مهندسی زراعی

چکیده شوری خاک یکی از مهم‌ترین اشکال تخریب اراضی به‌ویژه در مناطق خشک و نیمه‌خشک به شمار می‌رود و نقش تعیین‌کننده‌ای در کاهش حاصل‌خیزی خاک، افت تولید زیستی و ناپایداری اکوسیستم‌های مرتعی دارد. با توجه به گستردگی این مناطق در ایران، پایش و تهیه نقشه‌های دقیق شوری خاک از اهمیت بالایی برخوردار است. روش‌های متداول میدانی به دلیل هزینه‌بر بودن و محدودیت پوشش مکانی، توانایی پاسخ‌گویی به نیازهای مدیریتی در مقیاس‌های بزرگ را ندارند. در این راستا، استفاده از داده‌های سنجش از دور و الگوریتم‌های یادگیری ماشین به‌عنوان ابزاری کارآمد برای برآورد مکانی شوری خاک مورد توجه قرار گرفته است. هدف این پژوهش، ارزیابی کارایی شاخص‌های سنجش از دور و مدل‌های مختلف یادگیری ماشین در طبقه‌بندی و تهیه نقشه شوری خاک مراتع شهرستان رامهرمز در استان خوزستان است. در این مطالعه، ۸۰ نمونه خاک سطحی از عمق ۰ تا ۳۰ سانتی‌متر به‌صورت تصادفی و با پراکنش یکنواخت در سطح مراتع برداشت شد و هدایت الکتریکی عصاره گل اشباع (ECe) آن‌ها در آزمایشگاه اندازه‌گیری گردید. تصاویر ماهواره‌ای لندست ۹ مربوط به تاریخ نزدیک به زمان نمونه‌برداری استخراج و شاخص‌های مختلف به همراه باندهای طیفی و ارتفاع به‌عنوان متغیرهای ورودی مورد استفاده قرار گرفتند. طبقه‌بندی شوری خاک با استفاده از چهار الگوریتم یادگیری ماشین شامل درخت‌های طبقه‌بندی و رگرسیون (CART)، جنگل تصادفی (RF)، ماشین بردار پشتیبان (SVM) و شبکه عصبی پرسپترون چندلایه (MLP) انجام شد. ارزیابی عملکرد مدل‌ها با استفاده از اعتبارسنجی متقابل K-fold (K=10)، دقت کلی و امتیاز F1 وزنی صورت گرفت. نتایج نشان داد که مقادیر شوری خاک در محدوده مورد مطالعه بین79/1 تا 3/11 دسی‌زیمنس بر متر متغیر است. مقایسه مدل‌ها بیانگر برتری مدل CART با دقت کلی 75 درصد و امتیاز F1 وزندهی شده 8/74 نسبت به سایر الگوریتم‌ها بود. مدل SVM با تابع کرنل خطی با دقت کلی 63 درصد در رتبه بعدی قرار گرفت، در حالی که مدل‌های جنگل تصادفی، SVM با توابع کرنل شعاعی و چندجمله‌ای و MLP عملکرد ضعیف‌تری از خود نشان دادند. نقشه نهایی شوری خاک نشان داد حدود 5/13 درصد از مراتع شهرستان رامهرمز دارای شوری زیاد است.

چکیده کادمیوم به دلیل تحرک بالا در محیط، از جمله فلزات سنگین بحرانی محسوب می‌شود که از طریق ورود به زنجیره غذایی، سلامت اکوسیستم را با مخاطرات جدی روبرو می‌کند. بر همین اساس، دستیابی به روش‌های کارآمد جهت تثبیت این عنصر در خاک‌های آلوده ضرورت دارد. پژوهش حاضر با هدف سنتز و مقایسه عملکرد نانوذرات و میکروذرات زئولیت طبیعی و زغال‌زیستی در تثبیت کادمیوم در خاک انجام شد. برای این منظور، آزمایش انکوباسیون در قالب طرح کاملاً تصادفی فاکتوریل با سه تکرار و در بازه زمانی دو ماهه اجرا گردید. ویژگی‌های ساختاری ذرات تولید شده از طریق آسیاب گلوله‌ای سیاره‌ای، با بهره‌گیری از آنالیزهای XRD، BET، SEM و FTIR تعیین شد. تأثیر تیمارهای مختلف (شامل زئولیت و زغال‌زیستی در دو مقیاس نانو و میکرو با سطوح ۱ و ۳ درصد وزنی) بر جذب کادمیوم و تغییرات شکل‌های شیمیایی آن مورد ارزیابی قرار گرفت. یافته‌ها حاکی از آن بود که تمامی اصلاح‌کننده‌ها با افزایش دوز مصرف، کارایی تثبیت کادمیوم را بهبود بخشیدند. همچنین، مقیاس ذرات تأثیر معناداری بر ظرفیت جذب داشت؛ به‌طوری که عملکرد نانوذرات زئولیت و زغال‌زیستی نسبت به نسخه‌های میکرو برتری نشان داد. در این میان، تیمار 3% نانوزغال‌زیستی با بازدهی 27/95 درصد، بیشترین پتانسیل تثبیت را از خود نشان داد. بررسی گونه‌های شیمیایی کادمیوم نشان داد که به دلیل pH بالا و فقر ماده آلی در خاک، فراوانی شکل‌های محلول، تبادلی و آلی کمتر بوده و شکل کربناته به دلیل حضور بالای کربنات کلسیم در خاک، گونه غالب را تشکیل می‌دهد. در نهایت، نتایج تأیید کرد که استفاده از اصلاح‌کننده‌ها، به‌ویژه نانوزغال‌زیستی، علاوه بر کاهش فراهمی کادمیوم، منجر به توزیع مجدد موثر گونه‌های شیمیایی این عنصر در خاک می‌گردد.

چکیده گونه‌بندی شیمیایی فلزات سنگین در محلول خاک، عامل اصلی کنترل‌کننده تحرک و زیست‌فراهمی آن‌ها است و می‌تواند تحت تأثیر میکروپلاستیک‌ها و باکتری‌های محرک رشد گیاه قرار گیرد. با این حال، اطلاعات محدودی درباره اثر متقابل این دو عامل بر گونه‌بندی فلزات در فاز محلول خاک وجود دارد. این پژوهش با هدف بررسی اثر همزمان پلی‌اتیلن سبک ، پلی‌لاکتیک اسید و دو سویه سودوموناس فلورسنت و آزوسپریلیوم لیپوفروم بر گونه‌بندی شیمیایی سرب و نیکل در محلول یک خاک آهکی آلوده انجام شد. آزمایش به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی اجرا و گونه‌بندی فلزات با استفاده از مدل ژئوشیمیایی Visual MINTEQ پیش‌بینی شد. نتایج نشان داد پلی اتیلن سبک با کاهش pH، سهم گونه‌های آزاد Ni²⁺ و Pb²⁺ را افزایش و گونه‌های کربناتی و هیدروکسیدی را کاهش داد، در حالی که پلی لاکتیک اسید ، به‌ویژه در حضور باکتریهای محرک رشد گیاه ، با افزایش pH و کربن آلی محلول ، تشکیل کمپلکس‌های آلی فلزات را تقویت کرد. در تمامی تیمارها، Ni²⁺ گونه غالب نیکل، اما PbCO₃ گونه غالب سرب بود. همچنین، در تیمارهای پلی لاکتیک اسید همراه با باکتریهای محرک رشد گیاه ، سهم Ni²⁺ (76/34%) همچنان از NiDOM (97/21%) بیشتر بود، در حالی که برای سرب، سهم PbDOM (29/24%) به‌مراتب بیشتر از Pb²⁺ (23/1%) مشاهده شد. به‌طور کلی، گونه‌بندی نیکل عمدتاً از تغییرات pH تبعیت کرد، در حالی که گونه‌بندی سرب حساسیت بیشتری به کربن آلی محلول نشان داد. این یافته‌ها نشان می‌دهد که میکروپلاستیک‌های زیست‌تخریب‌پذیر و غیرزیست‌تخریب‌پذیر از دو مسیر ژئوشیمیایی متفاوت رفتار سرب و نیکل را در محلول خاک کنترل می‌کنند و این موضوع می‌تواند در ارزیابی تحرک، زیست‌فراهمی و مدیریت خطر فلزات سنگین در خاک‌های آلوده مورد استفاده قرار گیرد.

چکیده تبخیر در مخازن و استخر‌های کشاورزی در اقلیم‌های خشک و نیمه خشک یکی ازمهم‌ترین عوامل هدر رفت آب می‌باشد که در برخی مناطق، در طول سال بیش از50 درصد ذخایر آبی را کاهش می‌دهد. سامانه‌های فتوولتائیک شناور به‌عنوان راهکاری دومنظوره برای کاهش تبخیر و تولید انرژی پاک در سال‌های اخیر مطرح شده‌است، اما به نقش پیکربندی نصب پنل‌ها بر میزان کاهش تبخیر در اقلیم‌های خشک تاکنون کمتر توجه شده است. در این پژوهش، مطالعه ای در فصل تابستان با چهار تیمار مخزن شاهد (بدون پنل)، مخزن با پنل فتوولتاییک غوطه ور (دو سانتی‌متر زیر آب)، مخزن با پنل فتوولتاییک مماس بر آب و مخزن با پنل فتوولتاییک بالاتر از آب (هشت سانتی‌متر) اجرا شد. پنل‌های پلی‌کریستالی ۲۰ واتی در مخازن آب با ابعاد یکسان نصب شدند و برای حذف اثر تابش جانبی از جعبه‌های پلی‌استایرن استفاده گردید. اندازه گیری تبخیر روزانه با ترازو دیجیتال با دقت 01/0 گرم اندازه‌گیری شد. شرایط محیطی شامل دما، رطوبت و تابش خورشیدی هم به‌طور همزمان پایش شد. داده‌ها به روش آنالیز واریانس با اندازه‌گیری مکرر در SPSS نسخه ۲۷ تحلیل شد. نتایج نشان داد میانگین تبخیر روزانه در تیمار شاهد 39/4 میلی‌متر بود. تیمار مماس بر آب با 09/2 میلی‌متر بیشترین کاهش (37/52 درصد) را داشت، تیمار بالاتر از آب کاهش 63/45 درصدی داشت و تیمار غوطه‌ور با 70/3 میلی‌متر کمترین کاهش (7/15درصد) را به ثبت رساند. تفاوت بین تمامی تیمارها از نظر آماری معنادار بود (p<0.001). یافته‌های این پژوهش نشان داد نصب پنل‌های فتوولتائیک بر روی مخازن آب روباز می‌تواند بیش از ۵۰ درصد تبخیر سطحی را کاهش دهد و نوع پیکربندی (موقعیت) نصب پنل‌های فتوولتاییک، در میزان کاهش تبخیر اثرگذار می‌باشد. هم‌چنین نتایج نشان داد موقعیت نصب بر عملکرد الکتریکی پنل‌ها(بازده الکتریکی) نیز موثر می‌باشد و تیمار مماس بر آب هم‌زمان بیش‌ترین کاهش تبخیر و بالاترین بازده الکتریکی را دارد.

چکیده چکیده
توت‌فرنگی به‌عنوان یکی از مهم‌ترین ریزمیوه‌های جهان است که به دلیل ارزش غذایی بالا و حساسیت زیاد به تغذیه معدنی، نیازمند مدیریت دقیق عناصر غذایی به‌ویژه در سیستم‌های هیدروپونیک است. در این پژوهش، اثر محلول‌پاشی آمینوکلات‌های روی (Zn AC )و آمینوکلات مس (Cu AC) بر صفات رویشی و زایشی دو رقم توت‌فرنگی "سابرینا" (Fragaria×ananassa 'Sabrina') و "کاماروسا" (Fragaria×ananassa 'Camarosa') در شرایط کشت بدون خاک بررسی گردید. آزمایش به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار در گلخانه دانشکده کشاورزی دانشگاه شهید چمران اهواز اجرا شد. تیمارها شامل محلول‌پاشی Cu AC (دو سطح صفر و 4 میلی‌لیتر در لیتر) و Zn AC (سه سطح صفر، 2 و 4 میلی‌لیتر در لیتر) بر روی دو رقم توت‌فرنگی "سابرینا" و "کاماروسا" (جمعا در 36 گلدان) بود. نتایج نشان داد که کاربرد آمینوکلات‌های روی و مس اثرات معنی‌داری بر اغلب صفات ریخت‌شناسی و عملکردی در هر دو رقم توت‌فرنگی داشت. بیشترین وزن‌تر (26 گرم در بوته) و خشک (63/6 گرم در بوته) اندام هوایی و همچنین بیشترین وزن‌تر (33/16 گرم در بوته) و خشک (79/3 گرم در بوته) ریشه در رقم "سابرینا" و تیمار 2 میلی‌لیتر در لیتر Zn AC بدون کاربرد Cu AC به دست آمد که نسبت به تیمار مشابه در رقم "کاماروسا" افزایش 15/58 درصدی در وزن تر اندام هوایی، 02/51 درصدی در وزن خشک اندام هوایی و 22/69 درصدی در وزن تر ریشه داشت. بیشترین درصد ماده خشک اندام هوایی (23/27 درصد) در رقم "کاماروسا" و تیمار 2 میلی‌لیتر در لیتر Zn AC بدون کاربرد Cu AC به‌دست آمد. کاربرد همزمان Zn AC و Cu AC نیز موجب افزایش معنی‌دار درصد ماده خشک ریشه در هر دو رقم گردید. کاربرد آمینوکلات‌ها همچنین توانست ویژگی‌های زایشی را در هر دو رقم تحت تأثیر قرار دهند به طوری که بیشترین قطر میوه (73/2 سانتی‌متر) در رقم "سابرینا" تحت تیمار 4 میلی‌لیتر در لیتر Zn AC بدون Cu AC به دست آمد. همچنین بیشترین تعداد میوه (33/7 عدد) و عملکرد (71/66 گرم در بوته) در رقم "سابرینا" و تیمار 4 میلی‌لیتر در لیتر Cu AC مشاهده گردید که نسبت به شاهد افزایش 16/22 درصدی در تعداد میوه و 30/41 درصدی در عملکرد داشت. بیشترین میزان کلروفیلa (72/0 میلی‌گرم بر گرم) در بالاترین غلظت آمینوکلات مس و روی در رقم "سابرینا" به دست آمد که نسبت به شاهد 03/22 درصد افزایش یافت. تیمار 4 میلی‌لیتر در لیتر Cu AC همرا با 2 میلی‌لیتر در لیتر Zn AC دارای بیشترین میزان کلروفیلb (240/0 میلی‌گرم بر گرم) و فتوسنتز (57/8 میکرومول بر متر مربع بر ثانیه) بود که نسبت به شاهد افزایش 17/41 درصدی در کلروفیلb و 48/33 درصدی در فتوسنتز داشت. به‌طور کلی، نتایج نشان داد که کاربرد Zn AC و Cu AC می‌تواند موجب بهبود رشد رویشی، زایشی و رنگیزه‌های فتوسنتزی توت‌فرنگی در سیستم هیدروپونیک شود و راهکاری مؤثر برای توسعه‌ی تغذیه پایدار و کارآمد این محصول باشد.

چکیده خشک‌کردن عناب از مراحل مهم فرآوری پس از برداشت است و تشخیص دقیق مرحله خشک‌شدن، برای حفظ کیفیت، یکنواختی محصول و بازارپسندی آن اهمیت دارد. روش‌های متداول مبتنی بر اندازه‌گیری رطوبت، وزن یا ارزیابی چشمی، زمان‌بر، گاه مخرب و وابسته به تجربه ارزیاب هستند. هدف این پژوهش، توسعه و ارزیابی یک سامانه خودکار و غیرمخرب برای کلاس‌بندی چهار مرحله خشک‌شدن عناب قائنات، با استفاده از خشک کن هوای داغ در دمای ۷۰ درجه سانتیگراد با سرعت هوای یک متر بر ثانیه بر پایه تصاویر بود. بدین منظور، ۱۸۴۰ تصویر از چهار کلاس عناب تازه، نیمه‌خشک، خشک و بیش‌ازحد خشک تهیه شد و پس از تقسیم به مجموعه‌های آموزش، اعتبارسنجی و آزمون، تصاویر به ابعاد ۵۱۲×۵۱۲ پیکسل تبدیل و با روش‌های افزایش داده متنوع شدند. معماری اختصاصی DCNN_Jujube با ده بلوک کانولوشنی و دو بلوک کاملاً متصل طراحی و با دو معماری پیش‌آموزش‌دیده InceptionV3 و InceptionResNetV2 که با تنظیم دقیق برای مسئله هدف سازگار شدند، مقایسه شد. همچنین، روش‌های متداول یادگیری ماشین مبتنی بر ویژگی‌های HOG و SIFT و طبقه‌بندهای SVM، KNN و رگرسیون لجستیک برای مقایسه به کار رفتند. نتایج نشان داد مدل پیشنهادی در مجموعه آزمون به دقت ۹۷ درصد دست یافت و برای کلاس‌ها عملکرد متوازنی ارائه کرد؛ مقادیر دقت، صحت، حساسیت وF1-score کل به‌ترتیب در حدود ۹۷، ۹1/96، ۹۶/۸۸ و ۹۶/۸۸ درصد گزارش شد. در مقابل، دقت InceptionV3 و InceptionResNetV2 به‌ترتیب ۹۵/۶۳ و ۹۶/۲۵ درصد بود و روش‌های کلاسیک دقتی حدود ۸۵ تا 50/92 درصد داشتند. یافته‌ها برتری رویکرد پیشنهادی در استخراج مستقیم ویژگی‌های مرتبط با مراحل خشک‌شدن و قابلیت آن برای توسعه سامانه‌های هوشمند پایش کیفیت و اتوماسیون فرآوری عناب را نشان می‌دهد.