فهرست مطالب

نشریه ماشین های کشاورزی
سال دوازدهم شماره 1 (پیاپی 23، بهار 1401)

  • تاریخ انتشار: 1400/10/07
  • تعداد عناوین: 8
|
  • محمد رحمتیان، سید حسین کار پرورفرد*، محمدامین نعمت اللهی، احمد شریفی مالواجردی صفحات 1-19

    در سراسر دنیا، کشاورزان ادوات مختلفی را برای خاک ورزی انتخاب می کنند که این به نوع محصول، نوع خاک، میزان باقی مانده گیاه از محصول قبلی و غیره بستگی دارد. انتخاب ابزار خاک ورزی نیز تحت تاثیر در دسترس بودن ابزارآلات، توان مصرفی، هزینه های کارگری و سرمایه های موجود است. در این تحقیق، نیروی کششی، سطح مقطع به هم خوردگی خاک، شاخص مخروط خاک و مصرف سوخت در نظر گرفته شد. اثرات زاویه حمله، سرعت پیشروی و رطوبت خاک بر پارامترهای نام برده بررسی شد. در این تحقیق، مقایسه ای بین عملکرد تیغه کامپوزیت پلیمر تقویت شده با الیاف (FRP) و تیغه فولادی معمولی انجام شد. آزمایش ها بر اساس آزمایش کرت های دو بار خرد شده بر پایه ی طرح کاملا تصادفی، انجام شد. عوامل رطوبت خاک، زاویه حمله و سرعت پیشروی در سه سطح گنجانده شد. سه سطح برای رطوبت خاک (3/9، 13، 7/16%)، زاویه حمله (20، 30، 40 درجه) و سرعت پیشروی (3، 5، 7 کیلومتر در ساعت) در نظر گرفته شد. تیغه کامپوزیت FRP به طور متوسط در محدوده مورد نظر برای متغیرها باعث کاهش نیروی کششی، مصرف سوخت و شاخص مخروط خاک به ترتیب 97/14%، 63/16% و 08/35% نسبت به تیغه فولادی شده است. همچنین، سطح به هم خوردگی خاک ایجاد شده توسط تیغه کامپوزیت FRP، 93/4% بیشتر از تیغه فولادی بود. با توجه به نتایج این مطالعه، مشخص است که تیغه کامپوزیت FRP عملکرد بهتری نسبت به تیغه فولادی معمولی برای متغیرهای آزمون فوق دارد. با توجه به این که کامپوزیت FRP از فولاد ارزان تر است، این امر منجر به صرفه جویی قابل توجهی در تولید تیغه کامپوزیت FRP مورد استفاده در گاوآهن چیزل و ابزارهای خاک ورزی مرکب می شود که از نظر اقتصادی برای کشاورز و تولیدکننده مقرون به صرفه است.

    کلیدواژگان: تیغه کامپوزیت FRP، تیغه فولادی، زاویه حمله، سرعت پیشروی، میزان رطوبت خاک
  • عبدالله حیاتی، افشین مرزبان*، محمدامین آسودار صفحات 21-32

    با وجود توسعه مکانیزاسیون دامداری های گاو شیری، هنوز هم فعالیت های شیردوشی همراه با فشارهای کاری سنگین می باشد که باعث بروز فشارهای فیزیولوژیکی روی نیروی کار می شود. در این مطالعه نقش نیروی گرانش در ارتباط بین حمل بار و فشارهای فیزیولوژیکی در وظایف کاری دو سیستم عمده شیردوشی گاو شیری شامل شیردوشی در جایگاه های استانشیون و سالن های تاندم مورد بررسی قرار گرفت. این دو روش به طور مشابه شامل سه وظیفه کاری شستن پستان های گاو، وصل کردن خرچنگی شیردوش و جداکردن آن بود. انرژی مصرفی انسانی برآورد شد و راستای حمل بار در مقایسه با نیروی گرانش مورد ملاحظه قرار گرفت. بیست و چهار کارگر در این مطالعه شرکت کردند. بالاترین ضربان قلب (107 ضربه بر دقیقه) و بالاترین میزان مصرف انرژی انسانی (5/33 کیلوژول بر دقیقه) برای وظیفه کاری وصل کردن خرچنگی شیردوش در روش شیردوشی در سالن های تاندم گزارش شد. در کل، این روش در مقایسه با روش شیردوشی استانشیون باعث اعمال فشارهای فیزیولوژیکی بالاتری شد و نسبت بالاتری از حمل بارهایی که در این روش استفاده شد در خلاف جهت گرانش بود. با توسعه مکانیزاسیون دامداری های گاو شیری از ایستگاه های استانشیون به سمت سالن های تاندم، کارگران شیردوشی به سمت اعمال نیروهای بیشتری در خلاف جهت نیروی گرانشی سوق داده می شوند که این باعث بالا رفتن فشارهای فیزیولوژی وارد بر کارگر می شود. در توسعه مکانیزاسیون دامداری های گاو شیری نه تنها می بایست بهبود سرعت کار و عملکرد را مد نظر قرار داد بلکه باید شرایط را به گونه ای فراهم کرد که باعث کمتر شدن استفاده از توان فیزیکی نیروی کار شود.

    کلیدواژگان: انرژی مصرفی، حمل بار، شیردوشی استانشیون، شیردوشی سالنی تاندم
  • هیوا گل پیرا*، محمد لغوی صفحات 33-41

    هدف از انجام این تحقیق بهینه سازی عوامل طراحی ماشین های برداشت میوه برای برداشت موثر زیتون رقم شنگی بود. مدل جرم-فنر با یک درجه آزادی برای تعیین بسامد طبیعی و ضریب میرایی شاخه زیتون استفاده شد. یک شاخه تکان سوار که در آن ارتعاش از راه بازوی میل لنگی به شاخه و میوه انتقال می یافت برای ارزیابی مدهای ارتعاشی ساخته شد. به منظور تعیین تاثیر دامنه و بسامد ارتعاش بر میزان جداسازی میوه از شاخه یک آزمایش فاکتوریل (3×4) در قالب یک طرح کاملا تصادفی اجرا شد. مد ارتعاشی با بسامد 10 هرتز و دامنه 80 میلی متر توان متوسط 92 وات را برای برداشت 95 درصد از میوه ها انتقال داد. برای برداشت موثر و منطبق بر استانداردهای سلامتی می توان از این مد ارتعاشی برای بازطراحی درخت تکان ها استفاده کرد.

    کلیدواژگان: ارتعاش، بسامد طبیعی، شاخه تکان، ماشین های برداشت میوه، مدل ریاضی
  • نسیم منجزی* صفحات 43-54

    هر سازمانی به منظور آگاهی از میزان عملکرد و مطلوبیت فعالیت واحدهای خود به یک نظام ارزشیابی جهت سنجش این مطلوبیت نیاز دارد و این موضوع برای موسسات کشاورزی از جمله کشت و صنعت ها اهمیت بیشتری دارد. در تحقیق حاضر، 20 واحد برداشت نیشکر انتخاب گردید. پس از مدل سازی بر مبنای مدل های CCR و BCC ورودی محور، مقادیر کارایی برای واحدهای برداشت نیشکر محاسبه گردید و با استفاده از درخت تصمیم CART به استخراج قوانین برای پیش بینی کارایی این واحدها پرداخته شد. نتایج مطالعه 20 واحد برداشت نیشکر در مدل CCR نشان داد که 6 واحد دارای امتیاز کارآمد و 14 واحد دارای امتیاز ناکارآمد بودند و امتیاز کارایی فنی آن ها در محدوده 73/0 تا 95/0 بود. نتایج مطالعه مدل BCC همچنین نشان داد که از مجموع 20 واحد برداشت نیشکر، 8 واحد دارای امتیاز کارآمد بودند. همان طور که مشاهده می شود، در مدل BCC، واحدهای بیشتری به عنوان واحدهای کارآمد معرفی می شوند و پراکندگی کمتری بین واحدهای ناکارآمد وجود دارد. همچنین، توزیع واحدهای کارآمد در مدل BCC کمتر از مدل CCR است. میانگین کارایی فنی، کارایی فنی خالص و کارایی مقیاس به ترتیب برابر 93، 88 و 93 درصد به دست آمد. همچنین دقت مدل درخت تصمیم تولید شده برای کارایی فنی و کارایی فنی خالص نیز به ترتیب برابر 86 و 93 درصد به دست آمد.

    کلیدواژگان: CART، برداشت، تحلیل پوششی داده ها، نیشکر
  • رسول خدابخشیان*، ستایش سجادی صفحات 55-66

    به منظور افزایش بازده سوخت موتورهای تراکتورهای کشاورزی، کنترل بهینه سطوح برهم کنش برای بهبود عملکرد موتور به ویژه در توسعه سطح بوش سیلندر بسیار چشمگیر می شود. از این رو، فن آوری هونینگ پلاتو بر روی بوش سیلندر موتورهای خودرو و تراکتور طراحی شد. یک سطح صاف یا پلاتو در واقع به جا گذاشتن سطوح لغزشی همراه با مناطق تنش پسماند بالا می باشد، اگرچه یک مدل هاشور متقاطع از شیارهای سطح برای نگهداری روغن نگهداری وجود دارد. در مقابل، شیارهای سطح ایجاد شده از طریق عملیات هونینگ به عنوان مخزن روغن می تواند بر ایجاد فشار دینامیکی سیال بر روی سطوح، تاثیر منفی بگذارد. بر این اساس، درک بهتری از سطوح تولید شده در طی فرآیند هونینگ پلاتو برای بهینه سازی فرآیند ضروری است. بدین منظور، برخی آزمایش های روی یک بوش سیلندر موتور پرکنیز 248/4 (مربوط به تراکتور مسی فرگوسن 285) تولیدی شرکت کیهان صنعت قایم انجام شد. سپس، آزمون های اصطکاک و سایش با حرکات رفت و برگشتی برای مقایسه روانکاری سطوح بوش سیلندر با تیمارهای مختلف هونینگ پلاتو انجام شد. درنهایت، مقایسه ای بین اصطکاک و ساییدگی سطوح از جمله عمق های مختلف پروفیل ها، که به عنوان تیمارهای مختلف هونینگ موتور دیزل دریایی استفاده شده و آن هایی که دارای سطوح تصادفی بوده انجام گردید. بر اساس نتایج، مقادیر بالای سایش با ایجاد فعل و انفعالات بیشتر از تماس های زبری و فیلم های نسبتا نازک، در مقایسه با آزمون با تیمارهای هونینگ شیار کم عمق تولید شد.

    کلیدواژگان: اصطکاک، بوش سیلندر، سایش، موتور تراکتور، هونینگ پلاتو
  • غزاله امینی، فخرالدین صالحی*، مجید رسولی صفحات 67-79

    در این مطالعه، تاثیر پارامترهای سیستم خشک کن فروسرخ شامل توان فروسرخ، فاصله موسیلاژ از سطح لامپ، ضخامت موسیلاژ بر روی سینتیک خشک شدن و شاخص های رنگ (L*، a*، b* و ΔE) موسیلاژ دانه مرو در سیستم خشک کن فروسرخ بررسی شد. داده های آزمایشگاهی نسبت رطوبت با 7 مدل تجربی لایه نازک مختلف برازش داده شد. مشخص شد که مدل پیج بهترین تناسب را برای نشان دادن رفتار سینتیکی دارد و به طور قابل قبولی رفتار خشک کردن فروسرخ موسیلاژ دانه مرو را با کمترین مقادیر میانگین خطای مربع (MSE)، جذر میانگین مربعات خطا (RMSE)، میانگین خطای مطلق (MAE) و خطای استاندارد (SE) و بیشترین مقدار ضریب همبستگی (r). مقادیرMSE ،RMSE  و MAE برای همه آزمایش ها به ترتیب در محدوده 0011/0-0001/0، 0325/0-0104/0 و 0271/0-0087/0 بود. متوسط نفوذ موثر رطوبت (Deff) با افزایش توان لامپ از 150 به 375 وات از 9-10×61/4 به 9-10×8/15 مترمربع بر ثانیه افزایش یافت، اما با افزایش فاصله موسیلاژ از 4 به 12 سانتی متر و کاهش ضخامت موسیلاژ از 5/1 به 5/0 سانتی متر، این ضریب به ترتیب از 9-10×4/14 به 9-10×16/5 مترمربع بر ثانیه و از 9-10×2/13 به 9-10×31/4 مترمربع بر ثانیه کاهش یافت. افزایش توان تابش فروسرخ تاثیر مثبتی بر شاخص زردی (افزایش 78/19 درصدی در شاخص b*) موسیلاژ دانه مرو خشک شده داشت. همچنین، شاخص تغییرات رنگ (ΔE)  را از 05/16 به 59/17 افزایش داد.

    کلیدواژگان: شاخص های رنگی، صمغ، مدل پیج، نسبت رطوبت، نفوذ موثر رطوبت
  • فرزاد آزادشهرکی*، کسری شریفی، بهاره جمشیدی، روح الله کریم زاده، هانیه نادری صفحات 81-94

    تشخیص زودهنگام بیماری گیاهان قبل از وقوع علایم، می تواند افت عملکرد را محصول را کاهش داده و کیفیت آن را افزایش دهد. این امر همچنین مصرف سموم شیمیایی، مشکلات زیست محیطی و هزینه تولید را کاهش می دهد. هدف از انجام این تحقیق، تشخیص غیر تخریبی بیماری لکه موجی گیاه گوجه فرنگی و همچنین تشخیص مهم ترین عوامل بیماری زای آن (A. solani, A. alternate) از یکدیگر در مراحل اولیه بیماری، قبل از بروز علایم ظاهری، با استفاده از طیف سنجی مریی/ فروسرخ نزدیک (400-900 نانومتر) بود. داده های طیفی از برگ های گیاهان آلوده به A. alternate و A. solani در 48، 72، 96 و 120 ساعت بعد از تلقیح بیماری استخراج شدند. به منظور توسعه مدل های تشخیص بر اساس داده های طیفی، از تجزیه مولفه های اصلی (PCA) همراه با شبکه عصبی مصنوعی (ANN) استفاده شد. نتایج نشان داد که مدل PCA-ANN توانست گیاهان آلوده و نوع پاتوژن را با دقت 93-100 درصد در نمونه های تست شناسایی کند. در 96 ساعت بعد از تلقیح، علاوه بر به دست آمدن مدل ساده تر پیش بینی (8 مولفه اصلی و 3 نرون در لایه مخفی)، دقت 100 درصد تشخیص حاصل شد. مدل های تدوین شده، در تمامی زمان های بعد از تلقیح، در تشخیص گیاهان آلوده با A. solani که دارای قدرت بیماری زایی بالایی می باشد نسبت به گیاهان سالم، هیچ خطایی نداشتند. استفاده از طیف سنجی مریی/ فروسرخ نزدیک (400-900 نانومتر) همراه با PCA-ANN توانست بیماری لکه موجی گوجه فرنگی و نوع پاتوژن آن را قبل از بروز علایم ظاهری (با دقت 100-93 درصد) بدون هیچ آماده سازی گیاه، به صورت غیر مخرب تشخیص دهد. نتایج این پژوهش نشان داد که این تکنیک می تواند برای تشخیص سریع، کم هزینه و زودهنگام این بیماری گوجه فرنگی به جای روش های آزمایشگاهی زمان بر، گران و مخرب به کار رود.

    کلیدواژگان: تجزیه مولفه های اصلی، طیف سنجی فروسزخ نزدیک، گوجه فرنگی، لکه موجی
  • مهران هاشمی جوزانی، حسین باقرپور*، جواد حمزه ای صفحات 95-106

    شاخص پوشش گیاهی سبز کسری (FVC) و شاخص نرمال شده تفاضل پوشش گیاهی (NDVI) از شاخص بسیار مهم سبزینگی می باشند و ارتباط بسیار قوی با زیست توده سبز دارند. هدف اصلی این پژوهش، ارزیابی شاخص NDVI حاصل از حسگر دستی Greesnseeker (GS) در تخمین مقدار زیست توده، کلروفیل و شاخص FVC در گیاه اسفناج می باشد. در این پژوهش برای جداسازی مناسب زمینه خاک از گیاه از شاخص های رنگی G-B و ExG استفاده شد. در طول دوره رشد 28 تا 44 روز بعد از جوانه زنی گیاه، نتایج تحقیق نشان داد که NDVI حاصل از GS ارتباط خوبی با کلروفیل داشته (R = 0.61 to 0.91) و ارتباط بین این شاخص با زیست توده نیز معنی دار بود. علاوه بر این، نتایج نشان داد که در این دوره رشد ارتباط خوبی بین شاخص NDVI حاصل از GS با شاخص FVC وجود دارد (R = 0.67 to 0.82). در حسگر در ارزیابی تاثیر نرخ نیتروژن بر شاخص NDVI، مشخص شد که تنها در دوره کوتاه 28 تا 36 روز پس از جوانه زنی ارتباط خطی معنی داری بین این دو متغیر وجود دارد. نتایج نشان داد که حسگر Greenseedke توانایی خوبی در تخمین کلروفیل و مقدار زیست توده گیاه دارد و از آن می توان در میانه رشد گیاه، مقدار شاخص پوشش گیاهی سبز کسری را به خوبی برآورد کرد.

    کلیدواژگان: پوشش گیاهی، حسگر نوری، قطعه بندی، کلروفیل
|
  • M .Rahmatian, S. H. Karparvarfard *, M. A. Nematollahi, A .Sharifi Malvajerdi Pages 1-19

    All over the world, farmers choose different implements for tillage, which depend on crop type, soil type, the amount of plant residue from the previous crop, etc. Tillage implement selection is also affected by the availability of implements, power consumption, labor costs, and fund. In this research, the draft force, soil disturbance area, soil cone index, and fuel consumption were considered. The effects of rake angle, forward speed, and soil moisture content on the above-mentioned parameters were investigated. In this research, a comparison between the performance of a Fiber Reinforced Polymer (FRP) composite blade and a conventional steel blade was carried out. Tests were based on the split-split plot in a completely randomized design. The factors of soil moisture content, rake angle, and forward speed were included in three levels. Three levels for the soil moisture content (9.3, 13, 16.7 %), rake angle (20°, 30°, 40°), and forward speed (3, 5, 7 km.h-1), were considered. The FRP composite blade (on average in the desired range for variables) has reduced the draft force, fuel consumption, and soil cone index, 14.97%, 16.63%, and 35.08%, respectively, than the steel blade. Also, the soil disturbance area created by the FRP composite blade was 4.93% higher than the steel blade. Based on the results of this study, it is clear that the FRP composite blade has better performance rather than the conventional steel blade for the aforementioned test variables. The FRP composite is inexpensive than the steel, this leads to remarkable save money in the production of the FRP composite blade used in the chisel and combined tillage tools that is economical for the farmer and manufacturer.

    Keywords: Forward speed, FRP composite blade, Rake angle, Soil moisture content, Steel blade
  • A .Hayati, A .Marzban *, M. A .Asoodar Pages 21-32

    Despite the development of dairy farm mechanization, milking operations are still associated with heavy workloads which result in human physiological strains. This study investigated the role of gravity force in the linkage between load carriage and workers’ physiological strains in milking work tasks of two major cow milking systems (milking in stanchion barns and tandem parlors). These two milking methods similarly included washing the teats, attaching the cluster, and detaching the cluster. Human energy expenditure (EE) was calculated and load carriage direction in comparison with gravity (LCG) was tracked among twenty-four male workers. The highest heart rate (107 beats min-1) and EE (35.5 kJ min-1) were reported for attaching the cluster in the tandem parlor milking method. Tandem parlor milking caused higher human physiological strains and higher proportions of converse LCG compared with stanchion barn milking. By developing dairy farm mechanization from stanchion barn to tandem parlor, cow milking workers are induced to apply higher forces including converse LCG causing higher human physiological strains. Mechanization of dairy farms should be developed not only for improving the rate of work and performance but also for making conditions toward a reduction in the use of human physical forces.

    Keywords: Energy expenditure, Load carriage, Stanchion barn, Tandem parlor
  • H .Golpira *, M .Loghavi Pages 33-41

    The main aim of this study was to optimize the design parameters of the fruit shakers for efficient harvesting of Shengy olive. A single-degree-of-freedom spring-mass model was established to determine the natural frequency and damping coefficient of the limb. A tractor-mounted shaker that transmits vibration to limbs and fruits via a reciprocating mechanism was fabricated for field evaluation of the forced vibration modes. A 3×4 factorial experiment with a completely randomized design was conducted to investigate the effects of shaking amplitudes and frequencies on fruit removal. The shaking mode with a frequency of 10 Hz and amplitude of 80 mm transmitted the average power of 92 W to remove 95% of fruits in the field trial. This oscillation characteristic should be used to redesign the fruit shakers to pass human safety standards and efficient harvesting.

    Keywords: Fruit harvester, Forced vibration, Limb shaker, Mathematical modeling, Natural Frequency
  • N. Monjezi * Pages 43-54

    Every organization needs an evaluation system in order to be aware of the level of performance and desirability of its units. It is more important for agricultural companies, including agro-industries. In this study, 20 sugarcane harvesting units were selected. After modeling based on input-oriented CCR and BCC models, efficiency values for sugarcane harvesting units were calculated and the CART decision tree was used to extract rules to predict the efficiency of these units. The results of a study of 20 sugarcane harvesting units in the CCR model showed that 6 units had an efficient score and 14 units had an inefficient score, and their technical efficiency score was in the range of 0.73-0.95. The results of the BCC model study also showed that out of a total of 20 sugarcane harvesting units, 8 units had efficient scores. As can be seen, in the BCC model, more units are introduced as efficient units and there is less dispersion between inefficient units. Also, the distribution of efficient units in the BCC model is less than the CCR model. The average technical efficiency, pure technical efficiency, and scale efficiency were 93%, 88%, and 93%, respectively. Also, the accuracy of the decision tree model for technical efficiency and pure technical efficiency was 86% and 93%, respectively.

    Keywords: CART, DEA, Harvest, Sugarcane
  • R. Khodabakhshian *, S. Sajadi Pages 55-66

    To enhance the fuel efficiency of the engines of agricultural tractors, the optimal control of interacting surfaces for improving engine performance becomes extremely significant, especially in developing the surface of cylinder liners. Therefore, plateau honing technology was designed on the cylinder liner of automotive and tractor engines. A substantially flat or plateau is left on the sliding surfaces along with more bearing areas, although a cross hatch model of valleys is kept for retaining oil. On the contrary, the created valley by honing functions as an oil repository can negatively affect creating fluid dynamic pressure on the surfaces. Accordingly, a better understanding of generated surfaces during plateau honing is essential for optimizing process. To this end, some experiments were performed on a cylinder liner of the Perkins 4-248 engine (related to the Massey Ferguson 285 tractor) which was manufactured by Keyhan Sanat Ghaem Company. Then, friction and wear tests with reciprocating motions were conducted to compare the lubricity of sliding cylinder liner surfaces with each different mark of plateau honing. Then, a comparison was made between the friction and wear of the surfaces including various depth of profiles, which were used as the honing mark of the agricultural tractors diesel engine, and those which had randomly ground surfaces. Based on this study results, higher amounts of wear volumes were produced by creating more interactions from asperity contacts and relatively thin films, compared to the test with the shallow-grooved honing marks.

    Keywords: Cylinder liner, friction, Plateau honing, Tractor engine, wear
  • Gh. Amini, F .Salehi *, M .Rasouli Pages 67-79

    In this study, the effects of infrared (IR) dryer system parameters such as IR power, the distance of mucilage from lamp surface, mucilage thickness on drying kinetics and, color indexes (L*, a*, b* and ΔE) of wild sage seed mucilage (WSSM) were investigated in an IR dryer system. Experimental moisture ratio (MR) data were fitted to 7 various empirical thin-layer models. It was found that the Page model has the best fit to show the kinetic behavior and acceptably described the IR drying behavior of WSSM with the lowest mean square error (MSE), root mean square error (RMSE), mean absolute error (MAE), and standard error (SE) values and the highest correlation coefficient (r) value. The values of MSE, RMSE, and MAE for all experiments were in the range of 0.1×10-3-1.1×10-3, 1.04×10-2-3.25×10-2 and 8.7×10-3-27.1×10-3, respectively. The average effective moisture diffusivity (Deff) increased from 4.61×10-9 m2s-1 to 15.8×10-9 m2s-1 with increasing lamp power from 150 W to 375 W, while it was decreased from 14.4×10-9 m2s-1 to 5.16×10-9 m2s-1 and 13.2×10-9 m2s-1 to 4.31×10-9 m2s-1 with increasing the distance of mucilage from 4 to 12 cm and the reduction of mucilage thickness from 1.5 to 0.5 cm, respectively. Increasing in IR radiation power has a positive influence on the yellowness (increasing 19.78% in b* index) of dried WSSM. Also, it increased the color changes index (ΔE) from 16.05 to 17.59.

    Keywords: Color indexes, Effective moisture diffusivity, gum, Moisture ratio, Page model
  • F .Azadshahraki *, K .Sharifi, B .Jamshidi, R. Karimzadeh, H. Naderi Pages 81-94

    Early diagnosis of plant diseases before the occurrence of symptoms can reduce the loss of the yield and increase the quality of agricultural crops. It also reduces the consumption of pesticides, environmental risks, and the cost of production. For this reason, the objectives of the present study were non-destructive diagnosis of early blight of tomato plant and discrimination of the most important agents of early blight (A. solani and A. alternate) in the primary stages of incidence of the disease before appearing visual symptoms using Vis-NIR spectroscopy (400-900 nm). The spectral data were acquired from the leaves of the plants infected with A. solani and A. alternate, 48 hours, 72 hours, 96 hours, and 120 hours after inoculation. To develop the recognition model based on the spectral data, principal components analysis (PCA) coupled with artificial neural network (ANN) was used. The results showed that the PCA-ANN model could diagnose the infected plants and pathogen species with accuracy of 93-100% for test set samples. In 96 hours after inoculation, in addition to the simpler model (8 PCs and 3 neurons in hidden layer), accuracy of 100% was obtained. At all times after inoculation, there was no error in diagnosis of the plants infected with A. solani that is more pathogenic and aggressive than other species, from healthy plants. Early blight in tomato plant and the type of pathogen before visual symptoms, without any plant sample preparation, could be diagnosed non-destructively (with accuracy of 93-100%) using Vis-NIR (400-900 nm) spectroscopy coupled with PCA-ANN. It was concluded that this technology could be used for rapid, low-cost, and early diagnosis of this disease in tomato plant instead of time-consuming, expensive, and destructive laboratory methods.

    Keywords: Early blight, NIR spectroscopy, Principal Components Analysis, Tomato plants
  • M .Hashemi Jozani, H .Bagherpour *, J .Hamzei Pages 95-106

    Fractional vegetation cover (FVC) and normalized difference vegetation index (NDVI) are the most important indicators of greenness and have a strong correlation with green biomass. The objective of this study was to evaluate a hand-held GreesnSeeker (GS) active remote sensing instrument to estimate NDVI and FVC in the spinach plant. In this study, the color indices of the G-B index and Excess Green (ExG) were used as color vegetation indices to discriminate leaves from soil background. During 28 to 44 days after emergence (DAG), the results showed good correlations between chlorophyll yield and NDVI (R = 0.61 to 0.91), and the correlation between NDVI of GS and biomass was significant. In addition, in this growth stage, the results showed a good coefficient of correlation between NDVI of GS and FVC (R = 0.67 to 0.82). In assessing the nitrogen rate on the NDVI of GS, the results showed significant differences only at the short period of growth stage (28 to 36 DAG). The results revealed that GreenSeeker performed well for estimation both chlorophyll and biomass yield of spinach crop and it could be used as a suitable instrument for estimation of leaf area index in the middle of the plant growth period.

    Keywords: canopy, Chlorophyll, Optical sensor, Segmentation