فصلنامه تحقیقات مهندسی کشاورزی
سال هشتم شماره 2 (تابستان 1386)

در میان فرآیندهای مختلف تخریب اراضی، فرسایش خاک تهدیدیجدی برای منابع خاک و آب کشور است. خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک تاثیر مهمی بر تولید رواناب و رسوب دارند. این تحقیق با هدف بررسی تاثیر برخی از این خواص در تولید رواناب، رسوب، و همچنین غلظت رسوب در شرایط صحرا انجام شد. آزمایش ها روی خاک های منطقه گل آباد اردستان با متوسط بارندگی سالیانه حدود 170 میلی متر اجرا شد. به این منظور از یک باران ساز قابل حمل در صحرا و در 9 واحد همگن از منطقه با 3 تکرار (جمعا در 27 پلات آزمایشی) استفاده شد. بارشی با شدت 35 میلی متر در ساعت به مدت 40 دقیقه روی پلات هایی با سطح یک متر مربع، شبیه سازی و نمونه های رواناب و رسوب در انتهای هر بارش جمع آوری شد. همچنین برخی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی شامل بافت خاک، سنگریزه در دو موقعیت (سطح و داخل خاک)، رطوبت اولیه و رطوبت در مکش های صفر، 03/0 و 5/1 مگاپاسکال، pH، EC، آهک و ماده آلی اندازه گیری شد. نتایج حاکی از آن است که با افزایش میزان رس تولید رسوب و همچنین غلظت رسوب افزایش می یابد در حالی که بخش شن، تولید رواناب و رسوب را کاهش می دهد. با افزایش سنگریزه سطحی و سنگریزه داخل خاک، رواناب به ترتیب افزایش و کاهش می دهد. سنگریزه سطحی نقش مهم تری نسبت به سنگریزه داخل خاک نشان داد به طوری که افزایش آن افزایش تولید رسوب را نیز به دنبال داشت. با افزایش رطوبت در مکش های 03/0 و 5/1 مگاپاسکال، تولید رسوب و غلظت آن افزایش معنی داری نشان داد. افزایشpH باعث کاهش تولید رواناب شد. آهک به دلیل تشکیل سله سطحی، افزایش فرسایش را به دنبال داشت. در مجموع، از میان خصوصیات بررسی شده، توزیع اندازه ذرات مهم ترین عامل در کنترل رواناب و رسوب در خاک های مورد مطالعه معرفی شد.

کمبود آب و رقابت گیاهان برای استحصالآن، باعث بروز مشکلات جدی در زمینه آبیاری و تامین آب مورد نیاز گیاهان شده است. به طوری که افزایش تولید با حداقل مقدار آب یکی از مهم ترین چالش های دهه های آینده به ویژه در کشورهای با محدودیت منابع آب و خاک خواهد بود. با توجه به محدودیت منابع آب درکشور، کاهش تلفات آب آبیاری و افزایش راندمان های آبیاری یکی از اصول اساسی در توسعه کشاورزی پایدار به شمار می آید. بنابراین، جهت بهبود روش های آبیاری و استفاده صحیح از منابع آب کشور، اولین گام در بالا بردن راندمان های آبیاری ارزیابی سیستم های آبیاری موجود است. برای ارزیابی راندمان آبیاری جویچه ای (شیوه آبیاری غالب منطقه) تحت مدیریت های مختلف دولتی و خصوصی در دشت مغان، اقدام به انتخاب قطعات زراعی با کشت های محصول چغندرقند و ذرت گردید. سپس مقادیر حجم جریان ورودی، رواناب خروجی، رطوبت خاک قبل و بعد از آبیاری، عمق توسعه ریشه و عمق نفوذ آب در خاک اندازه گیری و بر اساس آنها مقادیرراندمان های کاربرد آب و کفایت آب آبیاری در هر یک از قطعات انتخاب شده تعیین گردید. نتایج نشان می دهد که متوسط راندمان های آبیاری در اکثر مزارع مطالعه شده نسبت به عوامل متعددی از قبیل مدیریت مزرعه، طول و شیب قطعات، خصوصیات فیزیکی خاک، نوع محصول و عوامل دیگر متغیر است. حداقل راندمان کاربرد آب در مزرعه ذرت 9/6 و حداکثر آن 4/93و به طور متوسط 45 درصد براورد شده است. متوسط راندمان کاربرد آب در مزرعه ذرت تحت مدیریت بخش دولتی 9/24 درصد و در مزرعه ذرت تحت مدیریت بخش خصوصی 3/65 درصدبه دست آمده است. همچنین حداقل راندمان کاربرد آب در مزرعه چغندرقند 8/7 و حداکثر آن 5/84و به طور متوسط 2/49 درصد محاسبه شد. متوسط راندمان کاربرد آب در مزرعه چغندرقند تحت مدیریت بخش دولتی 7/62 درصد و در مزرعه چغندرقند بخش خصوصی 6/35 درصد براورد شد. بر اساس مقادیر به دست آمده از این پژوهش، قسمت عمده تلفات به صورت نفوذ عمقی بوده و مدیریت آبیاری در مزرعه نقش بسزایی در جلوگیری از تلفات آب آبیاری داشته است. بی توجه بودن به خصوصیات خاک و کمبود رطوبت خاک در ناحیه توسعه ریشه، شیب زمین، طول قطعات آبیاری و نامناسب بودن زمان شروع آبیاری با نیاز آبی گیاه، سبب افزایش تلفات آب در مزارع شده است.

به منظور بررسی امکان کاهش شدت عملیات خاک ورزی، جهت کاشت گندم آبی در تناوب با سیب زمینی، تحقیقی در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی اجرا شد که شامل 8 تیمار بود: 1- شخم با گاو آهن برگردان دار+ دو بار دیسک زدن + لولر زدن؛ 2- شخم با گاو آهن قلمی + یک بار دیسک زدن + لولر زدن؛ 3- استفاده از شش خیش+ یک بار دیسک زدن + لولر زدن؛ 4- یک بار دیسک + لولر زدن؛ 5- استفاده از پنجه غازی + لولر زدن؛ 6- استفاده از شش خیش + لولر زدن؛7- شخم با گاوآهن قلمی + لولر زدن؛ 8- لولر زدن. این تحقیق در سه تکرار و طی دو سال زراعی در خاک لوم رسی شنی ایستگاه تحقیقات کشاورزی تجرک واقع در شهرستان همدان، اجرا شد. در این تحقیق علاوه بر فاکتور های ماشینی از قبیل: سرعت پیشروی، لغزش، عمق کار، بازده ماشین، و ظرفیت مزرعه ای تئوری و موثر و عملکرد های خالص، کاه و شاخص برداشت محصول نیز اندازه گیری و ارزیابی شد. نتایج نشان داد که روش مناسب خاک ورزی جهت کاشت گندم پس از برداشت سیب زمینی توسط سیب زمینی کن، استفاده از دیسک و لولر است اما اگر پس از برداشت سیب زمینی توسط ماشین سیب زمینی کن، به منظور بیرون آوردن سیب زمینی ها از زیر خاک از پنجه غازی نیز استفاده شود، در این حالت دیگر نیازی به دیسک زدن نیست. در این شرایط توصیه می شود که فقط از لولر استفاده گردد که شرایط تیمار 5 (استفاده پنجه غازی + لولر زدن) برقرار می شود.

در بیشتر شهرهای بزرگ دنیا،قسمت اعظم منابع آب شیرین به تامین نیازهای شرب، بهداشت، وصنعت اختصاص داده می شود. این امر باعث کمبود آب جهت آبیاری اراضی کشاورزی شده است. در چنین شرایطی، استفاده از پساب فاضلاب شهری برای مقاصد مختلف و به خصوص کشاورزی به عنوان راه حلی موثر مورد توجه متخصصان مربوطه قرار گرفته است. در این پژوهش، اثر پساب فاضلاب شهر اهواز روی برخی از خصوصیات هیدرولیکی خاک مانند نفوذپذیری نهایی لایه سطحی، ضریب هدایت هیدرولیکی اشباع، و نگهداشت ویژه خاک درعمق های مختلف و در نتیجه تداوم عملیات آبیاری بررسی شده است. این تحقیق به صورت یک طرح آماری فاکتوریل با پایه کاملا تصادفی با سه تکرار و دو سطح تیمار آبی (پساب فاضلاب شهر اهواز و آب رودخانه کارون)، سه سطح عمق خاک (13-0، 26-13 و 40-26 سانتی متری خاک)، و چهار سطح دوره آبیاری (4،2،1، و6 ماه) در کرت هایی به ابعاد 5/2×5/2 متر مربع، در زمین مجاور تصفیه خانه فاضلاب شهری غرب شهر اهواز و در شرایط بدون کاشت گیاه اجرا شد. بافت خاک محل اجرای طرح از نوع لوم شنی بوده. با گذشت 1، 2، 4، و6 ماه از شروع آبیاری، خصوصیات هیدرولیکی خاک شامل نفوذپذیری نهایی لایه سطحی، ضریب هدایت هیدرولیکی اشباع، و نگهداشت ویژه خاک در سه عمق 13-0، 26-13، و 40-26 سانتی متری خاک اندازه گیری و محاسبه شد. تجزیه و تحلیل نتایج نشان می دهد که پساب فاضلاب شهر اهواز، در مقایسه با آب رودخانه کارون باعث افزایش معنی دار ضریب هدایت هیدرولیکی اشباع و نفوذپذیری لایه سطحی خاک می شود. با افزایش مدت زمان آبیاری از 2 به 4 ماه، اثر پساب فاضلاب در بهبود خصوصیات هیدرولیکی خاک افزایش می یابد که این افزایش می تواند به دلیل شرایط مساعدتر محیطی برای رشد میکروارگانیسم ها (فصل بهار) باشد. همچنین مشخص شد که در عمق های پایین تر خاک، اثر پساب فاضلاب در بهبود خصوصیات هیدرولیکی خاک کاهش پیدا می کند.

به منظور بررسی خصوصیات فیزیکوشیمیایی ارقام جدید سیب زمینی و معرفی ارقام برتر و مناسب برای صنایع فراوری، آزمایشی در قالب بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار و به مدت دو سال در کرجاجرا شد. هفده رقم سیب زمینی شامل: جلی، اسلانی، بورن، بانبا، کلمبوس، سانته، اگریا، اکیرا، آیدا، آرکولا، آلمرا، دیسی، سایکلون، لیدی کلایر، لیدی روزتا، ملودی، و لیدی فلورینابررسی شدند.
اندازه گیری ماده خشک و وزن مخصوص دو هفته پس از برداشت، قند احیا کننده (دو هفته پس از برداشت و نگهداری در دمای 22-20 درجه سانتی گراد و دو ماه بعد از انبارداری در دمای 7 درجه سانتی گراد و رطوبت نسبی 90-85 درصد)، و ارزیابی حسی چیپس (قابلیت پذیرش کلی، رنگ و تردی) پس از دو هفته نگهداری در دمای 22-20 درجه سانتی گراد اجرا شد. نتایج تجزیه واریانس مرکب تمامی صفات مورد بررسی نشان داد که ارقام اکیرا، بورن، و بانبا نسبت به سایر ارقام برتری دارند. همچنین نشان داده شد که تغییرات قند احیا کننده ارقام مختلف در زمان انبارداری متفاوت بوده و این تغییرات در بیشتر موارد در ارقام با قند احیاکننده اولیه پایین، بیشتر است. نتایج مقایسه میانگین درصد ماده خشک غده نشان داد که ارقام لیدی روزتا، لیدی کلایر، و دیسی نسبت به سایر ارقام ماده خشک بالاتری دارند و وزن مخصوص رقم اکیرا نسبت به سایر ارقام برتری مطلق دارد. نتایج ضرایب همبستگی نشان داد که همبستگی بین ماده خشک با وزن مخصوص و سفتی بافت مثبت و معنی دار و بین وزن مخصوص با قند احیا کننده، منفی و معنی دار است. بررسی ها نشان داد که قابلیت پذیرش کلی ارقام اگریا، سایکلون، اکیرا، کلمبوس، و جلی به ترتیب نسبت به سایر ارقام بیشتر است و نیز همبستگی بین قابلیت پذیرش کلی با رنگ و تردی چیپس مثبت و معنی دار و همبستگی بین قابلیت پذیرش کلی با تردی بیش از همبستگی آن با رنگ چیپساست. با توجه به بررسی مجموع صفات کمی و کیفی، ارقام جلی، کلمبوس، و اگریا برای فرنچ فرایز،رقم سانته برای چیپس،و ارقام اکیرا، بورن و بانبا برایسایر مصارف فراوری پیشنهاد می شود.

به منظور بررسی تاثیر مقادیر مختلف تک آبیاری در مراحل مختلف رشد بر عملکرد کلزای بهاره و بهبود بهره وری آب مصرفی، این تحقیق بر پایه طرح بلوک های کامل تصادفی و به صورت اسپلیت پلات، در سه تکرار و به مدت دو سال (1381 و 1382) روی رقم پیشرفته کلزای بهاره PF.7015.91 (ساری گل) در ایستگاه تحقیقات کشاورزی دیم مراغه به اجرا درآمد. کرت اصلی (مراحل رشد) در سه سطح (S1: مرحله طویل شدن ساقه، S2: مرحله گل دهی و S3: مرحله پر شدن غلاف یا غلاف بندی) و کرت فرعی در چهار سطح (مقادیر آب تک آبیاری) I0: شرایط دیم (بدون آبیاری)، I30: آبیاری به میزان 30 میلی متر، I60: آبیاری به میزان 60 میلی متر و I90: آبیاری به میزان 90 میلی متر در نظر گرفته شد. بهره وری آب مصرفی (WP)1 و عملکرد دانه تعیین شد. نتایج نشان داد که در تولید دانه بین تیمارهای تک آبیاری، مراحل رشد، و تاثیرات متقابل تک آبیاری و مراحل رشد در سطح آماری یک درصد تفاوت معنی داری وجود دارد. تیمار تک آبیاری به میزان 60 میلی متر در مرحله گل دهی با دارا بودن متوسط 1071 کیلوگرم در هکتار نسبت به تک آبیاری 90 میلی متری تفاوت معنی داری ندارد. این تیمار دارای بالاترین میزان کارایی مصرف آب (WUE)2 (46/2 کیلوگرم بر میلی متر آب مصرفی (تبخیر - تعرق واقعی))، بیشترین میزان بهره وری آب آبیاری (WPI) 09/8 کیلوگرم بر میلی متر و بیشترین مقدار بهره وری مجموع آب آبیاری و بارش (WPI+P)79/4 کیلوگرم بر میلی متر است و در شرایط وجود مقدار ثابت آب و امکان افزایش سطح زیر کشت، تیمار تک آبیاری به میزان 60 میلی متر در مرحله گل دهی با 28/4 کیلوگرم بر میلی متر نسبت به تیمارهای دیگر برتری دارد. لذا در شرایط آزمایش یک نوبت آبیاری کلزای بهاره در مرحله گل دهی به میزان 60 میلی متر می تواند در افزایش معنی دار عملکرد محصول موثر باشد.

سله شکنی مزارع زعفران در ابتدای فصل رشد این محصول، یکی از کارهای حساس مرحله داشت است که باید با دقت پیش رود. زیرا در این زمان جوانه های زعفران تا نزدیکی سطح خاک بالا آمده اند. پس از اولین آبیاری سالیانه زعفران، کشاورزان به منظور تسهیل در بیرون آمدن گل زعفران، سله ایجاد شده در سطح خاک را با استفاده از وسایل مختلفی از بین می برند و خاک روی پیاز را نرم می کنند. عمق خاک ورزی جهت سله شکنی بستگی به فاصله جوانه های زعفران تا سطح خاک دارد که این خود نیز تابعی از زمان آبیاری و شرایط آب و هوایی منطقه است. هر چه زمان آبیاری اولیه زعفران بیشتر به تاخیر افتد جوانه های زعفران به سطح خاک نزدیک تر می شوند و سله شکنی حساس تر خواهد شد. هدف از این تحقیق، مقایسه فنی و اقتصادی روش های استفاده از ادوات خاک ورزی در سله شکنی زعفران با تیمار شاهد (بدون سله شکنی) در سه زمان آبیاری زودهنگام، به موقع، و دیر هنگام است تا از این طریق، مناسب ترین وسیله سله شکنی برای هر یک از سه زمان آبیاری انتخاب شود. این تحقیق در سه آزمایش جداگانه برای سه زمان آبیاری مذکور با اعمال تیمارهای شاهد (بدون سله شکنی)، گاوآهن دامی، چهارشاخ و رتیواتور با تیغه های مخصوص، برای دو سال پیاپی و در قالب طرح آماری بلوک های کامل تصادفی اجرا شد. مشخص گردید که در آزمایش آبیاری زودهنگام روش های مختلف سله شکنی بر عملکرد محصول در سال اول اختلاف معنی داری نمی آورد و تنها در سال دوم، اختلاف بین تیمار شاهد و استفاده از چهارشاخ معنی دار شده است. در آزمایش آبیاری به موقع، عملکرد استفاده از چهارشاخ و رتیواتور بالاتر از تیمار شاهد و گاوآهن دامی و اختلاف میان آنها معنی دار است. در آزمایش آبیاری دیر هنگام بیشترین عملکرد مربوط به تیمار شاهد و به دنبال آن چهارشاخ است و بین این دو و استفاده از رتیواتور و گاوآهن دامی اختلاف معنی داری وجود دارد. ارزیابی اقتصادی طرح نشان می دهد که در آبیاری زودهنگام و به موقع، استفاده از رتیواتور نسبت به سایر تیمارها اقتصادی تر و در آبیاری دیر هنگام تیمار شاهد (بدون سله شکنی) اقتصادی تر است.

یکی از راه های بهتر جوانه زدن بذر هندوانه، به خصوص در حالت دیم و نیز مبارزه با علف های هرز، خیساندن بذر تا قبل از کشت و تا زمان جوانه زنی است. در این مرحله به دلیل ویژگی های خاص بذر، مکانیزم موزع کارنده ها باید با تغییراتی مناسب برای این گونه کشت کارها طراحی شود. در این تحقیق چهار نوع مکانیزم موزع مناسب برای این منظور پس از طراحی و ساخت با یکدیگر مقایسه شدند. اساس کار این مکانیزم ها، کمک به حرکت بذر در داخل لوله سقوط با استفاده از جریان آب، کاهش صدمات مکانیکی به بذر، و ذخیره رطوبت بیشتر در خاک اطراف بذر بود. در کلیه مکانیزم های مورد مطالعه از صفحه بذر افقی استفاده شد. صفحه بذرها از دو نوع حفره داخلی و حفره کناری بودند که با تزریق آب ثقلی یا تحت فشار در سه سرعت معادل پیشروی 5/1، 3، و 5/4 کیلومتر بر ساعت برای فاصله بین کپه 50 سانتی متر مورد آزمون قرار گرفتند. مکانیزم های ساخته شده در قالب طرح کاملا تصادفی (CRD) و به صورت فاکتوریل با سه تکرار مورد ارزیابی قرار گرفتند. صفات مورد مطالعه عبارت بودند از: درصد کپه های دو، سه، و چهار بذری (ACP)؛ شاخص کارایی (PI)؛ درصد صدمات مکانیکی به بذر (D)، و حجم آب ریخته شده به پای هر کپه (V). نتایج نشان داد که تاثیر نوع صفحه بذر، روش تزریق آب، سرعت معادل پیشروی و اثر متقابل روش تزریق و سرعت بر PI، V، و ACP در سطح 5 درصد معنی دار است. اثر متقابل نوع صفحه بذر و روش تزریق تنها بر PI معنی دار است و اثر نوع صفحه بذر و سرعت معادل پیشروی بر هیچ صفتی در سطح 5 درصد معنی دار نیست. همچنین، اثر متقابل سه عامل تنها بر حجم آب معنی دار است و درصد صدمات مکانیکی به بذر در هیچ حالتی معنی دار نیست. با توجه به نتایج، صفحه بذر با حفره کناری و روش تزریق آب ثقلی در مورد بذر هندوانه رقم جابونی قابل توصیه است.

در شالیزارهای شمال کشور به منظور بررسی تاثیرات زهکشی و کود نیتروژنه بر عملکرد و روغن کلزا پژوهشی در مزرعه آزمایشی موسسه تحقیقات برنج کشور (رشت) به صورت اسپیلیت پلات بر مبنای طرح بلوک های کامل تصادفی با کشت رقم Hyola 308 در سه تکرار اجرا شد. تیمارها شامل زهکشی و کود نیتروژنه بود: زهکشی در سه سطح (1- بدون زهکش، 2- زهکش سطحی با فاصله 2 متر و عمق متوسط 15 سانتی متر، 3- زهکش سطحی با فاصله 4 متر و عمق متوسط 15 سانتی متر با جویچه های عرضی به فاصله 1 متربا عمق متوسط 7 سانتی متر) و کود نیتروژنه در چهار سطح (0، 150، 200 و 250 کیلوگرم نیتروژن خالص در هکتار که به صورت 3/1، 3/1، 3/1 تقسیط شد). نتایج نشان داد که، زهکشی باعث افزایش عملکرد دانه، درصد روغن، برداشت نیتروژن، کارایی بازیافت نیتروژن، و کارایی زراعی به ترتیب و به میزان 33/94 تا 82/97 درصد، 47/2 تا 88/3 درصد، 55/96 تا 50/103 درصد، 01/88 تا 30/125 درصد، و 69/104 تا 18/167 درصد می شود اما درصد پروتئین دانه به میزان 21/4 تا 76/9 درصد کاهش می یابد. کود نیتروژنه نیز باعث افزایش عملکرد اقتصادی، درصد پروتئین، و برداشت نیتروژن به ترتیب به میزان 08/199 تا 60/239 درصد، 31/5 تا 60/7، و 26/233 تا 44/292 درصد می شود. اما با افزایش کود نیتروژنه درصد روغن، کارایی بازیافت نیتروژن، و کارایی زراعی به ترتیب و به میزان 74/0 تا 35/3 درصد، 24/10 تا 77/24 درصد، و 39/11 تا 84/21 درصد کاهش می یابد. به طور کلی در خاک های سنگین شالیزاری، مناطق با بارندگی بالا با در نظر گرفتن کلیه جوانب (مسایل زیست محیطی، شرایط خاک، سهولت اجرا، هزینه، و...) می توان زهکش 4 متری را با حداقل 150 کیلوگرم نیتروژن در هکتار پیشنهاد کرد.

هدف از این تحقیق پیش بینی ضریب تبدیل شلتوک به برنج سفید در خشک کردن به روش بستر ثابت به کمک شبکه های عصبی مصنوعی است. چند پارامتر در عملکرد خشک کن های بستر ثابت موثرند که به عنوان متغیرهای مستقل برای شبکه عصبی مصنوعی در نظر گرفته شده اند. این متغیرها عبارت اند از رطوبت نسبی هوای محیط، دمای هوای محیط، سرعت هوای ورودی، عمق بستر شلتوک، دمای هوای ورودی، رطوبت اولیه و رطوبت نهایی. برای ایجاد الگوهای آموزش و ارزیابی به وسیله یک خشک کن آزمایشگاهی، 357 آزمایش خشک کردن اجرا شد. سپس نمونه هایی از عمق های مختلف خشک کن جدا و عملیات پوست کنی و سفید کردن با دستگاه های آزمایشگاهی انجام شد. ضریب تبدیل برای تمام عمق ها اندازه گیری و میانگین آنها به عنوان ضریب تبدیل آزمایش منظور شد. از شبکه های پس انتشار پیشرو و پس انتشار پیشخور با الگوریتم های یادگیری لونبرگ- مارکوارت و تنظیم بیزی برای آموزش الگوهای موجود استفاده شد. نتایج نشان داد که شبکه پس انتشار پیشخور با توپولوژی 1-7-7-7 و الگوریتم آموزش لونبرگ- مارکوارت و راهبرد توابع یکسان برای تمام لایه ها (تانژانت سیگمویید) قادر است راندمان تبدیل شلتوک را به برنج سفید با ضریب تعیین 55/96 درصد و خطای متوسط مطلق 019/0 در شرایط مختلف خشک کردن شلتوک در گستره بستر ثابت پیش بینی کند. نتایج نشان داد که دمای هوای ورودی و پس از آن میزان رطوبت نهایی، بیشترین تاثیر را بر ضریب تبدیل شلتوک دارند.