مهندسی زراعی

چکیده بازیابی فسفر به‌عنوان استروویت (فسفات آمونیوم منیزیم) از تصفیه خانه‌های فاضلاب به‌دلیل پتانسیل استفاده مجدد به‌عنوان کود فسفره توجه پژوهش‌گران را به خود جلب کرده است. لذا هدف از این پژوهش بررسی اثر استروویت جایگزین شده با کود سوپر فسفات تریپل بر زیست فراهمی فسفر در گیاه گندم بود. بدین منظور آزمایشی فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی در 3 تکرار به‌صورت گلدانی به اجرا درآمد. فاکتورها شامل کاربرد نسبت‌های مختلف کود استروویت جایگزین شده با سوپر فسفات تریپل در شش سطح (S0:P0، S0:P100، S25:P75، S50:P50، S75:P25 و S100:P0) و سه سطح فسفر (50، 100 و 150 کیلو-گرم سوپر فسفات در هکتار) و در مجموع 54 گلدان بود. میزان کاربرد استروویت بر اساس مقدار فسفر کل (P2O5) سوپر فسفات تریپل محاسبه شد. بر پایه نتایج بدست آمده تمامی تیمارهای مورد بررسی و اثر متقابل آنها در سطح احتمال یک درصد (p < 0.01) معنی‌دار شد. مقایسه میانگین‌‌های اثر تیمارهای مختلف استروویت نشان داد با جایگزین کردن استروویت به جای کود سوپر فسفات تریپل در هر سه سطوح کودی، بیش‌ترین وزن تازه اندام هوایی (با میانگین 79/7 گرم درگلدان)، وزن خشک اندام هوایی (با میانگین 13/1 گرم درگلدان) غلظت نیتروژن اندام هوایی (با میانگین 82/4 درصد) و جذب آن (با میانگین 44/5 گرم درگلدان) از کاربرد تیمار S75:P25 150 کیلوگرم کود سوپر فسفات در هکتار بدست آمد. همچنین نتایج نشان داد بیش‌ترین مقدار غلظت و جذب فسفر به‌ترتیب با میانگین 174/0 درصد و 197/0 گرم در گلدان از کاربرد تیمار S75:P25 150 کیلوگرم کود سوپر فسفات در هکتار بدست آمد که نسبت به کاربرد تیمار S75:P25 50 و 100 کیلوگرم سوپر فسفات در هکتار به‌ترتیب افزایشی معادل با 43/26، 89/59، 49/11 و 14/43 درصد داشت. با وجود حلالیت کم استروویت (کم‌تر از 5%) اثر زراعی برابر و برتر با کودهای تجاری فسفره دارد. بنابراین بازیابی فسفر از لجن فاضلاب به‌صورت استروویت به‌عنوان یک راهکار مدیریتی مؤثر در تامین فسفر خاک و گیاهان توصیه می‌شود.

چکیده آنتوریوم یکی از مهم‌ترین گل‌های زینتی با تقاضای زیاد بازار در مقیاس جهانی است که فاکتورهای کیفی و کمی این گل می‌تواند تحت تأثیر فاکتورهای زیادی از جمله تغذیه قرار گیرد لذا جهت بررسی کاربرد زغال زیستی (در سه سطح 0، 5 و 10 درصد) و اسیدهیومیک‌ (در سه غلظت 0، 500 و 1000 میلی‌گرم بر لیتر) بر ویژگی‌های کمی، کیفی و تغذیه‌ای گل آنتوریوم آزمایشی به صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی در سه تکرار در گلخانه دانشکده کشاورزی دانشگاه شهید چمران اهواز انجام گرفت. نتایج نشان داد که مصرف اسیدهیومیک‏ و زغال زیستی سبب افزایش معنی‌دار وزن تر و خشک ریشه، سطح برگ، طول اسپات، تعداد گل، کلروفیل کل، نیتروژن و پتاسیم گردید. بیشترین وزن تر(62/50 گرم) و خشک (12/5 گرم) ریشه گیاه در اثر کاربرد 10 درصد زغال زیستی همراه با 1000 میلی‌گرم بر لیتر اسیدهیومیک‌ به دست آمد که نسبت به 1000 میلی‌گرم بر لیتر اسیدهیومیک بدون زغال زیستی به ترتیب افزایش 75/48 و 20/93 درصدی داشت. همچنین بیشترین تعداد گل و میزان کلروفیل در بالاترین غلظت ‌اسیدهیومیک و زغال زیستی به دست آمد. طی کاربرد اسیدهیومیک‏ طول ساقه گل‌دهنده، نسبت به شاهد افزایش معنی‌داری داشت به طوری که بیشترین میزان طول ساقه گل‌دهنده و طول اسپات در غلظت 1000 میلی‌گرم بر لیتر اسیدهیومیک‌ به دست آمد. به طوری کلی کاربرد اسیدهیومیک‌ و زغال زیستی موجب بهبود ویژگی‌های کمی، کیفی و تغذیه‌ای در گل آنتوریوم گردید.

چکیده طبقه‌بندی محصولات کشاورزی با استفاده از سنجش از دور، یک روش مهم و مؤثر برای تفکیک و تحلیل و طبقه‌بندی محصولات است. استفاده از سنجش از دور، به‌دلیل فراهم آوردن داده‌های به هنگام و قابلیت تحلیل تصاویر و همچنین امکان مطالعه یک محدوده وسیع و با دقت قابل قبول، کمک شایانی به برنامه‌ریزان و مجریان بخش کشاورزی می‌کند. در این پژوهش، برای پایش محصولات زراعی عمده پهنه و تفکیک محدوده کشاورزی از سایر مناطق، از تصاویر سری زمانی ماهواره لندست 8 استفاده شد. براساس نتایج، مساحت اراضی گندم و جو منطقه، 10639 هکتار برآورد شد که در مقایسه با آمارنامه جهادکشاورزی یعنی 56/9956 هکتار، خطایی حدود 8/6 درصد را نشان می‌دهد. برای شناسایی و تهیه نقشه کشت محصولات کشاورزی مختلف از دو الگوریتم ماشین بردار پشتیبان و شبکه‌عصبی مصنوعی استفاده شد و محصولات در پنج طبقه، کشت تابستانه (صیفی جات: خیار، گوجه، هندوانه، خربزه)، مزارع کشت غلات زمستانه (گندم و جو دیم)، مزارع کشت آبی (یونجه، گندم، جو و کلزای آبی، سیب زمینی)، کشت برنج و اراضی غیر کشاورزی طبقه‌بندی شدند. کمترین مقدار خطای کمیسیون در هر دو روش طبقه‌بندی، 1/8 درصد، مربوط به کشت تابستانه است و خطای امیسیون در اراضی غیرکشاورزی در روش ماشین‌بردار پشتیبان 5/0 و در روش شبکه عصبی مصنوعی 5/2 درصد بود.

چکیده قَهوه نوعی نوشیدنی رایج است که از دانه‌های بوداده و آسیاب‌شده گیاه قهوه به دست می‌آید. هنگام رسیدن میوه‌ی گیاه قهوه، دانه‌های قهوه را برداشت، فرآوری و درنهایت خشک می‌کنند. دانه‌های قهوه‌ی خشک‌شده به درجات مختلف بوداده می‌شوند و بسته به عطر و طعم مورد نظر، درجه‌بندی‌ می‌شود. تشخیص ناخالصی‌ها و تقلب‌های طبیعی و غیرطبیعی در قهوه از اهمیت بالایی برخوردار است. در این تحقیق استفاده از فناوری بینی الکترونیکی و هوش مصنوعی به منظور تشخیص تقلب‌ قهوه ربوستا در قهوه نوع عربیکا (Medium Dark) مورد ارزیابی قرار گرفت. جهت انجام آزمایش‌ها و تقلب از نمونه قهوه ربوستا با درصد‌های وزنی 10 ،40،30،20 و 50 درصد به صورت محلول استفاده شد. برای انجام آزمایش‌های مرتبط با بویایی از بینی الکترونیکی مجهز به هشت حسگر اکسید فلزی استفاده شد. برای تجزیه و تحلیل داده‌ها، از روش‌های هوش مصنوعی شامل تحلیل‌های PCA و ANN استفاده شد. نتایج PCA نشان داد که 87% از کل واریانس داده‌ها توسط PC1 و 8% با PC2 توضیح داده شده‌اند و دو مؤلفه اصلی بیان شده، 95٪ از واریانس کل داده‌های نرمال شده را تشکیل می‌دهند. همچنین روش ANN نسبت به روش LDA دقت بالاتری را نشان داد. بینی الکترونیکی نشان دادکه ابزاری سریع و مؤثر برای تشخیص مواد تقلبی در قهوه است.

چکیده در این تحقیق یک پمپ آب ترکیبی با محرک هوای فشرده طراحی و ساخته شد که بدون نیاز به حسگر سنجش ارتفاع آب و شیرهای نیوماتیکی (مشابه پمپ هیدرونیوماتیک) قادر به پمپاژ آب باشد. پمپ مذکور با پمپ هیدرونیوماتیک از نظر دبی و بازده مقایسه شد. آزمایشهای میدانی در قالب طرح فاکتوریل در بلوک‌های کاملاً تصادفی انجام و دبی و راندمان پمپاژ آب به عنوان متغیرهای وابسته بررسی شدند. متغیرهای مستقل مورد بررسی شامل عمق غوطه‌وری (چهار سطح)، فشار هوای ورودی (شش سطح)، نوع و مد کاری پمپ (پنج سطح) بودند. آزمایشها در چهار تکرار انجام شد. نتایج نشان داد که نوع پمپ، عمق غوطه‌وری و فشار هوای ورودی به طور معنی‌داری بر دبی و بازده پمپ آب تأثیر می‌گذارند. با افزایش عمق غوطه‌وری و فشار هوای ورودی، دبی و بازده پمپ‌ها در هر پنج مدل و مد کاری افزایش یافت. پمپ هیدرونیوماتیک به دلیل ساختار متفاوت خود، دبی بالاتری نسبت به پمپ هوای فشرده ترکیبی داشت. در بین پمپ‌های مورد بررسی، پمپ هوای فشرده ترکیبی در عمق غوطه‌وری 2 متر بهترین عملکرد را نشان داد. بازده این پمپ در حالت‌های مختلف به ترتیب 3/10 درصد برای حالت عملکرد به صورت پمپ هوارانش، 8/20درصد برای پمپ جوششی، 3/19درصد برای پمپ ترکیبی جوششی-هوارانش، 1/27 درصد برای پمپ ترکیبی سه‌حالته و 2/25 درصد برای پمپ هیدرونیوماتیک بود. با توجه به راندمان نسبی بالاتر، ساختار ساده‌تر و عدم نیاز به مدار الکترونیکی برای راه‌اندازی، پمپ آب با محرک هوای فشرده ترکیبی سه‌حالته به عنوان روش بهینه برای پمپاژ آب با هوای فشرده انتخاب شد. پمپ ترکیبی سه‌حالته با عملکرد مطلوب، ساختار ساده و عدم نیاز به تجهیزات الکترونیکی، روشی کارآمد و مقرون‌به‌صرفه برای پمپاژ آب با هوای فشرده ارائه می‌دهد.

چکیده خشک‌کردن از اقتصادی‌ترین روش‌های نگهداری مواد غذایی است که به منظور افزایش عمر مفید آنها استفاده می‌شود. ریزپوشانی، مواد غذایی حساس را در برابر شرایط نامطلوب محیطی (مانند اثر رطوبت و اکسیژن) محافظت کرده و باعث کاهش نوسان کیفیت مواد غذایی می‌شود. اساس ریزپوشانی به روش خشک‌کردن پاششی شامل تهیه امولسیون یا سوسپانسیون و پاشش آن در هوای گرم محفظه خشک‌کن است. گروه رنگدانه-های گیاهی آنتوسیانین، به طور ویژه مورد توجه قرار گرفته‌اند، اما در برابر شرایط فرآوری ناپایدارند. هدف اصلی این پژوهش، بررسی ریزپوشانی عصاره چای ترش به روش خشک‌کردن پاششی، به عنوان یک روش مقیاس‌پذیر برای توسعه فرمولاسیون‌های پایدار آنتوسیانین بود. عصاره‌گیری از چای ترش انجام شد و پس از طی مرحله تغلیظ، با صمغ عربی و مالتودکسترین به عنوان مواد حامل ترکیب شد. به منظور بهینه‌یابی تهیه پودر از عصاره آماده شده، از روش سطح پاسخ با طرح مکعب مرکزی استفاده شد، تایک مدل ریاضی برای پیش‌بینی رفتار فرآیند بدست آید. اثر متغیرهای مستقل شامل مقدار ماده دیواره (4، 7 و 10 درصد) و عصاره چای ترش (1، 2 و 3 درصد) بر متغیرهای وابسته مانند آنتوسیانین کل، آنتوسیانین سطحی و میزان کارایی درون‌پوشانی بررسی شد. محتوای رطوبت، شاخص حلالیت، چگالی توده، ضربه و ذره، جریان‌پذیری و تخلخل نیز در نمونه پودرها بررسی شد. داده‌های به دست آمده با استفاده از نرم افزار 11 Design Expert مدل‌سازی شد. تحلیل داده‌ها نشان داد که بهترین مدل برای برآورد آنتوسیانین سطحی و میزان درون‌پوشانی آنتوسیانین به ترتیب مدل درجه سوم با ضریب تبیین 8853/0 و 9205/ بوده است. پس از بهینه‌یابی نهایی، مقدار SAC 49/0 و TAC 371/4 میلی‌گرم بر لیتر، EE 27/42 درصد، محتوای رطوبت 92/3 و شاخص حلالیت 47/45 درصد، چگالی توده 98/0 ، چگالی ضربه 03/1 و چگالی ذره 28/2 گرم بر سانتی‌متر مکعب بدست آمد. شاخص کار و هازنر جریان‌پذیری عالی پودرها را تایید کرد. مقادیر بهینه ماده دیواره 66/6% و ماده موثره 63/1% بدست آمد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان داد که ذرات پودر در ابعاد میکرومتر و با شکل تقریبا کروی بودند. مورفولوژی پودرهای حاوی درصد بالاتر از صمغ عربی، چروکیدگی و فرورفتگی بیشتری در مقایسه با پودرهای با مقادیر بالاتر مالتودکسترین داشتند.

چکیده داده‌های خاک مانند هر داده مکانی ممکن است دارای خودهمبستگی مکانی باشند. اگر این وابستگی مکانی در باقیمانده‌های یک مدل آماری مشاهده شود، یکی از فرضیه‌های کلیدی آنالیز آماری که شامل استقلال و توزیع یکنواخت باقیمانده‌ها است، نقض می‌شود. معمولا الگوریتم‌های یادگیری ماشین، خودهمبستگی مکانی در داده-های خاک را درنظر نمی‌گیرند. مطالعه حاضر سعی دارد خودهمبستگی مکانی را به عنوان یک متغیر مستقل در مدلسازی تخمین شوری خاک لحاظ کند و نتایج تخمین را بررسی کند. بدین منظور، شوری خاک سطحی در 297 نقطه در منطقه آبیک قزوین اندازه‌گیری شد و متغیرهای محیطی مهم انتخاب شدند. سپس یک مدل غیرمکانی حداقل مربعات معمولی و یک مدل رگرسیون مکانی بر داده‌های شوری خاک برازش داده شد. از دو شاخص موران و جری برای تشخیص خودهمبستگی مکانی استفاده گردید. نقشه توزیع مکانی شوری خاک در منطقه آبیک قزوین نشان می‌دهد در بخش‌های شمالی، شمال شرق و شمال غرب به سمت مرکز منطقه مورد مطالعه میزان شوری خاک کم بوده و بیشترین مقدار و محدودیت شوری در مناطق جنوب و جنوب شرقی دیده می‌شود. مقدار شاخص موران 57/0 و مقدار شاخص جری 4/0 به دست آمد که براساس هر دو شاخص، ویژگی شوری خاک در منطقه مورد نظر دارای خودهمبستگی مکانی است. با وارد کردن خودهمبستگی مکانی در مدل رگرسیون مکانی در مقایسه با مدل غیرمکانی نتایج پیش‌بینی بهبود یافت. با لحاظ کردن خودهمبستگی مکانی، مقدار R2 افزایش، درحالیکه مقادیر AIC، خودهمبستگی مکانی باقیمانده‌ها و RMSE کاهش یافت. به نظر می‌رسد ادغام خودهمبستگی مکانی در مدل‌سازی خصوصیات خاک امری ضروری است و باید در نظر گرفته شود.

چکیده رطوبت خاک به دلیل تاثیرگذاری زیاد بر بازتاب طیفی خاک و تغییرپذیری زمانی و مکانی بالا، مهمترین عامل اختلاگر در بکارگیری تکنیک طیف‌سنجی بازتابی مرئی و مادون قرمز نزدیک (VNIRS) جهت برآورد فلزات سنگین خاک به حساب می‌آید. در این پژوهش، قابلیت الگوریتم متعامدسازی پارامتر خارجی (EPO) در کاهش اثر رطوبت از بازتابندگی طیفی خاک به منظور بهبود قابلیت روش‌های یادگیری ماشین در برآورد فلزات سنگین مورد ارزیابی قرار گرفته است. بدین منظور، تعداد 129 نمونه خاک از مزارع آلوده به فلزات سنگین در استان‌های تهران، گیلان و آذربایجان شرقی برداشت شد. میزان نیکل و سرب نمونه‌های خاک هواخشک و الک‌شده در آزمایشگاه اندازه‌گیری شدند. بازتابندگی طیفی نمونه‌های خاک در ۷ سطح رطوبتی (هواخشک، ۶، ۱۲، ۱۸، ۲۴، ۳۰ و ۳۶درصد) با استفاده از طیف-سنج FieldSpec-3 و پروب تماسی در محدوده 350-2500 نانومتر در اتاق تاریک اندازه‌گیری شدند. الگوریتم EPO با استفاده از مجموعه نمونه‌های واسنجی توسعه داده شد. از الگوریتم‌های یادگیری ماشین PLSR و SVR جهت برآورد فلزات سنگین استفاده شد. نتایج نشان داد که VNIRS قابلیت بالایی در برآورد فلزات سنگین بصورت هواخشک دارد. حضور رطوبت در خاک، حتی در سطح 6%، منجر به کاهش معنی‌داری در قابلیت این تکنیک در برآورد دقیق فلزات سنگین می‌گردد. در رطوبت بیشتر از 24 درصد، عملکرد مدل‌های یادگیری ماشین برای برآورد فلزات سنگین در کلاس متوسط (1.4<RPD <2) قرار می‌گیرند. بطورکلی، بکارگیری روش EPO، از طریق اصلاح اثر رطوبت بر بازتابندگی طیفی، سبب بهبود قابلیت روش‌های یادگیری ماشین مبتنی بر VNIRS در برآورد فلزات سنگین خاک می‌شود. در میان دو روش‌ یادگیری ماشین، SVR بهترین عملکرد را برای مدل‌سازی نیکل و سرب به دست داد. نتایج حاکی از آن است که VNIRS در برآورد نیکل نسبت به سرب قابلیت بیشتری دارد.