فهرست مطالب

نشریه ماشین های کشاورزی
سال پنجم شماره 1 (پیاپی 9، نیمسال اول 1394)

  • تاریخ انتشار: 1394/01/17
  • تعداد عناوین: 23
|
  • مقاله کامل پژوهشی
  • رضا محمدی گل، محمد هادی خوش تقاضا*، رسول ملک فر، منصوره میرابوالفتحی، علی محمد نیکبخت صفحات 1-9
    آلودگی ناشی از زهرابه قارچی آفلاتوکسین به عنوان یک معضل اساسی برای صادرات پسته محسوب می شود. با توجه به استقبال روزافزون استفاده از تکنیک طیف سنجی رامان در تشخیص و تفکیک مواد مختلف و همچنین مسائل پیشروی روش های آزمایشگاهی سنجش سم مذکور (مانند هزینه بالا و زمان بر بودن)، هدف از این پژوهش بررسی امکان تشخیص و سنجش آفلاتوکسین پسته با تکنیک طیف سنجی رامان و استفاده از شبکه های عصبی بوده است. نمونه های مورد تحقیق در 3 سطح بدون آلودگی (سالم)، آلودگی 20 و 100 نانوگرم در گرم (ppb) از مجموع آفلاتوکسین های (B1+B2+G1+G2) آماده شدند. بعد از طیف برداری، با توجه به نتایج، هنجارسازی داده های طیفی به عنوان روش پیش پردازش مناسب، انتخاب شد و به دنبال آن برای کاهش ابعاد داده های طیفی استخراج مولفه های اصلی صورت پذیرفت. برای طبقه بندی نمونه ها، شبکه پرسپترون با قانون یادگیری پس انتشار خطا (با 4 مولفه اصلی موثر به عنوان ورودی و 3 نرون در لایه پنهان) مورد استفاده قرار گرفت. متوسط دقت طبقه بندی شبکه 98 درصد به دست آمد و بنابراین، مدل سازی غیرخطی داده های طیف رامان توسط شبکه عصبی پرسپترون در طبقه بندی نمونه ها موفقیت آمیز ارزیابی شد.
    کلیدواژگان: آفلاتوکسین، آنالیز مولفه اصلی، پسته، شبکه عصبی، طیف سنجی رامان
  • حسین مقصودی، سعید مینایی*، برات قبادیان، حسن مسعودی صفحات 10-24
    ساختار شناسی الکترونیکی به منظور تعیین ویژگی های فیزیکی توده گیاهان یکی از مباحث مهم در مدیریت محصولات درختی می باشد. حسگرهای فراصوتی و نوری تاکنون بیشترین کاربرد را در این زمینه داشته اند. هدف این پژوهش ارزیابی عملکرد حسگر فراصوتی USS3 در شرایط آزمایشگاه و مزرعه به منظور سنجش قابل اعتماد اندازه گیری های فاصله برای تخمین حجم تاج درخت پسته بود. برای رسیدن به این هدف، روش بررسی برای تحلیل عملکرد حسگر در رابطه با تشخیص فاصله شاخ و برگ و اثر تداخل میان حسگرهای مجاور که به طور هم زمان کار می کنند، طراحی شد. نتایج نشان داد که خطای میانگین برای اندازه گیری فاصله با اشیاء توسط حسگر فراصوتی در شرایط آزمایشگاه 0/64 سانتی متر است. افزایش تغییرات در شرایط میدانی، به ویژه تحرک و غیرصلب بودن شاخ و برگ درختان، دقت این نمونه از حسگرها را هنگام برآورد فاصله تا توده گیاه کاهش می دهد. خطای میانگین در چنین شرایطی 3/19 سانتی متر به دست آمد. هنگام بررسی اثر تداخل حسگرهای مجاور در فاصله 30 سانتی متری، خطای میانگین 14/65 سانتی متر و زمانی که فاصله حسگرهای مجاور به 60 سانتی متر افزایش یافت خطای میانگین 6/73 سانتی متر محاسبه گردید. آزمایش ها نشان داد که این حسگرها زمانی که در فاصله 60 سانتی متری یا بیشتر نسبت به یکدیگر قرار گیرند، برای تخمین فاصله تا درخت در شرایط باغ پسته مناسب بوده و می توان با اطمینان از این حسگرها در یک سامانه برای تخمین پارامترهای ساختاری توده گیاه در مبحث باغبانی دقیق استفاده کرد.
    کلیدواژگان: اندازه گیری فاصله، تداخل امواج فراصوتی، توده درخت، حسگر فراصوتی
  • محمد اسکندری، عادل حسین پور* صفحات 25-34
    طیف وسیعی از فعالیت های مهم کشاورزی از جمله تیمار آفت کش ها، آبیاری، کود و هرس درختان تا حد زیادی به خواص هندسی تاج پوشش درختان بستگی دارد. تحقیقات زیادی در زمینه استفاده از حسگرهای فراصوتی جهت تخمین حجم تاج پوشش درختان انجام شده است. این تحقیق به بررسی استفاده از روش های نرم افزاری از جمله شبکه های عصبی مصنوعی به منظور بهبود خطای تخمین حجم تاج پوشش درختان به کمک حسگرهای فراصوتی می پردازد. برای این منظور یک سیستم آزمایشگاهی مخصوصی طراحی و ساخته شد. این سیستم دارای سه عدد حسگر فراصوتی است که به صورت عمودی با فاصله های 60 سانتی متری بر روی یک دکل چوبی نصب شده است. با حرکت دکل چوبی حسگرهای فراصوتی ضخامت نقاط مختلف تاج پوشش درخت را با نرخ نمونه برداری 4 هرتز اندازه گیری می کنند. آزمایش ها در سه سطح سرعت 35، 45 و 55 سانتی متر بر ثانیه در سه تکرار و در چهار وضعیت در زوایای 90 درجه برای 5 نمونه درخت فیکوس بنجامین انجام شد. پس از عبور کامل حسگرهای فراصوتی از مقابل تاج پوشش درخت مشخصاتی همچون قطر، میانگین عرض و ارتفاع تاج پوشش درخت در سه ارتفاع متناظر با حسگرهای فراصوتی به عنوان ورودی شبکه های عصبی و حجم دستی تاج پوشش به عنوان خروجی شبکه های عصبی در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد که مدل شبکه عصبی بهینه برای تخمین دارای ساختار 1-7-16-13 می باشد. میزان RMSE شبکه عصبی انتخاب شده 0/039278 مترمکعب می باشد.
    کلیدواژگان: تاج پوشش درخت، حسگر فراصوتی، شبکه عصبی مصنوعی، فن آوری نرخ متغیر، کشاورزی دقیق
  • نازنین اقر، یحیی عجب شیرچی*، محمد سرشار، سید سعید علوی صفحات 35-43
    یکی از نوید بخش ترین روش های تولید بیواتانول استفاده از بقایای کشاورزی به عنوان ماده اولیه است. در این مطالعه پرتودهی میکروویو و ازن-دهی به عنوان دو نوع پیش تیمار هیدرولیز آنزیمی بر روی باگاس نیشکر اعمال شد. بعد از هیدرولیز، توانایی استحصال قند با توجه به دو فاکتور توان پرتودهی میکروویو، در سه سطح 170، 450 و 850 وات و زمان ماند در سه سطح 2، 6 و 10 دقیقه مورد مطالعه قرار گرفت. توانایی استحصال قند در باگاسی که تحت پیش تیمار ازن دهی قرار گرفت با توجه به دو فاکتور در مدت زمان ماند در چهار سطح 1/5، 2/5، 3/5 و 4/5 ساعت و رطوبت باگاس در سه سطح 40%، 50% و 60% در حین ازن دهی، مورد بررسی قرار گرفت، بر این اساس نتایج حاکی از آن است که در پیش تیمار میکروویو در سطح اطمینان 99% اثر توان میکروویو همچنین زمان ماند دارای اختلاف معنی دار است. در پیش تیمار ازن دهی در سطح اطمینان 99% اختلاف معنی داری میان چهار زمان ماند بود. اثر درصد رطوبت در سه سطح مورد بررسی با سطح اطمینان 99%، تفاوت معنی داری نشان داد. شرایط بهینه برای استحصال قند در پرتودهی میکروویو در توان 850 وات و زمان ماند 10 دقیقه حاصل شد و در ازن دهی در تیمار50% رطوبت و 3/5 ساعت صورت پذیرفت. درصد تبدیل باگاس به قند از 20/85% (بدون پیش فرآوری)، به 57/2 % بعد از پرتودهی میکروویو و به 67/06% بعد از ازن دهی در شرایط بهینه رسید و بنابراین می توان نتیجه گرفت ازن دهی به عنوان پیش تیمار مقدار معینی باگاس را به قند بیشتری تبدیل می کند.
    کلیدواژگان: ازن دهی، بخاردهی، بیواتانول، پیش تیمار، هیدرولیز
  • حمید مرتضی پور*، سهیلا مشیری راد، منصوره اخباری صفحات 44-51
    در تحقیق حاضر یک جدا کننده ی الکترواستاتیک آزمایشگاهی ساخته و توانایی آن در جداسازی ناخالصی های همراه با کلاله ی زعفران بررسی گردید. جدا کننده ی ساخته شده، شامل یک نوار نایلونی بود که در اثر مالش بر روی یک پارچه ی پشمی باردار می شد. نوار باردار شده در ادامه از مقابل سینی محتوی کلاله و مواد زاید عبور می کرد. از آنجا که خواص الکترواساتیک ذرات کلاله و مواد زاید متفاوت است، مقدار جذب آن ها به نوار باردار، تحت تاثیر میدان الکتریکی تفاوت داشت. آزمایشات در سه سطح موقعیت نوار (با فاصله ی 1/5، 2/5 و 3/5 سانتی متر از سینی مواد)، سه سطح سرعت غلتک محرک نوار (50، 60 و 70 دور بر دقیقه) و سه سطح مدت زمان جداسازی (120، 180 و 240 ثانیه) انجام شد. نتایج تحقیق نشان داد که مقدار جذب مواد با افزایش زمان جداسازی و کاهش فاصله ی نوار، افزایش یافت. همچنین، افزایش سرعت نوار از 50 تا 60 دور بر دقیقه سبب بهبود قابلیت جذب مواد گردید. این در حالی بود که افزایش بیشتر سرعت از 60 تا 70 دور بر دقیقه کاهش جذب را درپی داشت. بیشترین مقدار جداسازی ناخالصی کلاله ی زعفران در تحقیق حاضر 97 درصد جرمی بود که در فاصله ی نوار 1/5 سانتی متر، سرعت 60 دور بر دقیقه و مدت جداسازی 240 ثانیه مشاهده گردید. کمترین مقدار جذب کلاله نیز در فاصله ی نوار 3/5 سانتی متر، سرعت 70 دور بر دقیقه و زمان آزمایش 120 ثانیه، برابر 2 درصد جرمی به دست آمد.
    کلیدواژگان: الکترواستاتیک، جداکردن، زعفران
  • کامران افصحی*، اسدالله اکرم، رضا علیمردانی، مجید عزیزی صفحات 52-62
    برای بهبود یا تغییر در یک سامانه باید همه جوانب را شناسایی کرد و تصمیم گرفت. برای توصیه یک سامانه علاوه بر یافته های تحقیقاتی، باید مشکلات را شناسایی و از تجربه کشاورزان خبره نیز استفاده کرد. در تحقیق حاضر نقاط قوت، ضعف، فرصت و تهدید شهرستان خدابنده زنجان در انواع سامانه های خاک ورزی رایج در کشت گندم شناسایی و با تحلیل سلسله مراتبی رتبه بندی شد. با استفاده از نظرات افراد خبره مشخص شد تهدیدهای موجود در سامانه های خاک ورزی که عبارت هستند ازکوچکی اراضی، عدم مطالعه کیفی و تحقیقی بر روی سامانه های جدید و عدم حمایت دولت، در انتخاب سامانه ها (32 درصد)، در مقایسه با نقاط قوت (26 درصد)، فرصت (22 درصد) و ضعف (20 درصد) موثر بودند. به دلیل این تهدیدها کشاورزان با وجود آگاهی از مزایای روش های خاک ورزی حفاظتی و بدون خاک ورزی، به میزان 47 درصد تمایل به انتخاب روش خاک ورزی مرسوم دارند. در این شرایط باید با قوانین جدید برای ایجاد یکپارچگی اراضی، تحقیق و آزمون کیفی بر روی ماشین های جدید و مشخص کردن سیاست دولت پیرامون صادرات و واردات محصول ها و مبلغ خریدهای تضمینی قبل از شروع فصل زراعی نقاط تهدید را به فرصت و قوت تبدیل کرد.
    کلیدواژگان: تهدیدها، خاک ورزی، فرصت ها، نقاط ضعف، نقاط قوت
  • مجید رجبی وندچالی*، عباس همت، عباس قنبری مالیدره صفحات 63-72
    در کشاورزی مکانیزه، حدودا 60 درصد از انرژی مکانیکی مصرفی، صرف عملیات خاک ورزی و تهیه ی بستر بذر می شود. از طرفی، سیستم خاک ورزی نامناسب، خواص فیزیکی خاک را به شدت تحت تاثیر قرار داده و باعث تخریب ساختمان خاک می گردد. از این رو به منظور مقایسه عملکرد سه نوع دستگاه خاک ورز ثانویه، آزمایشی در یکی از مزارع گندم شهرستان جویبار به صورت کرت های یک بار خرد شده در قالب طرح بلوک-های کامل تصادفی در سه تکرار اجرا شد. رطوبت خاک به عنوان عامل اصلی در سه سطح (23.6-25، 22.2-23.6 و 22/2-20/8 درصد بر مبنای وزن خشک) و نوع وسیله ی خاک ورز به عنوان عامل فرعی نیز در سه سطح (هرس بشقابی دو بار عمود بر هم، سیکلوتیلر و روتیواتور) بود. پارامترهای اندازه گیری شده شامل: قطر متوسط وزنی کلوخه ها، چگالی ظاهری خاک، مصرف ویژه سوخت، بازده و ظرفیت ماشین بودند. تاثیر تیمارها و برهم کنش بین آن ها بر مصرف ویژه سوخت، بازده و ظرفیت ماشین و نیز اثر نوع دستگاه و رطوبت خاک بر چگالی ظاهری معنی دار بود (P<0/01). با کاهش رطوبت، چگالی ظاهری 15/3 درصد کاهش، مصرف ویژه سوخت 11/8 درصد افزایش، اما بازده و ظرفیت ماشین، به ترتیب افزایش و کاهش یافتند. بیشترین چگالی ظاهری و بازده ماشین با روتیواتور و بیشترین مصرف ویژه سوخت و ظرفیت ماشین با سیکلوتیلر حاصل شد. برای انتخاب ترکیب مناسب، معیاری معرفی شد که براساس آن، مناسبترین ترکیب، سیکلوتیلر و رطوبت خاک 24/3 درصد (بر مبنای وزن خشک) بود.
    کلیدواژگان: انرژی، خواص فیزیکی خاک، دستگاه خاک ورز ثانویه، رطوبت خاک، مصرف ویژه سوخت
  • ایمان گلپور، جعفر امیری پریان، رضا امیری چایجان*، جواد خزایی صفحات 73-81
    شناسایی ارقام برنج در کشاورزی مدرن از اهمیت بالایی برخوردار است. ویژگی های بافتی از میان عوامل مختلف می تواند برای شناسایی ارقام برنج استفاده شود. پردازش تصاویر دیجیتال به عنوان روشی جدید می تواند برای استخراج ویژگی های بافت به کار برده شود. هدف از این پژوهش شناسایی ارقام برنج با استفاده از ویژگی های بافت تصویر به کمک پردازش تصویر و شبکه های عصبی مصنوعی پس انتشار می باشد. برای تشخیص ارقام برنج، پنج رقم برنج ایرانی به نام های فجر، شیرودی، ندا، طارم محلی و خزر تهیه شدند. 108 ویژگی بافتی از تصاویر برنج با استفاده از ماتریس هم وقوعی تصویر سطوح خاکستری استخراج گردید. سپس شناسایی ارقام با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی پس انتشار صورت پذیرفت. پس از ارزیابی شبکه های یک لایه با استفاده از ویژگی های بافتی، بیشترین دقت طبقه بندی برای ارقام شلتوک، برنج قهوه ای و سفید به ترتیب: 92/2%، 97/8% و 98/9% به دست آمد. پس از اینکه شبکه با دولایه پنهان مورد ارزیابی قرار گرفت، بهترین میانگین دقت طبقه بندی برای تشخیص ارقام شلتوک 96/67%، برای برنج قهوه ای 97/87% و برای برنج سفید 98/88% حاصل شد. بیشترین دقت طبقه بندی پس از انتخاب ویژگی برای شلتوک با 45 ویژگی 98/9%، برای ارقام برنج قهوه ای با 11 ویژگی انتخاب شده 93/3% و برای ارقام برنج سفید 96/7% با 18 ویژگی انتخاب شده به دست آمد.
    کلیدواژگان: برنج، پردازش تصویر، شبکه های عصبی مصنوعی، ویژگی های بافت
  • علی مقیمی، محمدحسین آق خانی، محمود رضا گلزاریان* صفحات 82-91
    در سال های اخیر، اتوماسیون در بخش کشاورزی به خصوص کشت گلخانه ای بیش از پیش مورد توجه محققین و همچنین استقبال تولیدکنندگان قرار گرفته است. دلیل اصلی این مسئله کاهش هزینه های تولید به ویژه هزینه نیروی انسانی و شرایط سخت کاری در فضای گلخانه می باشد. در این پژوهش سامانه بینایی یک روبات برای برداشت فلفل دلمه ارائه می شود که قادر به تشخیص فلفل دلمه ای سبز رنگ روی بوته در شرایط نور طبیعی می باشد. چالش بزرگ پیش روی این تحقیق و برخی محصولات دیگر، مشابهت رنگ محصول با برگ ها به خصوص در شرایط نور طبیعی بود. برای غلبه بر این چالش، یک شاخص جدید بافتی بر پایه تخمین چگالی لبه تعریف و در ترکیب با شاخص های رنگی شامل رنگمایه، شدت اشباع رنگی و سبزینگی تشدید شده (EGI) برای شناسایی میوه های مورد نظر استفاده شد. برای ارزیابی سامانه نرم افزاری روبات، از بوته های مختلف 50 تصویر تهیه و از مجموع 107 فلفل دلمه موجود در فضای کاری بازوی روبات سامانه قادر به تشخیص 92 عدد از آن ها (دقت تشخیص 86%) بود. با استفاده از پارامتر تعریف شده بافتی، خطای سامانه در شناسایی پس زمینه مخصوصا برگ ها به عنوان فلفل دلمه های سبز به میزان 92/98 درصد کمتر از آنالیز صرفا رنگی شد، که نشان از موثر بودن شیوه تعریف شده جدید در این پژوهش دارد. از مهم ترین عوامل بروز خطا، علاوه بر تشابه رنگی میان فلفل دلمه و برگ، می توان به سطح براق و ناصاف فلفل دلمه اشاره نمود که به ترتیب باعث بازتابش زیاد و ناهمگنی روشنایی روی سطح فلفل دلمه می شود.
    کلیدواژگان: برداشت خودکار، بینایی رایانه ای، پردازش تصویر، روبات، شاخص بافت تصویر
  • حمیدرضا احمدی، جعفر امیری پریان* صفحات 92-100
    طی چندین سال اخیر تمایل تازه ای به سمت برداشت رباتیک پرتقال و برخی مرکبات ایجاد شده است. اولین گام در برداشت رباتیک شناسایی دقیق و تعیین موقعیت میوه می باشد. شناسایی از طریق پردازش تصویر توسط دوربین های رنگی و کامپیوتر رایج ترین روش در حال حاضر می باشد. بدیهی است ربات برداشت با شرایط طبیعی مواجه است و شناسایی باید در شرایط مختلف نور و محیط انجام شود. در این تحقیق سعی شده است الگوریتم مناسبی به منظور تشخیص پرتقال روی سایبان درخت ارائه شود. به منظور ارزیابی الگوریتم ارائه شده تعداد 500 تصویر که در شرایط کاملا متفاوت سایبان، زاویه نور خورشید و فاصله تا درخت، گرفته شده بودند، مورد بررسی قرار گرفت. این الگوریتم شامل مراحل: بهینه سازی، قطعه بندی، فیلتر اندازه، تفکیک میوه ها بر مبنای الگوی تراکم سایه و روشنایی و تعیین مختصات می باشد. در این تحقیق برای قطعه بندی از شبکه عصبی MLP (با سه لایه مخفی) استفاده شد که موفقیت به کارگیری آن با توجه به نرخ کشف صحیح پرتقال ها با دقت 88/2% مورد تایید قرار گرفت. با توجه به درصد بالای پرتقال های خوشه اینسبت به کل پرتقال ها در تصاویر، هر الگوریتمی که بخواهد در زمینه شناسایی پرتقال بر روی درخت موفق عمل کند باید راه حلی برای تفکیک پرتقال ها از هم ارائه دهد که در پژوهش حاضر روشی جدید بر مبنای الگوی تراکم سایه روشن، به کار گرفته شد و کارایی آن مورد ارزیابی قرار گرفت. در نهایت دقت تفکیک 89/5 درصد و دقت شناسایی 88/2 درصد به دست آمد.
    کلیدواژگان: برداشت پرتقال، پردازش تصویر، تفکیک، ربات برداشت، ماشین بینایی، ماکزیمم نسبی
  • بهاره جمشیدی، سعید مینایی*، عزالدین مهاجرانی، حسن قاسمیان صفحات 101-110
    در سال های اخیر، کاربرد اسپکتروسکوپی فروسرخ نزدیک (NIR) به عنوان یک روش غیرمخرب در ترکیب با روش های شیمی سنجی به منظور ارزیابی کیفیت محصولات کشاورزی و غذایی به طور گسترده ای مورد توجه قرار گرفته است. در روش های شیمی سنجی، آنالیزهای کیفی موضوعات مهمی هستند که می توانند به مسئله بازشناسی الگو نسبت داده شوند. در این پژوهش، توانایی روش های بازشناسی الگو در ترکیب با اسپکتروسکوپی NIR بازتابی به منظور تفکیک غیر مخرب مزه پرتقال ها بررسی شد. برای این منظور، روش های بازشناسی الگوی نظارت نشده و نظارت شده، خوشه بندی سلسله مراتبی (HCA) و مدل سازی مستقل نرم شباهت های طبقه (SIMCA)، به ترتیب برای امکان سنجی تفکیک واریته های پرتقال و طبقه بندی (بر اساس مزه آنها) بر پایه اطلاعات طیفی محدوده nm 1650- 930 استفاده شدند. آنالیزهای کیفی نشان داد که طیف های NIR واریته های پرتقال به خوبی با بازشناسی الگوی نظارت نشده HCA خوشه بندی شدند. هم چنین، بازشناسی الگوی نظارت شده SIMCA برای طیف های NIR پرتقال ها نتایج عالی طبقه بندی واریته بر اساس شاخص BrimA را در سطح احتمال 5 درصد در بر داشت (دقت طبقه بندی 98/57 درصد). هم چنین، طول موج های nm 1047/5، nm1502، و nm1475 سهم بیش تری نسبت به سایر طول موج ها در تفکیک دو طبقه بر عهده داشتند. نمونه های دارای مقدارهای یکسان شاخص BrimA نیز به درستی با دقت طبقه بندی بالا (95/45 درصد) در سطح احتمال 5 درصد طبقه بندی شدند. قدرت تفکیک طول موج های nm 1475، nm1583، و nm 1436/75 برای دستیابی به این طبقه بندی بسیار بیش تر از سایر طول موج ها بود. بنابراین، اسپکتروسکوپی NIR بازتابی در ترکیب با روش های بازشناسی الگو می تواند برای تشخیص سایر ویژگی های مزه نیز به کار رود.
    کلیدواژگان: اسپکتروسکوپی فروسرخ نزدیک، بازشناسی الگو، طبقه بندی، غیر مخرب، مزه
  • علیرضا ثنایی فر، سیدسعید محتسبی*، مهدی قاسمی ورنامخواستی، حجت احمدی صفحات 111-121
    بو یکی از مهم ترین ویژگی های حسی میوه ها به حساب می آید و نسبت به تغییرات ترکیبات آن ها حساسیت ویژه ای دارد. گازهایی که در بو و طعم میوه ها دخالت می کنند، حاصل فعالیت های متابولیکی میوه در زمان های رسیدگی، برداشت، پس از برداشت و انبار می باشند. بنابراین بوی ساطع شده از میوه در طول نگهداری آن نیز تغییر می کند. ماشین بویایی (بینی الکترونیکی) با شبیه سازی حس بویایی انسان، تشخیص و درک بوهای پیچیده را با استفاده از آرایه ای از حسگرهای شیمیایی انجام می دهد. در این پژوهش سامانه ماشین بویایی کم هزینه ای بر پایه شش حسگر نیمه هادی اکسید فلزی (MOS) طراحی، توسعه و پیاده سازی شد و قابلیت آن به منظور پایش رد اثر رسیدگی موز مورد مطالعه قرار گرفت. اجزای اصلی سامانه طراحی شده شامل سامانه دریافت نمونه، آرایه حسگرهای گازی، سامانه تحصیل داده، الگوریتم های تشخیص الگو و تحلیل داده می باشد. تحلیل تفکیک خطی (LDA) به منظور طبقه بندی ویژگی های استخراجی از سیگنا ل های ماشین بویایی استفاده گردید و براساس نتایج حاصل شده، دقت در طبقه بندی دوره رسیدگی 97/3% به دست آمد. نتایج به دست آمده توانایی بالای ماشین بویایی را در تمایز بین مراحل دوره رسیدگی نشان داد که می توان این سامانه را به عنوان یک ابزار غیر مخرب برای پایش و کنترل کیفیت در طول نگهداری موز به کار برد.
    کلیدواژگان: تحلیل تفکیک خطی، رسیدگی، ماشین بویایی، موز، نیمه هادی اکسید فلزی
  • داود قنبریان*، منیژه شیروانی، مهدی قاسمی ورنامخواستی، حسین گلستانیان صفحات 122-133
    علی رغم جایگاه ممتاز جهانی ایران در تولید سیب درختی، متاسفانه پتانسیل صادرات این محصول نامناسب است. در این میان به نظر می رسد یکی از مهم ترین علل کاهش کیفیت ارقام سیب ایران آسیب کوفتگی وارد به این محصول است. در این پژوهش برخی از عوامل موثر بر این مساله مورد ارزیابی قرار گرفته است. به این منظور آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با 72 تیمار، شامل ترکیب عامل رقم در سه سطح (گلدن دلیشز، رد دلیشز و گرانی اسمیت)، عامل نوع سطح برخورد در چهار سطح (مقوای تک لایه موج دار روی پلاستیک فشرده، چوب، تسمه روی ورق استیل و سیب) و عامل ارتفاع سقوط در شش سطح (5، 15، 25، 35، 45 و 55 سانتی متر) با 4 تکرار انجام شد. حداکثر ارتفاع مجاز سقوط سیب ها به همراه مدل های تخمین میزان کوفتگی نیز ارائه شد. نتایج تجزیه واریانس نشان داد سطح و حجم کوفتگی نسبت به کلیه عوامل آزمایشی در سطح 1 درصد واکنش معنی داری دارد. آزمون مقایسه میانگین ها نشان داد که رقم گرانی اسمیت با داشتن بافتی سفت تر نسبت به دو رقم دیگر آسیب پذیری کمتری دارد. بر مبنای نتایج حاصل از این پژوهش حداکثر ارتفاع مجاز سقوط برای رقم رد دلیشز، گلدن دلیشز و گرانی اسمیت به ترتیب 12، 15 و 20 سانتی متر به دست آمد. همچنین تاثیر نوع رقم سیب بر پارامترهای مختلف معنی دار شد. براساس یافته های این پژوهش، در برخورد سیب با سیب، میزان کوفتگی ایجاد شده در سیب متحرک کمتر از سیب ساکن است.
    کلیدواژگان: ارتفاع سقوط، سطح برخورد، سیب درختی، کوفتگی
  • مسعود رزمی پور، ناصر علوی نایینی*، حمید مرتضی پور، احمد غضنفری مقدم صفحات 134-142
    شوید، یکی از مهم ترین گیاهان دارویی در جهان است که امروزه به خاطر داشتن خواص دارویی در بیشتر نقاط ایران از اهمیت خاصی برخوردار می باشد. در این تحقیق از یک خشک کن خورشیدی با صفحه جاذب پره دار سوراخ دار برای خشک کردن سبزی شوید استفاده گردید. این خشک کن شامل؛ جمع کننده، محفظه ی محصول، مکنده و سامانه ی اندازه گیری و کنترل است. برای تنظیم دمای هوای خشک کننده، از یک سامانه ی کنترل کننده ی دما استفاده شد. جمع کننده ی خشک کن دارای صفحه جاذب پره دار سوراخ دار می باشد که عملکرد حرارتی آن در دبی های مختلف هوای عبوری با یک جمع کننده ی صفحه تخت مقایسه شد. تاثیر دمای هوای خشک کننده در سه سطح (45، 55 و 65 درجه سلسیوس)، اندازه ی محصول در سه سطح به طول های (3، 5 و 7 سانتی متر) و دو حالت مختلف خشک کردن (مختلط و غیر مستقیم) بر عملکرد خشک کن مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که استفاده از صفحه جاذب پره دار سوراخ دار نسبت به صفحه تخت 11درصد افزایش بازده حرارتی را در برداشت و بیشترین بازده حرارتی در بالاترین دبی هوای عبوری به دست آمد. با افزایش دما و کاهش اندازه قطعات محصول کاهش قابل توجهی در مصرف انرژی ایجاد شد. با افزایش دما سهم انرژی خورشیدی نیز کاهش یافت. در نهایت بیشترین بازده خشک کن درحالت مختلط و با اندازه قطعات 3 سانتی متر در دمای 65 درجه ی سلسیوس برابر با 70% مشاهده گردید.
    کلیدواژگان: جمع کننده پره دار سوراخ دار، خشک کن خورشیدی، شوید
  • حسن صدرنیا*، هادی منفرد، مهدی خجسته پور صفحات 143-153
    خشک کردن یکی از قدیمی ترین روش های نگهداری محصولات کشاورزی است که بازار محصولات زراعی را وسیع تر کرده است. با استفاده از این روش می توان محصولات را با هزینه کمتر انبار و در تمام طول سال به بازارهای مصرف منتقل نمود. یکی از سبزی های مهم و مغذی که می توان با خشک کردن، خارج از فصل نیز استفاده نمود محصول شلغم است. در این تحقیق علاوه بر خشک کردن شلغم، مقایسه دو دستگاه خشک کن هوای داغ و خشک کن تحت خلا نیز انجام شد. اثر فاکتورهای مستقل دما و خلا بر فاکتورهای وابسته نظیر چروکیدگی، آبگیری مجدد و انرژی الکتریکی مصرفی در محصول نهایی خشک شده بررسی شدند. طرح کاملا تصادفی برای خشک کن هوای داغ و آزمایش فاکتوریل با طرح پایه کاملا تصادفی برای خشک کن تحت خلا استفاده شد. نتایج نشان داد فاکتورهای دما و خلا بر چروکیدگی، آبگیری مجدد و مصرف انرژی الکتریکی تاثیر دارند. پارامتر چروکیدگی بیشتر به رطوبت نهایی محصول و پارامتر انرژی مصرفی دستگاه ها نیز به زمان وابسته است. در این تحقیق، بهترین کیفیت محصول خشک شده شلغم در دستگاه خشک کن هوای داغ با در نظر گرفتن رطوبت نهایی 1±14 درصد، چروکیدگی 39/98 درصد، آبگیری مجدد 4/45 و انرژی الکتریکی مصرفی 32/36 کیلو وات ساعت بر کیلوگرم ماده خشک در دمای 60 درجه سانتی گراد به دست آمد و برای دستگاه خشک کن تحت خلا، چروکیدگی 38/12 درصد، آبگیری مجدد 4/87 و انرژی الکتریکی مصرفی 30/58 کیلو وات ساعت بر کیلوگرم ماده خشک در شرایط با خلا 10 کیلو پاسکال، در دمای 60 درجه سانتی گراد به دست آمد. مقایسه نتایج نشان داد خشک کن خلائی با خشک کردن شلغم با کیفیت بالاتر و مصرف انرژی الکتریکی کمتر مناسب تر از خشک کن هوای داغ است.
    کلیدواژگان: آبگیری، چروکیدگی، خشک کن خلا، شلغم
  • سید مجید عطایی اردستانی، بابک بهشتی، مرتضی صادقی*، سعید مینایی صفحات 154-162
    تاکنون خشک کن های بستر شناور برای خشک کردن محصولات برگی با تخلخل بالا و مقاومت مکانیکی پایین که نتیجه آن عدم شناورسازی مطلوب می باشد، مورد استفاده قرار نگرفته اند. اعمال ارتعاش به عنوان یک راهکار برای بهبود کیفیت شناور سازی و اجتناب از مشکلاتی همانند کانالیزه شدن و خارج شدن بستر ذرات از حالت سیالی مطرح شده است. در این تحقیق یک خشک کن بستر شناور ارتعاشی مجهز به پمپ حرارتی آزمایشگاهی برای خشک کردن برگ های نعناع به عنوان یک گیاه دارویی مهم ساخته شد. آزمایش ها در دامنه ارتعاش 3 میلی متر و فرکانس ارتعاش 80 هرتز انجام شد. در این دستگاه کنترل دما و سرعت هوای ورودی به کمک یک سیستم کنترل خودکار انجام می گرفت. آزمایش های خشک کردن در سه دمای 40، 50 و 60 درجه سلسیوس و دو روش استفاده (HPD) و عدم استفاده (NHPD) از پمپ حرارتی صورت گرفت. نتایج نشان داد که خشک شدن برگ های نعناع عمدتا در دوره نرخ نزولی اتفاق می افتد. ضریب نفوذ برگ های نعناع با افزایش دما افزایش نشان داد و مقدار آن از 11-10×25656/4 تا 10-10×95872/2 و 11-10×71918/3 تا 10-10×29196/1 متر مربع بر ثانیه به ترتیب برای روش HPD و NHPD به دست آمد که در محدوده مقادیر گزارش شده برای مواد غذایی بود. انرژی اکتیواسیون برگ های نعناع در روش HPD و NHPD به ترتیب 84 و 34/54 کیلوژول بر مول تعیین شد که با نتایج سایر محققین مطابقت داشت. ضریب عملکرد و نرخ تبخیر رطوبت ویژه بیانگر کارایی سیستم پمپ حرارتی بودند و انرژی مصرفی دستگاه در روش NHPD بیشتر از روش HPD بود.
    کلیدواژگان: انرژی اکتیواسیون، خشک کن بستر شناور، ضریب عملکرد، ضریب نفوذ، گیاهان دارویی
  • حسین فلاحی، محمدحسین عباسپورفرد*، امین اظهری، مهدی خجسته پور، امین نیکخواه صفحات 163-171
    در این تحقیق نیروی وارد بر سه عضله گاستروکینیموس، تراپزیوس و کوادراتوس لومباروم راننده تراکتور هنگام کلاچ گیری مورد بررسی قرار گرفت. تعداد افراد نمونه 30 نفر تعیین شد و بررسی ها بر روی دو تراکتور MF285 و MF399 که تولید داخل کشور می باشند، صورت گرفت. بر اساس اندازه گیری های صورت گرفته نیروی مورد نیاز برای کلاچ گیری در این تراکتورها به ترتیب 340 و 290 نیوتن می باشد. تفاوت زاویه قرارگیری زانوی پا در دو تراکتور در سطح یک درصد معنی دار شد. کاهش آستانه درد بعد از 30 و 60 ثانیه کلاچ گیری و 60 ثانیه استراحت پس از کلاچ گیری در هر سه عضله در تراکتورMF285 بیش تر از تراکتور MF399به دست آمد. تاثیر کلاچ گیری بر میانگین کاهش آستانه درد رانندگان در همه فواصل در حین و پس از کلاچ گیری در عضله کوادراتوس لومباروم در هر دو تراکتور از دو عضله دیگر بیش تر بود. در انتها پیشنهاد می شود، برای کاهش نیروی وارده برای کلاچ گیری تراکتورMF285، اصلاحات لازم در مکانیزم کلاچ گیری این تراکتور صورت گیرد. برای اینکار پیشنهاد می شود، مفصل انتقال نیرو بین پدال و دیسک در مکانیزم کلاچ گیری را از چدن ریخته گری ساخت.
    کلیدواژگان: ارگونومی، الگومتر، تراکتور، راننده، عضله
  • ایمان احمدی* صفحات 172-183
    اثر تجمعی ارتعاشات انتقالی به راننده تراکتور کشاورزی نه تنها سلامتی راننده را تهدید می کند بلکه می تواند به کاهش بازده کاری وی بیانجامد. یکی از روش های کاهش سطح ارتعاشات انتقالی به راننده، استفاده از سیستم تعلیق است. در این پژوهش طراحی و ارزیابی مدل تعلیق نیمه فعال کابین تراکتور مورد توجه قرار گرفته است، بنابراین ابتدا مدل ارتعاشی کامل تراکتور توسعه یافت و سپس به طراحی گام به گام مدل میراکن نیمه فعال پرداخته شد. آزمون مدل مشخص کرد که از بین پارمترهای مورد نظر، سطح مقطع پیستون و حجم محفظه هوایی انباره هیدرولیکی روی فرکانس تشدید ارتعاشات انتقالی به راننده تاثیر بیشتری داشت، درحالیکه سطح مقطع پیستون و فشار هوای اولیه انباره، روی مقدار RMS شتاب ارتعاشات انتقالی به راننده تاثیرگذار بود. بعلاوه مقایسه عددی خروجی مدل در حالت استفاده و عدم استفاده از تعلیق نیمه فعال کابین تراکتور در شرایطی که تحت تاثیر تابع تحریک کننده مشابه قرار داشتند، به بهبود قابل ملاحظه RMS شتاب ارتعاشی انتقالی به صندلی راننده تراکتور منجر شد، بنابراین سامانه تعلیق توسعه یافته در این پژوهش قادر به کاستن از سطح ارتعاشات انتقالی به راننده تراکتور می باشد.
    کلیدواژگان: تراکتور کشاورزی، تعلیق نیمه فعال، کابین تراکتور، مدلسازی
  • عبدالله ایمان مهر* صفحات 184-190
    در این تحقیق اثر سرعت استوانه کوبش و نرخ تغذیه مواد در عملیات خرمنکوبی بر میزان آسیب دانه گندم بررسی شد. یک ماشین خرمنکوب چکشی محلی جهت کوبش دانه های گندم در سه سطح مختلف سرعت استوانه کوبش (11، 20 و 36/7 متر بر ثانیه) و در سه نرخ تغذیه (0.013، 0.025 و 0/05 کیلوگرم بر ثانیه) استفاده گردید. افزایش سرعت استوانه از 11 به 20 متر بر ثانیه، آسیب های قابل مشاهده را از 0/01% به 1/95% و غیر قابل مشاهده را از 2/13% به 16/5% افزایش داد. با افزایش سرعت استوانه به 36/7 متر بر ثانیه، آسیب های قابل مشاهده به 24/3% و آسیب های غیر قابل مشاهده به 36/85% رسید. از طرف دیگر با افزایش نرخ تغذیه از 0/013 تا 0/025 و سپس 0/05 کیلوگرم بر ثانیه، درصد دانه های شکسته به ترتیب به 21/17% و 31/8% کاهش یافت. آزمون جوانه زنی نشان داد که هر دو نوع جوانه زنی (قابل مشاهده و پیشنهادی) با افزایش سرعت استوانه، کاهش و با افزایش نرخ تغذیه، افزایش می یابد. میزان رسانایی الکتریکی دانه های خرمنکوبی شده رابطه مستقیمی با افزایش سرعت استوانه و کاهش نرخ تغذیه دارد. رقم های Sids10 و Sohag1 به ترتیب بادوام ترین و ضعیف ترین رقم به کار رفته در این تحقیق است.
    کلیدواژگان: آسیب مکانیکی و کیفیت دانه، آزمون جوانه زنی، خرمنکوبی دانه گندم
  • یوسف قاسمی، محمدحسین کیانمهر*، بهزاد آزادگان صفحات 191-198
    امروزه از کود کمپوست به عنوان جایگزینی برای کودهای شیمیایی که خساراتی را برای سلامتی انسان ها و همچنین برای زمین های کشاورزی به بار می آورد، یاد می شود. مشکلاتی مانند؛ حمل و نقل (حجم زیاد)، رطوبت زیاد، توزیع کود در مزرعه، گرد و غبار و انبارداری، در ارائه این کود به مزرعه وجود دارد. برای حل مشکلات مطرح شده فرآیند فشرده سازی مانند تولید پلت و گرانول، پیشنهاد می شود. در این تحقیق تاثیر پارامترهای گرانول کردن کود کمپوست بر روی درصد گرانول مفید تولید شده با استفاده از دستگاه استوانه دوار در مقیاس آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که افزایش زمان گرانول کردن، موجب کاهش مقدار مفید گرانول تولیدی می شود. شرایط بهینه برای تولید گرانول زمانی حاصل می شود که در آن سرعت چرخش استوانه 40/38 دور بر دقیقه، زمان گرانول کردن 15 دقیقه، درصد پرشدگی 10 درصد از حجم استوانه و درصد چسباننده ملاس 40/97 درصد، باشد که با توجه به این شرایط پاسخ مقدار گرانول های مفید 81/6 درصد تخمین زده شد.
    کلیدواژگان: روش سطح پاسخ، کود کمپوست، گرانول کردن
  • حسین هوشمند، محمد لغوی* صفحات 199-205
    امروزه با توجه به پیشرفت های علم الکترونیک و رایانه و ارتباط روزافزون این علم با سایر علوم، عرصه های نوین و گسترده ای برای ایجاد تحول فراروی بشر قرار گرفته است. از جمله این تحولات می توان به کشاورزی دقیق اشاره نمود. یکی از پیشرفته ترین بخش های این فن آوری مربوط به بخش پایش عملکرد محصول می باشد. در این بخش با بهره گیری از حسگرهای الکترونیکی نصب شده بر روی ماشین برداشت، جریان جرمی لحظه ای مواد برداشت شده به صورت بی درنگ در حین برداشت محصول قابل اندازه گیری می باشد. با ترکیب این داده ها با داده های مکانی حاصل از سیستم GPS، نقشه ی تغییرات میزان عملکرد محصول مزرعه قابل دستیابی می باشد. در این تحقیق با نصب یک بارسنج بر روی پلانجر دستگاه بسته بند برای اندازه گیری نیروی وارد بر پلانجر و یک شفت انکودر بر روی فلایویل دستگاه برای تشخیص زاویه و میزان جابه جایی پلانجر در حین کار، میزان نیروی افقی وارد بر پلانجر و نیز جابه جایی آن هنگام فشرده کردن علوفه اندازه گیری شد. با محاسبه سطح زیر نمودار نیرو- جابه جایی پلانجر، میزان انرژی بسته بندی دستگاه بسته بند مشخص گردید. با توزین محصول در نقاط مختلف مزرعه قبل از برداشت توسط بسته بند و داده های به دست آمده از حسگرهای نصب شده بر روی بسته بند در حین برداشت مشخص گردید که رابطه خوبی بین مقدار جرمی محصول و میزان انرژی بسته بندی دستگاه بسته بند وجود دارد. داده های مکانی مزرعه با استفاده از یک سیستم مکانیابی جهانی (GPS) اندازهگیری شد. با ترکیب داده های به دست آمده از حسگرهای جایگذاری شده بر روی دستگاه بسته بند و داده های مکانی نقشه عملکرد مزرعه تهیه گردید.
    کلیدواژگان: دستگاه بسته بند مکعبی علوفه، سامانه سنجش انرژی، نقشه عملکرد مزرعه، یونجه
  • مهدی قاسمی ورنامخواستی*، سیدمحمود هاشمی، سیدعلی هاشمی صفحات 206-216
    استفاده بهینه از انرژی درکشاورزی برای کاهش هزینه های تولید و حفظ منابع تجدیدناپذیر و کاهش آلاینده های هوا به عنوان یکی از شرایط مهم تولید درکشاورزی پایدار محسوب می شود. در این راستا مطالعه ای در شهرستان سامان در استان چهارمحال و بختیاری انجام شد. هدف از این مطالعه استفاده از یک مدل برنامه ریزی خطی بر اساس تحلیل پوششی داده ها(DEA)، به منظور بهینه سازی مصرف انرژی درتولید هلو با هدف بالا بردن کارایی فنی است. با انجام تحلیل رگرسیون خطی، تاثیر ورودی های کود دامی، آفت کش ها(سموم شیمیایی)،نیروی انسانی و ادوات و ماشین ها بر روی عملکرد محصول معنی دار نبود و تاثیر ورودی های سوخت،الکتریسیته،آب آبیاری وکود های شیمیایی بر روی عملکرد محصول معنی دار بود و این چهار ورودی به عنوان ورودی ها و عملکرد محصول به عنوان خروجی انتخاب شد. با انتخاب مدلBCC، مدل بازده به مقیاس متغیر با ماهیت ورودی و استفاده از نرم افزار DEASolver باغداران کارا و باغداران ناکارا مشخص شدند. باغداران کارا دارای کارایی فنی 1 و باغداران ناکارا دارای کارایی فنی بین 0/47 تا 0/94 بودند. همچنین کارایی فنی باغداران ناکارا 0/74 محاسبه شد که به این معنی است که با استفاده از 74% ورودی ها و ثابت ماندن سطح عملکرد باغ ها، باغداران ناکارا می توانند به مرز کارایی برسند و کارایی فنی خالص کل باغداران 0/82 محاسبه شد. بیشترین میزان ناکارایی مربوط به انرژی الکتریسیته با سهم 65/32% می باشد.
    کلیدواژگان: سامان، کارایی فنی، هلو
  • باقر عمادی، امین نیکخواه، مهدی خجسته پور، حسین پیمان صفحات 217-227
    در این تحقیق میزان انرژی مصرفی و هزینه های ورودی تولید بادام زمینی در استان گیلان محاسبه شده است. اطلاعات از طریق پرسشنامه و مصاحبه حضوری با 75 کشاورز به دست آمد. داده ها از سه گروه مزرعه با مساحت های کمتر از نیم هکتار، نیم تا یک هکتار و بیشتر از یک هکتار جمع آوری شدند. نتایج نشان داد، میزان انرژی ورودی برای تولید بادام زمینی 19407.36 مگاژول بر هکتار است. دو نهاده سوخت دیزل و کودهای شیمیایی به ترتیب با 50/05 و 19/14 درصد پرمصرف ترین نهاده های انرژی در تولید بادام زمینی بودند و تفاوت انرژی های ورودی سه نهاده ماشین ها، سوخت دیزل و الکتریسیته در مساحت های مختلف مزارع معنی دار (0/05>p) بود. میانگین کارایی انرژی در مساحت های کمتر از نیم هکتار، نیم تا یک هکتار و بیش از یک هکتار به ترتیب 3/67، 4/02 و 4/12 به دست آمد. بهره وری انرژی در این مساحت ها نیز به ترتیب 0.155، 0.169 و 0/174 کیلوگرم بر مگاژول محاسبه شد. نتایج استفاده از تابع کاب داگلاس نشان داد که تاثیر نهاده های کار انسانی، ماشین ها، کودهای شیمیایی و الکتریسیته بر روی عملکرد مثبت و تاثیر نهاده های بذر، سوخت دیزل و سموم شیمیایی بر روی عملکرد بادام زمینی منفی بود. نسبت سود به هزینه 1/82 محاسبه شد و زمین های تحت کشت با مساحت بیشتر از یک هکتار از انرژی مصرفی و هزینه های ورودی کمتری بر واحد سطح برخوردار بودند.
    کلیدواژگان: استان گیلان، بادام زمینی، تحلیل هزینه ها، کارایی انرژی، مساحت مزرعه
|
  • R. Mohammadigol, M. H. Khoshtaghaza*, R. Malekfar, M. Mirabolfathi, A. M. Nikbakht Pages 1-9
    Pistachio contamination to aflatoxin has been known as a serious problem for pistachio exportation. With regards to the increasing demand for Raman spectroscopy to detect and classify different materials and also the current experimental and technical problems for measuring toxin (such as being expensive and time-consuming), the main objective of this study was to detect aflatoxin contamination in pistachio by using Raman spectroscopy technique and artificial neural networks. Three sets of samples were prepared: non-contaminated (healthy) and contaminated samples with 20 and 100 ppb of the total aflatoxins (B1+B2+G1+G2). After spectral acquisition, considering to the results, spectral data were normalized and then principal components (PCs) were extracted to reduce the data dimensions. For classification of the samples spectra, an artificial neural network was used with a feed forward back propagation algorithm for 4 inputs and 3 neurons in hidden layer. Mean overall accuracy was achieved to be 98 percent; therefore, non-liner Raman spectra data modeling by ANN for samples classification was successful.
    Keywords: Aflatoxin, ANN, PCA, Pistachio, Raman Spectroscopy
  • H. Maghsoudi, S. Minaei*, B. Ghobadian, H. Masoudi Pages 10-24
    Electronic canopy characterization to determine structural properties is an important issue in tree crop management. Ultrasonic and optical sensors are the most used sensors for this purpose. The objective of this work was to assess the performance of an ultrasonic sensor under laboratory and field conditions in order to provide reliable estimations of distance measurements to apple tree canopies. To achieve this purpose, a methodology has been designed to analyze sensor performance in relation to foliage distance and to the effects of interference with adjacent sensors when working simultaneously. Results showed that the average error in distance measurement using the ultrasonic sensor in laboratory conditions was 0.64 cm. However, the increase of variability in field conditions reduced the accuracy of this kind of sensors when estimating distances to canopies. The average error in such situations was 3.19 cm. When analyzing interferences of adjacent sensors 30 cm apart, the average error was ±14.65 cm. When adjacent sensors were placed apart by 60 cm, the average error became 6.73 cm. The ultrasonic sensor tested has been proven to be suitable to estimate distances to the canopy in pistachio garden conditions when sensors are 60 cm apart or more and can, therefore, be used in a system to estimate structural canopy parameters in precision horticulture.
    Keywords: Ultrasonic sensor, Distance measurements, Ultrasonic interferences, Tree canopy
  • M. Eskandari, A. Hosainpour* Pages 25-34
    Many research projects have been conducted about using ultrasonic sensors to estimate canopy volume. This study investigates using software applications such as artificial neural network (ANN) to improve the estimation of canopy volume by using ultrasonic sensors. A special experimental system was built. The system had three ultrasonic sensors mounted vertically on a wooden pole with an equal distance of 0.6 m. As the wooden pole moves with a constant speed, the ultrasonic sensors measure the thickness of tree canopy with sampling rate of 4 Hz. Experiments were conducted on 5 samples of Benjamin tree at three speed levels of 35,45 and 55 cm s-1 in three replications. The real volume of trees was measured manually with rectangular elements method. After a full passing of ultrasonic sensors, potential features such as canopy diameter, average width of tree canopy and height of the tree canopy were considered as the inputs to the ANN model and the manually volume as the output of the model. Optimal ANN model was selected based on mean square error and correlation coefficient. The results showed that 13-16-7-1 was the optimal neuron numbers in ANN topology for estimating canopy volume.
    Keywords: Precision agriculture, Variable rate technology, Ultrasonic sensor, Artificial neural network, Tree canopy
  • N. Eqra, Y. Ajabshirchi*, M. Sarshar, S. S. Alavi Pages 35-43
    Bioethanol production from agricultural residues is one of the promising methods. Pretreatment is the most important step in this type of bioethanol production. In this study, the saccharification percentage of sugarcane bagasse was investigated after two types of pretreatments including ozone steaming and microwave. Microwave pretreatment was studied with two factors of microwave radiation (170, 450, and 850 w) and microwave duration (2, 6, and 10 min). The ozonolysis (ozone steaming) pretreatment was surveyed with two factors of moisture content of bagasse (30, 40, and 50%) and ozonolysis time (1.5, 2.5, 3.5, and 4.5 hr). After hydrolysis, the Saccharification percentage of sugarcane bagasse increased to 57.2% and 67.06% with microwave and ozonolysis pretreatments, respectively; compare to 20.85% in non-ozonated bagasse. It can be concluded that the ozonolysis is the most effective pretreatment regarding to saccharification percentage of sugarcane bagasse.
    Keywords: Enzymatic hydrolysis, Microwave, Ozonolysis, Sugarcane bagasse
  • H. Mortezapour, S. Moshiri Rad, M. Akhbari Pages 44-51
    In the present study, a laboratory electrostatic separator was constructed and its separation potential of white saffron impurities from stigma was investigated. The device was comprised of a nylon ribbon which moves in contact with a woolen brush and was charged by the triboelectric effect. The charged ribbon, then, moved over the material pan. Since the electrostatic behavior vary from various materials, their attraction to the ribbon differ. The separation tests were conducted at three levels of ribbon position (with 1.5, 2.5 and 3.5 cm from the material pan), three drum speeds (50, 60 and 70 rpm) and three working times (120, 18 and 240 seconds). The results showed that material absorption increased as working time increased and the ribbon distance decreased. Meanwhile, rising the speed from 50 to 60 rpm improved material absorption while, more increasing from 60 to 70 rpm reduced the absorption. A maximum impurity separation of 97% was observed with ribbon distance of 1.5 cm, ribbon speed of 60 rpm and working for 240 seconds. The minimum stigma losses were found to be about 2% when the ribbon distance and speed were 3.5 cm and 70 rpm, respectively, and the separator worked for 120 seconds.
    Keywords: Electrostatic, Saffron, Separation
  • K. Afsahi, A. Akram, R. Alimardani, M. Azizi Pages 52-62
    For improvement or change in a plowing system, it is crucial that all important parameters to be taken in account. Recommendation of a tillage system should receive supports from research data as well as from skilled farmers in order to find a resolution to problems of that system. In this study, strengths, weaknesses, opportunities and threats (SWOT) of different tillage systems for wheat cultivation in the Khodabandeh region (Zanjan province, Iran) were identified and ranked using Analytic Hierarchy Process (AHP). Based on the viewpoints of skilled farmers, the main threats in tillage systems, which include small farm lands in the region, lack of qualitative research on new tillage systems and lack of government support, affected the system selection (32 percent), relative strengths(26 percent), opportunities (22 percent), and weakness(20 percent). Because of these threats, farmers keep using conventional tillage method (with the value of 47 percent) in spite of their awareness about the benefits of conservation tillage and no-tillage methods. In this situation, the recommended measures are; making new policies for the land integration, performing qualitative research specially on new machinery, clarifying the government's policies on exporting and importing agricultural products and on the amount of guaranteed prices of products before starting the growing season. By these activities the threats can be replaced by opportunities and strengths.
    Keywords: Opportunities, Strengths, Tillage, Threats, Weaknesses
  • M. Rajabi Vandechali*, A. Hemmat, A. Ghanbari Malidarreh Pages 63-72
    About 60% of the mechanical energy consumed in mechanized agriculture is used for tillage operations and seedbed preparation. On the other hand, unsuitable tillage system resulted in soil degradation, affecting soil physical properties and destroying soil structure. The objective of this research was to compare the effects of three types of secondary tillage machines on soil physical properties and their field performances. An experiment was conducted in a wheat farm in Jouybar area of Mazandaran as split plots based on randomized complete block design with three replications. The main independent variable (plot) was soil moisture with three levels (23.6-25, 22.2-23.6 and 20.8-22.2 percent based on dry weight) and the subplot was three types of machine (two-disk perpendicular passing harrow, Power harrow and Rotary tiller). The measured parameters included: clod mean weight diameter, soil bulk density, specific fuel consumption, machine efficiency and machine capacity. The effects of treatments and their interactions on the specific fuel consumption, machine efficiency and machine capacity and also the effects of treatments on bulk density were significant (P<0/01). The bulk density decreased 15.3%, the specific fuel consumption increased 11.8%, whereas the machine efficiency and machine capacity increased and decreased with the decrease in soil moisture, respectively. The maximum value of the bulk density and machine efficiency were obtained by the use of rotary tiller and the maximum value of the specific fuel consumption and machine capacity were obtained by the use of power harrow. A criterion was defined for selecting machine type and moisture content for optimum condition. The results suggested power harrow working at soil moisture condition of 24.3% (based on dry weight).
    Keywords: Energy, Soil physical propertie, Secondary tillage machinery, Soil moisture, Specific fuel consumption
  • I. Golpour, J. Amiri Parian, R. Amiri Chayjan*, J. Khazaei Pages 73-81
    Identification of rice cultivars is very important in modern agriculture. Texture properties could be used to identify of rice cultivars among of the various factors. The digital images processing can be used as a new approach to extract texture features. The objective of this research was to identify rice cultivars using of texture features with using image processing and back propagation artificial neural networks. To identify rice cultivars, five rice cultivars Fajr, Shiroodi, Neda, Tarom mahalli and Khazar were selected. Finally, 108 textural features were extracted from rice images using gray level co-occurrence matrix. Then cultivar identification was carried out using Back Propagation Artificial Neural Network. After evaluation of the network with one hidden layer using texture features, the highest classification accuracy for paddy cultivars, brown rice and white rice were obtained 92.2%, 97.8% and 98.9%, respectively. After evaluation of the network with two hidden layers, the average accuracy for classification of paddy cultivars was obtained to be 96.67%, for brown rice it was 97.78% and for white rice the classification accuracy was 98.88%. The highest mean classification accuracy acquired for paddy cultivars with 45 features was achieved to be 98.9%, for brown rice cultivars with 11 selected features it was 93.3% and it was 96.7% with 18 selected features for rice cultivars.
    Keywords: Rice, Image processing, Artificial neural networks, Textural features
  • A. Moghimi, M. H. Aghkhani, M. R. Golzarian* Pages 82-91
    In recent years, automation in agricultural field has attracted more attention of researchers and greenhouse producers. The main reasons are to reduce the cost including labor cost and to reduce the hard working conditions in greenhouse. In present research, a vision system of harvesting robot was developed for recognition of green sweet pepper on plant under natural light. The major challenge of this study was noticeable color similarity between sweet pepper and plant leaves. To overcome this challenge, a new texture index based on edge density approximation (EDA) has been defined and utilized in combination with color indices such as Hue, Saturation and excessive green index (EGI). Fifty images were captured from fifty sweet pepper plants to evaluate the algorithm. The algorithm could recognize 92 out of 107 (i. e., the detection accuracy of 86%) sweet peppers located within the workspace of robot. The error of system in recognition of background, mostly leaves, as a green sweet pepper, decreased 92.98% by using the new defined texture index in comparison with color analysis. This showed the importance of integration of texture with color features when used for recognizing sweet peppers. The main reasons of errors, besides color similarity, were waxy and rough surface of sweet pepper that cause higher reflectance and non-uniform lighting on surface, respectively.
    Keywords: Automatic harvesting, Computer vision, Image processing, Robot, Texture index
  • H. R. Ahmadi, J. Amiri Parian* Pages 92-100
    Within the last few years, a new tendency has been created towards robotic harvesting of oranges and some of citrus fruits. The first step in robotic harvesting is accurate recognition and positioning of fruits. Detection through image processing by color cameras and computer is currently the most common method. Obviously, a harvesting robot faces with natural conditions and, therefore, detection must be done in various light conditions and environments. In this study, it was attempted to provide a suitable algorithm for recognizing the orange fruits on tree. In order to evaluate the proposed algorithm, 500 images were taken in different conditions of canopy, lighting and the distance to the tree. The algorithm included sub-routines for optimization, segmentation, size filtering, separation of fruits based on lighting density method and coordinates determination. In this study, MLP neural network (with 3 hidden layers) was used for segmentation that was found to be successful with an accuracy of 88.2% in correct detection. As there exist a high percentage of the clustered oranges in images, any algorithm aiming to detect oranges on the trees successfully should offer a solution to separate these oranges first. A new method based on the light and shade density method was applied and evaluated in this research. Finally, the accuracies for differentiation and recognition were obtained to be 89.5% and 88.2%, respectively.
    Keywords: Orange harvesting, Image processing, Separation, Harvesting robot, Machine vision, Regional maxima
  • B. Jamshidi, S. Minae*I, E. Mohajerani, H. Ghassemian Pages 101-110
    In recent years, application of near-infrared spectroscopy (NIR) as a non-destructive technique combined with chemometric methods has been widely noticed for quality assessment of food and agricultural products. In chemometric methods, quality analyses are important issues which could be related to pattern recognition. In this research, the feasibility of pattern recognition methods combined with reflectance NIR spectroscopy for non-destructive discrimination of oranges based on their tastes was investigated. To this end, both unsupervised and supervised pattern recognition techniques, hierarchical cluster analysis (HCA) and soft independent modeling of class analogies (SIMCA) were used for assessing the feasibility of variety discrimination and classification (according to their taste), respectively, based on the spectral information of 930-1650nm range. Qualitative analyses indicated that NIR spectra of orange varieties were correctly clustered using unsupervised pattern recognition of HCA. It was also concluded that supervised pattern recognition of SIMCA for NIR spectra of oranges provided excellent results of variety classification based on BrimA index at 5% significance level (classification accuracy of 98.57%). Moreover, wavelengths of 1047.5nm, 1502nm, and 1475nm contributed more than other wavelengths in discriminating two classes. Samples having the same BrimA index were also correctly classified with the high classification accuracy (95.45%) at 5% significance level. The discrimination power of wavelengths of 1475nm, 1583nm, and 1436.75nm were more than those for other wavelengths to achieve this classification. Therefore, reflectance NIR spectroscopy combined with pattern recognition methods can be utilized for determination of other attributes related to taste.
    Keywords: Classification, Near, infrared Spectroscopy, Non, destructive, Pattern Recognition, Taste
  • A. Sanaeifar, S. S. Mohtasebi*, M. Ghasemi, Varnamkhasti, H. Ahmadi Pages 111-121
    Aroma is one of the most important sensory properties of fruits and is particularly sensitive to the changes in fruit compounds. Gases involved in aroma of fruits are produced from the metabolic activities during ripening, harvest, post-harvest and storage stages. Therefore, the emitted aroma of fruits changes during the shelf-life period. The electronic nose (machine olfaction) would simulate the human sense of smell to identify and realize the complex aromas by using an array of chemical sensors. In this research, a low cost electronic nose based on six metal oxide semiconductor (MOS) sensors were designed, developed and implemented and its ability for monitoring changes in aroma fingerprint during ripening of banana was studied. The main components are used in the e-nose system include sampling system, an array of gas sensors, data acquisition system and an appropriate pattern recognition algorithm. Linear Discriminant Analysis (LDA) technique was used for classification of the extracted features of e-nose signals. Based on the results, the classification accuracy of 97/3% was obtained. Results showed the high ability of e-nose for distinguishing between the stages of ripening. It is concluded that the system can be considered as a nondestructive tool for quality control during banana shelf-life.
    Keywords: Linear Discriminant Analysis, Ripeness, Machine olfaction, Banana, Metal oxide semiconductor
  • D. Ghanbarian*, M. Shirvani, M. Ghasemi, Varnamkhasti, H. Golestanian Pages 122-133
    Unfortunately despite the great ranking of Iran for apple production around the world, the export potential is not suitable. It seems that one of the major causes of poor quality for Iranian apple varieties is bruising damage of this product. Therefore, in this study, some factors affecting the apple bruising were addressed. For this purpose, factorial experiment in a completely randomized design with 72 treatments, including variety factor in three levels (Golden Delicious, Red Delicious and Granny Smith), type of padding surface in four levels (Cardboard on plastic, wood, Rubber on steel and apple) and the drop height in six levels (5, 15, 25, 35, 45 and 55 cm) with four replications were considered. Moreover, the maximum allowable drop heights of apples along with bruising volume estimation models were studied. Analysis of variance (ANOVA) showed that bruising area and volume were significantly affected by all experimental parameters at the 1% level. The comparison test revealed that Granny Smith has tougher tissues and is less prone to vulnerability. Based on the results of this study, the maximum allowable drop heights for the Red Delicious, Golden Delicious and Granny Smith varieties were found to be 12, 15 and 20 cm, respectively. In addition, the effect of apple variety on the dependent parameters was significant. Based on the findings of this study, the bruising due to the impact of apple and apple was lower for the moving apples compared with the stationary apples.
    Keywords: Apple, Bruising, Height of drop, Padding surface
  • M. Razmipour, N. Alavi Naeini*, H. Mortezapour, A. Ghazanfari Moghaddam Pages 134-142
    Dill is one of the most important plants in the world because of its medicinal properties and it is widely used as a vegetable in the most parts of Iran. In the present study a new solar dryer with finny, perforated absorber plate collector was utilized to dry fresh dill. The dryer was comprised of a solar collector, a product container, a fan and a drying air temperature controller. The temperature controller was used as a control system to regulate the drying air temperature. Thermal performance of the dryer with finny, perforated solar collector was compared with that of a simple flat plate solar collector at different airflow rates. The effect of drying air temperature at three levels (45, 55 and 65 °C), the product size at three lengths (3, 5 and 7 cm) and two different modes of drying (mixed and indirect) on the dryer performance was investigated. The results showed that the finny, perforated absorber plate solar collector could improve the thermal efficiency about 11% in comparison with the flat plate collector and the highest thermal efficiency was achieved at the maximum airflow rate. Meanwhile, increasing the air temperature and decreasing the product size caused a significant reduction in energy consumption. Solar fraction reduced by increasing the air temperature. Finally a maximum dryer efficiency of 70% was observed at air temperature of 65 oC, product size of 3 cm with mixed mode drying.
    Keywords: Dill, Finny perforated Collector, Solar Dryer
  • H. Sadrnia*, H. Monfared, M. Khojastehpour Pages 143-153
    Drying is one of the oldest methods to preserve agricultural products and hence expanding the food market. By drying, the agricultural products can be stored and transferred to the market throughout the year. One of the most important and nutritious vegetables is turnip which can be used by drying in out of season. In this research, the hot air and vacuum drying methods of turnip were compared. The effect of independent factors including temperature and vacuum, on dependent factors such as the shrinkage, rehydration and rate of electric energy consumption on final products of turnip were investigated. A randomized completely design for hot air dryer and a factorial experiment based on completely randomized design for drying under vacuum condition were used. Results showed that the temperature and vacuum have affected the shrinkage, rehydration and electricity consumption. Shrinkage parameter is more depend on the final humidity of product and the energy consumption of the devices depends on time. The best quality of dried turnip was achieved from hot air drying device with final humidity of 14±1%, shrinkage of 39.98%, rehydration of 4.45 and consumed electricity of 32.36 kWh kg-1 of DM in 60˚C. For the vacuum drying device the best quality of produce achieved with shrinkage of 38.12%, rehydration of 4.87 and consumed electricity of 30.58 kWh kg-1 of DM in vacuum condition of 10 kPa in 60˚C. Comparison of results showed that the vacuum dryer is more appropriate than the hot air dryers for drying turnip with better quality and lower power consumption.
    Keywords: Rehydration, Shrinkage, Vacuum drier, Turnip
  • S. M. Ataei Ardestani, B. Beheshti, M. Sadegh*I, S. Minaee Pages 154-162
    Fluidized bed dryers have not yet been used for drying products such as mint leaves. This could be due to high porosity and low mechanical resistance resulting in poor quality of fluidization. Applying vibration has been recommended to overcome problems such as channeling and defluidization, and hence improving the fluidization quality. In this research, a laboratory scale vibro-fluidized bed heat pump dryer was designed and constructed for drying mint leaves. The experiments were conducted at vibration frequency of 80 Hz and amplitude of 3 mm. The velocity and temperature of the inlet air was controlled by an automatic control system. Experiments were carried out at 40, 50 and 60 °C, and two
    Methods
    heat pump drying (HPD) and non-heat pump drying (NHPD). The results revealed that drying process primarily occurred in the falling rate period. Effective moisture diffusivity of the samples increased with increase in drying air temperature and varied from 4.26656×10-11 to 2.95872×10-10 m2 s-1 for the HPD method, and 3.71918×10-11 to 1.29196×10-10 m2 s-1 for the NHPD method and was within the reported range of 10-9 to 10-11 m2 s-1 for drying of food materials. The activation energy was determined to be 84 kJ mol-1 for the HPD and 54.34 kJ mol-1 for the NHPD, both have very good agreement with the results of other investigators. The coefficient of performance and specific moisture evaporation rate showed the acceptable performance of the heat pump system. Moreover, the energy consumption of the dryer for the NHPD method was more than the HPD method.
    Keywords: Activation energy, Coefficient of performance, Effective moisture diffusivity, Fluidized bed drying, Pharmaceutical plants
  • H. Fallahi, M. H. Abbaspour, Fard*, A. Azhari, M. Khojastehpour, A. Nikkhah Pages 163-171
    In this research, the imposed forces on three muscles including: Gastrocnemius muscle, Trapezius muscle and Quadratus lumborum of the tractor drivers during clutching have been studied. The sample included 30 persons and the research was conducted on two domestic tractors including: MF285 and MF399 models. The clutching forces for these tractors were measured as 340 N and 290 N, respectively. The difference between drivers’ knee angle of the two tractors was proved significant at the one percent level. The decrease of pain threshold after 30 seconds and 60 seconds clutching and 60 seconds rest after clutching in MF285 tractor in all three muscles were more than that of MF399 tractor. The impact of clutching on the average decrease of pain threshold, among all the drivers, and for all time intervals, during and after clutching in the Quadratus lumborum muscle for both tractors was more than the other two muscles. In order to reduce the imposed force of clutching for MF285 tractor, some modifications is suggested. In this regard the force transfer joint between the pedal and the disc in the mechanism of clutching can be replaced with one made of cast iron.
    Keywords: Algometer, Ergonomic, Muscle, Operator, Tractor
  • I. Ahmadi* Pages 172-183
    Cumulative effect of transmitted vibrations to the tractor driver not only leads to driver health problems, but also reduces the driver working efficiency. Tractor suspension system is one of the methods which is employed to lower the level of transmitted vibrations to the driver. In this study the design and performance assessment of a semi-active suspension model of tractor cabin was considered. Tractor full vibration model was developed first, and subsequently a semi-active ON-OFF damper model was designed. The examination of the model indicated that doubling the piston area and the volume of hydraulic accumulator air chamber, led to 39% increase and 31% reduction of the resonance frequency of transmitted vibrations to the driver, respectively. On the other hand doubling the piston area and the primary air pressure of the accumulator, affected the RMS of transmitted vibration to the driver by 77 cm s-2 reduction and 66 cm s-2 increase, respectively. Moreover, the numerical comparison of the model outputs with and without activation of semi-active cabin suspension, while the model was stimulated with the same input function, led to 43% improvement in RMS acceleration of the transmitted vibrations to the tractor seat. Therefore, the designed semi-active suspension model of cabin was able to attenuate the level of transmitted vibrations to the tractor driver.
    Keywords: Agricultural tractor, Modeling, Semi, active suspension, Tractor cabin
  • A. Imanmehr* Pages 184-190
    In this research the effects of drum speed and feed rate on the amount of wheat grain damages during threshing operation were investigated. A local flail type threshing machine for threshing wheat at three different drum speeds (11, 20 and 36.7 m/s) and at three different feed rates (0.013, 0.025 and 0.05 kg/s) was used. Increasing drum peripheral speed from 11 to 20 m/s has been resulted in increasing visible and invisible damages from 0.01% to 1.95% and from 2.13% to 16.5%, respectively. Increasing drum peripheral speed up to 36.7 m/s the visible and invisible damages observed as 24.3% and 36.85%, respectively. On the other hand, increasing the machine feed rate from 0.013 to 0.025 kg/s and then to 0.05 kg/s, the percent of broken seeds were decreased by 21.17% and 31.8%, respectively. The germination test showed that the both type of germinations (visible and propositional) decreased with increasing drum speed and increased with increasing feed rate. The electrical conductivity of the threshed seeds had a direct relationship with increasing the drum speed and decreasing the feed rate. The Slids10 and Sohag10 varieties were the toughest and the most weakened varieties, respectively in this investigation.
    Keywords: Wheat grain, Threshing, Mechanical damage, Grain quality, Germination test
  • Y. Ghasemi, M. H. Kianmehr*, B. Azadegan Pages 191-198
    Nowadays compost fertilizers are suitable alternative to chemical fertilizers, due to the threats for human health and agriculture products. The most important problems for applying the compost fertilizer in the farm are: transportation (high volume), high moisture content, spreading problem, impurity such as dust and storage. To solve the problems mentioned, pressing process such as converting the compost to pellets and granules are suggested. In this research the effects of some granulation parameters on the percent of useful granules in a laboratory scale rotating drum was evaluated. The percentage of useful granules decreased by increasing the granulation time and increased by increasing the percentage of drum filling. The optimal conditions for granules production was achieved at drum rotational speed of 40.38 rpm, granulation time of 15 min, drum filling of 10% and molasse percentage of 40.97. According to these conditions, the response for useful granule was estimated as 81.6% with R2 of 0.924.
    Keywords: Granulation, Organic fertilizer, Response, Surface Methods
  • H. Hooshmand, M. Loghavi* Pages 199-205
    The most advanced part of precision agriculture technology is yield monitoring of grain and non-grain crops. In this study, the horizontal pressing force of baling plunger and the angular position of the plunger connecting rod were simultaneously measured by installing a load cell and a shaft encoder on the connecting rod and plunger flywheel of a small rectangular baler, respectively. The signals of these sensors were processed in an electronic board and the output data were recorded on a portable computer for monitoring and further analysis. Before baling the harvested alfalfa from the test field, random samples were collected and weighted to obtain a referenced measure of the yield variation along the entire field. Comparing the yield data with the pressing energy and angular position data indicated a good correlation between the throughput rate of the baler and the horizontal force imparted on the baler plunger. The estimated crop yield variations were geo-referenced by using a GPS receiver. By combining the output data of the installed sensors and the positioning data, the yield map of the test field was prepared.
    Keywords: Alfalfa, Hay baler, Energy monitoring system, Yield map
  • M. Ghasemi, Varnamkhasti*, S. M. Hashemi, S. A. Hashemi Pages 206-216
    As one of the most important conditions in sustainable agriculture, optimization of energy consumption in agriculture is necessary in order to reduce the production cost and saving non renewable resources as well as reduction of air pollutants. In this regard, this study was conducted in Saman region, Chaharmahal va Bakhtiari province. A linear programming based on Data Envelopment Analysis (DEA) was used for optimization of energy consumption in peach production in order to increase the technical efficiency. By performing a linear regression analysis, some inputs including animal fertilizer, pesticide, human labor and machinery had no significant influence on product yield, while some other inputs including fuel, electricity, water and chemical fertilizer showed a significant effect on the product yield. Therefore, the latter inputs and the product yield were considered as the inputs and output, respectively. Selecting the BCC model (efficiency to variable scale model of input nature) and using DEA Solver software, efficient and inefficient farmers were determined. The efficient farmers had the technical efficiency of unit (one) and the inefficient farmers had this value within 0.47-0.94. Also, the technical efficiency of inefficient farmers was computed as 0.74. This means that using 74% of the inputs and keeping the current yield, the inefficient farmers can approach to the efficiency limit. Total technical efficiency of all farmers was found to be 0.82. Based on the results, the maximum value of inefficiency belonged to electricity energy with 65.32%.
    Keywords: Technical efficiency, Peach, Saman region
  • B. Emadi, A. Nikkhah, M. Khojastehpour, H. Payman Pages 217-227
    In this study, the energy and economic analysis of peanut production in Guilan province of Iran was studied. Data were collected from questionnaires of 75 farmers. The data were collected from three farm size categories namely: 0.1–0.5 ha, 0.5-1 ha and larger than 1 ha. The results revealed that 19407.36 MJ ha-1 energy input was totally consumed. The highest share of energy consumption belonged to diesel fuel (50.05%) followed by chemical fertilizers (19.14%). The mean difference of energy inputs including machinery, diesel fuel and electricity among different sizes of farms was significant at the 5% level. The average energy efficiency in different farm size categories including less than 0.5 ha, 0.5-1 ha and more than 1 ha were 3.67, 4.02 and 4.12, respectively. The energy productivity of these sizes was calculated as 0.155, 0.169 and 0.174 kg MJ-1, respectively. The Cobb-Douglas model results showed that the effects of inputs including human labor, machinery, chemical fertilizers and electricity on the yield were positive, while the effect of inputs including seed, diesel fuel and chemicals on peanut yield were negative. The benefit-cost ratio was calculated as 1.82. Farmers with a farm larger than 1 ha used the least amount of energy and input costs.
    Keywords: Guilan province, Peanut, Cost analysis, Energy efficiency, Farm size