مهندسی زراعی

چکیده یکی از مشکلات اساسی مرکبات رشدیافته در خاک‌های ‌آهکی کمبود آهن است، بنابراین آگاهی از فرایند آزادسازی آهن از فاز جامد به محلول ‌خاک، می‌تواند در مدیریت این خاک‌ها در استفاده بهتر از آهن بومی ‌خاک مؤثر باشد. هدف از مطالعه حاضر شناسایی عوامل مؤثر بر سینتیک ‌آزادسازی آهن در تعدادی از خاک‌های ‌آهکی باغات‌پرتقال در منطقه داراب، جنوب ایران بود. 10 خاک از باغات‌پرتقال در منطقه داراب، استان‌فارس که دارای ویژگی‌های شیمیایی و فیریکی مختلف بودند، انتخاب و محتوای آهن آن‌ها توسط عصاره‌گیر DTPA در دوره زمانی 5 دقیقه تا 48 ساعت استخراج شد. داده‌های آزادسازی آهن به شش مدل سینتیکی مختلف برازش داده‌شد و مدل‌های سینتیکی برتر با استفاده از بیش‌ترین ضریب‌تبیین و کم‌ترین خطای استاندارد برآورد انتخاب شدند. الگوی آزادسازی آهن در خاک‌ها نشان داد که در زمان‌های ابتدایی، آزادسازی آهن سریع بود ولی در ادامه با سرعت کندتری ادامه پیدا کرد، ولی هیچ‌گاه تا 48 ساعت به‌تعادل نرسید. در بین مدل‌های سینتیکی، معادلات مرتبه‎ای برازش خوبی را بر داده‌های آزادسازی آهن نداشتند ولی مدل‌های الوویچ ساده، تابع‌توان و پخشیدگی‌سهموی به خوبی داده‌های آزادسازی آهن را توصیف‌کردند و بهترین مدل تابع‌توان بود. ماده‌آلی و درصد شن همبستگی مثبت و معنی‌داری با سرعت آزادسازی آهن خاک از فاز جامد به محلول داشتند، درحالی‌که بین سرعت آزادسازی آهن با شوری‌خاک، pH، درصد سیلت و رس همبستگی منفی‌معنی‌داری وجود داشت. به‌نظر می‌رسد افزودن شن جهت سبک‌تر کردن بافت خاک، افزودن ماده آلی و کاهش شوری (آبشویی) خاک‌های آهکی تحت کشت پرتقال می‌تواند به آزاد شدن آهن بومی‌خاک از فاز جامد به محلول‌خاک و در نتیجه بهبود تغذیه آهن کمک شایانی کند.

چکیده تولید پسماند و انتشار آلاینده‌ها از چالش‌های اصلی فرآیندهای تولیدی است که نه تنها هزینه‌های اقتصادی را افزایش می‌دهد، بلکه باعث اتلاف منابع و آسیب‌های محیط‌زیستی می‌شود. در این راستا، رویکرد تولید پاک و استفاده از فناوری‌های پاک به عنوان راهکارهایی مؤثر برای کاهش مصرف مواد اولیه، انرژی و آلاینده‌ها مطرح شده‌اند. حسابداری هزینه جریان مواد (MFCA) به عنوان ابزاری نوین در مدیریت محیط‌زیستی و مالی، با هدف کمی‌سازی جریان‌های مواد و هزینه‌های مرتبط با ضایعات، به بهبود بهره‌وری و کاهش اثرات منفی محیط‌زیستی کمک می‌کند. این مطالعه با به‌کارگیری روش MFCA، به تحلیل انرژی و اقتصادی تولید زیتون در باغات شهرستان طارم پرداخته است. داده‌های مورد نیاز از طریق پرسشنامه‌های میدانی جمع‌آوری و با استفاده از استاندارد ISO 14051 تحلیل شدند. نتایج نشان داد که مجموع انرژی ورودی برای تولید زیتون 51/77417 مگاژول بر هکتار است که بیشترین سهم آن مربوط به برق (۵9 درصد) و کودهای شیمیایی (۱5 درصد) می‌باشد. انرژی خروجی مثبت و منفی به ترتیب ۴۸/۴۰۲۲۱ و 0۴/6853 مگاژول بر هکتار محاسبه شد که هدررفت محصول (71 درصد) و آبشویی نیترات (۲1 درصد) بیشترین سهم را در انرژی‌های منفی داشتند. از نظر اقتصادی، هزینه نیروی کارگری با 67 درصد بیشترین سهم را در بین هزینه‌های متغیر به خود اختصاص داد. همچنین، نسبت سود به هزینه در روش MFCA (26/2) نسبت به روش مرسوم (95/1) کاهش یافت که نشان‌دهنده تأثیر هزینه‌های پنهان ضایعات و هدررفت منابع است. این مطالعه نشان می‌دهد که استفاده از MFCA می‌تواند به بهبود شفافیت در مدیریت منابع، کاهش هزینه‌ها و دستیابی به اهداف توسعه پایدار در تولید زیتون کمک کند. پیشنهاد می‌شود با بهینه‌سازی سیستم‌های آبیاری، کاهش هدررفت محصول و توسعه مکانیزاسیون، بهره‌وری انرژی و اقتصادی در این بخش افزایش یابد.

چکیده ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی و مکانیکی خاک در سلامت خاک، بهره‌وری کشاورزی و ارزیابی پایداری آن نقش اساسی دارند. درک توزیع مکانی این ویژگی‌ها برای مدیریت مؤثر اراضی و کشاورزی پایدار ضروری است. نقشه‌برداری رقومی خاک (DSM) با استفاده از داده‌های محیطی و الگوریتم‌های یادگیری ماشین (ML)، ابزاری قدرتمند برای پیش‌بینی ویژگی‌های خاک است. هدف این پژوهش، پیش‌بینی توزیع مکانی میانگین وزنی قطر خاکدانه‌ها (MWD) و کربن آلی خاک (SOC) با استفاده از روش DSM و رتبه‌بندی متغیرهای محیطی مؤثر با مدل‌هایML و مقایسه این مدل‌ها ‌در منطقه فریدن، استان اصفهان بود. شش الگوریتم ML شامل شبکه‌ عصبی مصنوعی (ANN)، جنگل تصادفی (RF)، مدل کوبیست (Cubist)، ماشین بردار پشتیبان (SVM)، الگوریتم K نزدیک‌ترین همسایه (KNN) و مدل رگرسیون درختی توسعه‌یافته (BRT) برای ارتباط دادن متغیرهای محیطی و ویژگی‌های خاک استفاده شدند. مدل‌سازی با چهار مجموعه‌داده شامل داده‌های سنجش از دور، توپوگرافی، ویژگی‌های خاک و داده‌های طبقه‌بندی شده انجام شد و عملکرد مدل‌ها با استفاده از ضریب تعیین (R²)، ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) و میانگین خطای مطلق (MAE) ارزیابی گردید. نتایج نشان داد که بهترین دقت پیش‌بینی برای MWD، در مدل KNN در سناریوی چهارم (59/0=R²، 19/0= RMSEو 16/0=MAE) و برای SOC، در مدل cubist در سناریوی چهارم (78/0=R²، 12/4= RMSEو 53/3=MAE)، به‌دست آمد. سیلت (Silt) مهم‌ترین متغیر برای MWD بود و VV و CHND در رتبه‌های بعدی قرار گرفتند. برای پیش‌بینی SOC، MRVBF و Clay بیشترین تأثیر را داشتند. در نهایت، مدل‌های cubist و KNN با ترکیب داده‌های توپوگرافی و اقلیمی، به‌عنوان ابزاری مؤثر برای پیش‌بینی ویژگی‌های کیفی خاک و تولید نقشه‌های رقومی خاک انتخاب شدند. این روش‌ها به‌ویژه در مناطقی با اقلیم مشابه و شرایط نمونه‌برداری محدود، می‌توانند به بهبود بهره‌وری کشاورزی و ارتقای مدیریت پایدار اراضی کمک کرده و همچنین به سیاست‌گذاران در شناسایی مناطق بحرانی و کاهش اثرات منفی زیست‌محیطی یاری رسانند.

چکیده پتاسیم یکی از مهم‌ترین عناصر غذایی است که کمبود آن سبب کاهش رشد و عملکرد گیاه کلزا می‌گردد. کاربرد اصلاح‌کننده-های معدنی مانند زئولیت رویکرد مناسبی در جهت بهبود کیفیت خاک و افزایش پتاسیم خاک می‌باشد. این پژوهش با هدف تعیین اثر کاربرد زئولیت و زئولیت غنی‌شده با پتاسیم بر عملکرد، اجزای عملکرد و غلظت عنصر پتاسیم در خاک و گیاه کلزا، در دو خاک با بافت متفاوت انجام شد. این آزمایش به صورت اسپلیت پلات در سه تکرار و در شرایط گلدانی در گلخانه تحقیقاتی دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری در سال 1401 انجام شد. عامل اصلی شامل دو نوع خاک ( لوم شنی‌ و لوم رسی سیلتی) و عامل فرعی در دوازده سطح شامل شاهد، کود سولفات پتاسیم در دو سطح 32 و 46 میلی-گرم در کیلوگرم، کاربرد 2، 4 و 6 گرم زئولیت به‌همراه 32 میلی-گرم کود سولفات پتاسیم در کیلوگرم، 2، 4 و 6 گرم زئولیت به-همراه 46 میلی‌گرم کود سولفات پتاسیم در کیلوگرم و 2، 4 و 6 گرم زئولیت غنی‌شده با پتاسیم در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد اثر تیمار اصلاح‌کننده بر تمامی صفات مورد مطالعه و اثر متقابل نوع خاک و تیمار اصلاح‌کننده تنها بر عملکرد دانه معنی‌دار گردید. اثر تیمار نوع خاک بر تمامی صفات به جز پتاسیم دانه معنی‌دار گردید. بیش‌ترین عملکرد دانه (46/6 گرم در گلدان) در خاک لوم رسی سیلتی و تیمار 4 گرم زئولیت در کیلوگرم به‌همراه 46 میلی‌گرم در کیلوگرم کود سولفات پتاسیم (T7) مشاهده شد. در بین تیمارهای زئولیت غنی شده، 4 گرم زئولیت غنی شده (T11)، بیش‌ترین تأثیر را بر صفات مورد مطالعه داشت. به‌طور کلی می‌توان نتیجه گرفت بهترین نتایج در تیمار 4 گرم زئولیت در کیلوگرم به‌همراه 46 میلی‌گرم در کیلوگرم کود سولفات پتاسیم (T7) بدست آمد. در بین تیمارهای مقادیر مختلف زئولیت غنی‌شده با پتاسیم، تیمار 4 گرم زئولیت غنی‌شده موثرترین تیمار بر صفات مورد مطالعه بود.

چکیده مدل‌سازی در زمینۀ شناخت عوامل مؤثر بر ویژگی‌های خاکی از کلیدی‌ترین روش‌های مطالعۀ خاک است. از آن‌جایی که کمبود عنصر روی در خاک‌های آهکی رایج است و ریزمغذی‌ها در بهبود عملکرد و کیفیت محصول نقش مهمی دارند، از این رو، تعداد 203 نمونه از عمق 0 تا 10 سانتی‌متری خاک‌ها در بخش-هایی از شمال استان خوزستان به شکل مرکب برداشت گردید. سپس ویژگی‌های خاک شامل واکنش خاک، هدایت الکتریکی، بافت، محتوای کربن آلی و کربنات کلسیم معادل به منظور مدل-سازی پراکنش روی قابل عصاره‌گیری با DTPA در منطقۀ مطالعاتی اندازه‌گیری شدند. از شبکۀ عصبی مصنوعی چندلایه در محیط نرم‌افزار SPSS نسخه 26 برای مدل‌سازی استفاده شد. بهینه-ترین آرایش شبکۀ عصبی با ترکیب 3 (تعداد لایه‌های خروجی)، 5 (تعداد نورون‌ها) و 7 (تعداد لایه‌های ورودی) بر مبنای تابع سیگمویئدی با یک لایۀ پنهان و 8/90 درصد تخمین درست گزینش گردید. همچنین به منظور صحت‌سنجی عملکرد مدل از منحنی مشخصه عامل گیرنده (ROC) استفاده و مشخص شد کلاس‌های با غلظت کم و متوسط به ترتیب با مقادیر مساحت زیر سطح نمودار 94/0 و 91/0 با حساسیت عالی و کلاس با غلظت زیاد با مساحت زیر منحنی 75/0 و حساسیت نسبتاً خوب مدل‌سازی شده است. کربن آلی، کربنات کلسیم معادل و هدایت الکتریکی نیز به ترتیب مهم‌ترین پارامترها در مدل‌سازی روی قابل دسترس خاک بودند. با توجه به نتایج عملکرد شبکۀ عصبی مصنوعی اعم از تخمین صحیح کلاس‌ها و همچنین اعتبارسنجی مدل می‌توان اذعان نمود مدل‌سازی صورت پذیرفته توانسته است عوامل مؤثر بر توزیع روی قابل دسترس را در ناحیۀ مطالعاتی به خوبی شناسایی نماید.

چکیده استفاده از باکتری‌های ریزوسفری مقاوم به شوری یک راهبرد موثر برای بهبود رشد گیاهان در خاک‌های شور می‌باشد. این مطالعه با هدف جداسازی باکتری‌های بومی مقاوم به شوری از ریزوسفر گیاهان بیابانی استان کرمان و تاثیر کاربرد آن‌ها بر برخی از خصوصیات فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی گیاه ذرت در شرایط تنش شوری انجام شد. در این مطالعه ابتدا از ریزوسفر درختان بیابانی باکتری‌ها جداسازی و خالص‌سازی شد. سپس رشد باکتری‌ها در غلظت‌های مختلف کلرید سدیم (0، 320، 650 و 850 میلی‌مولار) مورد بررسی قرار گرفت. همچنین آزمون گلخانه‌ای در قالب طرح پایه کامل تصادفی با آرایش فاکتوریل شامل 4 سویه باکتری ‌(BZ79، BR90، BG59، BG71 و B0 (شاهد بدون باکتری)) و دو خاک شور و غیرشور در سه تکرار روی گیاه ذرت انجام شد. در پایان دوره پارامترهای فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی گیاه ذرت اندازه‌گیری شد. نتایج تجزیه آماری نشان داد که باکتری‌ها از نظر مقاومت به شوری با هم تفاوت معنی‌داری داشتند و برخی از باکتری‌ها توانایی تحمل غلظت‌های بالای کلرید سدیم تا 850 میلی‌مولار را نیز داشتند. بر اساس نتایج گلخانه با افزایش سطح شوری خاک، وزن خشک اندام هوایی (4/51 درصد)، میزان کلروفیل a (2/64 درصد)، کلروفیل b (115 درصد) و کاروتنوئید (3 درصد) کاهش یافت. اما تلقیح گیاه با باکتری‌های مقاوم باعث افزایش معنی‌دار پارامترهای فوق در خاک‌های شور شد. در خاک شور کاربرد باکتری‌های BZ79، BR90، BG59 و BG71 وزن خشک اندام هوایی را به ترتیب 2/62، 5/39، 59 و 4/41 درصد نسبت به شاهد بدون تلقیح باکتری افزایش داد. تلقیح گیاه ذرت با باکتری‌های BZ79، BG59 و BG71 در خاک شور غلظت کلروفیل a را به ترتیب 7/1، 9/1 و 4/2 برابر و غلظت کلروفیل b را به ترتیب 6/2، 7/1 و 8/1 برابر نسبت به شاهد افزایش داد وکاربرد دو باکتری‎ BR90 وBG59 توانست میزان کاروتنوئید را بیش از سه برابر نسبت به شاهد افزایش دهد. با توجه به تاثیر مفید باکتری‌های بومی مقاوم در شرایط شوری خاک، این میکروارگانیسم‌ها پتانسیل کاندید شدن به عنوان کود زیستی را در آینده خواهند داشت.

چکیده دستگاه خشک کن خلائی مادون قرمز به دلیل حفظ کیفیت محصول به صورت گسترده در صنایع خشک‌کردن محصولات کشاورزی کاربرد دارد. با این حال انرژی بسیار بالایی را در مقایسه با سایر خشک‌کنها مصرف می‌کند و استفاده از آن به صورت پیوسته با توجه به طولانی بودن مدت فرایند، موجب افت برخی از صفات کیفی محصول می‌گردد. همچنین ساخت نمونه‌های جدید آن با صرف وقت و هزینه بسیار همراه است. بنابراین در تحقیق حاضر به عنوان یک راه حل این موضوع بررسی می‌شود که آیا بکار‌گیری همزمان تکنیک پلکانی دما و تیمار مایکروویو در دستگاه خشک‌کن خلائی مادون قرمز قادر‌است جایگزین مناسبی برای خشک‌کردن محصول بدون نیاز به ساخت دستگاه جدید باشد به گونه‌ای که بتواند شاخص‌های دستگاه و محصول نهایی را نیز بهبود بخشد. لذا دستگاه خشک‌کن خلائی در دو روش نرمال و تکنیک پلکانی بر روی برش‌های چهار میلیمتری چغندر قرمز که حاوی مواد مغذی گوناگون و رنگدانه‌های باارزش است به عنوان مطالعه موردی بررسی گردید. متغیرهای مستقل جهت فرایند خشک‌کردن عبارت بودند از: سه سطح دمایی (45، 60 و ℃ 75 ) و فشار خلائی (20، 50 و kPa 80) در روش نرمال و سه سطح قدرت و زمان بکارگیری مایکروویو در (150، 300 و W 450) و (0، 10 و s20) به عنوان پیش‌تیمار در بکارگیری تکنیک پلکانی. روش سطح پاسخ و طرح مرکب مرکزی به منظور تجزیه و تحلیل داده‌های حاصله و بهینه‌سازی فرایند استفاده گردید. متغیرهای وابسته شامل شاخص‌های رنگی (ΔL*، Δa*و Δb*)، درصد چروکیدگی، محتوای ویتامین ث، و آنتی‌اکسیدان، ضریب انتشار مؤثر رطوبت و انرژی مصرفی ویژه بودند. هدف از انجام این پژوهش، یافتن نقطه بهینه برای متغیرهای مستقل در هردو روش خشک‌کردن و مقایسه آنها بود. نقاط بهینه برای خشک‌کردن به روش نرمال دمای ℃65 و فشار خلائی kPa20 و برای روش پلکانی فشار خلائی kPa45، توان و زمان مایکروو W359 و s10 بدست آمد. تأثیر دما بر متغیرهای وابسته نسبت به فشار خلائی بیشتر بود. ضریب پخش مؤثر رطوبت 10E-86/4 وm2/s 10E-68/7 و انرژی مصرفی ویژه 18/2266 و kJ/kgwater 24/1970 به ترتیب برای حالت نرمال و تکنیک تناوبی بدست آمد، که نشان‌دهنده برتری بالای تکنیک تناوبی می‌باشد.

چکیده کشت نیشکر، 135 هزار هکتار از زمین‌های کشاورزی استان خوزستان را به خود اختصاص داده ‌است. هدف از این پژوهش، عارضه‌یابی و تخمین عملکرد مزارع نیشکر کشت و صنعت دهخدا با استفاده از الگوریتم ماشین بردار پشتیبان و جنگل تصادفی است. برای جمع‌آوری داده‌ها و اطلاعات، از آمار شرکت توسعه نیشکر و صنایع جانبی خوزستان و شرکت کشت و صنعت نیشکر دهخدا در سال‌های زراعی 1402-1397 استفاده ‌شد. داده‌های استفاده شده شامل 2032 داده است که از چهار دسته مجموعه داده شامل داده‌های هواشناسی، داده‌های محصول، داده‌های خاک و داده‌های مدیریت مزرعه تشکیل شده است. شاخص‌های مورد استفاده به‌منظور ارزیابی دقت مدل شامل: خطای ریشه میانگین مربعات خطا، متوسط قدر مطلق خطا و ضریب همبستگی بود. برای مدل‌سازی از نرم‌افزار پایتون نسخه 3.12.4 استفاده شد. نتایج بررسی عارضه‌ها و علل کاهش عملکرد نیشکر نشان داد که عوامل اثرگذار در این زمینه عبارتند از: آبیاری و زهکشی، حاصلخیزی خاک و تغذیه گیاه، واریته محصول، آفات و بیماری‌ها و علف‌های هرز، عملیات زراعی خاک‌ورزی، کاشت و برداشت، عوامل اقلیمی و تنش‌های محیطی، تراکم خاک، شوری آب و خاک و نیروی انسانی و مدیریتی. در مدل‌سازی نیز امتیاز مدل ماشین بردار پشتیبان و جنگل تصادفی با در نظر گرفتن عملکرد نیشکر به عنوان متغیر هدف در دو مجموعه داده آموزش و آزمایش، بر روی داده‌های آزمایش به ترتیب 5/84 و 6/85 درصد و بر روی داده‌های آموزش به ترتیب 9/86 و 1/87 درصد به دست آمد. در مرحله آزمایش نیز عملکرد مدل جنگل تصادفی با ضریب همبستگی برابر 92/0، میانگین خطای مطلقبرابر 34/0 و ریشه میانگین مربعات خطابرابر 81/62 قابل توجه بود. دقت-فراخوانی برای مدل‌ پیش‌بینی عملکرد نیشکر با استفاده از جنگل تصادفی 96 درصد به دست آمد. این دقت بالا نشان‌دهنده این است که مدل توانسته به خوبی الگوهای پیچیده و غیرخطی موجود در داده‌های نیشکر را شناسایی و مدل‌سازی کند. همچنین، این دقت بالا نشان می‌دهد که متغیرهای ورودی انتخاب شده برای مدل از قدرت پیش‌بینی‌کنندگی بالایی برخوردار بوده‌اند. همچنین، بر اساس نتایج مدل‌سازی، در دو مدل جنگل تصادفی و ماشین بردار پشتیبان مهم‌ترین متغیرهای اثرگذار بر میزان عملکرد محصول نیشکر، واریته محصول، میزان کود شیمیایی (نیتروژن) و سن گیاه است.