مهندسی زراعی

چکیده تغییرات کاربری اراضی یکی از مفاهیم حیاتی در برنامه‌ریزی منطقه‌ای، مدیریت منابع طبیعی و دستیابی به توسعه پایدار است. در این پژوهش، روند تغییرات کاربری اراضی شهرستان اهواز در یک دوره زمانی ۲۰ ساله (۲۰۰۰ تا ۲۰۲۰) مورد تحلیل قرار گرفت و سپس تا سال ۲۰۴۰ پیش‌بینی گردید. به‌منظور تهیه نقشه‌های کاربری اراضی، از تصاویر ماهواره‌ای گوگل ارث و شبکه عصبی پیچشی استفاده شد. صحت این نقشه‌ها با استفاده از شاخص‌های ضریب کاپا و دقت کلی ارزیابی شد. بر اساس نقشه‌های تهیه شده، از مدل سلول‌های خودکار- زنجیره مارکوف برای شبیه‌سازی و پیش‌بینی تغییرات آتی تا سال ۲۰۴۰ بهره گرفته شد. نتایج صحت‌سنجی نشان‌دهنده دقت بالای طبقه‌بندی بود؛ به طوری که ضریب کاپا برای سال‌های ۲۰۰۰ و ۲۰۲۰ به ترتیب 25/94 و 89/97 درصد و صحت کلی 78/92 و 06/96 درصد محاسبه گردید. تحلیل تغییرات بین سال‌های ۲۰۰۰ تا ۲۰۲۰ حاکی از آن است که اراضی انسان‌ساخت و کشاورزی به ترتیب با افزایش ۴۰۵۱۰ هکتار و ۵۳۰۷۹ هکتار، توسعه‌ی شتابانی را تجربه کرده‌اند. این افزایش در مقابل کاهش قابل توجه مساحت اراضی بایر رخ داده و عمدتاً ناشی از رشد جمعیت، توسعه شهری، و افزایش تقاضا برای زیرساخت‌ها و محصولات غذایی است. پیش‌بینی مدل سلول‌های خودکار- زنجیره مارکوف برای سال ۲۰۴۰، تداوم روند افزایشی اراضی انسان‌ساخت و کشاورزی و انقباض منابع طبیعی از قبیل اراضی بایر و مرتعی را نشان می‌دهد. این تغییرات گسترده در کاربری اراضی می‌تواند پیامدهای زیست‌محیطی قابل توجهی، از جمله کاهش تنوع زیستی و برهم خوردن تعادل اکولوژیک منطقه را به دنبال داشته باشد. یافته‌های این مطالعه بر ضرورت تدوین فوری سیاست‌های جامع مدیریت پایدار اراضی، استفاده از فناوری‌های نوین سنجش از دور و تلفیق مدل‌های پیش‌بینی برای کاهش پیامدهای منفی و ارائه راهکارهای بهینه مدیریتی در شهرستان اهواز تأکید می‌کند.

چکیده گیاهان دارویی نقش بسزایی در جوامع امروزی دارند. مصرف روزافزون گیاهان دارویی به دلیل اهمیت بالای آن‌ها نیازمند خشک‌ کردن است. به همین منظور باید از خشک‌کن و دمای مناسبی استفاده شود که بر کیفیت فیزیکی و شیمیایی مانند رنگ و رایحه‌ی‌ آن کمترین تأثیر را بگذارد. هدف از این پژوهش، استفاده از بینی الکترونیکی و پردازش تصویر در تشخیص نوع خشک‌کردن گیاهان دارویی نظیر ریحان، آویشن و رزماری در سه روش مختلف خشک‌‌کردن: سایه‌ خشک، کنترل اتمسفر مادون‌قرمز و نرمال اتمسفر مادون‌قرمز در دمای 40 درجه‌ی سلسیوس و تغییرات رنگ و رایحه آن‌ها است. رایحه‌ی گیاهان خشک ‌شده با استفاده از بینی الکترونیکی اندازه‌گیری شد. داده‌های به‌دست‌آمده از بینی الکترونیکی با استفاده از تکنیک-های آنالیز مؤلفه‌های اصلی (PCA) و ماشین بردار پشتیبان (SVM) تجزیه ‌و تحلیل شدند. با توجه به نتایج به‌ دست ‌آمده، آنالیز مؤلفه‌های‌ اصلی با دو مؤلفه‌ی PC-1 و PC-2 توانست 78 درصد از واریانس داده‌ها را پوشش دهد. در مجموعه‌ حسگرها، حسگرهای MQ2،TGS822 و TGS2610 به ترتیب بالاترین مقادیر ضریب لودینگ و حسگرهای TGS813 و MQ4 به ترتیب کمترین مقادیر این ضریب را به خود اختصاص دادند. بر اساس نمودار راداری رایحه‌ی ریحان و رزماری در دو روش خشک کردن سایه خشک و کنترل اتمسفر مادون‌قرمز نسبت به گیاه تازه دچار کمترین تغییرات شده ولی درباره‌ی گیاه تازه آویشن این موضوع فقط در روش سایه خشک صدق می‌کند. از سوی دیگر روش ماشین بردار پشتیبان توانست با دقت آموزش و طبقه‌بندی به ترتیب 100 و 75 درصد افتراق گیاهان و به ترتیب 100 درصد و صفر، نوع خشک‌کن‌های هر گیاه را طبقه‌بندی کند. تصاویر گیاهان تازه و خشک ‌شده توسط ماشین بینایی ثبت گردید، سپس توسط نرم‌افزار Matlab 2017 با استفاده از تکنیک پردازش تصویر در دو فضای رنگی RGB و LAB مورد ارزیابی قرار گرفتند. با توجه به نتایج به ‌دست آمده دو روش سایه خشک و نرمال اتمسفر در فضای رنگی RGB و دو روش کنترل اتمسفر و نرمال اتمسفر در فضای رنگی LAB دچار کمترین تغییرات ظاهری نسبت به گیاه تازه شده‌اند. خشک کردن نمونه‌ها وابسته به شرایط خشک‌کن‌ها مانند دما، مدت زمان رطوبت‌زدایی، فشار هوا و منبع حرارتی بستگی دارد. درنهایت هر دو فضای رنگی توانستند نوع خشک-کن‌های هر گیاه را نسبت به گیاه تازه تشخیص داده و آن‌ها را طبقه‌بندی کنند.

چکیده فسفر یکی از مهم‌ترین عناصر ضروری برای رشد گیاهان و تولید محصولات کشاورزی است. کمبود آن در خاک‌های آهکی به‌علت کربنات کلسیم زیاد و تثبیت آن به‌شکل فسفات‌های کلسیم، به‌‌‌‌صورت یک عارضه عمومی مشاهده می‌شود. بنابراین تحقیق حاضر جهت بررسی تأثیر اندازه زغال استخوان‌ بر رهاسازی و شکل‌های معدنی فسفر در خاک آهکی اجرا شد. بدین منظور آزمایش انکوباسیون به‌‌‌‌صورت طرح کاملاً تصادفی با پنج تیمار (شاهد، زغال استخوان گاوی در سطح 200، زغال استخوان گاوی در سطح 400، نانو زغال استخوان گاوی در سطح 200 و نانو زغال استخوان گاوی در سطح 400 میلی‌گرم فسفر زغال استخوان برکیلوگرم خاک) به مدت 60 روز در دمای ℃2±25 اجرا گردید. پس از پایان دوره انکوباسیون شکل‌های معدنی فسفر وسینتیک رهاسازی فسفر در زمان‌های 1 تا 72 ساعت اندازه-گیری شد. مدل شبه درجه دوم با بالاترین ضریب تبیین و پائین‌ترین خطای استاندارد ، بهترین برازش رهاسازی فسفر را داشت. نتایج نشان داد که در این مدل بیش‌ترین و کم‌ترین مقدار qe به‌‌‌ترتیب مربوط به تیمار نانو زغال استخوان گاوی در سطح 400 میلی‌گرم بر کیلوگرم و تیمار شاهد بود. تیمار نانو زغال استخوان گاوی در سطح 400 میلی‌گرم بر کیلوگرم سبب افزایش فسفر قابل دسترس، دی کلسیم فسفات و اکتا کلسیم فسفات به‌‌‌ترتیب 4/8، 3/3 و 8/3 برابر نسبت به تیمار شاهد گردید. ببر اساس نتایج این پژوهش، زغال استخوان به‌ویژه در اندازه نانو می‌تواند به عنوان منبعی برای ذخیره‌ و تأمین‌ تدریجی فسفر در خاک‌های آهکی دارای کمبود فسفر مورد استفاده قرار گیرد.

چکیده کمبود آهن در خاک‌های آهکی دلیل pH بالا و تثبیت سریع آهن، یکی از محدودیت‌های اصلی تولید گیاهان زراعی است. این پژوهش با هدف تهیه و ارزیابی بیوچار باگذاری شده با آهن و مقایسه آن با کلات سکوسترین (Fe-EDDHA) انجام شد. بیوچار از تفاله چای و پسماند مرکبات (لیموترش، پرتقال و نارنج) در دمای °C450 (گرماکافت آهسته) تولید و سپس با روش تلقیح آبی بامحلول1000 میلی‌گرم بر لیتر سولفات آهن در pH=6 بارگذاری و در دمای °C 600 تکلیس شد. بیوچار برتر بر اساس آهن کل و آهن قابل استخراج با DTPA انتخاب گردید. سپس یک آزمایش انکوباسیون فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار شامل شاهد، بیوچار آهن دار و سکوسترین (mg Fe kg⁻¹ 10) در سه زمان 3، 360 و 720 ساعت انجام و آهن قابل استخراج با DTPA اندازه‌گیری شد. همچنین آزمایش گلخانه‌ای فاکتوریل با دو سطح محلول‌پاشی (شاهد و Fe-EDTA سه در هزار) و منابع/مقادیر آهن خاکی (mg Fe kg⁻¹ 10، 5 و 0) از سکوسترین یا بیوچار آهن‌دار روی سورگوم اجرا شد و پس از 4 ماه، آهن اندام هوایی و آهن قابل استفاده خاک تعیین گردید. نتایج نشان داد بیوچار تفاله چای به‌دلیل آهن کل بسیار بالاتر حدود 373 میلی‌گرم آهن بر کیلوگرم نسبت به بیوچارهای مرکبات انتخاب شد. در انکوباسیون، هر دو منبع آهن موجب افزایش آهن قابل استخراج با DTPA شدند، به‌طوری‌که در تیمار BI10 افزایش نسبت به شاهد از حدود 1/3% (3 ساعت) به 30% (720 ساعت) رسید، در حالی‌که تیمار Seq10 افزایش بیشتری (تا 86% در 720 ساعت) نشان داد. در گلخانه، اثر محلول‌پاشی، کاربرد خاکی و اثر متقابل آن‌ها بر آهن اندام هوایی و آهن قابل استفاده خاک معنی‌دار بود؛ بیشترین آهن اندام هوایی و آهن قابل استفاده خاک در تیمار بیوچار 10 میلی‌گرم آهن بر کیلوگرم همراه با محلول‌پاشی EDTA (S10BIEF) با مقادیر به‌ترتیب321 و 49/5 میلی‌گرم آهن بر کیلوگرم خاک مشاهده شد. به‌طور کلی، اگرچه سکوسترین در افزایش سریع‌تر آهن قابل استفاده مؤثرتر بود، بیوچار تفاله چای بارگذاری‌شده با آهن به‌ویژه در ترکیب با محلول‌پاشی Fe-EDTA به‌عنوان گزینه‌ای پایدار توانست فراهمی آهن خاک و وضعیت تغذیه‌ای آهن سورگوم را بهبود دهد.

چکیده محصول گندم به‌عنوان محوری‌ترین محصول استراتژیک در تأمین امنیت غذایی ایران، با چالش جدی افزایش تولید در شرایط محدودیت منابع آبی روبرو است. این پژوهش با هدف بررسی اثرات تلفیق آبیاری تکمیلی و تغذیه بهینه مبتنی بر آزمون خاک بر بهبود عملکرد و کارایی مصرف آب گندم دیم در شهرستان باغملک استان خوزستان انجام شد. آزمایش در سال زراعی ۱۴۰4-۱۴۰3 در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تیمار شامل: ۱) مصرف کودهای شیمیایی بر اساس عرف زارع (شاهد)، ۲) مصرف کودهای شیمیایی بر اساس عرف زارع + بسته ترکیبی آبیاری تکمیلی و مدیریت کود نیتروژن و ۳) مصرف کودهای شیمیایی و آلی براساس آزمون خاک و تغذیه بهینه به‌همراه آبیاری تکمیلی در سه تکرار اجرا گردید. تیمار تغذیه بهینه شامل مصرف کودهای نیتروژن، فسفر و پتاسیم بر اساس نتایج آزمون خاک، بذرمال با اسید هیومیک و روی، و محلول‌پاشی اسیدآمینه و سیلیکات پتاسیم در مراحل رشد بود. دو مرحله آبیاری تکمیلی 50 میلی‌متر در زمان کاشت و 30 میلی‌متر در مرحله چکمه‌ای شدن انجام شد. نتایج نشان داد که تلفیق آبیاری تکمیلی با تغذیه بهینه به‌طور معنی‌داری موجب افزایش ۴۷ درصدی عملکرد دانه (۴۳۶۸ کیلوگرم در هکتار) و ۲۱ درصدی وزن هزاردانه (65/44 گرم) در مقایسه با تیمار شاهد گردید. درحالی که آبیاری تکمیلی و تقسیط کود نیتروژن در شرایط عرف زارع، تنها منجر به افزایش تعداد سنبله در واحد سطح شد، ولی تأثیر معنی‌داری بر افزایش عملکرد دانه نداشت. محاسبه کارایی مصرف آب بر اساس بارش مؤثر نشان داد که تیمار سوم با کسب 54/1 کیلوگرم بر مترمکعب، بالاترین کارایی مصرف آب را به خود اختصاص داد. تجزیه‌و-تحلیل اقتصادی با روش بودجه‌بندی جزئی نیز نشان داد که تیمار سوم با نسبت سود به هزینه 36/1، اقتصادی‌ترین گزینه مدیریتی است. این پژوهش به‌وضوح نشان می‌دهد که تلفیق هدفمند آبیاری تکمیلی با برنامه تغذیه‌ای مبتنی بر آزمون خاک، نه‌تنها پتانسیل عملکرد گندم دیم را محقق می‌سازد، بلکه با بهبود کارایی مصرف آب و توجیه اقتصادی مطلوب، پایداری تولید در سامانه-های کشت دیم مناطق خشک و نیمه‌خشک را تضمین می‌نماید.

چکیده این پژوهش با هدف بررسی تأثیر دوده کربن و بیوچار بر توزیع شیمیایی فسفر معدنی خاک در شرایط رطوبتی مختلف انجام شد. آزمایش به‌صورت طرح فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با چهار تکرار در سال 1402 اجرا گردید. فاکتورها شامل چهار سطح ماده اصلاحی (صفر، 5 درصد وزنی دوده کربن، 5 درصد وزنی بیوچار، 5/2 درصد بیوچار + 5/2 درصد دوده کربن)، دو سطح رطوبت (ظرفیت زراعی و اشباع) و دو سطح زمان (30 و 60 روز) بودند. نتایج این تحقیق نشان داد که برهم‌کنش بیوچار، دوده کربن، زمان و رطوبت موجب افزایش معنی‌دار اکثر شکل‌های شیمیایی فسفر خاک شد. به‌طور خاص، دوده کربن به‌عنوان ماده اصلاحی باعث افزایش 76/5 درصدی اکتاکلسیم فسفات، 99 درصدی فسفات محبوس و 46 درصدی فسفر کل خاک گردید. بیوچار نیز به‌طور قابل توجهی دی‌کلسیم فسفات را 88 درصد و فسفر قابل جذب را 81 درصد افزایش داد. استفاده هم‌زمان از دوده کربن و بیوچار منجر به افزایش 37 درصدی فسفات آلومینیوم و 53 درصدی آپاتیت خاک شد، از طرف دیگر، مقدار فسفات آهن خاک کاهش 1 درصدی را نشان داد. نتایج به‌دست‌آمده نشان‌دهنده تأثیرات مثبت دوده کربن و بیوچار در بهبود توزیع شیمیایی فسفر خاک است. دوده کربن، با افزایش اکتاکلسیم فسفات و فسفات محبوس، به نظر می‌رسد که به تثبیت فسفر خاک کمک می‌کند و ممکن است فسفر را به شکلی غیرقابل دسترس برای گیاهان نگه دارد، اما با افزایش فسفر کل خاک، ظرفیت خاک برای ذخیره‌سازی فسفر بهبود می‌یابد. بیوچار می‌تواند به‌طور چشمگیری فسفر قابل جذب را افزایش دهد. افزایش دی‌کلسیم فسفات و فسفر قابل جذب نشان‌دهنده افزایش دسترسی گیاهان به فسفر است که این امر می‌تواند موجب بهبود رشد گیاهان و افزایش بهره‌وری کشاورزی گردد. استفاده هم‌زمان از دوده کربن و بیوچار، ترکیبی ایجاد کرده که با افزایش فسفات آلومینیوم و آپاتیت، منابع طولانی‌مدت فسفر نیز به خاک اضافه می‌شود. نتایج نشان داد که ترکیب دوده کربن و بیوچار، به‌ویژه در شرایط رطوبتی اشباع، می‌تواند تأثیرات چشمگیری بر تغییرات شکل‌های مختلف فسفر خاک بگذارد. دوده کربن به‌طور خاص باعث تثبیت و ذخیره‌سازی فسفر در خاک می‌شود، در حالی که بیوچار باعث افزایش دسترسی گیاهان به فسفر قابل جذب خاک می‌گردد. این نتایج می‌تواند به‌ویژه در خاک‌های فقیر از فسفر یا در خاک‌هایی که در معرض فرسایش و کاهش مواد آلی هستند، کاربرد داشته باشد. بنابراین، استفاده از این مواد اصلاحی به‌ویژه در کشاورزی پایدار و برای بهبود دسترسی گیاهان به منابع فسفر در خاک‌های کشاورزی می‌تواند تأثیرات مثبتی داشته باشد.