فهرست مطالب

تحقیقات سامانه ها و مکانیزاسیون کشاورزی - پیاپی 76 (زمستان 1399)
  • پیاپی 76 (زمستان 1399)
  • تاریخ انتشار: 1400/05/03
  • تعداد عناوین: 7
|
  • سعید آقاعزیزی، منصور راسخ*، یوسف عباسپور گیلانده، محمدحسین کیانمهر صفحات 1-16

    یولاف وحشی (Avena fatua) علف هرز متداول مزارع گندم است. وجود حتی مقدار کم دانه یولاف وحشیدر توده گندم کیفیت آرد تولیدی را پایین می آورد؛ از این رو، جداسازی آن از گندم درجه خلوص بذر تولیدی و ارزش اقتصادی محصول را افزایش خواهد داد. در مطالعه پیش رو، برخی از ویژگی های فیزیکی گندم و یولاف وحشی شامل ویژگی های هندسی، ثقلی، اصطکاکی و نیز مقدار رطوبت اولیه تعیین و از یک جداکننده ثقلی برای جدا کردن یولاف وحشی از توده گندم استفاده شد. این دستگاه دارای پنج پارامتر قابل تنظیم است: سرعت هوا، دامنه نوسان میز ، فرکانس نوسان میز، شیب طولی میز و شیب عرضی میز. در این تحقیق، تاثیر این پارامترها برای دستیابی به حداکثر جداسازی یولاف وحشی از توده گندم بررسی شده است. علاوه بر این، با استفاده از روش آنالیز ابعادی، پارامتر بدون بعد  (v سرعت هوای دمیده شده به میز، a دامنه نوسان میز و  فرکانس نوسان میز) به دست آمد که در بررسی اثر و کاهش تعداد پارامترها موثر است. نتایج بررسی ها نشان می دهد مقدار رطوبت، چگالی توده، چگالی حقیقی، سرعت حد گندم و یولاف وحشی و اثر متقابل نوع دانه و نوع سطح اصطکاکی در سطح 1 درصد اختلاف معنی دار دارند. نتایج تحقیق همچنین نشان می دهد وقتی سرعت هوا 6 متر بر ثانیه، دامنه نوسان 5 میلی متر، شیب طولی 5/2درجه، شیب عرضی 5/1درجه و فرکانس نوسان 395 سیکل در دقیقه باشد، حداکثر جداسازی یولاف وحشی از گندم به میزان 47/70 درصد حاصل می شود.

    کلیدواژگان: آنالیز ابعادی، درجه خلوص، علف هرز، فرکانس نوسان، ویژگی های فیزیکی
  • حمیده فریدی، اکبر عرب حسینی*، قاسم زارعی، مارتین اوکوس صفحات 17-32
    در میان انرژی های تجدیدپذیر، انرژی زمین گرمایی به دلیل اینکه محدود به فصل، زمان و شرایطی خاص نیست، نسبت به سایر انواع انرژی های تجدیدپذیر برتری دارد. از جمله کاربردهای انرژی زمین گرمایی، استفاده از گرمای زمین در سطوح کم عمق مانند مبدل حرارتی هوا-زمین (EAHE) است که به عنوان روشی نوین و موثر برای پیش گرم کردن هوا در زمستان و پیش سرد کردن در تابستان استفاده می شود. در این پژوهش، طراحی یک مبدل EAHE برای یک واحد گلخانه تجاری به منظور تامین گرما یا سرما بررسی شده است. برای بررسی اثر پارامترهای اصلی مانند قطر، طول، سرعت جریان هوا، و توان فن و بازده سامانه، مدلی یک بعدی از سامانه EAHE توسعه داده شد. با توجه به اینکه رابطه ای مستقیم بین تعداد واحدهای انتقال (NTU) و بازده سامانه (ɛ) مشاهده شده است، می توان به منظور به دست آوردن NTU مناسب و بازده مورد نظر، با به کارگیری روش های متعدد به ساخت یک مبدل حرارتی هوا-زمین پرداخت و طراحی سامانه EAHE را به سمتی هدایت کرد که این دو پارامتر با مقادیر مورد نظر تامین شوند. با مدل ارایه شده در این مطالعه به سادگی می توان اثر پارامترهای اصلی را به عنوان فاکتورهای موثر در طراحی، بدون اتلاف انرژی و زمان، بررسی کرد.
    کلیدواژگان: انتقال حرارت، انرژی، زمین گرمائی، عملکرد حرارتی
  • نعیم لویمی*، الیاس دهقان صفحات 33-48
    در بعضی از مناطق کشور که با توجه به شرایط اقلیمی و مزیت های اقتصادی برنج کاری می شود، بعد از برداشت آن، گندم می کارند. با توجه به مسئله محدودیت زمان، روش کاشت مستقیم گندم، همراه با نگهداری بقایای برنج، می تواند راهکار مناسبی باشد. از طرف مقابل، وجود بقایای برنج می تواند کارکرد دستگاه کاشت مستقیم و در نتیجه عملکرد محصول را تحت تاثیر قرار دهد. از این رو پروژهبررسی اثر ارتفاع بقایای گیاهی ایستاده برنج بر عملکرد گندم در روش کاشت بی خاک ورزی با ماشین کارنده مستقیم گاسپاردو به مدت دو سال (95-93) در مرکز تحقیقات کشاورزی خوزستان اجرا شد. روش آزمایش در این تحقیق بر اساس طرح اسپلیت پلات و به صورت بلوک های کامل تصادفی با دو فاکتور و در سه تکرار طرح ریزی و اجرا شد. فاکتور اصلی، ارتفاع بقایای ایستاده برنج در سه سطح 25، 35 و 45 سانتی متر و فاکتور فرعی، مقادیر بذر گندم، در سه سطح 160، 180 و 200 کیلوگرم در هکتار بود. نتایج تجزیه واریانس نشان دادکه عملکرد دانه در اثر مقادیر مختلف ارتفاع کاه بن و نیز میزان بذر اختلاف معنی داری دارد اما اثر متقابل دو عامل اختلاف معنی داری ندارد. در اثر ارتفاع کاه بن، علاوه بر عملکرد دانه، عملکرد بیولوژیک، بوته سبز شده در واحد سطح و دانه در خوشه اختلاف معنی داری نشان می دهند.مقایسه میانگین دو ساله عملکرد دانه بین ارتفاع های متفاوت کاه بن نشان داد ارتفاع 25 سانتی متری با 4634 و 45 سانتی متری با 3894 کیلوگرم در هکتار بیشترین و کمترین مقادیر را به دست می دهند.همچنین از نظر عملکرد بیولوژیک بین مقادیر ارتفاع های کاه بن، ارتفاع 25 سانتی متری با 10524 و 45 سانتی متری با 8894 کیلوگرم در هکتار بالاترین و پایین ترین بودند.
    کلیدواژگان: ارتفاع کلش برنج، بی خاک ورزی، عملکرد گندم، کاشت مستقیم، میزان بذر
  • رویا راد*، محمد موسوی، فاطمه وردی صفحات 49-68
    تشخیص سریع بیماری های گیاهان همواره از چالش های مهم صنعت کشاورزی بوده است. یکی از رویکردهایی که در این زمینه مورد استقبال واقع شده، استفاده از روش های پردازش تصویر است. مزیت این روش ها در خودکار، سریع، کم هزینه، غیرتخریبی و دقیق بودن آنهاست. در این پژوهش، با پردازش تصویر برگ گیاهانو محصولات کشاورزی، ضمن تشخیص گیاهان سالم از ناسالم، نوع و شدت بیماری آنها نیز به صورت خودکار تشخیص داده می شود. برای این کار از روش های مبتنی بر یادگیری عمیق شامل چندین معماری مختلف از شبکه های عصبی پیچشی به همراه دسته بند ماشین بردار پشتیباناستفاده شده است. روش پیشنهادی در این پژوهش قابل تعمیم به گیاهان و محصولات مختلف و همین طور به چندین گیاه به طور همزمان است. شبکه های طراحی شده با استفاده از دو زیر مجموعه متفاوت از تصاویر مجموعه داده  Plant Villageآموزش داده شد و مورد ارزیابی قرار گرفت. در زیر مجموعه اول که مربوط به تشخیص بیماری درخت سیب در چهار کلاس مختلف بود، دقت 95 درصد و در زیر مجموعه دوم که مربوط به چهار گیاه مختلف و در 10 دسته بود، دقت 8/96 درصد به دست آمد. نتایج ارزیابی نشان داد ترکیب دسته بند ماشین بردار پشتیبان با شبکه های یادگیری عمیق، دقت تشخیص بیماری گیاهان را بهبود می بخشد.
    کلیدواژگان: دسته بندی، سامانه های کشاورزی، شبکه های عصبی پیچشی، یادگیری ژرف
  • محسن ثقوری*، رضا عبدی، محمدعلی ابراهیمی نیک، عباس روحانی، محمدعلی میسمی صفحات 69-86

    هضم بی هوازی حالت جامد، علاوه بر تولید انرژی به عنوان راهکاری برای مدیریت زباله جامد شهری در نظر گرفته می شود. مزایای این روش شامل حجم کمتر مورد نیاز رآکتور، انرژی کمتر برای گرم کردن و جابجایی راحت تر مواد هضم شده می باشد. از آنجا که قسمت آلی زباله جامد شهری بسیار ناهمگن است، در نتیجه برای بررسی تولید بیوگاز از هر نوع زباله جامد شهری، مطالعات ویژه آن لازم است که هدف این تحقیق می باشد. در این پژوهش هضم بی هوازی حالت جامد قسمت آلی زباله جامد شهری به مدت 30 روز در مقیاس آزمایشگاهی با غلظت مواد جامد 20%  برای ارزیابی میزان تولید بیوگاز در شرایط ناپیوسته و مزوفیلیک (بینابین) (37 درجه سلسیوس) انجام شد. با توجه به بالا بودن درصد مواد جامد کل بر اساس نتایج ارزیابی اولیه خصوصیات قسمت آلی زباله جامد شهری (درصد مواد جامد کل 63/30%)، هضم بی هوازی حالت جامد برای مدیریت این ضایعات مناسب است. به منظور بازسازی شرایط واقعی در مقیاس تجاری، هیچگونه مواد افزودنی به رآکتور اضافه نشد. عملکرد راکتور با اندازه گیری روزانه حجم بیوگاز تولیدی و محاسبه میزان تخریب پذیری مواد جامد فرار، مورد ارزیابی قرار گرفت. حجم بیوگاز تولیدی در انتهای فرآیند هضم، مقدار 372 میلی لیتر به ازای هر گرم مواد جامد فرار برای غلظت مواد جامد کل 20% با درصد متان 82/61% (معادل 230 میلی لیتر) به دست آمد. همچنین میزان تخریب پذیری مواد جامد فرار به عنوان یکی از پارامترهای بهره وری آزمایشات حدود 7/64% محاسبه شد.

    کلیدواژگان: انرژی های تجدید پذیر، ضایعات آلی، متان، مدیریت پسماند، هضم بی هوازی ناپیوسته
  • حمید محمدی نژاد، محمدحسین آق خانی*، محمدحسین عباسپورفرد، عباس روحانی صفحات 87-98

    در محیط های شهری به دلیل محدودیت ها و مشکلات خاک در دسترس گیاه، رشد ریشه ها محدود می شود. هدف از این پژوهش ساخت و ارزیابی دستگاهی است که بتواند کمبود های موجود برای ریشه درختان را از طریق افزایش تخلخل و نفوذپذیری با تزریق هوا بهبود بخشد. در این تحقیق پس از ساخت دستگاه به وزن 240 کیلوگرم، هوا با توان مصرفی 5/7 اسب بخار و ماکزیمم فشار هوای تولیدی 12 بار به داخل خاک تزریق و تاثیر استفاده از دستگاه بر تخلخل خاک و نفوذپذیری، به عنوان مهم ترین خصوصیات فیزیکی خاک، ارزیابی شد. به کمک روش رگرسیون خطی چندگانه رابطه بین متغیرهای مستقل دستگاه شامل فشار هوا در سه سطح (4 ، 8 و 12 بار) و عمق در دو سطح (30 و60 سانتی متر) و متغیر وابسته تخلخل بررسی شد. نتایج بررسی ها نشان داد که یک مدل رگرسیونی معنی داری بین متغیرهای بررسی شده وجود دارد. همچنین خطای تخمین مدل رگرسیونی برابر با  75/1 درصد شد. بر اساس نتایج به دست آمده می توان با اطمینان از سامانه طراحی و ساخته شده برای تزریق هوا با هدف افزایش تخلخل استفاده کرد.

    کلیدواژگان: تخلخل خاک، فشار هوا، منطقه ریشه
  • محمدحسین افشار بخش، احمد محمدی*، حمید مشهدی، فهیمه محمود نیا صفحات 99-116

    این تحقیق به بررسی تاثیر دما، pH و نوع محیط کشت بر فاکتورهای موثر در تولید ریزجلبک اسپیرولینا پلاتنسیس پرداخته است. آزمایشی با استفاده از طرح فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار در فتوبیوراکتور عمودی به اجرا درآمد. عامل اول یعنی محیط کشت ریزجلبک در سه سطح: محیط کشت والن، جردن و BBM، عامل دوم دما در دو سطح: 25 و 30 درجه سلسیوس و عامل سوم میزان اسیدیته در دو سطح: 5/0±8 و 5/0±10 بود. میزان شدت نور 5000 لوکس، مدت نوردهی 14 ساعت و هوادهی از طریق پمپ هوا با اختلاط میزان  دی اکسید کربن 15 درصد برای هر 36 نمونه به صورت یکسان اعمال گردید. پارامترهای اندازه گیری شامل: میزان تراکم سلولی، زیست توده، درصد چربی، میزان کلروفیل a و کارتنویید است. نتایج بررسی ها نشان داد که فاکتورهای تراکم سلولی، میزان زیست توده، درصد لیپید، میزان کلروفیل a و کارتنویید در بین محیط های کشت والن، جردن و BBM در سطح 1 درصد و بین pH و دماهای انتخابی نیز تفاوت معنی داری وجود دارد. نتایج مقایسه میانگین داده ها نشان داد بیشترین میزان تراکم سلولی، میزان کلروفیل a، میزان کارتنویید مربوط به تیمار M1T1P1 (محیط کشت والن با دمای 5 و 5/0±8=pH) و کمترین میزان مربوط به تیمار M2T2P2 (محیط کشت BBM با دمای 30 و 5/0±10 pH=) است. در خصوص زیست توده، بیشترین میزان در تیمار M3T1P1 (محیط کشت جردن با دمای 25 و 5/0±8pH=) به دست آمد. تحقیق حاضر نشان داد از بین شرایط مختلف تولید، مناسب ترین آن برای تولید اسپیرولینا پلاتنسیس محیط کشت والن با دمای 25 درجه سلسیوس با 5/0±8 pH= است.

    کلیدواژگان: زیست توده، کلروفیل، کارتنوئید، لیپید، میکروجلبک
|
  • Saeed Agaazizi, Mansor Rasekh *, Yousef Abbaspour Gilandeh, Mohamadhosein Kianmehr Pages 1-16

    Wild oat (Avena fatua) is the most common weed of wheat fields. Given that the presence of even small amounts of wild oat in the wheat grain mass may lead to a sharp drop in the quality of flour produced, separation of wild oat from wheat will increase the purity of the seed and enhance the economic value of the crop. In present study, some physical properties of wheat and wild oat, including geometric properties, gravity properties, frictional properties and initial moisture content were determened. A gravity separator - equipped with some tools to adjust  five parameters: air flow rate, frequency of oscillation, amplitude of oscillation, longitudinal slope and latitudinal slope of the table - was used to separate wild oats from wheat grain mass. The effects of these parameters were studied to achieve maximum separation of wild oat from wheat mass. Statistical analyses were performed in two factorial experiments in a completely randomized design. Also, using dimensional analysis, a dimensionless dimensional parameter V/aω was obtained (where v is air speed, a is oscillation and ω is oscillation frequency), which was effective in evaluating the effect and reducing the number of parameters. The results showed significant differences (1%) in moisture content, mass and particle density, boundary velocity and interaction between grain type and friction surface between two grain types. Also, the results indicated that the maximum separation of wild oats from wheat (70.47%) was obtained when the air flow rate was 6 m/s, the oscillation was 5 mm, the oscillation frequency was 395 cycl/min,, and the longitudinal slope and latitudinal slope were 2.5° and 1.5°, respectively.

    Keywords: Degree of Purity, Dimensional Analysis, Frequency of Oscillation, physical properties, weed
  • Hamideh Faridi, Akbar Arabhosseini *, Ghasem Zarei, Martin Okos Pages 17-32
    Among renewable and clean energies, geothermal energy is superior to other types of energy, and unlike other renewable energies, it is not limited to the season, time, and conditions. One of the applications of geothermal energy is the use of ground heat at shallow depths as the earth-air heat exchanger (EAHE), which is used as a modern and effective technique for preheating the air in the winter and vice versa precooling in the summer. In this study, the design of an EAHE converter for a commercial greenhouse for heating or cooling purposes was examined. A one-dimensional model of the EAHE system was developed to evaluate the effects of main parameters such as diameter, length, air flow rate, and fan power and system efficiency. Given the direct relationship between number of the transfer units (NTU) and the effictiveness of EAHE (ε), it is possible to construct an EAHE system in order to obtain an appropriate NTU and its ε and handle the design of an EAHE system to a point where these two parameters will be obtained with the desired values. By the model and method presented in this study, the effects of main parameters as the effective design factors can be simply assessed without any waste of energy and time and complexity.
    Keywords: energy, Geothermal, Heat exchanger, Heat Performance
  • Naeim Loveimi *, Elyas Dehghan Pages 33-48
    In some parts of Iran, wheat will be grown up upon harvesting of previous crop, rice.  Leaving over paddy stems, as plant residues, could be a good solution due to limitation of time between harvesting of rice and preparing the land for sowing wheat. On the other hand, the presence of rice residues can affect the performance of the direct planter and consequently on the yield of wheat. This study was conducted in Khuzestan province, Iran, for two years (2015-2017) to investigate the effects of height of standing rice residues, stubble height, on grain yield of wheat when direct planting machine, Gaspardo machine, was used to sow the seeds. The experiment of this project was based on split plot with randomized complete blocks design with two factors and three replications. The main factor was the rice stubble height at three levels: 25, 35 and 45 cm, and the sub factors were the wheat seed rates at three levels: 160, 180 and 200 kg.ha-1.Analysis of variance in two years showed that stubble height and seed rates had significant effects on grain yield but interaction of them had no significant effect in this index. In addition to grain yield, stubble height caused significant effects on biological yield, seedlings per m2of land, and the number of grains per spike.  Based on average of two years grain yield, it has been found that among stubble height, 25 cm with 4634 kg.ha-1and 45 cm with 3894 kg.ha-1had the highest and lowest value, respectively. From the point of biological yield, the highest (10524 kg.ha-1) and lowest (8894 kg.ha-1) value were found when the height of stubbles were 25 cm and 45 cm, respectively.
    Keywords: Direct Cultivation, No Tillage Practice, seed rates, Stubble Height, Wheat Yield
  • Roya Rad *, Mohammad Musavi, Fatemeh Vardi Pages 49-68
    Rapid diagnosis of plant diseases has always been an important challenge for the agricultural industry. One of the approaches that has been welcomed in this field is the use of image processing methods. The advantage of these methods is that they are automatic, fast, low cost, non-destructive and accurate. In this article efforts were focuced on distinguishing automatically healthy plants from unhealthy ones and also diagnosing the types and severity of their disease, by processing the images of the leaves of plants and agricultural products. To do this, deep learning-based methods including several different architectures of convolutional neural networks were used along with a support vector machine classifier. The proposed method in this study can be generalized to different plants and products as well as several plants simultaneously. The designed networks were evaluated using two different subsets of Plant Village data sets. In the first subset, which was related to the diagnosis of apple tree disease in four different classes, the accuracy was 95%, and in the second subset, which was related to four different plants in ten classes, the accuracy was 96.8%. Evaluation results showed that combining the support vector machine classifier with deep learning networks improved plant disease detection accuracy.
    Keywords: Convolutional Neural Networks, Deep Learning, Image Classification, Mechanized Agricultural Systems, Plant Disease Diagnose
  • Mohsen Saghouri *, Reza Abdi, Mohammadali Ebrahimi Nik, Abbas Rohani, Mohammadali Maysami Pages 69-86

    Increasing in consumption of fossil fuels and their price and environmental impacts, have led to a growing need and interest in replacement of these fuels with new and renewable energy sources. Anaerobic digestion is one of the attractive methods to produce biogas from organic matter.Wet state and solid state arethe categories of anaerobic digestion. Some benefits of solid-state anaerobic digestion (SS-AD) include the need for smaller reactor capacity requirements, less energy used for heating, and easier handling.In this study, SS-AD of organic fraction of municipal solid waste (OFMSW) was examined. The study was done in the laboratory scale of (1-liter volume), mesophiliccondition (37°C), and 20% solid content. Characterization of OFMSW indicated good potential of these materials to produce biogas through SS-AD (69.37% of total solids, 76.2% of volatile solids, and a C/N ratio of 38.28%). According to the results of SS-AD, a total of 372 ml biogas/g of volatile solids was obtained under normal laboratory conditions, of which 230 ml (61.82%) was methane. Also, a reduction of 64.7% was obtained for volatile solids, which is one of the parameters of the experiment productivity.

    Keywords: Batch Anaerobic Digestion, methane, Organic waste, Renewable energies, Waste Management
  • Hamid Mohammadinezhad, MohammadHossein Aghkhani *, MohammadHossein Abbaspour Fard, Abbas Rohani Pages 87-98

    In urban environments, root growth is limited because of limitation of soil and some problems the plants are faced with, for example soil compaction. The aim of this study was to build and evaluate a device that could improve the existing deficiencies for tree roots by increasing soil porosity and permeability through air injection. After construction of the machine, weighing 240 kg, equipped with a 7.5 HP engine and maximum injection pressure of 12 bar, the effects of machine operation and some important physical properties of soil such as porosity and infiltration were investigated. Multiple linear regression was used to investigate the relationship between the independent variables of the device including air pressure at 3 levels (4, 8 and 12 bars) and depth at 2 levels (30 and 60 cm) and the dependent variable of porosity. The results showed a significant regression model among the variables. Also, the regression model estimation error was 1.75%. Based on the results, the system can be reliably designed and manufactured to inject air into the soil to increase porosity.

    Keywords: Air pressure, Root Zone, Soil porosity
  • MohammadHoseyn Afsharbakhsh, Ahmad Mohammadi *, HAMID MASHHADI, Fahimeh Mahmod Nia Pages 99-116

    The current study quantified the effects of culture media and environmental factors (temperature and pH) on factors in the production of microalgae Spirulina platensis by photobioreactor. The culture of microalgae was done separately in Walne, BBM, and Jordan media. Temperature, pH, and light intensity (5000 lux for all stages and 16 hours per day) were applied in each culture medium separately. Cell density, biomass, lipid percentage, chlorophyll a, and carotenoids were measured for all treatments. The differences in parameter's effects were assessed by SPSS software. The results showed a significant difference at 1% in cell density, biomass, chlorophyll, carotenoid, and lipid content in the Walne, BBM, and Jordan culture medium at pH (8±0.5&10±0.5) and temperature (25 & 30 °C), respectively. Average data revealed that  the highest cell density, amount of chlorophyll a, the number of carotenoids were found in  M1T1P1 treatment (Walne culture medium at 25 ◦C and PH=8±0.5), and the lowest amount was found in  M2T2P2 treatment (BBM culture medium at 30 °C and PH10±0.5). In terms of biomass, the highest levels were obtained in M3T1P1 treatment (Jordan culture medium at 25 °C and PH=8±0.5). Conclusions showed that Walne medium culture at pH=9 and temp 25 °C was suitable for microalgae of Spirulina. But from the point of the cost of culture medium, Jordan culture medium seemed to be more economical.The results showed that there was a significant difference at 1% in cell density, biomass, chlorophyll, carotenoid, and lipid content in the walne, BBM, and Jordan culture medium at pH (8±0.5&10±0.5) and temperature (25 & 30 °C), respectively. According to the results of comparing the average data, the highest cell density, chlorophyll a, the number of carotenoids related to M1T1P1 treatment (walne culture medium with 25 ◦C and PH8±0.5), and the lowest amount related to M2T2P2 treatment (BBM culture medium with 30 °C and PH10±0.5 (In terms of biomass, the highest levels were obtained with M3T1P1 treatment (Jordan culture medium at 25 °C and PH8±0.5). The present study, with a scientific criterion, showed that Walne medium culture with PH9 and temp 25 °C was suitable for microalgae of Spirulina. But due to the cost of culture medium, Jordan culture medium is more economical.

    Keywords: : Biomass, carotenoid, Chlorophyl, Lipid, Microalgae