فصلنامه تحقیقات مهندسی کشاورزی
سال هشتم شماره 4 (زمستان 1386)

پلیمرهای ابرجاذب قابلیت جذب مقادیر زیادی آب و مواد غذایی دارند و افزون بر تامین بهینه آب مصرفی گیاهان هدرروی آب از طریق تبخیر و آبشویی نیزدر آنها بسیار کم است. بنابراین، بررسی رفتاراین مواد در خاک، به ویژه در چرخه های متناوب خشک و ترشدن ضروریاست. هدف از این پژوهش، بررسی رفتار تورم تناوبی دو نمونه پلیمر از خانواده پلی آکریل آمید با نام اختصاری «طراوت 100A-» و «طراوت 200A-» و تعیین توانایی آنها در جذب آب، در چرخه های مکرر خشک و ترشدن در محیط متخلخل خاک است. بدین منظور، رفتار تورمی ایندو پلیمر در دو نوع خاک لوم و شنی بررسی شد. تیمارها شامل 0،25/0، 5/0، 75/0، و 1 گرم پلیمر در کیلوگرم خاک با سه تکرار بود. مقدار آب خاک برای هر تیمار در فشارهای 0، 100،300، 500،1000، 3000، 5000، 15000 کیلوپاسکال اندازه گیری شد و منحنی های رطوبتی برای هر نمونه آزمایشی به دست آمد. نمونه ها در آون خشک و دوباره مرطوب شدند. این روند 5 بار تکرار و منحنی های رطوبتی مربوطه برای تمام دوره ها ثبت شد. نتایج نشان داد در هر مکش، با افزایش مقدار پلیمر در خاک، رطوبت حجمی خاک افزایش می یابد. بیشترین دامنه تاثیر پلیمر بر قابلیت نگهداشت آب خاک در مکش های پایین تر (5000-0 کیلوپاسکال) مشاهده شد. همچنین، در تمام دوره های تر- خشکی و در هر مکش مقدار نگهداشت آب خاک در پلیمر طراوت 200A- بیشتر از طراوت 100A- بود. در هر دو نوع پلیمر و در همه تیمارهای به کار برده شده، افزایش ناگهانی رطوبت حجمی خاک- پلیمر از دوره اول به دوم، مشاهده شد. از سیکل دوم تا چهارم، رطوبت حجمی خاک- پلیمر در هر دو نوع پلیمرتغییرات همسویی نشان داد. در تناوب پنجم، پلیمر 100T-A افتی جزیی نسبت به دوره قبل نشان داد. بررسی پارامتریک منحنی های رطوبتی هر دو پلیمر نیز نشان داد که با افزایش مقدار پلیمر کاربردی، پارامترهای qs،n، وqr در تمام تیمارها افزایش می یابد، اما تغییرات پارامترqr چندان قابل توجه نبود. مقدار پارامتر αبرای هر دو پلیمر در خاک شنی کاهش و در خاک لومی افزایش یافت.

به منظور بررسی تاثیر آبیاری جویچه ای یک در میان بر عملکرد سیب زمینی و ارزیابی اقتصادی آن، طرحی در قالب بلوک های کامل تصادفی طی سال های 1382 و 1383 در اراضی مرکز تحقیقات کشاورزی سمنان (شاهرود) اجرا شد. تیمارهای مورد بررسی عبارت بودند از: 1- آبیاری معمولی تمام جویچه ها، 2- آبیاری جویچه ها یک در میان ثابت، 3- آبیاری جویچه ها یک در میان متغیر،4- آبیاری جویچه ها یک در میان ثابت تا ابتدای مرحله تشکیل غده، 5- آبیاری جویچه ها یک در میان ثابت تا انتهای مرحله تشکیل غده، 6- آبیاری جویچه ها یک در میان متغیر تا ابتدای مرحله تشکیل غده، و 7- آبیاری جویچه ها یک در میان متغیر تا انتهای مرحله تشکیل غده. در هر نوبت آبیاری، حجم آب مورد نیاز براساس روش پنمن- مانتیس محاسبه و با استفاده از کنتور حجمی و لوله های پلی اتیلن در اختیار هر تیمار قرار داده شد. نتایج دو سال آزمایش نشان دادکه در تیمارهای آبیاری جویچه ای یک در میان ثابت و متغیر (تیمارهای 2و3)، ارتفاع بوته، تعداد غده در هر بوته، متوسط وزن غده ها و در نهایت عملکرد محصول به شدت کاهش یافته است. بین تیمار آبیاری معمولی تمام جویچه ها (تیمار 1) و سایر تیمارها (تیمارهای 4، 5، 6، 7) از نظر صفات مورد بررسی اختلاف معنی دار مشاهده نشد. بنابراین، با مدیریت مناسب آبیاری می توان در مراحل اولیه رشد و حتی تا انتهای مرحله تشکیل غده مصرف آب را کاهش داد بی آنکه تاثیری معنی دار در کاهش عملکرد داشته باشد. برای تحلیل اقتصادی از روش بودجه بندی جزیی و شاخص نسبت درآمد ناخالص به هزینه تولید استفاده شد. در تجزیه و تحلیل اقتصادی مشخص شد که تیمار 7 دارای نسبت درآمد ناخالص به هزینه تولید برابر 03/3 است و مصرف آب در آن به جای 7/8634 متر مکعب (تیمار1)، 7250 متر مکعب در هکتار است (16 درصد کاهش یا صرفه جویی حدود 7/1384 متر مکعب در هکتار). بنابراین توصیه می شود آبیاری بر اساس تیمار 7 انجام گیرد تا بدون نقصان معنی دار عملکرد، ضمن صرفه جویی در مصرف آب، هزینه های کارگری مربوط به آبیاری نیز کاهش یابد.

نقاله ای نیوماتیکی افقی دانه کلزا با دبی جرمی 90 کیلوگرم در ساعت در لوله ای به قطر داخلی 58 میلی متر طراحی و ساخته شد. برای این منظور ابتدا برخی خواص فیزیکی و آیرودینامیکی دانه کلزا، مورد نیاز در طراحی دستگاه، اندازه گیری شد. مهم ترین بخش در طراحی نقاله نیوماتیک، محاسبه افت فشار سیستم است که دو بخش را شامل می شود: افت فشار هوا و افت فشار مواد. پس از محاسبه حداکثر افت فشار سیستم، ساخت نقاله با انتخاب یک دمنده سانتریفیوژ مناسب، ساخت تغذیه کننده دورانی و مکانیزم انتقال قدرت آن، ایجاد ایستگاه اندازه گیری افت فشار، ترکیب اجزا و ساخت شاسی، تکمیل شد. سرعت ته نشینی دانه ها در عمل 47/11 متر بر ثانیه به دست آمد که بیشتر از مقدار پیش بینی شده در رابطه تئوری بود. در آزمایش ها با تغییر سرعت ورودی هوای دمنده در 5 سطح (03/13، 11/14، 83/14، 18/15، و 29/15 متر بر ثانیه)، میزان جریان جرمی دانه ها در 3 سطح (50، 70، و 90 کیلوگرم بر ساعت)، و طول لوله انتقال در دو سطح (2و 4 متر)، افت فشار افقی سیستم با کمک لوله پیتو و مانومتر مورب اندازه گیری شد. بدین ترتیب تاثیر پارامترهای فوق بررسی و مدل رگرسیونی از افت فشار افقی سیستم بر حسب پارامترهای متغیر ارائه شد.

ارتعاش می تواند باعث اختلال در سلامت و آسیب رساندن به انسان در هنگام کار با وسایل صنعتی شود. این وسایل می توانند باعث ارتعاش کامل یا قسمتی از بدن مانند دست ها شوند. در بخش کشاورزی، نمونه ای از این ادوات تراکتور دوچرخ یا تراکتور دستی است که اغلب در شالی زارهای مناطق شمالی ایران از آن استفاده می شود. در این تحقیق، ارتعاش تراکتور دوچرخ میتسوبیشی با توان 7/7 اسب بخار و بیشینه دور موتور 2400 دور بر دقیقهاز لحاظ انتقال ارتعاش به بدن کاربر و تاثیر آن بر سلامت وی بررسی شد. اندازه گیری ها در شرایط کاری حمل با دست و شخم زنی در سرعت های 1600، 1800، 2000، 2200، و2400 دور بر دقیقه و سه مکان: دسته تراکتور دوچرخ، بازو، و قفسه سینه راننده، و در سه جهت عمودی، جانبی، و طولی انجام گرفت. مشاهده شد که با افزایش دور موتور، مقدار کل ارتعاش یا،نیز در سه مکان افزایش می یابد. همچنین، فرکانس غالب ارتعاش در تمام مکان ها و جهت ها برابر با تعداد ضربات پیستون (انفجار مخلوط سوخت) یا دور موتور در یک ثانیه است. نتایج نشان داد که اندازه مواجهه با ارتعاش در یک روز کاری 8 ساعته یعنیA(8) برابر14/19 متر بر مجذور ثانیه می شود که بسیار بالاتر از استاندارد(2 متر بر مجذور ثانیه) است ومی تواند باعث اختلال در سلامت راننده شود. با توجه به نتایج به دست آمده می توان پیش بینی کرد که در این وضعیت کاری در کمتر از 2 سال در 10 درصد کاربرانی این تراکتور دوچرخ فرسودگی انگشتان و اختلالات عروقی در دستان آنان به وجود آید.

یکی از مهم ترین مراحل تولید کشمش، خشک کردن انگور است. در این مرحله، رطوبت اولیه محصول به 15 تا 17 درصد بر پایه خشک کاهش می یابد. دستیابی به شرایط بهینه در فرایند خشک کردن می تواند اثر مهمی بر زمان فراوری و بهبود شاخصهای کیفی این محصول داشته باشد. دما، سرعت جابه جایی هوای گرم، و روش آماده سازی محصول از عوامل اصلی فرایند خشک شدن انگور محسوب می شوند و تاثیری مهم در کیفیت محصول نهایی دارند. در این تحقیق، اثر دما در چهار سطح 50، 60، 70، و 80 درجه سانتی گراد، سرعت جابه جایی هوای گرم در سه سطح 1، 2، و3 متر بر ثانیه و روش آماده سازی محصول در چهار سطح: بدون آماده سازی، آماده سازی با آب داغ، آماده سازی با کربنات پتاسیم 5 درصد و روغن زیتون 4/0 درصد، و آماده سازی با هیدروکسید سدیم 5/0 درصد بر زمان و آهنگ خشک شدن انگور بیدانه سفید بررسی شد. ضریب نفوذ و انرژی فعال سازی نیز تعیین شد. نتایج نشان داد که پارامترهای دما، سرعت جابه جایی هوا، و آماده سازی محصول تاثیرات بسیار معنی داری بر زمان و متوسط آهنگ خشک شدن محصول دارند. تاثیر روش آماده سازی بر فرایند خشک شدن انگور بسیار زیاد است و در برخی دماها، زمان خشک شدن را تا 69 درصد کاهش می دهد. افزایش دما نیز در برخی از روش های آماده سازی تا 66 درصد زمان خشک شدن را کاهش می دهد. افزایش سرعت جابه جایی هوای گرم نیز می تواند تا حدود 6/8 درصد زمان خشک شدن محصول را کاهش دهد.

به منظور بررسی اثر سه سطح آب آبیاری در سه آرایش کاشت در آبیاری قطره ای بر عملکرد سیب زمینی، آزمایشی به صورت اسپلیت پلات در قالب بلوک های کامل تصادفی در سه منطقه مشهد، اردبیل، و دماوند با شرایط آب و هوایی متفاوت طی دو سال متوالی (1382 و 1383) اجرا شد. طرح دارای 9 تیمار شامل سه آرایش کاشت (تیمار B1: یک ردیف کاشت روی هر پشته با فاصله 75 سانتی متر بین ردیف ها با یک نوار قطره ای، تیمار B2: دو ردیف کاشت روی هر پشته با فاصله 35 سانتی متر و یک نوار آبیاری بین آنها (فاصله لوله ها یا شیارها 125 سانتی متر)، و تیمار B3: دو ردیف کاشت روی هر پشته با فاصله 45 سانتی متر و یک نوار آبیاری بین آنها (فاصله لوله ها یا شیارها 150 سانتی متر) و سه سطح 60، 80، و 100 درصد تامین آب مورد نیاز گیاه بود. نتایج بررسی ها جداگانه مورد تجزیه و تحلیل آماری قرار گرفت. از نظر آرایش کاشت در هر سه منطقه، تیمار آرایش کاشت B2، بیشترین عملکرد کل و عملکرد قابل ارائه به بازار و غده های 35 تا 55 میلی متری را دارا بود. همچنین کارایی مصرف آب آبیاری در آرایش کاشت B2 برتر از دو آرایش کاشت دیگر بود. کاهش سطح تامین آب آبیاری در زراعت سیب زمینی، باعث کاهش عملکرد غده و محصول قابل ارائه به بازار شد. تولید غده های 35 تا 55 و بزرگ تر از 55 میلی متری در آبیاری با تامین 100 درصد نیاز آبی در دو منطقه اردبیل و مشهد، نسبت به آبیاری های دیگر برتری معنی داری داشت. نتایج مشابهی برای کارایی مصرف آب آبیاری به دست آمد و نشان داد که آبیاری به میزان 100 درصد نیاز آبی گیاه سیب زمینی به روش آبیاری قطره ای، مناسب و قابل توصیه است.

واکنش کلزا به تنش شوری طی فصل رشد، دائما تغییر می کند. اغلب گیاهان از جمله کلزا در مرحله پیش از سبزشدن (جوانه زنی) به تنش شوری مقاوم هستند، ولی در مرحله گیاهچه و اوایل رشد، به شوری حساس می شوند و با افزایش سن، مقاومت آنها نیز افزایش می یابد. دوره رشد رویشی، حیاتی ترین بخش زندگی گیاه است زیرا بقای گیاه در این دوره بر عملکرد تاثیر می گذارد. درباره اثر شوری بر گیاهان مختلف پژوهش های فراوان شده اما نتایج حاصل عموما به صورت کمی بیان نشده اند. اندک پژوهش هایی هم که به صورت کمی ارائه شده اند بر مبنای «میانگین شوری» ناحیه رشد ریشه، آنهم طی «کل فصل رشد» بوده اند. هدف از این پژوهش، کمی کردن واکنش گیاهان به شوری طی مراحل مختلف رشد، به صورت مدل های کاربردی است. به این منظور کلزا برگزیده شد که از گیاهان مهم زراعی است و ارزش اقتصادی زیادی دارد. کلزا در دوره رشد رویشی خود سه مرحله فنولوژیک: گیاهچه، روزت، و ساقه رفتن دارد. برای بررسی اثر شوری در مراحل رشد رویشی، آزمایشی شامل یک تیمار غیر شور (آب معمولی با شوری6/0 دسی زیمنس) و 8 تیمار با شوری های 3، 5، 7، 9، 11، 13، 15، و 17 دسی زیمنس بر متر اجرا شد. از آب شور طبیعی دریاچه حوض سلطان قم استفاده شد. خاک محل آزمایش «لوم شنی» بود. دلیل انتخاب آب و خاک شور طبیعی، به حداقل رساندن انحراف از شرایط طبیعی است که گیاه در آن رشد می کند. بوته های کلزا پیش از رسیدن به ابتدای هر یک از مراحل رشد رویشی با آب غیر شور آبیاری و پس از آن با تیمارهای شوری مربوطه آبیاری شدند. به منظور کمی کردن اثر شوری در هر یک از مراحل رشد، تعداد نسبی گیاهچه و مقادیر تعرق نسبی () در شوری های مختلف خاک، با استفاده از مدل های مس و هافمن، ون گنوختن و هافمن، دیرکسن و همکاران، و همایی و همکاران برآورد و پارامترهای مورد نظر به دست آمد. مدل ها با استفاده از آماره های خطای بیشینه (ME)، ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE)، ضریب تبیین (CD)، کارایی مدل (EF)، و ضریب خطای تجمعی (CRM) مقایسه شدند. آماره های مربوط به برازش مدل های مختلف بر مقادیر اندازه گیری شده، طی مرحله گیاهچه نشان داد که مدل خطی مس و هافمن نسبت به سایر مدل ها مناسب تر است اما برای مرحله روزت و ساقه رفتن، مدل همایی و همکاران، توانست نسبت به سایر مدل ها برآوردی بهتر ارائه دهد.

محاسبه حجم محصولات کشاورزی به روش ریاضی، به دلیل شکل هندسی نامنظم آنها چندان دقیق نیست. یکی از راه حل های ممکن، پردازش تصویر در ماشین های جداساز پیوسته بر اساس بینایی ماشین است. هدف از این تحقیق، یافتن روشی مناسب برای برآورد حجم سیب زمینی با استفاده از پردازش تصویر است. به کمک یک دوربین دیجیتال و یک آینه تخت، از هر نمونه تنها یک تصویر از دو نمای آن تهیه شد. با کاربرد نرم افزار MATLAB®، تصاویر پردازش و ابعاد سیب زمینی بر حسب موقعیت لبه در ماتریس تصویر اندازه گیری شد. در این پژوهش حجم سیب زمینی پس از تصویربرداری، با دو روش برآورد شد: روش اول، تعیین رابطه تجربی مبتنی بر برآورد حجم بر اساس سه قطر اصلی و روش دوم، تقسیم تصویر به قطعات کوچک تر به شکل مخروط ناقص با مقطع بیضی و برآورد حجم از مجموع حجم قطعات. اندازه سه قطر اصلی و طول قطعات مخروط ناقص، با پردازش تصویر تعیین شدند. با انداه گیری حجم واقعی سیب زمینی از طریق جابه جایی آب، میزان خطای هر دو روش محاسبه و مقایسه شد. در این تحقیق، 50 عدد سیب زمینی (رقم مارفونا) به عنوان نمونه های مورد آزمایش انتخاب شدند. نتایج نشان داد که روش تقسیم تصویر به 64 قسمت، حجم را با دقت بسیار بالاتری (خطای حدود 15/8 درصد) نسبت به روش رابطه تجربی (خطای 5/20 درصد) برآورد می کند. بنابراین، برای درجه بندی سیب زمینی بر اساس حجم، روش تقسیم تصویر به عنوان روش کاربردی پیشنهاد می شود.

ریشک زدایی شلتوک با استفاده از ماشین ریشک زن فرایندی است برای افزایش یکنواختی در آهنگ تخلیه و انتقال شلتوک از مخازن، بالابر ها، و ناودانی ها. در این تحقیق، اثر رقم و سرعت گردشی تیغه های ریشک زن و نیز تاثیر رطوبت شلتوک بر پارامتر های عملکردی ماشین ریشک زن بررسی شده است. داده ها بر اساس آزمایش فاکتوریل با سه فاکتور رقم در دو سطح (هاشمی و بینام)، سرعت گردشی تیغه های ریشک زن در پنج سطح (600، 700، 800، 900، و 1000 دور بر دقیقه)، و رطوبت شلتوک در چهار سطح (9، 11، 13، و 15 درصد بر پایه تر) بر پایه طرح کاملا تصادفی در سه تکرار جمع آوری شد. نتایج نشان داد که اثر رقم در سطح احتمال 5 درصد بر بازده ریشک زنی و در سطح احتمال 1 درصد بر ترک دانه، اثر سرعت گردشی بر بازده ریشک زنی، شلتوک شکسته، و پوست کنده در سطح احتمال 1 درصد و بر ترک دانه در سطح احتمال 5 درصد، و اثر رطوبت بر بازده ریشک زنی و شلتوک شکسته در سطح احتمال 1 درصد معنی دار است. با افزایش سرعت گردشی تیغه از 600 به 1000 دور بر دقیقه، بازده ریشک زنی ماشین ریشک زن از 33/45 به 33/80 درصد، شلتوک شکسته از 59/0 به 14/1 درصد، شلتوک پوست کنده از 56/0 به 11/1 درصد، و شلتوک ترک دار از 50/5 به 67/7 درصد افزایش می یابد. با افزایش رطوبت شلتوک از 9 به 15 درصد بر پایه تر، بازده ریشک زنی ماشین ریشک زن از 03/75 به 90/57 درصد، شلتوک شکسته از 92/0 به 77/0 درصد، شلتوک پوست کنده از 81/0 به 74/0 درصد، و شلتوک ترک دار از 73/6 به 10/6 درصد کاهش می یابد. بازده ماشین در ریشک زنی رقم هاشمی به طور معنی دار بیش از شلتوک رقم بینام است. در فرایند ریشک زنی شلتوک دو رقم مورد آزمایش سرعت گردشی حدود 800-700 دور بر دقیقه و رطوبت 11-9 درصد بر پایه تر مناسب می باشد.

هدف از این تحقیق تعیین تاثیر بسته بندی با اتمسفر اصلاح شده (MAP) حاوی درصد بالای دی اکسیدکربن بر کیفیت خرمای رقم سایر بوده است که می تواند جایگزینی مناسب برای متیل بروماید باشد که به دلیل تاثیرات زیانبار آن بر سلامت بر لایه ازن، بر اساس پروتکل منترال تا سال 2015 کاربرد آن در همه کشورها ممنوع خواهد شد. ترکیب های مختلف گازی شامل 85 درصد دی اکسیدکربن + 3 درصد اکسیژن + 12 درصد نیتروژن، 75 درصد دی اکسیدکربن + 12 درصد اکسیژن + 13 درصد نیتروژن، و 34 درصد دی اکسیدکربن + 37 درصد اکسیژن + 29 درصد نیتروژن به داخل بسته های سلوفانی تزریق شد. نمونه شاهد در بسته های سلوفانی محتوی هوای معمولی نگهداری شد که به طریق معمول حرارتی درز بندی شده بودند. بسته ها در دو دمای 4 و 30 درجه سانتی گراد نگهداری و بعد از 30، 60، 90، و 150 روز آزمایش شدند. صفات مورد آزمون شامل زنده مانی شپشه دندانه دار، تعداد پرگنه های کپک و مخمر،pH، فعالیت آبی،درصد تغییر رنگ، و شکرک زدنبا استفاده از طرح فاکتوریل در قالب کاملا تصادفی با سه تکرار تجزیه و تحلیل شدند. بیشترین تعداد حشره زنده و پرگنه کپک و مخمر در نمونه های شاهد نگهداری شده در دمای 30 درجه سانتی گراد و کمترین تعداد در بسته های حاوی 85 درصد دی اکسیدکربن+ 3 درصد اکسیژن + 12 درصد نیتروژنپس از 150 روز مشاهده شد. کمترین مقدار pH در بسته های حاوی 34 درصد دی اکسیدکربن + 37 درصد اکسیژن + 29 درصد نیتروژن مشاهده شد. نمونه های نگهداری شده در دمای 30 درجه سانتی گراد، نسبت به 4 درجه سانتی گراد، pH کمتری داشتند. فعالیت آبی در همه نمونه ها کاهش یافت. تغییر رنگ در نمونه های نگهداری شده در MAP با غلظت گاز دی اکسیدکربن بالا تفاوت معنی داری با نمونه های شاهد نداشت و تنها به مرور زمان این اثر معنی دار ارزیابی شد (05/0>p). نتیجه افزایش غلظت دی اکسیدکربن، کاهش معنی دار درصد شکرک زدن بود به طوری که کمترین درصد شکرک زدن با نمونه های بسته بندی شده با 85 درصد دی اکسیدکربن + 3 درصد اکسیژن + 12 درصد نیتروژن مشاهده شد (05/0>p). به طور کلی، با اعمال بسته بندی تحت اتمسفر اصلاح شده حاوی 85 درصد دی اکسیدکربن + 3 درصد اکسیژن + 12 درصد نیتروژن در 4 درجه سانتی گراد بهترین نتایج از نظر حشره زدایی و نگهداری خرمای رقم سایر به دست آمد.