DSpace Общество:

Управління логістичними системами аграрних підприємств в умовах євроінтеграції

2026-07-09T08:18:51Z

Название: Управління логістичними системами аграрних підприємств в умовах євроінтеграції Авторы: Рапута, Вадим Валерійович; Raputa, V. V. Краткий осмотр (реферат): Анотація Дисертацію присвячено вирішенню актуального науково-практичного завдання покращення енергозбереження сільськогосподарських тракторів під час технологічної адаптації в систему точного землеробства. Перехід до системи точного землеробства відкриває можливості до покращення енергозбереження, оскільки передбачає інтеграцію систем управління трактора до загальної системи управління рухом, і дозволяє підвищити ефективність роботи трактора на рівень, який недосяжний для оператора-водія через фізіологічні обмеження людини. Використання системи точного землеробства дозволяє підвищити робочі швидкості руху, продуктивність, зменшити витрату пального, навантаження на оператора-водія та підвищити якість виконання технологічних операції, але потребує обґрунтування раціональних режимів функціонування автоматичних систем управління. Об’єкт дослідження: процес роботи трактора при автоматизованому управлінні його рухом системою точного землеробства під час виконання технологічної операції рослинництва. Предмет дослідження: закономірності зміни показників точності руху та енергетичних параметрів трактора залежно від алгоритмів роботи системи автоматичного управління. Мета дослідження: підвищення динамічних і енергетичних показників трактора при його адаптації в систему точного землеробства шляхом обґрунтування раціональних алгоритмів автоматичного управління. Завдання дослідження: - провести аналіз та визначити перспективні напрямки підвищення енергозбереження тракторів під час технологічної адаптації в систему точного землеробства; - розробити математичну модель плоско-паралельного руху ґрунтообробного агрегату, у якій враховано динаміку взаємодії трактора з сільськогосподарським знаряддям та нелінійність зміни пружної характеристики сільськогосподарської тракторної шини; - виконати аналітичне і числове визначення взаємозв’язків між частотою керуючого впливу, способами управління та точністю руху трактора у складі ґрунтообробного агрегату; - розробити методику та провести експериментальні дослідження динамічних параметрів трактора для визначення залежності між частотою керуючого впливу, способами управління та величиною відхилення ґрунтообробного агрегату від заданої траєкторії руху; - розробити рекомендації щодо алгоритмів управління та частотного діапазону керуючих впливів при розробці чи вдосконаленні існуючих систем автоматичного управління (автопілотів). У вступі обґрунтований вибір теми дисертації та наукових завдань, сформульовані мета й завдання дослідження, визначені наукова новизна й практичне значення одержаних результатів, а також наведена інформація про апробацію, структуру та обсяг роботи. У першому розділі проведено системний аналіз сучасного стану енергозбереження сільськогосподарських тракторів загального призначення. Узагальнено основні напрями адаптації тракторів загального призначення, що використовуються в аграрному секторі України, визначено перспективний напрям досліджень, пов’язаний із підвищенням рівня енергозбереження тракторів у процесі їх адаптації в систему точного землеробства. У цьому контексті адаптація тракторів до функціонування в умовах систем точного землеробства розглядається як один із стратегічно важливих напрямів підвищення ефективності сучасного аграрного виробництва, що дозволяє забезпечити більш раціональне використання технічного потенціалу та ресурсів підприємства. Вона передбачає інтеграцію інформаційно-навігаційних систем, автоматизованих алгоритмів управління та роботизованих технологій у процес виконання польових операцій. Проведеним аналізом виявлено, що є суттєві результати покращення енергозбереження і точності руху при підвищенні швидкості циклу управління автоматичної системи. Проте низька або надмірна частота керуючого впливу мають негативний вплив на точність руху, енергозбереження та ресурс виконавчих механізмів, тому необхідним є визначення раціональних меж частотного діапазону керуючих впливів з позиції забезпечення стійкості руху та енергозбереження тракторів у складі сільськогосподарських агрегатів. При цьому дослідження агрегату повинно виконуватися, як аналіз динамічної системи з урахуванням взаємодії всіх її елементів у реальних умовах експлуатації. Експериментальні дослідження енергозбереження тракторів потребують застосування комплексного підходу, який поєднує польові випробування, стендові дослідження та цифрове моделювання. У другому розділі розроблено теоретичну базу для імітаційного моделювання роботи трактора в складі сільськогосподарського агрегату. Для опису динаміки руху ґрунтообробного агрегату використано класичні рівняння в формі Лагранжа, оскільки цей підхід має низку суттєвих переваг, що виявлено при аналізі відомих наукових робіт. Основною проблемою, яку необхідно вирішити для підвищення точності моделювання плоско-паралельного руху є врахування дійсних умов роботи трактора (коливань швидкості, змінних значень тягового опору) та взаємодії рушіїв з опорною поверхнею. Аналітичне визначення сили опору сільськогосподарського знаряддя Fx(im), є достатньо складним завданням, оскільки необхідно врахувати фактори, які мають стохастичний характер і можуть змінюватися в достатньо широкому діапазоні значень. В даній роботі запропоновано експериментальне визначення сили опору з використанням тензометричної ланки, які після математичної обробки методом Фур’є, використані для підвищення точності моделювання руху машинно-тракторного агрегату. З метою уточнення результатів математичної моделі машинно-тракторного агрегату при плоско-паралельному русі сформовано математичні розв’язки для визначення сил, які діють на рушії. Врахування цих компонент має нелінійну характеристику, що дозволяє розвинути загальну математичну модель. Встановлено зміну радіальної деформації шини Firestone 710/70 R42, яка складає варіювання від 0,1 до 0,21 м при тиску в шині 60 кПа, а також від 0,045 до 0,1 м при тиску в шині в 240 кПа. Також встановлено зміну радіальної жорсткості шини, що приймає значення від 33 до 63 кН/м при деформації шини 0,04 м, а також від 33 до 66 кН/м при деформації шини 0,2 м. У результаті створено математичну модель плоско-паралельного руху ґрунтообробного агрегату, у якій враховано динаміку взаємодії трактора з сільськогосподарським знаряддям та нелінійність зміни пружної характеристики сільськогосподарської тракторної шини. В ній розглядається динамічна система в загальному вигляді, в якій керуючий вплив здійснюється зміною кута повороту першої напіврами трактора γ1. Реалізація математичної моделі здійснюється в системі динамічного моделювання MatLab за допомогою бібліотеки SimuLink. В ході моделювання використовувався чисельний метод ode5 (Dormand-Prince) з фіксованим кроком 0,001. За результатами моделювання отримані переміщення та кути складових елементів машинно-тракторного агрегату при експлуатації з дисковою бороною з урахуванням корегувального керуючого впливу кута першої напіврами колісного трактора з частотою 0,65; 2, 3 та 10 Гц. Визначено, що досягнення стійкого руху машинно-тракторного агрегату Case IH Steiger 600 з дисковою бороною здійснюється при частоті 0,65 Гц та амплітуді 0,32 рад; при частоті 2 Гц та амплітуді 0,27 рад; при частоті 3 Гц та амплітуді 0,237 рад; при частоті 10 Гц та амплітуді 0,16 рад. Побудовані аналітично-числові моделі дозволяють встановити взаємозв’язки між частотою керуючого впливу системи автоматичного управління та величиною відхилення сільськогосподарського знаряддя від заданої траєкторії руху, які дозволили визначити діапазон частот керуючого впливу 2,1 – 6 Гц, що забезпечує раціональне значення перекриття між сусідніми смугами обробки у 0,1 – 0,2 м. У третьому розділі викладено програму, об’єкт та методику експериментальних досліджень. Експериментальні дослідження поділено на два етапи. Перший етап спрямований на отримання даних для використання в математичному моделюванні плоско-паралельного руху машинно-тракторного агрегату. Метою другого є перевірка адекватності моделі руху ґрунтообробного агрегату при різних частотах керуючого впливу системи точного землеробства та вплив цих частот на ступінь відхилення агрегату від заданої траєкторії, спрямованих на перевірку адекватності математичної моделі руху ґрунтообробного агрегату при різних частотах керуючого впливу та вплив цих частот на ступінь відхилення агрегату від заданої траєкторії. На першому етапі визначено середнє значення сили опору дискової борони Fx(im) = 40,34 кН та діапазон її коливання Fx(im) min = 35,39 кН, а Fx(im) max = 45,22 кН, визначені характеристики агрофону у поверхневих шарах ґрунту та на глибині обробки. Для проведення другого етапу експериментальних досліджень ґрунтообробного агрегату обґрунтовано використання діагностичного комплексу моніторингу динамічних параметрів тягового-транспортних засобів, програмне забезпечення якого вдосконалено для проведення дослідження плоско-паралельного руху за рахунок спрощення методики визначення кутів відхилення елементів агрегату та використання бортових датчиків і вимірювальних систем, які дозволяють отримати необхідні дані без додаткового втручання у системи трактора. Визначено потенційні можливості системи автоматичного управління AFS щодо частоти керуючого впливу. Отримано рівняння, що описує характер залежності частоти керуючих впливів від налаштувань системи автоматичного управління, яке дозволяє встановити необхідні частотні характеристики системи для перевірки адекватності математичного моделювання. Виявлено, що частоти керуючих впливів вищі за 3 Гц неможливо реалізувати через конструктивні та програмні обмеження системи AFS, тому дослідження плоско-паралельного руху проводяться при частотах керуючих впливів 0,65 Гц, 2 Гц, 3 Гц. При цьому на частоті 0,65 Гц досліджується автоматичний та ручний способи управління. У четвертому розділі представлено результати аналізу експериментів, спрямованих на дослідження руху ґрунтообробного агрегату у складі трактора Case IH Steiger 600 при агрегатуванні з дисковою бороною Wishek 812N при різних способах та частотах управління. Для визначення кутів повороту в даній роботі використано діагностичний комплекс моніторингу динамічних параметрів тягово-транспортних засобів, зокрема, датчики прискорення, які були встановлені на всі елементи ґрунтообробного агрегату. Завдяки визначенню, компонент прискорення точок встановлення датчиків (контрольних точок) та подальшому визначенню прискорення центру мас елементів ґрунтообробного агрегату, при відомій постійній часу, за отриманим вектором швидкості, визначено кут повороту обраного елемента ґрунтообробного агрегату. Аналіз отриманих результатів дозволяє підтвердити результати імітаційного моделювання, оскільки наявна чітка тенденція до зменшення амплітуди кутів повороту першої напіврами трактора при збільшенні частоти керуючого впливу. В реальній роботі, на відміну від імітаційного моделювання, амплітуда кутів повороту постійно адаптується до зовнішніх чинників та має максимальні значення, які можна порівняти з моделюванням. При цьому середнє значення є меншим, ніж при моделюванні, що може показувати неточність роботи системи або менші збурюючі чинники. Реальна траєкторія руху центру мас ґрунтообробного знаряддя завжди буде відхилятися від заданого напрямку руху через наявність внутрішніх та зовнішніх збурюючих чинників, які комплексно ведуть до формування сил, що відхиляють агрегат від прямолінійного напрямку руху і вимагають постійної адаптації системи управління трактором для відновлення заданого напрямку руху. Величини відхилення центру мас ґрунтообробного знаряддя та відповідні кути повороту визначені на базі реальної траєкторії руху, отриманої експериментальним шляхом. У відповідності до методики експериментальних досліджень був заданий прямолінійний напрямок руху, обрана модель управління (ручна або автоматична), задана частота керуючого впливу (0,65 Гц, 2 Гц, 3 Гц) та отримані переміщення центру мас знаряддя для кожного випадку руху. Результати експериментальних досліджень трактора Case IH Steiger 600 при агрегатуванні з дисковою бороною Wishek 812N підтверджують основні результати моделювання, отримані в другому розділі. Встановлено чітку тенденцію зменшення відхилень центру мас знаряддя зі збільшенням частоти керуючого впливу, так, при частоті 0,65 Гц, Δy03 max ≈ 0,52 м, при 2 Гц, Δy03 max ≈ 0,25 м, а при 3 Гц, Δy03 max ≈ 0,16 м. Тому можна констатувати, що наявна залежність між частотою керуючого впливу та величиною відхилення ґрунтообробного агрегату від заданої траєкторії руху, при цьому амплітуда керуючого впливу зменшується пропорційно збільшенню частоти. Визначений вплив способу управління та частоти керуючого впливу системи управління на тягово-економічні показники роботи ґрунтообробного агрегату. Частота керуючого впливу системи управління суттєво не впливає на буксування (δ = 4 %) та середнє зазначення швидкості V = 9,3 км/год, яка коливається в межах 1-1,5 %. Продуктивність роботи, у порівнянні з ручним способом управління, збільшується на 8,39 % до 5,79 га/год при частоті 3 Гц. Погектарна витрата палива, на відміну від продуктивності, змінюється не лінійно, і, спочатку збільшується при ввімкненні автоматичної системи до 17,09 л/га, що пояснюється додатковою витратою палива на роботу самої системи, а в подальшому, при підвищенні частоти керуючого впливу зменшується до 16,04 л/га (3 Гц) та показує покращення паливної ефективності на 5,84 %. Перевірка адекватності математичної моделі показує, що модель є адекватною на рівні значимості 5 %, та з достатнім, для даного дослідження, наближенням описує параметри плоско-паралельного руху ґрунтообробного агрегату і дозволяє визначити взаємозв’язки між величиною відхилення знаряддя від заданої траєкторії руху при різних частотах керуючих впливів. За результатами проведеного дослідження розроблені рекомендації щодо алгоритмів управління та частотного діапазону керуючих впливів при розробці чи вдосконаленні існуючих систем автоматичного управління (автопілотів). Відповідно до поставленої мети та задач у роботі отримані наступні результати: У дисертації наведено вирішення наукового завдання підвищення продуктивності і покращення енергозбереження трактора при його технологічній адаптації в систему точного землеробства шляхом обґрунтування раціональних характеристик алгоритмів системи автоматичного управління. 1. Проведеним аналізом відомих наукових досліджень встановлені напрямки покращення енергозбереження тракторів у процесі їх інтеграції в систему точного землеробства. Досягнення високоточного руху є однією з основних передумов ефективного впровадження ресурсозберігаючих технологій у сільськогосподарське виробництво, для цього в проаналізованих роботах запропоновано підвищення швидкості циклу управління, проте не має чітких рекомендацій щодо раціональних меж такого підвищення, оскільки як недостатня, так і надмірна швидкість призводять до погіршення точності руху і можливості виникнення автоколивань. Вирішення науково-технічного завдання з підвищення продуктивності і покращення енергозбереження трактора потребує обґрунтування раціональних характеристик системи автоматичного управління, що забезпечують відповідну динаміку та точність руху. 2. Розроблено математичну модель плоско-паралельного руху машинно-тракторного агрегату при виконанні енергоємної операції – дискування, в якій враховано динаміку зміни тягового опору сільськогосподарського знаряддя та нелінійності зміни пружної характеристики сільськогосподарської тракторної шини. При її вирішенні чисельним методом встановлені переміщення та кути складових елементів машинно-тракторного агрегату з урахуванням керуючого впливу кута першої напіврами колісного трактора з частотою 0,65; 2, 3 та 10 Гц. Визначено, що досягнення стійкого руху машинно-тракторного агрегату Case IH Steiger 600 з дисковою бороною відбувається при частоті 0,65 Гц та амплітуді 0,32 рад; при частоті 2 Гц та амплітуді 0,27 рад; при частоті 3 Гц та амплітуді 0,237 рад; при частоті 10 Гц та амплітуді 0,16 рад. 3. За результатами моделювання плоско-паралельного руху машинно-тракторного агрегату визначені взаємозв’язки між частотою керуючого впливу системи автоматичного управління та величиною відхилення сільськогосподарського знаряддя від заданої траєкторії руху, які дозволили визначити діапазон частот керуючого впливу 2,1 – 6 Гц, що забезпечує раціональне значення перекриття між сусідніми смугами обробки у 0,1 – 0,2 м. 4. Для перевірки результатів імітаційного моделювання та уточнення діапазону частот керуючого впливу автоматичної системи управління розроблено методику та обґрунтовано комплекс приладів для проведення експериментальної оцінки динамічних параметрів трактора, який адаптовано в систему точного землеробства, з використанням дублюючих і бортових систем. На підготовчому етапі досліджень встановлені обмеження системи автоматичного управління AFS трактора Case IH Steiger 600, які визначають верхню межу частоти керуючих впливів 3 Гц. Тому для можливості співставлення результатів імітаційного моделювання та польових досліджень встановлено наступні частоти керуючих впливів: 0,65 Гц, 2 Гц, 3 Гц. При цьому на частоті 0,65 Гц досліджується автоматичний та ручний способи управління. 5. Результати експериментальних досліджень динаміки руху трактора Case IH Steiger 600 при агрегатуванні з дисковою бороною Wishek 812N підтверджують основні результати моделювання. При експерименті визначена чітка залежність між частотою керуючого впливу та величиною відхилення ґрунтообробного агрегату від заданої траєкторії руху, при цьому амплітуда керуючого впливу зменшується пропорційно збільшенню частоти. Визначені величини відхилення центру мас ґрунтообробного знаряддя при різних моделях управління та частотах керуючого впливу: при 0,65 Гц, відхилення Δy03 max ≈ 0,52 м, при 2 Гц, Δy03 max ≈ 0,25 м, а при 3 Гц, Δy03 max ≈ 0,16 м. Збільшення частоти керуючого впливу дозволило підвищити продуктивність роботи на 8,39 % до 5,79 га/год, а погектарну витрату палива зменшити на 5,84 % до 16,04 л/га. 6. На підставі проведеного дослідження, рекомендовано при роботі трактора Case IH Steiger 600 при агрегатуванні з дисковою бороною Wishek 812N підвищити частоту керуючого впливу до 3 Гц (у випадку системи AFS – це експлуатаційне налаштування чутливості (жорсткості) 150 %), відповідну рекомендацію впроваджено у приватне сільськогосподарське підприємство «СТОВ «Промінь». Виявлена необхідність подальшого збільшення частотного діапазону керуючих впливів при розробці чи вдосконаленні систем автоматичного управління (автопілотів) до 5 – 6 Гц, яку рекомендовано реалізувати з використанням дублюючих систем, що апробовано у діагностичному комплексі моніторингу динамічних параметрів тягово-транспортних засобів. Результати роботи прийнято до використання у УкрНДІПВТ ім. Л. Погорілого, СТОВ «Промінь» і впроваджено у навчальний процес Сумського національного аграрного університету. Наукова новизна одержаних результатів. Вперше: – визначено умови досягнення стійкого руху машинно-тракторного агрегату при експлуатації з дисковою бороною з урахуванням зміни параметрів ґрунтового середовища, частотних характеристик та амплітуди керуючого впливу кута першої напіврами колісного трактора, що дає змогу мінімізувати енергетичні витрати; – встановлено взаємозв’язки між частотою керуючого впливу системи автоматичного управління трактора та величиною відхилення сільськогосподарського знаряддя від заданої траєкторії руху, які дозволили обґрунтувати діапазон частот керуючого впливу із забезпеченням раціонального значення перекриття між сусідніми смугами обробки та збільшенням продуктивності роботи на 8,39 %. Отримала подальший розвиток: – математична модель плоско-паралельного руху машинно-тракторного агрегату, яка відрізняється від існуючих врахуванням динаміки зміни тягового опору сільськогосподарського знаряддя та нелінійності зміни пружної характеристики сільськогосподарської тракторної шини. Удосконалено: – метод експериментальної оцінки динамічних та тягово-енергетичних параметрів роботи трактора при виконанні ґрунтообробної операції, який на відміну від відомих забезпечує використання бортових датчиків та вимірювальних систем трактора. Практичне значення одержаних результатів. Основні результати дисертації можуть використовуватися для покращення енергозбереження тракторів при їх адаптації в систему точного землеробства. Запропоновані в дисертації основні наукові положення, розробки і рекомендації впроваджені: – у Державній науковій установі «Український науково-дослідний інститут прогнозування та випробування техніки і технологій для сільськогосподарського виробництва імені Леоніда Погорілого» (УкрНДІПВТ ім. Л. Погорілого) прийняті для використання методики та підходи, що дозволяють використання бортових систем трактора, як дублюючих, для моніторингу динамічних параметрів. Відповідне, дозволяє суттєво підвищити точність при проведенні експериментальних досліджень тракторів та машинно-тракторних агрегатів на плавність ходу, керованість і стійкість. – у СТОВ «Промінь» прийняті до використання рекомендації щодо алгоритмів роботи системи автоматичного управління трактором, які дозволяють підвищити продуктивність роботи, у порівнянні з ручним способом управління, на 8,39 %, при цьому погектарна витрата палива зменшується до 16,04 л/га та показує покращення паливної ефективності на 5,84 %; – у Сумському національному агарному університеті в навчальному процесі підготовки бакалаврів та магістрів в рамках освітніх компонент: «Трактори і автомобілі», «Системи точного землеробства та їх використання в аграрному виробництві», «Апаратне і машинне забезпечення в СТЗ». Особистий внесок здобувача. Дисертаційна робота є самостійним науковим дослідженням, яке присвячене підвищенню продуктивності та покращенню енергозбереження тракторів при їх адаптації в систему точного землеробства. Теоретичні та експериментальні результати досліджень, що виносяться на захист, отримані автором самостійно. У наукових роботах, які опубліковано у співавторстві, здобувачу належать: аналіз методів та підходів до покращення енергозбереження тракторів; визначення основних перспектив використання систем точного землеробства при підвищенні продуктивності та зниженні витрат пального; аналіз способів управління трактором при його адаптації в систему точного землеробства; обґрунтування підходу до підвищення стійкості причіпних ланок машинно-тракторного агрегату; створення математичної моделі плоско-паралельного руху МТА, яка дозволяє досліджувати стабільності руху ґрунтообробних агрегатів за різних частот управління. Наукові результати є внеском у теорії динаміки та ефективності роботи тракторів при виконанні ґрунтообробних операцій. Апробація результатів роботи. Основні положення та результати теоретичних і експериментальних досліджень дисертаційної роботи доповідалися, обговорювалися та отримали позитивні відгуки на всеукраїнських та міжнародних науково-практичних конференціях: МНПК «Автомобільний транспорт в аграрному секторі: проектування, дизайн та технологічна експлуатація» (Харків, ДБТУ 2022 р.); МНПК «AutoTRAK-2023» (Київ, НУБіП 2023 – 2024 рр.); МНПК «Інноваційні технології в Індустрії 5.0» (Суми, СНАУ, 2024 р.); МНПК International Scientific Conference. «Transport Means» (Kaunas, Lithuania, 2024 р.); МНПК International Conference on Reliable Systems Engineering (ICoRSE) (Bucharest, Romania, 2025 р.); МНПК викладачів, аспірантів та студентів Сумського НАУ (Суми, СНАУ, 2026 р.); МНПК «Перспективи і тенденції розвитку конструкцій та технічного сервісу сільськогосподарських машин та знарядь» (Житомир, 2026 р.); Матеріали всеукраїнського науково-практичного семінару «Підвищення якості продукції машинобудівних та ремонтних підприємств» (Харків, ХНАДУ 2026 р.). В повному обсязі дисертаційна робота доповідалась та обговорювалась на розширеному засіданні кафедри технічного сервісу та галузевого машинобудування СНАУ (Суми, 19 травня 2026 р.). Описание: The thesis is devoted to solving the topical scientific and practical problem of improving the energy efficiency of agricultural tractors during technological adaptation to the precision farming system. The transition to precision farming opens up opportunities for improving energy efficiency, as it involves integrating the tractor’s control systems into a comprehensive motion control system, and allows the tractor’s operational efficiency to be raised to a level unattainable by the operator driver due to human physiological limitations. The use of precision farming systems allows for increased working speeds, productivity, reduced fuel consumption, and a lower workload on the operator-driver, whilst improving the quality of operational execution; however, it requires the justification of rational operating modes for automatic control systems. Object of study: the operation of a tractor under automated control of its movement by a precision farming system during the performance of a crop production operation. Subject of study: patterns of change in the tractor’s movement accuracy and energy parameters depending on the operating algorithms of the automatic control system. Research objective: to improve the dynamic and energy performance of the tractor when adapting it to a precision farming system by justifying rational automatic control algorithms. Research objectives: - to analyse and identify promising avenues for improving tractor energy efficiency during technological adaptation to a precision farming system; - to develop a mathematical model of the plane-parallel motion of a soil-tilling unit, which takes into account the dynamics of the interaction between the tractor and the agricultural implement and the non-linearity of the elastic characteristics of agricultural tractor tyres; - to perform an analytical and numerical determination of the relationships between the frequency of control input, control methods and the accuracy of tractor movement as part of a soil-tilling unit; - to develop a methodology and conduct experimental studies of the tractor’s dynamic parameters to determine the relationship between the frequency of control inputs, control methods and the magnitude of the tillage unit’s deviation from the specified trajectory; - to develop recommendations regarding control algorithms and the frequency range of control inputs when designing or improving existing automatic control systems (autopilots). General characteristics of the dissertation: The introduction justifies the choice of the thesis topic and research objectives, formulates the aim and objectives of the study, identifies the scientific novelty and practical significance of the results obtained, and provides information on the testing, structure and scope of the work. The first chapter presents a systematic analysis of the current state of energy conservation in general-purpose agricultural tractors. The main directions of adaptation of general-purpose tractors used in the agricultural sector of Ukraine are summarised, and a promising direction of research is identified, linked to improving the energy efficiency of tractors during their adaptation to precision farming systems. In this context, the adaptation of tractors to operate within precision farming systems is viewed as one of the strategically important avenues for enhancing the efficiency of modern agricultural production, enabling a more rational use of the enterprise’s technical potential and resources. It involves the integration of information and navigation systems, automated control algorithms and robotic technologies into the process of carrying out field operations. The analysis revealed that there are significant improvements in energy efficiency and movement accuracy when the control cycle speed of the automatic system is increased. However, a low or excessive frequency of control inputs has a negative impact on motion accuracy, energy efficiency and the service life of actuators; therefore, it is necessary to determine the optimal limits of the frequency range of control inputs to ensure the stability of motion and energy efficiency of tractors as part of agricultural machinery. In this context, the study of the unit should be conducted as an analysis of a dynamic system, taking into account the interaction of all its elements under real operating conditions. Experimental studies of tractor energy efficiency require a comprehensive approach that combines field trials, bench testing and digital modelling. The second chapter establishes the theoretical framework for the simulation modelling of a tractor operating as part of an agricultural machine. Classical equations in Lagrangian form are used to describe the motion dynamics of the soil-tilling machine, as this approach offers a number of significant advantages, as identified in the analysis of existing scientific literature. The main problem that needs to be solved to improve the accuracy of modelling plane-parallel motion is taking into account the actual operating conditions of the tractor (speed fluctuations, variable values of traction resistance) and the interaction of the drive wheels with the supporting surface. The analytical determination of the resistance force of an agricultural implement Fx(im) is a rather complex task, as it is necessary to account for factors that are stochastic in nature and may vary over a sufficiently wide range of values. This paper proposes an experimental determination of the resistance force using a strain gauge, which, after mathematical processing using the Fourier method, is used to improve the accuracy of modelling the motion of the machine-tractor unit. To refine the results of the mathematical model of the machine-tractor unit during plane-parallel motion, mathematical solutions have been formulated to determine the forces acting on the drive wheels. Taking these components into account yields a non-linear characteristic, which allows for the development of a general mathematical model. The change in radial deformation of the Firestone 710/70 R42 tyre has been established, ranging from 0.1 to 0.21 m at a tyre pressure of 60 kPa, and from 0.045 to 0.1 m at a tyre pressure of 240 kPa. The variation in the radial stiffness of the tyre was also determined, ranging from 33 to 63 kN/m at a tyre deformation of 0.04 m, and from 33 to 66 kN/m at a tyre deformation of 0.2 m. As a result, a mathematical model of the plane-parallel motion of a soil-tilling unit has been developed, which takes into account the dynamics of the interaction between the tractor and the agricultural implement, as well as the non-linearity of the elastic characteristics of the agricultural tractor tyre. It considers the dynamic system in general terms, in which the control influence is exerted by changing the steering angle of the tractor’s first half-frame γ1. The mathematical model is implemented in the MatLab dynamic modelling system using the SimuLink library. During the simulation, the ode5 (Dormand-Prince) numerical method was used with a fixed step size of 0.001. The simulation results yielded the displacements and angles of the constituent elements of the machine-tractor unit during operation with a disc harrow, taking into account the corrective control action of the angle of the first half-frame of the wheeled tractor at frequencies of 0.65, 2, 3 and 10 Hz. It was determined that stable motion of the Case IH Steiger 600 tractor-machine unit with a disc harrow is achieved at a frequency of 0.65 Hz and an amplitude of 0.32 rad; at a frequency of 2 Hz and an amplitude of 0.27 rad; at a frequency of 3 Hz and an amplitude of 0.237 rad; at a frequency of 10 Hz and an amplitude of 0.16 rad. The analytical and numerical models constructed allow us to establish relationships between the frequency of the control signal from the automatic control system and the magnitude of the agricultural implement’s deviation from the set trajectory, which enabled us to determine a control signal frequency range of 2.1 – 6 Hz, which ensures a reasonable overlap between adjacent working strips of 0.1 – 0.2 m. The third chapter outlines the programme, subject and methodology of the experimental studies. The experimental studies are divided into two stages. The first stage is aimed at obtaining data for use in mathematical modelling of the plane parallel motion of a machine-tractor unit. The aim of the second stage is to verify the adequacy of the motion model of the soil-tilling unit at different frequencies of the precision farming system’s control signal and the influence of these frequencies on the degree of deviation of the unit from the specified trajectory, aimed at verifying the adequacy of the mathematical model of the soil-tilling unit’s motion at different frequencies of control input and the influence of these frequencies on the degree of deviation of the unit from the specified trajectory. In the first stage, the average value of the disc harrow’s resistance force Fx(im) = 40.34 kN and its range of variation Fx(im) min = 35.39 kN and Fx(im) max = 45.22 kN were determined, and the characteristics of the agronomic background in the surface soil layers and at the tillage depth were established. For the second stage of experimental studies of the soil-tilling unit, the use of a diagnostic complex for monitoring the dynamic parameters of traction and transport vehicles was justified, whose software has been improved to study plane-parallel motion by simplifying the method for determining the deflection angles of the unit’s components and utilising on-board sensors and measurement systems that allow the necessary data to be obtained without additional intervention in the tractor’s systems. The potential capabilities of the AFS automatic control system with regard to the frequency of control actions have been determined. An equation has been derived that describes how the frequency of control actions depends on the settings of the automatic control system, enabling the required frequency characteristics of the system to be established in order to verify the adequacy of the mathematical modelling. It has been found that control frequencies higher than 3 Hz cannot be implemented due to design and software limitations of the AFS system; therefore, investigations of plane-parallel motion are conducted at control frequencies of 0.65 Hz, 2 Hz, 3 Hz. At a frequency of 0.65 Hz, both automatic and manual control methods are investigated. The fourth chapter presents the results of the analysis of experiments aimed at studying the motion of a soil-tilling unit comprising a Case IH Steiger 600 tractor coupled with a Wishek 812N disc harrow under various control methods and frequencies. To determine the turning angles in this study, a diagnostic system for monitoring the dynamic parameters of traction and transport vehicles was used, specifically acceleration sensors installed on all components of the soil cultivation unit. By determining the acceleration component at the sensor mounting points (control points) and subsequently calculating the acceleration of the centre of mass of the soil cultivation unit’s components, the rotation angle of the selected component of the soil cultivation unit was determined using the obtained velocity vector, given a known time constant. Analysis of the results obtained confirms the findings of the simulation modelling, as there is a clear trend towards a decrease in the amplitude of the rotation angles of the tractor’s front half-frame as the frequency of the control input increases. In real-world operation, unlike in simulation modelling, the amplitude of the rotation angles constantly adapts to external factors and reaches maximum values comparable to those in the simulation. However, the average value is lower than in the simulation, which may indicate inaccuracies in the system’s operation or smaller disturbing factors. The actual trajectory of the centre of mass of the tillage implement will always deviate from the set direction of travel due to the presence of internal and external disturbances, which collectively lead to the formation of forces that deflect the implement from a straight-line path and require constant adaptation of the tractor control system to restore the set direction of travel. The magnitudes of the deviation of the centre of mass of the tillage implement and the corresponding angles of rotation are determined on the basis of the actual trajectory of motion obtained experimentally. In accordance with the experimental methodology, a straight-line direction of motion was specified, a control mode was selected (manual or automatic), a control frequency was set (0.65 Hz, 2 Hz, 3 Hz), and the displacements of the implement’s centre of mass were obtained for each motion scenario. The results of experimental studies of the Case IH Steiger 600 tractor when combined with the Wishek 812N disc harrow confirm the main simulation results obtained in the second chapter. A clear trend of decreasing deviations of the implement’s centre of mass with increasing control frequency has been established; thus, at a frequency of 0.65 Hz, Δy03 max ≈ 0.52 m; at 2 Hz, Δy03 max ≈ 0.25 m; and at 3 Hz, Δy03 max ≈ 0.16 m. It can therefore be concluded that there is a relationship between the frequency of the control input and the magnitude of the deviation of the tillage unit from the set trajectory, with the amplitude of the control input decreasing in proportion to the increase in frequency. The influence of the control method and the frequency of the control system’s input on the traction and economic performance of the tillage unit has been determined. The frequency of the control system’s input does not significantly affect wheel slip (δ = 4%) or the average speed V = 9.3 km/h, which varies within the range of 1–1.5%. Productivity, compared to manual control, increases by 8.39% to 5.79 ha/h at a frequency of 3 Hz. Fuel consumption per hectare, unlike productivity, does not change linearly; and initially increases upon activation of the automatic system to 17.09 l/ha, which is explained by the additional fuel consumption required for the system’s operation; subsequently, as the frequency of control input increases, it decreases to 16.04 l/ha (3 Hz) and demonstrates a 5.84% improvement in fuel efficiency. Verification of the mathematical model’s adequacy shows that the model is adequate at a 5% significance level, and with sufficient for this study, describes the parameters of the plane-parallel motion of the tillage unit and allows the determination of the relationships between the magnitude of the implement’s deviation from the specified motion trajectory at different frequencies of control inputs. Based on the results of the study, recommendations have been developed regarding control algorithms and the frequency range of control signals for the design or improvement of existing automatic control systems (autopilots). In accordance with the stated aim and objectives, the following results were obtained in this work: The thesis presents a solution to the scientific problem of increasing tractor productivity and improving energy efficiency during its technological adaptation to a precision farming system by substantiating the rational characteristics of the automatic control system’s algorithms. 1. An analysis of existing scientific research has identified areas for improving tractor energy efficiency during their integration into precision farming systems. Achieving high-precision movement is one of the main prerequisites for the effective implementation of resource-saving technologies in agricultural production; to this end, the analysed studies propose increasing the control cycle speed, however, there are no clear recommendations regarding the optimal limits of such an increase, as both insufficient and excessive speeds lead to a deterioration in movement accuracy and the potential for self-oscillations. Solving the scientific and technical problem of increasing tractor productivity and improving energy efficiency requires the justification of rational characteristics of the automatic control system that ensure appropriate dynamics and motion accuracy. 2. A mathematical model of the plane-parallel motion of a machine-tractor unit during an energy-intensive operation – disc harrowing – has been developed, which takes into account the dynamics of changes in the traction resistance of the agricultural implement and the non-linearity of changes in the elastic characteristics of the agricultural tractor tyre. When solving this model numerically, the displacements and angles of the constituent elements of the machine-tractor unit were determined, taking into account the controlling influence of the steering angle of the front axle of the wheeled tractor at frequencies of 0.65, 2, 3 and 10 Hz. It was determined that stable motion of the Case IH Steiger 600 machine-tractor unit with a disc harrow is achieved at a frequency of 0.65 Hz and an amplitude of 0.32 rad; at a frequency of 2 Hz and an amplitude of 0.27 rad; at a frequency of 3 Hz and an amplitude of 0.237 rad; at a frequency of 10 Hz and an amplitude of 0.16 rad. 3. Based on the results of modelling the plane-parallel motion of the machine tractor combination, the relationships between the frequency of the control signal from the automatic control system and the magnitude of the agricultural implement’s deviation from the set trajectory were determined, which allowed the frequency range of the control signal to be established as 2.1 – 6 Hz, which ensures a reasonable overlap between adjacent working strips of 0.1 – 0.2 m. 4. To verify the results of simulation modelling and refine the frequency range of the automatic control system’s control signals, a methodology was developed and a set of instruments was validated for conducting an experimental assessment of the dynamic parameters of a tractor adapted for precision farming, using redundant and on-board systems. During the preparatory stage of the research, the limitations of the AFS automatic control system of the Case IH Steiger 600 tractor were established, which determine the upper limit of the control signal frequency as 3 Hz. Therefore, to enable a comparison of the results of simulation modelling and field studies, the following frequencies of control inputs were set: 0.65 Hz, 2 Hz, 3 Hz. At the frequency of 0.65 Hz, both automatic and manual control methods were investigated. 5. The results of experimental studies into the motion dynamics of a Case IH Steiger 600 tractor when coupled with a Wishek 812N disc harrow confirm the main findings of the modelling. The experiment revealed a clear relationship between the frequency of the control signal and the magnitude of the deviation of the tillage unit from the specified trajectory, with the amplitude of the control signal decreasing in proportion to the increase in frequency. The values of the deviation of the centre of mass of the tillage implement were determined for different control models and frequencies of the control signal: at 0.65 Hz, the deviation Δy03 max ≈ 0.52 m; at 2 Hz, Δy03 max ≈ 0.25 m; and at 3 Hz, Δy03 max ≈ 0.16 m. Increasing the frequency of the control signal made it possible to increase productivity by 8.39% to 5.79 ha/h, and to reduce fuel consumption per hectare by 5.84% to 16.04 l/ha. 6. Based on the study conducted, it is recommended that when operating the Case IH Steiger 600 tractor in combination with the Wishek 812N disc harrow, the frequency of the control signal be increased to 3 Hz (in the case of the AFS system, this corresponds to an operational sensitivity (stiffness) setting of 150%), the corresponding recommendation has been implemented at the private agricultural enterprise ‘STOV ‘Promin’. The need was identified to further increase the frequency range of control inputs to 5–6 Hz when developing or improving automatic control systems (autopilots), which is recommended to be implemented using redundant systems, as tested in the diagnostic complex for monitoring the dynamic parameters of traction and transport vehicles. The results of the work have been adopted for use at the L. Pogorilyi Ukrainian Research Institute of Agricultural Machinery and Technology, STOV “Promin”, and implemented in the educational process at Sumy National Agrarian University. Scientific novelty of the results obtained. For the first time: – the conditions for achieving stable motion of a machine-tractor unit when operating with a disc harrow have been determined, taking into account changes in soil parameters, frequency characteristics and the amplitude of the controlling influence of the angle of the first half-frame of the wheeled tractor, which makes it possible to minimise energy consumption; – the relationship between the frequency of the control signal from the tractor’s automatic control system and the magnitude of the agricultural implement’s deviation from the set trajectory, which made it possible to justify the frequency range of the control signal whilst ensuring a rational overlap between adjacent working strips and increasing productivity by 8.39%. Further development was achieved in: – a mathematical model of the plane-parallel motion of a machine-tractor unit, which differs from existing models by taking into account the dynamics of changes in the traction resistance of the agricultural implement and the non-linearity of changes in the elastic characteristics of the agricultural tractor tyre. The following has been improved: – a method for the experimental assessment of the dynamic and traction-energy parameters of a tractor during soil cultivation operations, which, unlike known methods, utilises on-board sensors and the tractor’s measurement systems. Practical significance of the results obtained. The main findings of the thesis can be used to improve the energy efficiency of tractors when integrating them into precision farming systems. The key scientific principles, developments and recommendations proposed in the thesis have been implemented: – at the State Scientific Institution ‘Ukrainian Scientific Research Institute for Forecasting and Testing of Machinery and Technologies for Agricultural Production named after Leonid Pogorily” (UkrNDIPVT named after L. Pogorily), methodologies and approaches have been adopted that allow the use of on-board tractor systems as redundant systems for monitoring dynamic parameters. Consequently, this allows for a significant improvement in the accuracy of experimental studies of tractors and tractor-machine units regarding ride smoothness, manoeuvrability and stability. – At Promin Agricultural Company, recommendations regarding algorithms for the tractor’s automatic control system have been adopted, which allow for an 8.39% increase in productivity compared to manual control, whilst fuel consumption per hectare is reduced to 16.04 l/ha, resulting in a 5.84% improvement in fuel efficiency; – At Sumy National Agrarian University, within the educational components ‘Tractors and Vehicles’, ‘Precision Farming Systems and Their Use in Agricultural Production’, and ‘Hardware and Machinery in Agricultural Enterprises’ in the undergraduate and postgraduate training programmes. The candidate’s personal contribution. The thesis is an independent scientific study dedicated to increasing the productivity and improving the energy efficiency of tractors when adapting them to precision farming systems. The theoretical and experimental results of the research presented for defence were obtained by the author independently. In the scientific works published in co-authorship, the candidate’s contributions include: analysis of methods and approaches to improving energy efficiency in tractors; identification of the main prospects for using precision farming systems to increase productivity and reduce fuel consumption; analysis of tractor control methods when adapting it to a precision farming system; justification of an approach to improving the stability of the towed components of a machine-tractor unit; creation of a mathematical model of the plane-parallel motion of a machine tractor unit, which allows for the investigation of the stability of soil-tilling units at different control frequencies. The scientific results contribute to the theory of the dynamics and operational efficiency of tractors during soil cultivation operations. Validation of the results. The main provisions and results of the theoretical and experimental research in the thesis were presented, discussed and received positive feedback at national and international scientific and practical conferences: International Scientific and Practical Conference ‘Motor Transport in the Agricultural Sector: Planning, Design and Technological Operation’ (Kharkiv, DSTU, 2022) ; International Scientific and Practical Conference ‘AutoTRAK-2023’ (Kyiv, National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, 2023–2024); International Scientific and Practical Conference ‘Innovative Technologies in Industry 5.0’ (Sumy, Sumy National Agrarian University, 2024); International Scientific and Practical Conference ‘Transport Means’ (Kaunas, Lithuania, 2024); International Scientific and Practical Conference International Conference on Reliable Systems Engineering (ICoRSE) (Bucharest, Romania, 2025); ‘Transport Means’ (Kaunas, Lithuania, 2024); International Scientific and Practical Conference International Conference on Reliable Systems Engineering (ICoRSE) (Bucharest, Romania, 2025); International Scientific and Practical Conference for lecturers, postgraduate students and undergraduates of Sumy National Agrarian University (Sumy, SNU, 2026); International Scientific and Practical Conference “Prospects and Trends in the Development of Designs and Technical Service for Agricultural Machinery and Implements” (Zhytomyr, 2026); Proceedings of the All Ukrainian Scientific and Practical Seminar “Improving the Quality of Products of Machine-Building and Repair Enterprises” (Kharkiv, KNUCA, 2026). The thesis was presented in full and discussed at an extended meeting of the Department of Technical Service and Sectoral Mechanical Engineering at SNAU (Sumy, 19 May 2026).

Селекційно-генетична оцінка молочної худоби за однакових технологічних умов утримання

2026-07-07T09:00:38Z

Название: Селекційно-генетична оцінка молочної худоби за однакових технологічних умов утримання Авторы: Кучкова, Тетяна Павлівна; Kuchkova, T. P. Краткий осмотр (реферат): Дисертаційна робота присвячена теоретичному обґрунтуванню та науково-практичному вирішенню актуального завдання збереження та розробки програми розведення лебединської породи, оцінки біологічного потенціалу та вивчення комплексу господарськи корисних ознак великої рогатої худоби молочних і комбінованих порід. Необхідність проведення досліджень зумовлена сучасними тенденціями розвитку світового та вітчизняного скотарства, де інтенсифікація виробництва часто призводить до звуження генетичного біорізноманіття та втрати унікальних локальних популяцій, які є носіями цінних адаптивних, резистентних та технологічних властивостей. Дослідження виконано відповідно до плану науково-дослідної роботи кафедри генетики, селекції та біотехнології тварин Сумського національного аграрного університету за темою: «Формування бажаного типу великої рогатої худоби молочних порід за продуктивністю, екстер’єрним типом та показниками довголіття за використання сучасних методів оцінки тварин за фенотипом та генотипом» (№ державної реєстрації 0123U100733). Для реалізації поставленої мети та завдань, дослідження проводилися в три етапи, застосовуючи системний методологічний підхід, який дозволив в однакових паратипових умовах годівлі та утримання на базі ТДВ «Племзавод «Михайлівка» здійснити порівняльну оцінку чотирьох порід великої рогатої худоби різного напряму продуктивності. Науковий пошук базувався на поєднанні класичних зоотехнічних оцінок фенотипу з сучасними методами молекулярно-генетичного аналізу (ДНК-генотипування за локусами бета- та капа-казеїну). В основу дисертаційного дослідження покладено глибокий аналіз морфофункціональних особливостей тварин. Оцінка екстер’єрного типу підконтрольного поголів’я за комплексом промірів та індексів будови тіла дозволила виявити закономірності формування статей тулуба залежно від породної належності та напряму продуктивності. Простежено характер міжпородної диференціації за екстер’єрними ознаками та їхньою відповідністю сучасним селекційним стандартам. У роботі детально вивчено динаміку та тривалість господарського використання корів, оцінено параметри їхнього життєвого та продуктивного довголіття, а також розраховано специфічні коефіцієнти інтенсивності доїння у розрізі досліджуваного генофонду. Виявлено, що корови української чорно-рябої молочної породи характеризуються найвиразнішим молочним типом із високою довгоногістю, кращим розвитком грудної клітки за шириною та більшою пропорційністю передньої і задньої частин тулуба. Це забезпечує максимальний надій за 3-ю лактацію (8433 кг) та найбільшу величину довічного надою (26664,5 кг) за коефіцієнту лактації 86,0 % та найвищої інтенсивності використання тварин у стаді. Для корів лебединської породи закономірно характерним виявився подовжений тулуб, добре розвинена глибина грудей та високі показники масивності, що безпосередньо свідчить про міцну конституцію і поєднання молочного та комбінованого типів. Тварини української бурої молочної та лебединської порід відзначаються найвищою тривалістю життя (3296 і 3261 діб) та господарського використання – 2276 і 2222 доби, стабільністю показників за лактаціями й довшим продуктивним використанням та інтенсивності доїння з максимальним коефіцієнтом продуктивного використання у лебединської породи (53,9 %). Симентальська порода вирізняється більш щільною конституцією та масивною будовою тіла з максимальними індексами збитості, поєднуючи задовільну тривалість використання зі стабільною продуктивністю комбінованого напряму та високою якістю молока із вмістом масової частки білка на рівні 3,30-3,37 %. Вагоме місце в дисертації посідає вивчення генеалогічної структури стада та тривалості використання провідних ліній і бугаїв-плідників. Встановлено особливості формування масиву худоби залежно від походження, проаналізовано ступінь інтеграції світового (зокрема, голштинського та швіцького) генофонду у вітчизняні популяції бурої та чорно-рябої худоби. Досліджено внутрішньопородну варіативність господарськи корисних ознак залежно від походження плідників, що дало змогу виявити найбільш перспективні генеалогічні формування для цілеспрямованого лінійного розведення та оптимізації підбору пар. Доведено істотний вплив генеалогічної структури стад на реалізацію генетичного потенціалу продуктивності. Генеалогічна структура української чорно-рябої молочної породи сформована з домінуванням ліній голштинського походження з Канади та США, що свідчить про орієнтацію селекційної роботи господарства на використання високопродуктивного світового генофонду. Аналіз молочної продуктивності корів-первісток української чорно-рябої молочної породи залежно від лінійної належності показав, що за першою лактацією лідерами є лінія Х.Х. Старбака – 6585 кг. При аналізі продуктивності за кращу лактацію тенденції залишаються подібними: лінії Р.О.Р.А Елевейшна та Дж. Бесна проявляють помітно вищі результати, тоді як інші лінії зберігають середній стабільний рівень молочної продуктивності. Генетичне ядро української бурої молочної породи тримається на стратегічному поєднанні американського (швіцького) та європейського генофондів з адаптивним потенціалом лебединської худоби. Найвищу молочну інтенсивність продемонстрували лінії американського походження, водночас дочки бугаїв європейської селекції забезпечили покращення якісних характеристик молока. Найвищий вміст масових часток жиру (4,09 %) та білка (3,32 %) зафіксовано у нащадків бугая Еталона лінії Ладді, високу компонентність – у бугаїв Пальчика лінії Елеганта (масових часток жиру – 4,00 %, білка – 3,26 %) та Бігбоя лінії Дістінкшна (масової частки білка – 3,28 %). Європейський вектор селекції, репрезентований бугаєм Валентином лінії Вігате, відзначається збалансованим типом продуктивності, поєднуючи надій 6018 кг із високим вмістом масової частки білка – 3,29 %. Індивідуальний підбір бугаїв-плідників дозволяє гармонійно поєднувати високу молочну інтенсивність американських ліній із якісними показниками європейської селекції. У лебединській породі використання плідників вітчизняної селекції дозволило ефективно інтегрувати ріст надоїв з високою сиропридатністю молока. Абсолютним лідером виявився бугай Буйний лінії Чуткого, нащадки якого за першу лактацію забезпечили 6867 кг молока за вмісту масових часток жиру 4,31 % та білка 3,51 %. Високу результативність також продемонстрували плідники лінії Бравого, зокрема дочки бугая Рогіз показали надій 6065 кг при вмісті масових часток жиру 4,37 % та білка 3,54 %. Особливий науковий інтерес становлять лінії, що орієнтовані на консолідацію рекордно високих показників жирномолочності: представники лінії Лака (бугай Ласкавий) та лінії Макета (бугай Грізний) забезпечили вміст масових часток жиру в молоці на рівні 4,45-4,46 % та білка – 3,56 %, що є унікальним параметром для генофондних об’єктів. У симентальській породі найвищу молочну продуктивність продемонстрували дочки бугая Рейда лінії Регіо (5836 кг), тоді як найвищими якісними показниками молока характеризувалися тварини лінії Постнера (вміст масової частки жиру – 4,19 %) та лінії Редада (вміст масової частки білка – 3,41 %). Технологічний блок досліджень присвячено детальному вивченню фізико-хімічного складу, біологічної цінності та натуральності молочної сировини. Досліджено динаміку компонентного складу молока за лактаціями, оцінено масові частки сухої речовини, жиру, білка та лактози. Важливим елементом роботи є визначення показників технологічної придатності молока, зокрема сухого знежиреного молочного залишку та точки замерзання, а також санітарно-гігієнічного благополуччя стада за рівнем вмісту соматичних клітин. Визначено значну міжпородну варіативність фізико-хімічного складу молока піддослідних тварин. Найвищим вмістом масових часток сухої речовини (13,24 %), жиру (4,85 %), який достовірно перевищував відповідний показник у корів української чорно-рябої молочної породи на 0,96 % (Р<0,001) та масової частки білка (3,55 %) характеризується молоко корів лебединської породи, що свідчить про його виняткову біологічну цінність. Високі якісні параметри зафіксовано також у симентальської (масові частки жиру – 4,14 %, білка – 3,40 %, сухої речовини – 12,64 %) та української бурої молочної порід (масові частки жиру – 4,10 %, білка – 3,35 %, сухої речовини – 12,57 %), тоді як корови української чорно-рябої молочної породи поступалися за рівнем якості (жир – 3,89 %, білок – 3,22 %, суха речовина – 12,37 %). Вміст лактози в усіх групах перебував у межах норми (4,85-5,02 %). Показники сухого молочного знежиреного залишку залишалися стабільними. Досліджені показники температури замерзання молока корів усіх досліджуваних порід відповідають нормативним значенням. Вміст соматичних клітин у молоці корів знаходився в діапазоні 425,28-525,76 тис/см3. Найнижчий вміст соматичних клітин встановлено у молоці корів лебединської породи (425,28 тис/см³). Експериментально підтверджено доцільність застосування ДНК-маркерів як фундаментального критерію прогнозування якості сировини. Методом молекулярного аналізу встановлено частоту поширення алелів і гаплотипів генів бета- та капа-казеїну в досліджуваних популяціях, оцінено стан генетичної рівноваги за основними локусами. Виявлено характер і ступінь асоціативного зв’язку між конкретними молекулярно-генетичними варіантами казеїну та рівнем жиро- і білковомолочності корів, що відкриває нові перспективи для маркерної селекції. Завдяки застосуванню ДНК-маркерів бета- та капа-казеїну як інструменту сучасного генотипування встановлено чітку диференціацію частот алелів та гаплотипів, а розраховані значення критерію хі-квадрат χ2 підтвердили перебування популяцій у стані генетичної рівноваги Харді-Вайнберга. Вищою частотою бажаного алелю А2 гена бета-казеїну та алелю В гена капа-казеїну характеризувалися тварини української бурої молочної та лебединської порід, тоді як для симентальської худоби була притаманна вища частота алелю А1. У межах лебединської та української бурої молочної порід гомозиготний генотип А2А2 асоційований із максимальним рівнем масових часток жиру (5,06 % та 4,66 %) і білка (3,59 % та 3,37 %). Для корів української чорно-рябої молочної породи вищі якісні показники молочної сировини (масові частки жиру – 4,18 %, білка – 3,33 %) забезпечує гетерозиготний генотип А1А2. Натомість у симентальської породи зафіксовано перевагу за вмістом масових часток жиру (4,45 %) та білка (3,43 %) у носіїв генотипу А1A1. Практичну та технологічну цінність роботи підтверджено серією дослідно-виробничого виготовлення молочної продукції. Проаналізовано вплив генотипів за капа-казеїном на процеси коагуляції білка, щільність сформованого згустку та загальну ефективність відділення сироватки при виготовленні сиру кисломолочного. На базі хроматографічних досліджень вперше детально вивчено амінокислотний профіль твердих сирів, виготовлених із сировини тварин з різними ДНК-профілями. Визначено концентрацію незамінних та замінних амінокислот у готовій продукції, що дозволило науково обґрунтувати біологічну повноцінність та сиропридатність молока залежно від породи. Встановлено, що визначальними чинниками ефективності переробки молока на сир кисломолочний та твердий є поєднання генотипу казеїну з породною належністю тварин. Абсолютний максимум виходу сиру кисломолочного забезпечує використання молока корів лебединської породи з генотипом капа-казеїну ВВ за середнього вмісту масової частки білка 3,58 %. За дослідження виробництва твердого сиру з молока корів української чорно-рябої молочної породи доведено, що сир із сировини тварин генотипу АВ відзначається найвищим рівнем біологічної повноцінності за рахунок максимальної концентрації незамінних амінокислот, зокрема лейцину (1,63 мг/г), лізину (1,30 мг/г), фенілаланіну (0,91 мг/г), треоніну (0,69 мг/г), гістидину (0,47 мг/г), валіну (0,54 мг/г), а також замінних амінокислот: глутамінової кислоти (3,10 мг/г) та проліну (2,09 мг/г). Носії генотипу ВВ посідали проміжне положення за вмістом амінокислот (лейцину – 1,37 мг/г, глутамінової кислоти – 2,90 мг/г), тоді як зразки від тварин генотипу АА характеризувалися мінімальними показниками (лейцину – 1,21 мг/г, лізину – 0,93 мг/г, глутамінової кислоти – 2,57 мг/г). Розроблена програма розведення лебединської породи з унікальними господарськи корисними ознаками та продуктивними властивостями на практиці використовуються у племінних підприємствах Сумської області. Організація цільового відбору тварин за генетичними маркерами дозволяє формувати спеціалізовані групи для отримання високотехнологічної сировини. Молоко, отримане від корів з генотипом А2А2 за бета-казеїном реалізується до крафтової сироварні «O’BEREG» для виробництва брендової лінійки молочних продуктів класу А2, зокрема питного молока, м’яких сирів та йогуртів, за ціною, що перевищує середньоринкову, що доводить високу економічну доцільність результатів досліджень. Економічно обґрунтовано ефективність використання молока корів лебединської породи з генотипом капа-казеїну ВВ. Завдяки покращеним сиропридатним характеристикам молока забезпечується збільшення виходу сиру кисломолочного на 25,3 кг з 1 тонни сировини. У масштабах технологічної групи (100 корів) це дозволяє додатково отримати за рік від 11,551 т (перша лактація) до 14,732 т (краща лактація) готового продукту. Встановлено, що з урахуванням 10% супутніх витрат, річний додатковий чистий прибуток за реалізації сиру в супермаркетах становить 1,923-2,453 млн грн, за реалізації на ринку – 3,119-3,978 млн грн, що суттєво підвищує рентабельність виробництва. Матеріали дисертації інтегровано в освітній процес біолого-технологічного факультету Сумського національного аграрного університету при підготовці здобувачів вищої освіти за спеціальністю 204 «Технологія виробництва і переробки продукції тваринництва». Описание: The dissertation work is devoted to the theoretical substantiation and scientific and practical solution of the urgent task of preserving and developing a breeding program for the Lebedyn breed, assessing the biological potential and studying the complex of economically useful traits of dairy and combined cattle. The need for research is due to modern trends in the development of world and domestic livestock, where the intensification of production often leads to a narrowing of genetic biodiversity and the loss of unique local populations, which are carriers of valuable adaptive, resistant and technological properties. The study was carried out in accordance with the research plan of the Department of Genetics, Breeding and Biotechnology of Animals of Sumy National Agrarian University on the topic: "Formation of the desired type of dairy cattle in terms of productivity, exterior type and longevity indicators using modern methods of assessing animals by phenotype and genotype" (state registration number 0123U100733). To achieve the set goal and objectives, the research was conducted in three stages, using a systematic methodological approach, which allowed for a comparative assessment of four breeds of cattle of different productivity levels under the same paratypical feeding and housing conditions at the Mykhailivka Breeding Farm. The scientific search was based on a combination of classical zootechnical phenotype assessments with modern methods of molecular genetic analysis (DNA genotyping at beta- and kappa-casein loci). The dissertation research is based on a deep analysis of the morphofunctional features of animals. Assessment of the exterior type of the controlled livestock by a complex of measurements and body structure indices allowed to identify the regularities of the formation of body sexes depending on the breed and direction of productivity. The nature of interbreed differentiation by exterior features and their compliance with modern breeding standards was traced. The work studied in detail the dynamics and duration of economic use of cows, assessed the parameters of their life and productive longevity, and also calculated specific milking intensity coefficients in the context of the studied gene pool. It was found that Ukrainian black-and-white dairy cows are characterized by the most pronounced dairy type with high leg length, better development of the chest in width and greater proportionality of the front and rear parts of the body. This provides the maximum yield for the 3rd lactation (8433 kg) and the highest lifetime yield (26664.5 kg) at a lactation coefficient of 86.0% and the highest intensity of animal use in the herd. For cows of the Lebedyn breed, an elongated body, well-developed chest depth and high massiveness indicators were naturally characteristic, which directly indicates a strong constitution and a combination of dairy and combined types. Animals of the Ukrainian brown dairy and Lebedyn breeds are distinguished by the highest life expectancy (3296 and 3261 days) and economic use - 2276 and 2222 days, stability of indicators for lactations and longer productive use and milking intensity with the maximum coefficient of productive use in the Lebedyn breed (53.9 %). The Simmental breed is distinguished by a denser constitution and massive body structure with maximum compactness indices, combining a satisfactory duration of use with stable productivity of the combined direction and high quality milk with a protein content of 3.30-3.37%. A significant place in the dissertation is occupied by the study of the genealogical structure of the herd and the duration of use of leading lines and breeding bulls. The peculiarities of the formation of the livestock massif depending on the origin were established, the degree of integration of the world (in particular, Holstein and Swiss) gene pool into domestic populations of brown and black-and-white cattle was analyzed. The intrabreed variability of economically useful traits depending on the origin of the breeders was studied, which made it possible to identify the most promising genealogical formations for targeted linear breeding and optimization of the selection of pairs. The significant influence of the genealogical structure of herds on the realization of the genetic potential of productivity has been proven. The genealogical structure of the Ukrainian black-and-white dairy breed is formed with the dominance of lines of Holstein origin from Canada and the USA, which indicates the orientation of the farm's breeding work on the use of a highly productive world gene pool. Analysis of milk productivity of first-born cows of the Ukrainian black-and-white dairy breed depending on the line affiliation showed that the leaders in the first lactation are the line of H.H. Starbuck - 6585 kg. When analyzing productivity for the best lactation, the trends remain similar: the lines of R.O.R.A. Eleveyshna and J. Besna show significantly higher results, while other lines maintain an average stable level of milk productivity. The genetic core of the Ukrainian brown dairy breed is based on a strategic combination of American (Swiss) and European gene pools with the adaptive potential of Lebedyn cattle. The highest milk intensity was demonstrated by lines of American origin, while the daughters of bulls of European selection ensured an improvement in the qualitative characteristics of milk. The highest fat content (4.09%) and protein (3.32%) were recorded in the descendants of the bull Etalon of the Laddy line, high component content was recorded in bulls Palchyk of the Elegant line (fat – 4.00%, protein – 3.26%) and Bigboy of the Distinction line (protein – 3.28%). The European selection vector, represented by the bull Valentin of the Vigate line, is characterized by a balanced type of productivity, combining a hope of 6018 kg with a high protein content – 3.29%. Individual selection of breeding bulls allows us to harmoniously combine the high milk intensity of American lines with the quality indicators of European selection. In the Lebedyn breed, the use of domestic breeding sires allowed for the effective integration of milk yield growth with high milk syrup yield. The absolute leader was the bull Buyny of the Chutkoy line, whose descendants during the first lactation provided 6867 kg of milk with a fat content of 4.31% and protein of 3.51%. High performance was also demonstrated by the sires of the Bravoy line, in particular, the daughters of the Rogiz bull showed a yield of 6065 kg with a fat content of 4.37% and protein of 3.54%. Of particular scientific interest are the lines that are focused on consolidating record-high indicators of milk fat: representatives of the Laka line (the Laskavy bull) and the Maketa line (the Grozny bull) provided milk fat content at the level of 4.45-4.46% and protein - 3.56%, which is a unique parameter for gene pool objects. In the Simmental breed, the highest milk productivity was demonstrated by the daughters of the Reid bull of the Regio line (5836 kg), while the highest quality indicators of milk were characterized by animals of the Postner line (fat content - 4.19%) and the Redada line (protein content - 3.41%). The technological block of research is devoted to a detailed study of the physicochemical composition, biological value and naturalness of dairy raw materials. The dynamics of the component composition of milk by lactations were studied, the mass fractions of dry matter, fat, protein and lactose were estimated. An important element of the work is the determination of indicators of technological suitability of milk, in particular, dry non-fat milk residue and freezing point, as well as the sanitary and hygienic well-being of the herd by the level of somatic cell content. Significant interbreed variability in the physicochemical composition of milk of experimental animals was determined. The highest content of dry matter (13.24%), fat (4.85%), which significantly exceeded the corresponding indicator in cows of the Ukrainian black-and-white dairy breed by 0.96% (P<0.001), and protein (3.55%) is characterized by milk of cows of the Lebedyn breed, which indicates its exceptional biological value. High quality parameters were also recorded in Simmental (fat - 4.14%, protein - 3.40%, dry matter - 12.64%) and Ukrainian brown dairy breeds (fat - 4.10%, protein - 3.35%, dry matter - 12.57%), while cows of Ukrainian black and white dairy breed were inferior in quality (fat - 3.89%, protein - 3.22%, dry matter - 12.37%). The lactose content in all groups was within normal limits (4.85-5.02%). The indicators of dry non-fat milk residue remained stable. The studied indicators of the freezing temperature of milk of cows of all studied breeds correspond to the normative values. The content of somatic cells in the milk of cows was in the range of 425.28-525.76 thousand/cm3. The lowest content of somatic cells was established in the milk of cows of the Lebedyn breed (425.28 thousand/cm³). The feasibility of using DNA markers as a fundamental criterion for predicting the quality of raw materials was experimentally confirmed. The frequency of distribution of alleles and haplotypes of the beta- and kappa-casein genes in the studied populations was established by the method of molecular analysis, the state of genetic equilibrium at the main loci was assessed. The nature and degree of associative relationship between specific molecular genetic variants of casein and the level of fat and protein content of cows was revealed, which opens up new prospects for marker selection. Thanks to the use of DNA markers of beta- and kappa-casein as a tool of modern genotyping, a clear differentiation of allele and haplotype frequencies was established, and the calculated values of the chi-square criterion χ2 confirmed that the populations were in a state of Hardy-Weinberg genetic equilibrium. The higher frequency of the desired A2 allele of the beta-casein gene and the B allele of the kappa-casein gene were characterized by animals of the Ukrainian Brown Dairy and Lebedyn breeds, while Simmental cattle were characterized by a higher frequency of the A1 allele. Within the Lebedyn and Ukrainian Brown Dairy breeds, the homozygous genotype A2A2 is associated with the maximum level of fat (5.06% and 4.66%) and protein (3.59% and 3.37%). For cows of the Ukrainian black-and-white dairy breed, the heterozygous A1A2 genotype provides higher quality indicators of raw milk (fat - 4.18%, protein - 3.33%). In contrast, in the Simmental breed, the advantage in fat content (4.45%) and protein (3.43%) was recorded in carriers of the A1A1 genotype. The practical and technological value of the work was confirmed by a series of experimental and production production of dairy products. The influence of kappa-casein genotypes on the processes of protein coagulation, the density of the formed clot and the overall efficiency of whey separation in the manufacture of fermented milk cheese was analyzed. On the basis of chromatographic studies, the amino acid profile of hard cheeses made from raw materials of animals with different DNA profiles was studied in detail for the first time. The concentration of essential and non-essential amino acids in the finished product was determined, which allowed to scientifically substantiate the biological value and cheese suitability of milk depending on the breed. It has been established that the determining factors of the efficiency of milk processing into sour milk and hard cheese are the combination of the casein genotype with the breed of animals. The absolute maximum yield of sour milk cheese is provided by the use of milk from cows of the Lebedyn breed with the kappa-casein BB genotype with an average protein content of 3.58%. In the study of the production of hard cheese from the milk of cows of the Ukrainian black-and-white dairy breed, it was proven that cheese from raw materials of animals of the AB genotype is characterized by the highest level of biological value due to the maximum concentration of essential amino acids, in particular leucine (1.63 mg/g), lysine (1.30 mg/g), phenylalanine (0.91 mg/g), threonine (0.69 mg/g), histidine (0.47 mg/g), valine (0.54 mg/g), as well as essential amino acids: glutamic acid (3.10 mg/g) and proline (2.09 mg/g). Carriers of the BB genotype occupied an intermediate position in terms of amino acid content (leucine – 1.37 mg/g, glutamic acid - 2.90 mg/g), while samples from animals of the AA genotype were characterized by minimal indicators (leucine - 1.21 mg/g, lysine - 0.93 mg/g, glutamic acid - 2.57 mg/g). The developed Breeding Program of the Lebedyn breed with unique economically useful traits and productive properties is used in practice in breeding enterprises of the Sumy region. The organization of targeted selection of animals by genetic markers allows the formation of specialized groups for obtaining high-tech raw materials Milk obtained from cows with the A2A2 beta-casein genotype is sold to the O’BEREG craft cheese factory for the production of a branded line of A2 class dairy products, including drinking milk, soft cheeses, and yogurts, at a price that exceeds the average market price, which proves the high economic feasibility of the research results. The efficiency of using milk from Lebedyn breed cows with the genotype of kappa-casein BB has been economically substantiated. Due to the improved cheese-making characteristics of milk, an increase in the yield of fermented milk cheese by 25.3 kg from 1 ton of raw material is ensured. On the scale of the technological group (100 cows), this allows for an additional annual gain of 11.551 t (first lactation) to 14.732 t (best lactation) of the finished product. It has been established that, taking into account 10% of related costs, the annual additional net profit from the sale of cheese in supermarkets is 1.923-2.453 million UAH, and from sales on the market - 3.119-3.978 million UAH, which significantly increases the profitability of production. The materials of the dissertation are integrated into the educational process of the Faculty of Biology and Technology of Sumy National Agrarian University in the preparation of higher education applicants in specialty 204 "Technology of production and processing of livestock products."

Сортові особливості формування врожаю та якості зерна ячменю ярого за застосування регуляторів росту рослин в умовах північно-східного Лісостепу України

2026-07-03T07:28:29Z

Название: Сортові особливості формування врожаю та якості зерна ячменю ярого за застосування регуляторів росту рослин в умовах північно-східного Лісостепу України Авторы: Кубрак, Тетяна Михайлівна; Kubrak, T. M. Краткий осмотр (реферат): Обґрунтування вибору теми дослідження. Ячмінь ярий (Hordeum vulgare L.) є однією з провідних зернових культур в Україні, що має важливе продовольче, кормове та технологічне значення. Його широке використання у харчовій промисловості, тваринництві та пивоварінні зумовлює стабільний попит на продукцію та підвищені вимоги до її якості, зокрема біохімічних показників. У сучасних умовах інтенсифікації аграрного виробництва особливої актуальності набуває пошук шляхів підвищення врожайності та покращення якісних показників зерна (зокрема вмісту білка) шляхом оптимізації ключових елементів технології вирощування. В умовах північно-східного Лісостепу України формування продуктивності ячменю ярого значною мірою обмежується мінливістю гідротермічних факторів, зокрема нерівномірним розподілом опадів, температурними коливаннями та збільшенням частоти посушливих періодів. Такі умови спричиняють розвиток абіотичних стресів, які порушують фізіологічні процеси в рослинах і призводять до зниження врожайності та нестабільності якості зерна. Перспективним напрямом підвищення продуктивності та адаптивності культури є застосування регуляторів росту рослин. Вони сприяють активізації фізіолого-біохімічних процесів, покращують засвоєння елементів живлення та підвищують стійкість рослин до дії стресових факторів. Водночас ефективність їх застосування значною мірою залежить від генетичних особливостей сорту, що зумовлює необхідність комплексного вивчення взаємодії факторів «сорт – регулятор росту». Отже, актуальність роботи обумовлена необхідністю підвищення врожайності та стабілізації якості зерна ячменю ярого шляхом удосконалення технології вирощування на основі диференційованого застосування регуляторів росту з урахуванням сортових особливостей культури в умовах північно-східного Лісостепу України. Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційне дослідження було виконано в межах науково-дослідної теми Сумського національного аграрного університету «Особливості вирощування зернових, олійних та енергетичних культур за сучасних змін клімату в умовах Лівобережного Лісостепу України», що пройшла державну реєстрацію в установленому порядку та якій присвоєно № 0124U002342. (2024-2028рр.). Мета досліджень полягає у встановленні впливу сортових особливостей та застосування регуляторів росту рослин на формування врожайності та якості зерна ячменю ярого в умовах північно-східного Лісостепу України. Відповідно до поставленої мети було передбачено вирішити такі завдання: - визначити особливості росту і розвитку рослин ячменю ярого залежно від сортових особливостей та застосування регуляторів росту рослин; - дослідити формування морфологічних і фотосинтетичних показників (висота рослин, інтенсивність кущіння, площа листкової поверхні, вміст хлорофілу) під впливом досліджуваних факторів; - встановити закономірності формування елементів структури врожаю (кількість зерен у колосі, маса зерна в колосі, маса 1000 зерен) залежно від сорту та застосування регуляторів росту рослин; - оцінити вплив досліджуваних факторів на рівень урожайності та якісні показники зерна ячменю ярого (зокрема вміст білка); - визначити економічну та енергетичну ефективність застосування регуляторів росту рослин у технології вирощування ячменю ярого. Об’єктом дослідження є процес формування продуктивності та якості зерна ячменю ярого залежно від сортових особливостей і застосування регуляторів росту рослин. Предметом дослідження є ячмінь ярий (сорти Командор, Аграрій, Акордіне, Алісіана, Богун), регулятори росту рослин, морфологічні та фотосинтетичні показники, елементи структури врожаю, урожайність, якість зерна, погодні умови, економічна та енергетична ефективність досліджуваних елементів технології вирощування. Наукова новизна отриманих результатів. Уперше в умовах північно-східного Лісостепу України проведено комплексні дослідження щодо вивчення впливу регуляторів росту рослин на формування врожайності та якості зерна ячменю ярого залежно від сортових особливостей. Оптимізовано елементи технології вирощування ячменю ярого на основі диференційованого застосування регуляторів росту рослин з урахуванням генотипових особливостей культури. Набули подальшого розвитку питання впливу погодних умов на процеси росту і розвитку рослин, формування морфологічних і фотосинтетичних показників, елементів структури врожаю, урожайності та якості зерна (зокрема вмісту білка) залежно від сортових особливостей і застосування регуляторів росту рослин. Обґрунтовано економічну та енергетичну ефективність вирощування ячменю ярого за використання регуляторів росту рослин у технології його вирощування. Практичне значення отриманих результатів. Виробництву рекомендовано елементи технології вирощування ячменю ярого, що передбачають диференційований підбір сортів та застосування регуляторів росту рослин, які забезпечують підвищення врожайності та покращення якості зерна в умовах північно-східного Лісостепу України. Основні положення досліджень пройшли виробничу перевірку та впроваджені у фермерських господарствах Сумської та Полтавської областей, зокрема у ФГ «Назарко», ТОВ «Ташань» та СФГ «Еліта» на загальній площі понад 60 га. Підтверджено їх ефективність, зокрема: прибуток становив 22 621–30 443 грн/га, додатковий прибуток – 7 092–11 891 грн/га, рівень рентабельності – 85–118 %. Загальний економічний ефект від впровадження перевищив 580 тис. грн. Методи дослідження. Під час проведення досліджень застосовували загальнонаукові (аналіз, синтез, узагальнення) та спеціалізовані (агрономічні) методи. Візуальний – для проведення фенологічних спостережень за фазами росту і розвитку рослин ячменю ярого; вимірювально-вагові – для визначення висоти рослин, інтенсивності кущіння, кількості листків, площі листкової поверхні, маси зерна в колосі та маси 1000 зерен; біохімічні – для визначення вмісту хлорофілу в листках і білка в зерні; інструментальні – для оцінки азотного статусу рослин за допомогою N-тестера; статистичний – для проведення дисперсійного аналізу та оцінки достовірності отриманих результатів; розрахунково-порівняльний – для визначення економічної та енергетичної ефективності застосування регуляторів росту рослин у технології вирощування ячменю ярого. Результати. У дисертації представлено результати наукового обґрунтування та вдосконалення елементів технології вирощування ячменю ярого в умовах північно-східного Лісостепу України. Досліджено закономірності впливу сортових особливостей і регуляторів росту рослин на процеси росту та розвитку культури. Встановлено особливості формування морфологічних показників, фотосинтетичного апарату, елементів структури врожаю, урожайності та якості зерна ячменю ярого. Визначено роль регуляторів росту у підвищенні адаптивності рослин до несприятливих умов вегетації, реалізації продуктивного потенціалу сортів та покращенні якісних характеристик зерна. На основі аналізу наукових праць проведено узагальнення світового та вітчизняного досвіду вирощування ячменю ярого, визначено його значення як важливої продовольчої, кормової та технологічної культури. Висвітлено роль сортових ресурсів як одного з ключових чинників формування врожайності та якості зерна. Особливу увагу приділено застосуванню регуляторів росту рослин у сучасних технологіях вирощування зернових культур, їх впливу на фізіолого-біохімічні процеси, розвиток фотосинтетичного апарату, формування продуктивності та стійкість рослин до абіотичних стресів. Проаналізовано особливості впливу регуляторів росту на площу листкової поверхні, вміст хлорофілу, показники структури врожаю, урожайність, масу 1000 зерен, вміст білка та економічну ефективність вирощування ячменю ярого. Отримані результати 2023–2025 років досліджень дозволяють зробити такі висновки. За результатами аналізу погодних умов встановлено істотну мінливість гідротермічного режиму впродовж років досліджень. У 2023 році вегетаційний період характеризувався нерівномірним розподілом опадів (202,7 мм), із їх дефіцитом у критичну фазу кущіння, що негативно вплинуло на формування елементів структури врожаю. У 2024 році умови були більш посушливими (144,7 мм опадів) на фоні підвищеного температурного режиму, однак відносно краща забезпеченість вологою у початкові фази розвитку сприяла формуванню достатньої густоти продуктивного стеблостою. Найбільш сприятливі умови склалися у 2025 році, коли за достатньої кількості опадів (182,4 мм) та їх рівномірного розподілу протягом вегетації забезпечувалося оптимальне проходження критичних фаз росту і розвитку рослин. Загалом встановлено, що за роки досліджень спостерігалося зменшення кількості опадів порівняно із середніми багаторічними показниками при достатньому тепловому забезпеченні. Визначено, що вирішальне значення для формування продуктивності ячменю ярого має не стільки загальний рівень зволоження, скільки рівномірність надходження вологи у критичні фази розвитку культури. За результатами проведених досліджень встановлено, що формування морфологічних та фотосинтетичних показників ячменю ярого значною мірою залежить від сортових особливостей та застосування регуляторів росту рослин. Найбільшу висоту у фазу колосіння формували рослини сорту Богун (до 66,0 см), тоді як сорт Алісіана характеризувався найменшими значеннями (52,3–58,4 см). Застосування регуляторів росту загалом сприяло підвищенню висоти рослин, причому найбільш виражений ефект забезпечили препарати Агростимулін, Блек Джек та Ярило Аміно Мікс, тоді як дія Терпалу в окремих випадках обмежувала ростові процеси. Встановлено, що інтенсивність кущіння варіювала в межах 1,2–2,1 шт. і значною мірою залежала від поєднання факторів досліду. Максимальні показники кількості пагонів сформували сорти Акордіне та Алісіана (до 2,1 шт.) за застосування регуляторів росту, зокрема Гуміфілду, Келпаку та Ярило Аміно Мікс. У фазу колосіння спостерігалося часткове зменшення кількості пагонів, що пов’язано з редукцією непродуктивних стебел, однак у варіантах із застосуванням препаратів цей показник залишався вищим порівняно з контролем. Площа листкової поверхні та вміст хлорофілу характеризували стан фотосинтетичного апарату рослин. Максимальну площу листкової поверхні сформували сорти Акордіне та Аграрій – до 41,05 та 41,02 тис. м²/га відповідно за застосування препарату Ярило Аміно Мікс. У контрольних варіантах цей показник становив 30,69–37,67 тис. м²/га залежно від сорту. Найвищий вміст хлорофілу встановлено у сортів Аграрій (1,44 мг/г) та Акордіне (1,40 мг/г), причому максимальні значення досягалися за застосування препарату Терпал (до 1,58 мг/г). Високу ефективність також продемонстрував препарат Ярило Аміно Мікс. Отримані результати підтверджено даними N-тестування: найвищі показники азотного статусу зафіксовано у сортів Акордіне (50,62 од.) та Аграрій (49,95 од.), а максимальні значення отримано за використання Терпалу (до 53,00 од.). Проведені дослідження показали, що рівень продуктивності ячменю ярого формується під впливом поєднання генетичних особливостей сортів і дії регуляторів росту рослин. Найвищі показники елементів структури врожаю сформували сорти Акордіне та Аграрій, які забезпечили найбільшу кількість зерен у колосі (21,66 та 20,89 шт.) і масу зерна в колосі (1,14 та 1,10 г відповідно). Найнижчі значення відмічено у сорту Богун, що свідчить про обмежені можливості реалізації продуктивного потенціалу без оптимізації технології вирощування. Застосування регуляторів росту рослин сприяло покращенню показників структури врожаю. Найбільш ефективними виявилися препарати Ярило Аміно Мікс, Блек Джек та Агростимулін, які забезпечували максимальні значення кількості зерен у колосі (20,60–20,26 шт.) і маси зерна (до 1,11 г), достовірно перевищуючи контрольні варіанти. Аналіз урожайності показав, що найвищу продуктивність сформували сорти Акордіне (4,89 т/га) та Аграрій (4,71 т/га), тоді як найменш продуктивним був сорт Богун (3,99 т/га). Застосування регуляторів росту забезпечувало приріст урожайності до 0,81 т/га, а максимальні значення отримано за використання препарату Ярило Аміно Мікс – 5,25 т/га у сорту Акордіне та 5,16 т/га у сорту Аграрій. Встановлено, що маса 1000 зерен істотно залежала від генотипу та застосування регуляторів росту. Найвищий показник сформував сорт Алісіана (54,17 г), найнижчий – Богун (49,95 г). Застосування препаратів підвищувало крупність зерна до 53,81 г (Ярило Аміно Мікс), а максимальне значення (55,90 г) отримано у сорту Акордіне. Біохімічний аналіз показав, що вміст білка переважно визначався сортовими особливостями: найвищий рівень сформував сорт Аграрій (12,19 %), найнижчий – Командор (10,80 %). Використання регуляторів росту підвищувало білковість зерна, з максимумом 13,20 % у сорту Аграрій за застосування Ярило Аміно Мікс. Узагальнюючи результати, встановлено, що врожайність і якість зерна ячменю ярого формуються під впливом взаємодії генотипу та технологічних прийомів. Найвищу ефективність забезпечує диференційоване застосування регуляторів росту з урахуванням сортових особливостей, що дозволяє максимально реалізувати продуктивний потенціал культури в умовах північно-східного Лісостепу України. Розраховані показники економічної ефективності свідчать про доцільність вирощування ячменю ярого в умовах північно-східного Лісостепу України, оскільки рівень рентабельності залежно від сорту та застосування регуляторів росту варіював у межах 56,65–118,00 %. Найвищі економічні показники отримано за використання регуляторів росту рослин, що забезпечувало зростання прибутку та зниження собівартості продукції порівняно з контрольними варіантами. Максимальний прибуток було отримано за застосування препарату Ярило Аміно Мікс: для сорту Аграрій – 30443,86 грн/га, Акордіне – 29712,94 грн/га, Алісіана – 27030,60 грн/га, Командор – 21511,60 грн/га та Богун – 21061,27 грн/га. Високу економічну ефективність також забезпечували препарати Агростимулін та Келпак, тоді як застосування Терпалу у більшості випадків було менш ефективним. Аналіз структури витрат показав, що найбільшу частку у формуванні собівартості продукції становили витрати на добрива (24,25–30,55 %) та пальне (22,53–26,65 %), тоді як частка витрат на оплату праці була найменшою (1,74–2,18 %). Застосування регуляторів росту не призводило до суттєвих змін структури витрат, однак впливало на ефективність використання ресурсів. Енергетична оцінка показала, що застосування регуляторів росту рослин сприяло підвищенню коефіцієнта енергетичної ефективності до 4,73 залежно від сорту та варіанту обробки. Найвищі значення цього показника забезпечував препарат Ярило Аміно Мікс, а також Агростимулін, що свідчить про їх здатність підвищувати енерговіддачу врожаю. Серед сортів найбільш енергоефективними виявилися Аграрій та Акордіне, тоді як сорт Богун характеризувався нижчими показниками. Описание: Substantiation of the research topic. Spring barley is one of the leading cereal crops in Ukraine with important food, feed, and industrial value. Its wide use in the food industry, livestock production, and brewing determines stable demand and increased requirements for grain quality, particularly biochemical parameters. Under modern conditions of agricultural intensification, the search for ways to increase yield and improve grain quality (especially protein content) through optimization of cultivation technologies is of particular relevance. In the conditions of the north-eastern Forest-Steppe of Ukraine, productivity formation of spring barley is significantly limited by variability of hydrothermal factors, including uneven precipitation distribution, temperature fluctuations, and increasing frequency of drought periods. These conditions cause abiotic stress, which disrupts physiological processes and leads to yield reduction and instability of grain quality A promising approach to increasing productivity and adaptability is the use of plant growth regulators. They enhance physiological and biochemical processes, improve nutrient uptake, and increase plant resistance to stress factors. However, their effectiveness largely depends on varietal characteristics, which necessitates a comprehensive study of the interaction between “variety – plant growth regulator”. Therefore, the relevance of the study is determined by the need to increase yield and stabilize grain quality of spring barley through improvement of cultivation technology based on differentiated application of plant growth regulators considering varietal characteristics under the conditions of the north-eastern Forest-Steppe of Ukraine. Scientific novelty of the obtained results. For the first time under the conditions of the north-eastern Forest-Steppe of Ukraine, a comprehensive study of the effect of plant growth regulators on yield formation and grain quality of spring barley depending on varietal characteristics was conducted. Elements of cultivation technology were optimized based on differentiated application of plant growth regulators. The peculiarities of formation of morphological traits, photosynthetic activity, yield components, and grain quality (in particular protein content) depending on variety and growth regulator application were determined. The influence of weather conditions on plant growth, development, productivity, and grain quality was further developed. Economic and energy efficiency of spring barley cultivation under the use of plant growth regulators was substantiated. Practical significance of the results. Elements of spring barley cultivation technology based on differentiated selection of varieties and application of plant growth regulators were recommended for production, ensuring increased yield and improved grain quality under the conditions of the north-eastern Forest-Steppe of Ukraine. The results were tested and implemented in farms of Sumy and Poltava regions (more than 60 ha). The highest economic efficiency was achieved when growing varieties Akordine and Ahrarii using the growth regulator Yarylo Amino Mix Profit ranged from 22,621 to 30,443 UAH/ha, additional profit from 7,092 to 11,891 UAH/ha, and profitability level from 85 to 118%. The total economic effect exceeded 580 thousand UAH. General results of the research. Weather conditions during the years of research were characterized by significant variability. In 2023, uneven precipitation distribution (202.7 mm) with a deficit during tillering negatively affected yield formation. In 2024, drier conditions (144.7 mm) combined with higher temperatures were observed, while better moisture availability at early stages ensured sufficient stand density. The most favorable conditions occurred in 2025 due to adequate and evenly distributed precipitation (182.4 mm). Morphological and photosynthetic parameters of spring barley were significantly influenced by varietal characteristics and plant growth regulators. The tallest plants were formed by variety Bohun (up to 66.0 cm), while Alisiana had the lowest height. Growth regulators generally increased plant height, with the highest effect from Agrostymulin, Black Jack, and Yarylo Amino Mix, while Terpal sometimes reduced growth. Tillering intensity ranged from 1.2 to 2.1 shoots per plant. Maximum values were observed in varieties Akordine and Alisiana under the use of growth regulators. Leaf area reached up to 41.05 thousand m²/ha (Akordine), and chlorophyll content was highest in Ahrarii (1.44 mg/g). The highest nitrogen status was also recorded in Akordine and Ahrarii Yield formation depended on the interaction between genotype and growth regulators. The highest yield components were observed in Akordine and Ahrarii. The highest grain yield was obtained in Akordine (4.89 t/ha) and Ahrarii (4.71 t/ha). Application of growth regulators increased yield up to 5.25 t/ha Thousand kernel weight ranged from 49.95 to 55.90 g and increased under growth regulator application. Protein content was mainly determined by variety, with the highest level in Ahrarii (12.19 %), reaching 13.20 % under treatment. Economic evaluation confirmed the feasibility of using plant growth regulators, increasing profitability up to 118 % and energy efficiency up to 4.73.

Особливості формування продуктивність та функціонування бобово-ризобіального симбіозу сої і нуту в умовах Лівобережного Лісостепу України

2026-07-03T07:13:26Z

Название: Особливості формування продуктивність та функціонування бобово-ризобіального симбіозу сої і нуту в умовах Лівобережного Лісостепу України Авторы: Червона, Віка Олегівна; Chervona, V. O. Краткий осмотр (реферат): Обґрунтування вибору теми дослідження. У системі сучасного агровиробництва бобові культури відіграють стратегічну роль у вирішенні глобальної продовольчої безпеки та подоланні дефіциту рослинного білка. Соя та нут є не лише джерелами цінної сировини для харчової та переробної галузей, а й ключовими біологічними агентами підвищення родючості ґрунтів завдяки здатності до симбіотичної азотфіксації. Проте в умовах Лівобережного Лісостепу України потенціал цих культур реалізується не повною мірою. Це зумовлено як змінами клімату в бік потепління, так і недостатнім вивченням синергічної взаємодії сучасних сортових ресурсів із засобами передпосівної обробки насіння. Зокрема, питання сумісності новітніх фунгіцидних протруювачів із високоактивними штамами ризобій залишається дискусійним. Необхідність наукового обґрунтування комплексних схем захисту та інокуляції насіння, які б дозволили мінімізувати пестицидний тиск на бобово-ризобіальний симбіоз і забезпечити стабільну продуктивність, визначає актуальність обраного напряму досліджень. Наукова новизна одержаних результатів. Вперше в умовах Лівобережного Лісостепу України проведено комплексне дослідження синергічної взаємодії сучасних фунгіцидних протруювачів (Февер, Стандак Топ та ін.) з високоактивними штамами ризобій (ХіСтік, Ризолайн та ін.) на нових сортах сої та нуту вітчизняної і зарубіжної селекції. Удосконалено наукові підходи до формування високопродуктивних агроценозів зернобобових культур через оптимізацію передпосівної бактеризації на фоні сучасних систем захисту, що забезпечує стабільне функціонування бобово-ризобіального симбіозу за умови пестицидного навантаження. Набули подальшого розвитку дослідження щодо динаміки активного симбіотичного потенціалу та його кореляційного зв’язку з площею асиміляційної поверхні сортів нуту і сої. Математично обґрунтовано та кількісно визначено частки впливу окремих факторів (сорту, інокулянта та протруювача) на формування врожайності та якісних показників насіння. Вперше побудовано тривимірні моделі поверхонь відгуку, які візуалізують нелінійний характер взаємозв’язку між фізичними (маса 1000 насінин) та біохімічними (вміст білка та жиру) якостями врожаю, що дозволяє прогнозувати технологічні кондиції зерна залежно від елементів технології. Практичне значення одержаних результатів. Основні елементи дослідження пройшли перевірку та впроваджені в умовах сільськогосподарських підприємств Сумської і Полтавської області, зокрема на базі ТОВ «ЛСК -11» та ПСП «Колос» де досліджувані технологічні прийоми були реалізовані на загальній площі 51 га. У дисертації представлено результати наукового обґрунтування та вдосконалення агротехнічних заходів вирощування сої та нуту. Досліджено закономірності впливу генотипу сорту, передпосівного протруювання насіння та інокуляції на процеси росту й розвитку культур. Визначено особливості формування фотосинтетичної поверхні та симбіотичної активності рослин, а також встановлено їхню роль у забезпеченні високої врожайності та покращенні якісних характеристик зерна. На основі наукових праць проведено комплексний аналіз світового та вітчизняного досвіду, вирощування сої та нуту, визначено їхню роль у забезпеченні продовольчої безпеки. Висвітлено значення сортових ресурсів як фундаментального фактора реалізації генетичного потенціалу врожайності обох культур. Особливу увагу приділено механізмам формування бобово-ризобіального симбіозу та специфіці функціонування азотфіксувального апарату в сучасних агроценозах. Оцінено наукові підходи щодо сумісного застосування інокулянтів та засобів хімічного захисту насіння, а також проаналізовано їх вплив на розвиток фотосинтетичного апарату, активність симбіотичного потенціалу, рівень урожайності, масу 1000 насінин та якісні показники зерна. Було визначено придатність природно-кліматичних умов Лівобережного Лісостепу України для ефективного культивування сої та нуту. Аналіз метеорологічних даних показав тенденцію до поступового зростання рівня зволоження за період досліджень. Зокрема, 2020 рік характеризувався дефіцитом опадів (ГТК = 0,75), тоді як у 2021 році зволоження було оптимальним (ГТК = 1,29). Вегетаційний період 2022 року відзначався надмірною кількістю вологи, про що свідчить зростання гідротермічного коефіцієнта до 1,67. Реалізація потенціалу врожайності та формування високих якісних показників зернобобових культур безпосередньо залежать від створення посівів із нормальними параметрами асиміляційного апарату та стабільною динамікою його зростання. У наших дослідженнях за методикою Нечипоровича було визначено, що найінтенсивніше формування листкової поверхні сої і нуту відбувалося за умови поєднання особливостей сорту з протруюванням та інокуляцією. Зокрема, максимальних значень цей показник досяг у варіанті вирощування сої сорту Кордоба за комплексної дії протруйника Максім Адванс та інокулянта ХіСтік, забезпечивши площу асиміляційної поверхні на рівні 38,34 тис. м²/га. В посівах нуту найвищі параметри площі листкової поверхні 38,00 тис. м²/га зафіксовано у сорту Одисей при сумісному застосуванні протруйника Февер та інокулянта Ризолайн. За результатами спектрофотометричного аналізу на приладі ULAB 102 встановлено, що формування пігментного складу (хлорофілів а+b) рослин сої та нуту істотно залежало від взаємодії сортових особливостей з елементами технології вирощування. У посівах сої кращий результат серед сортів забезпечив Діадема Поділля (3,47 мг/г). Інокуляція препаратом ХіСтік була найбільш ефективною (3,47 мг/г), тоді як протруювання дещо знижувало вміст пігментів порівняно з контролем (3,44 мг/г). Максимальний показник 4,05 мг/г отримано у варіанті: сорт Кордоба + ХіСтік+без протруйника. У дослідах з нутом лідирував сорт Іордан (2,65 мг/г). Застосування інокулянта Ризолайн виявилося ключовим фактором, підвищивши рівень хлорофілу на 10,5 % (до 2,64 мг/г). На відміну від сої, протруйник Февер позитивно вплинув на пігментний склад (2,63 мг/г). Найвище значення (2,89 мг/г) забезпечила комбінація: сорт Іордан + Ризолайн + Февер. Симбіотичний апарат найкраще формувався у сорту Кордоба під час наливу зерна. Головну роль тут відіграє інокулянт ХіСтік, який збільшує кількість бульбочок на корінні у кілька разів. Найкраще поєднання для сої це сорт Кордоба + ХіСтік + Февер. Така комбінація захищає рослину від хімічного стресу та дає можливість сформувати бульбочки 43,3 шт./рослину масою 1,82 г, де 76 % були функціонально активними. Для нуту інокуляція є обов’язковою, оскільки в нашому ґрунті немає потрібних йому бактерій. Найбільш чутливим до інокуляції виявився сорт Одисей. Застосування комбінації Ризолайн + Февер на цьому сорті забезпечило максимальні показники: 60,75 шт. бульбочок на рослину з масою 1,187 г, причому 85 % симбіонтів зберігали високу активність. Трирічні дослідження (2020–2022 рр.) показали, що найкраще азотфіксувальний апарат розвивається у сорту Кордоба (18,7 тис. кг×діб/га). Інокуляція препаратом ХіСтік забезпечила найвищі прирости показників. Щодо захисту насіння, то найкраще себе проявив протруйник Февер, тоді як препарат Стандак Топ, навпаки, гальмував розвиток бульбочок. У підсумку, найбільш вигідною стала комбінація сорт Кордоба + ХіСтік + Февер, яка дозволила досягти максимуму активного симбіотичного потенціалу 34,6 тис. кг×діб/га навіть за мінливої погоди. Дослідження АСП нуту показали, що серед сортів лідирує Одисей (6,53 тис. кг×діб/га), який значно випередив Скарб та Іордан. Вирішальним фактором став інокулянт Ризолайн, що забезпечив найвищий рівень та тривалість активності симбіозу (8,67 тис. кг×діб/га). Найкращу сумісність із біопрепаратами продемонстрував протруйник Февер, тоді як Стандак Топ максимально пригнічував роботу бульбочок. Піковий показник АСП (13,05 тис. кг×діб/га) отримано у 2021 році за поєднання сорт Одисей + Ризолайн + Февер, що підтверджує ефективність цієї схеми за сприятливих погодних умов. Кореляційно-регресійний аналіз підтвердив наявність прямого позитивного зв’язку між площею листкової поверхні (ПЛП) та активним симбіотичним потенціалом (АСП) нуту. Встановлений коефіцієнт кореляції при високому рівні значущості свідчить про помірну, але статистично достовірну залежність між цими показниками. Це доводить, що розвиток асиміляційного апарату під впливом сортових особливостей, інокуляції та протруювання безпосередньо стимулює функціонування симбіотичної системи рослин. Врожайність та маса насіння з однієї рослини є інтегральними показниками, що відображають ефективність реалізації сортового потенціалу культур під впливом технологічних чинників. Саме ці параметри дозволяють об’єктивно оцінити здатність агрофітоценозу до формування продуктивності в конкретних екологічних умовах. Вирощування сої підтвердили перевагу сорту Кордоба, який найповніше реалізував свій потенціал як за масою насіння з рослини (3,69 г), так і за рівнем загальної врожайності. Ключовим технологічним чинником став інокулянт ХіСтік, що забезпечив стабільну перевагу над Оптімайзом у всіх варіантах захисту. Найвищу синергію з біопрепаратами продемонстрував протруйник Февер, тоді як використання препарату Стандак Топ мінімізувало ефект від інокуляції. Таким чином, для досягнення пікових показників індивідуальної та загальної продуктивності оптимальним є поєднання сорту Кордоба з тандемом препаратів Февер та ХіСтік, які дозволили досягти врожайності на рівні 3,49 т/га. Комплексна оцінка показників нуту засвідчила, що найвищу індивідуальну продуктивність формує сорт Одисей, маса насіння якого за оптимальної схеми обробки склала 3,18 г/рослину. Ключову роль у досягненні цього результату відіграла інокуляція препаратом Ризолайн у поєднанні з протруйником Февер. Аналогічна тенденція зафіксована і при аналізі врожайності. Використання зазначеної технологічної комбінації на сорті Одисей забезпечило максимальну врожайність культури на рівні 2,72 т/га, тоді як застосування інших схем (зокрема з протруйником Стандак Топ) призводило до суттєвого зниження продуктивності. Важливим індикатором якості та виповненості зерна сої є його крупність, що виражається масою 1000 насінин. Дослідженнями встановлено, що найбільш крупнонасінним є сорт Тенор (219,57 г), який суттєво випередив Діадему Поділля та Кордобу. Ключовим технологічним чинником покращення виповненості зерна стала інокуляція препаратом ХіСтік (216,06 г). Серед засобів захисту максимальну масу 1000 насінин забезпечив протруйник Февер (212,04 г). Рекордний показник у досліді (259,21 г) зафіксовано у 2020 році за комбінації сорт Тенор інокуляція ХіСтік протруювання Февер. Дослідження маси 1000 насінин нуту засвідчили, що найбільшу крупність зерна формує сорт Скарб (середнє 355,18 г), який суттєво переважає сорти Іордан та Одисей. Ключовим фактором виповненості насіння стала інокуляція препаратом Ризолайн (350,78 г), а серед фунгіцидів найкращий результат забезпечив Февер (349,09 г). Кульмінаційний показник маси тисячі зерен (400,96 г) зафіксовано за поєднання сорт Скарб + Ризолайн + Февер. Зернобобові культури, зокрема соя та нут, мають високу поживну цінність завдяки значному вмісту рослинного білка та жирів. Для детальної оцінки біохімічного складу зерна було використано сучасний інфрачервоний аналізатор SupNir 2700, за допомогою якого встановлено точні показники накопичення протеїну та олії в розрізі досліджуваних варіантів. Максимальний вміст сирого протеїну забезпечив сорт Діадема Поділля (середнє 40,97 %), досягнувши максимуму в 42,31 % за поєднання інокулянта Оптімайз та протруйника Стандак Топ. Лідером за вмістом жиру став сорт Кордоба (19,61 %), який у комбінації з інокулянтом ХіСтік та препаратом Стандак Топ сформував показник 20,06 %. Найвищу білковість продемонстрував сорт Іордан (середнє 27,34 %), де за комплексного поєднання інокулянта Ризолайн та протруйника Февер зафіксовано пікову концентрацію протеїну в 30,53 %. Натомість накопичення жиру значною мірою визначалося генетикою сорту Скарб (середнє 19,07 %), проте інтенсифікація азотфіксації під впливом біопрепаратів призводила до закономірного зниження олійності. Найвищий вміст ліпідів (20,95 %) було отримано на абсолютному контролі сорту Скарб, що підтверджує вагомий вплив інокуляції та протруювання саме на білковий обмін речовин у насінні нуту. Економічний та енергетичний аналіз підтвердив високу доцільність вирощування обох культур у Лівобережному Лісостепу України. Найвищу рентабельність (186 %) та умовно чистий прибуток (32 990 грн/га) у посівах сої забезпечив сорт Кордоба за обробки насіння тандемом ХіСтік + Февер, що також гарантувало максимальний коефіцієнт енергетичної ефективності (3,44). Для нуту найвищі показники ефективності зафіксовано у сорту Одисей за використання комбінації Ризолайн + Февер, де рівень рентабельності сягнув 270 %, чистий прибуток 46 829 грн/га, а коефіцієнт енергетичної окупності склав 2,71. Отримані результати доводять перевагу обраних сортів та схем інокуляції з фунгіцидним. Описание: The rationale for choosing the research topic. In the system of modern agricultural production, leguminous crops play a strategic role in addressing global food security and overcoming the shortage of plant protein. Soybean and chickpea are not only sources of valuable raw materials for the food and processing industries but also key biological agents for increasing soil fertility due to their capacity for symbiotic nitrogen fixation. However, in the conditions of the Left-Bank Forest-Steppe of Ukraine, the potential of these crops is not fully realized. This is caused by both climate changes towards warming and insufficient study of the synergistic interaction between modern varietal resources and seed pre-treatment methods. In particular, the issue of compatibility between the latest fungicidal seed treatments and highly active rhizobia strains remains debatable. The need for scientific substantiation of complex protection and seed inoculation schemes, which would minimize pesticide pressure on the legume rhizobia symbiosis and ensure stable productivity, determines the relevance of the chosen research direction. The scientific novelty of the obtained results. For the first time in the conditions of the Left-Bank Forest-Steppe of Ukraine, a comprehensive study was conducted on the synergistic interaction of modern fungicidal seed treatments (Fever, Standak Top, etc.) with highly active rhizobia strains (HiStick, Rhizoline, etc.) on new soybean and chickpea varieties of domestic and foreign breeding. Scientific approaches to the formation of high-yielding agrocenoses of leguminous crops have been improved by optimizing pre-sowing bacterization against the background of modern protection systems, which ensures the stable functioning of the legume-rhizobia symbiosis under pesticide pressure. Research on the dynamics of active symbiotic potential and its correlation with the assimilation surface area of chickpea and soybean varieties has been further developed. The shares of influence of individual factors (variety, inoculant, and seed treatment) on the formation of yield and seed quality indicators were mathematically substantiated and quantified. For the first time, three-dimensional response surface models were constructed to visualize the non-linear nature of the relationship between physical (1000-seed weight) and biochemical (protein and fat content) crop qualities, allowing for the prediction of grain technological conditions depending on technology elements. The practical significance of the obtained results. The main elements of the study were verified and implemented within the agricultural enterprises of Sumy and Poltava regions, specifically at "LSK-11" LLC and PSP "Kolos," where the researched technological methods were applied over a total area of 51 hectares. The dissertation presents the results of scientific substantiation and improvement of agrotechnical measures for soybean and chickpea cultivation. The patterns of the influence of variety genotype, pre-sowing seed treatment, and inoculation on crop growth and development processes were investigated. The features of photosynthetic surface formation and symbiotic activity of plants were determined, and their role in ensuring high yields and improving grain quality characteristics was established. Based on scientific works, a comprehensive analysis of global and domestic experience in soybean and chickpea cultivation was conducted, and their role in ensuring food security was defined. The importance of varietal resources as a fundamental factor in realizing the genetic yield potential of both crops is highlighted. Particular attention is paid to the mechanisms of legume-rhizobia symbiosis formation and the specifics of the nitrogen-fixing apparatus functioning in modern agrocenoses. Scientific approaches regarding the combined use of inoculants and chemical seed protection agents were evaluated, and their impact on the development of the photosynthetic apparatus, symbiotic potential activity, yield levels, 1000-seed weight, and grain quality indicators was analyzed. The suitability of the natural and climatic conditions of the Left-Bank Forest Steppe of Ukraine for the effective cultivation of soybean and chickpea was determined. Analysis of meteorological data showed a trend toward a gradual increase in moisture levels during the research period. Specifically, 2020 was characterized by a deficit of precipitation (HTC = 0.75), while in 2021, moisture conditions were optimal (HTC = 1.29). The 2022 growing season was marked by excessive moisture, as evidenced by the increase in the hydrothermal coefficient to 1.67. The realization of yield potential and the formation of high grain quality indicators in leguminous crops directly depend on creating stands with normal assimilation apparatus parameters and stable growth dynamics. In our studies, using the Nichiporovich method, it was determined that the most intensive formation of soybean and chickpea leaf surface occurred under the combination of varietal characteristics with seed treatment and inoculation. In particular, this indicator reached its maximum values in the cultivation of the Cordoba soybean variety under the combined action of the Maxim Advance seed treatment and HiStick inoculant, providing an assimilation surface area of 38.34 thousand m²/ha. In chickpea crops, the highest leaf area parameters (38.00 thousand m²/ha) were recorded for the Odissei variety with the combined use of Fever seed treatment and Rhizoline inoculant. According to the results of spectrophotometric analysis using the ULAB 102 device, it was established that the formation of the pigment composition (chlorophylls a+b) in soybean and chickpea plants significantly depended on the interaction of varietal characteristics with elements of cultivation technology. In soybean crops, the Diadema Podillia variety provided the best result among the varieties (3.47 mg/g). Inoculation with the HiStick preparation was the most effective (3.47 mg/g), while seed treatment slightly reduced the pigment content compared to the control (3.44 mg/g). The maximum value of 4.05 mg/g was obtained in the following variant: Cordoba variety + HiStick + without seed treatment. In the chickpea experiments, the Iordan variety was the leader (2.65 mg/g). The application of the Rhizoline inoculant proved to be a key factor, increasing the chlorophyll level by 10.5% (up to 2.64 mg/g). Unlike soybean, the Fever seed treatment had a positive effect on the pigment composition (2.63 mg/g). The highest value (2.89 mg/g) was provided by the combination: Iordan variety + Rhizoline + Fever. The symbiotic apparatus was best formed in the Cordoba variety during the grain filling stage. The HiStick inoculant plays a major role here, increasing the number of root nodules severalfold. The best combination for soybean is the Cordoba variety + HiStick + Fever. This combination protects the plant from chemical stress and enables the formation of 43.3 nodules per plant with a weight of 1.82 g, of which 76% were functionally active. For chickpea, inoculation is mandatory since our soil lacks the necessary bacteria. The Odissei variety proved to be the most sensitive to inoculation. The use of the Rhizoline + Fever combination on this variety ensured maximum indicators: 60.75 nodules per plant with a weight of 1.187 g, with 85% of the symbionts maintaining high activity. Three-year studies (2020–2022) showed that the nitrogen-fixing apparatus develops best in the Cordoba variety (18.7 thousand kg×days/ha). Inoculation with the HiStick preparation provided the highest increases in indicators. Regarding seed protection, the Fever seed treatment performed best, while the Standak Top preparation, conversely, inhibited nodule development. In conclusion, the most beneficial combination was the Cordoba variety + HiStick + Fever, which allowed for achieving a maximum active symbiotic potential of 34.6 thousand kg×days/ha, even under variable weather conditions. The ASP (active symbiotic potential) of chickpea showed that the Odissei variety led among the varieties (6.53 thousand kg×days/ha), significantly outperforming Skarb and Iordan. The Rhizoline inoculant was the decisive factor, ensuring the highest level and duration of symbiotic activity (8.67 thousand kg×days/ha). The Fever seed treatment demonstrated the best compatibility with biological products, while Standak Top suppressed nodule activity to the greatest extent. The peak ASP value (13.05 thousand kg×days/ha) was obtained in 2021 with the combination of Odissei variety + Rhizoline + Fever, confirming the effectiveness of this scheme under favorable weather conditions. Correlation and regression analysis confirmed a direct positive relationship between the leaf area (LA) and the active symbiotic potential (ASP) of chickpea. The established correlation coefficient at a high level of significance indicates a moderate but statistically reliable dependence between these indicators. This proves that the development of the assimilation apparatus under the influence of varietal characteristics, inoculation, and seed treatment directly stimulates the functioning of the plants' symbiotic system. Yield and seed weight per plant are integral indicators reflecting the efficiency of the crops' varietal potential realization under the influence of technological factors. These parameters allow for an objective assessment of the agrophytocenosis's ability to form productivity in specific ecological conditions. Soybean cultivation confirmed the superiority of the Cordoba variety, which most fully realized its potential both in terms of seed weight per plant (3.69 g) and overall yield level. The HiStick inoculant was the key technological factor, providing a stable advantage over Optimize in all protection variants. The Fever seed treatment demonstrated the highest synergy with biological products, while the use of Standak Top minimized the effect of inoculation. Thus, to achieve peak indicators of individual and total productivity, the combination of the Cordoba variety with the tandem of Fever and HiStick preparations is optimal, allowing for a yield of 3.49 t/ha. A comprehensive assessment of chickpea indicators showed that the highest individual productivity was formed by the Odissei variety, with a seed weight of 3.18 g per plant under the optimal treatment scheme. Inoculation with the Rhizoline preparation in combination with the Fever seed treatment played a key role in achieving this result. A similar trend was recorded in the yield analysis. The use of the specified technological combination on the Odissei variety ensured a maximum crop yield of 2.72 t/ha, while other schemes (particularly those involving the Standak Top seed treatment) led to a significant decrease in productivity. An important indicator of soybean grain quality and fullness is its size, expressed by the 1000-seed weight. Research has established that the Tenor variety has the largest seeds (219.57 g), significantly outperforming Diadema Podillia and Cordoba. Inoculation with the HiStick preparation (216.06 g) was the key technological factor in improving grain fullness. Among the protection agents, the Fever seed treatment ensured the maximum 1000-seed weight (212.04 g). A record value in the experiment (259.21 g) was recorded in 2020 for the combination: Tenor variety + HiStick inoculation + Fever seed treatment. Studies of the 1000-seed weight of chickpea showed that the Skarb variety forms the largest grain (average 355.18 g), significantly prevailing over the Iordan and Odissei varieties. Inoculation with the Rhizoline preparation (350.78 g) was the key factor in seed fullness, and among fungicides, the best result was provided by Fever (349.09 g). The peak 1000-seed weight (400.96 g) was recorded for the combination: Skarb variety + Rhizoline + Fever. Leguminous crops, particularly soybean and chickpea, have high nutritional value due to their significant content of plant protein and fats. For a detailed assessment of the biochemical composition of the grain, a modern infrared analyzer, SupNir 2700, was used, which established precise indicators of protein and oil accumulation across the studied variants. The maximum crude protein content was provided by the Diadema Podillia variety (average 40.97 %), reaching a maximum of 42.31 % with the combination of Optimize inoculant and Standak Top seed treatment. The leader in fat content was the Cordoba variety (19.61 %), which, in combination with the HiStick inoculant and Standak Top preparation, reached an indicator of 20.06 %. The highest protein content was demonstrated by the Iordan variety (average 27.34%), where a peak protein concentration of 30.53 % was recorded under the complex combination of the Rhizoline inoculant and Fever seed treatment. In contrast, fat accumulation was largely determined by the genetics of the Skarb variety (average 19.07 %); however, the intensification of nitrogen fixation under the influence of biological products led to a natural decrease in oil content. The highest lipid content (20.95%) was obtained in the absolute control of the Skarb variety, confirming the significant impact of inoculation and seed treatment specifically on the protein metabolism in chickpea seeds. Economic and energy analyses confirmed the high feasibility of cultivating both crops in the Left-Bank Forest-Steppe of Ukraine. The highest profitability (186%) and conditionally net profit (32,990 UAH/ha) in soybean crops were provided by the Cordoba variety with seed treatment using the HiStick + Fever tandem, which also guaranteed the maximum energy efficiency ratio (3.44). For chickpea, the highest efficiency indicators were recorded in the Odissei variety using the Rhizoline + Fever combination, where the profitability level reached 270%, net profit was 46,829 UAH/ha, and the energy recovery ratio was 2.71. The results obtained prove the advantage of the selected varieties and inoculation schemes with fungicidal protection as the most profitable and energy-saving components of the technology.