV. Substantiation of expediency of use of Strip-Till soil treatment in steppe Volga Region. Agrarian Scientific Journal. 2019;(10):99–104. (In Russ). doi: 10.28983/asj.y2019i10pp99-104. EDN: VRJGPL
- Skorlyakov VI, Serdyuk VV, Negreba ON. Quality ratings of straw chopping and spreading with combine harvesters of the leading firms. Machinery and Equipment for Rural Area. 2013;(3):30–33. (In Russ). EDN: PWVYMP
- Boykov VM, Startsev SV, Vorotnikov IL, Narushev VB. Study of the formative parameters of the root system of tiller crops. Agrarian Scientific Journal. 2020;(9):65–68. (In Russ). doi: 10.28983/asj.y2020i9pp65-68 EDN: AHFATP
Supplementary files
Source: compiled by Y.A. Kuzychenko.
Source: compiled by Y.A. Kuzychenko.
Source: compiled by Y.A. Kuzychenko.
