نشریه مهندسی زراعی
سال سی و نهم شماره 2 (زمستان 1395)

در ارزیابی کیفیت محیط زیست مناطق آلوده، قابلیت دسترسی فلزات سنگین برای گیاهان از اهمیت زیادی برخوردار است. هدف از این پژوهش، بررسی وضعیت آلودگی در ریزوسفر خاک های اطراف کارخانه زغال شویی زرند به فلزات مس، روی، سرب و کادمیوم بر اساس قابلیت جذب فلزات سنگین و غلظت کل می باشد. در این مطالعه چهار منطقه بر اساس پوشش گیاهی غالب، تفکیک و نمونه برداری مرکب (5 نمونه در هر نقطه) از 135 نقطه به طور سیستماتیک انجام شد. نمونه های خاک بعد از خشک شدن در معرض هوا و عبور از الک دومیلی متری به آزمایشگاه انتقال یافتند. شکل قابل دسترس فلزات مس، روی، سرب و کادمیوم با استفاده از محلول 005/0 مولار DTPA-TEA در pH برابر با 3/7 استخراج و برای تعیین غلظت کل فلزات، از اسید نیتریک 5 نرمال استفاده شد و غلظت آن ها با استفاده از دستگاه جذب اتمی تعیین گردید. بر اساس غلظت کل فلزات، شاخص زمین انباشتگی، فاکتور آلودگی و بار آلودگی برای هر چهار منطقه تعیین شدند. نتایج نشان داد که غلظت قابل دسترس فلزات مس، روی، کادمیوم و سرب در هر چهار ناحیه از استاندارد ارایه شده توسط سازمان محیط زیست ایران بیشتر بود. نتایج نشان داد که براساس شاخص زمین انباشتگی، هر 4 ناحیه مورد مطالعه دارای آلودگی شدید مس و سرب هستند، در حالی که روی و کادمیوم در محدوده غیرآلوده تا کمی آلوده قرار دارند. شاخص بار آلودگی بیشتر از یک در تمامی نواحی مورد مطالعه نشان دهنده تاثیر منابع انسانی علاوه بر منابع طبیعی بر افزایش غلظت فلزات مس، روی، سرب و کادمیوم در خاک است.

در این مطالعه انرژی مصرفی و زمان خشک شدن پسته در یک خشک کن ترکیبی خورشیدی-مادون قرمز، مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایش ها در یک طرح کاملا تصادفی در قالب فاکتوریل و با سه تکرارانجام شدند. تاثیر فاکتورهای دمای هوای خشک کننده در سه سطح 45، 55 و 65 درجه سلسیوس و شدت تابش مادون قرمز در سه سطح صفر، 07/0 و 14/0 وات بر سانتی متر مربع بر صفات مجموع انرژی مصرفی، سهم انرژی خورشیدی و زمان خشک شدن، در هر یک از تیمارهای آزمایش محاسبه و مقایسه گردیدند. نتایج نشان داد که افزایش شدت مادون قرمز مجموع انرژی مصرفی را به طور متوسط 36 درصد کاهش می دهد. همچنین کمترین مقدار مجموع انرژی مصرفی در تیمار با دمای هوای خشک کننده 55 درجه سلسیوس و با شدت مادون قرمز 14/0 وات بر سانتی مترمربع بهدست آمد. کمترین زمان خشک شدن در تیمار با دمای هوای خشک کننده 65 درجه سلسیوس و شدت مادون قرمز 14/0 وات بر سانتی متر مربع واقع گردید. بهطور کلی افزایش دمای هوای خشک کننده از 45 به 65 درجه سلسیوس، زمان خشک شدن پسته را 30 درصد و افزایش، و شدت مادون قرمز را از صفر به 14/0 وات بر سانتی مترمربع، و این زمان را 50 درصد کاهش داد. با توجه به سهم انرژی خورشیدی و کمتر بودن مجموع انرژی مصرفی، تیمار 55 درجه سلسیوس با شدت مادون قرمز 14/0 وات بر سانتی متر مربع توصیه می شود.

روغن های گیاهی از منابع تجدید پذیر انرژی هستند که اخیرا استفاده از آن ها به عنوان جایگزین سوخت گازوئیل مورد توجه قرار گرفته است. در این تحقیق روغن قطران از دانه و هسته زیتون تلخ به روش تجزیه حرارتی تولید گردید. آزمایش ها در دماهای 300، 350، 400، و 450 سلسیوس و با دو نرخ گرمایش 15 و 40 درجه سلسیوس در دقیقه انجام گرفت. نتایج نشان داد که بیشترین عملکرد روغن قطران برای دانه و هسته در دمای 450 درجه سلسیوس و نرخ گرمایش 40 درجه سلسیوس در دقیقه رخ داد که در این شرایط مقدار روغن گرفته شده از دانه 30% و از هسته 35% بود. بررسی پایداری امولسیون روغن قطران در سوخت گازوئیل با پنج تیمار صفر تا 4 درصد سورفاکتانت نشان داد که با افزایش مقدار سورفاکتانت، درصد پایداری نمونه ها افزایش، ولی با افزایش مقدار روغن، پایداری کاهش یافت. بیشترین پایداری برای امولسیون 5 درصد روغن به همراه 4 درصد سورفاکتانت بهدست آمد که پس از گذشت یک هفته پایداری خود را به طور کامل حفظ کرد.

مدل های زیادی در پیش بینی عملکرد گیاهان زراعی وجود دارد یکی از مدل ها، مدل SWAP است که قادر است عملکرد گیاهان زراعی را با دقت بالایی شبیه سازی کند؛ هر چند که تاکنون در زمینه پیش بینی عملکرد محصولات کشاورزی در مقیاس منطقه ای با استفاده از مدل SWAP مطالعات کافی انجام نشده است. تحقیق حاضر به منظور ارزیابی مدل SWAP در پیش بینی عملکرد گندم و جو و حد آستانه مقامت به شوری این دو گیاه در منطقه گرمسار انجام شد. ابتدا مدل نسبت به ویژگی های گیاهی گندم و جو و با استفاده از عملکرد پتانسیل برای منطقه مورد مطالعه واسنجی شد. جهت ارزیابی نتایج حاصل از مدل SWAP در پیش بینی عملکرد گیاهان گندم و جو شاخص های آماری نظیر ضریب تعیین (R2) و ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) تعیین و مورد استفاده قرار گرفت. ضریب تعیین عملکرد شبیه سازی شده نسبت به عملکرد واقعی برای گندم و جو به ترتیب 9/0 و 86/0 به دست آمد که از لحاظ آماری در سطح یک درصد (05/0 > p) معنی دار بود. میزان خطا برای گندم و جو به ترتیب 59/1 و 97/0 تن بر هکتار به دست آمد. آستانه شوری 8/5 و 97/3 دسی زیمنس بر متر به ترتیب برای گندم و جو به دست آمد. به طور کلی نتایج نشان داد که مدل SWAP قادر به شبیه سازی عملکرد گندم و جو با دقت بالایی برای منطقه گرمسار می باشد.

تغییر در ویژگی های اجزای تشکیل دهنده ی محیط به طوری که عملکرد طبیعی و تعادل زیستی آن ها مختل شده و به طور مستقیم یا غیر مستقیم منافع و حیات موجودات زنده را به مخاطره اندازد، آلودگی محیط زیست دانسته می شود. در این پژوهش از نمایه زمین انباشتگی و فاکتور آلودگی برای ارزیابی وضعیت آلودگی عناصر کادمیم (Cd)، سرب (Pb) و نیکل (Ni) در30 نمونه خاک (برداشت شده از عمق صفر تا 20 سانتی متری) پایین دست انباشتگاه زباله شهری کرمانشاه استفاده شد. در زمان نمونه برداری، تعداد 15 نمونه از محدوده ای دور از محل دفن زباله ولی با ویژگی ها و زمین شناسی مشابه همین منطقه به عنوان نمونه های زمینه تهیه گردید. میانگین غلظت کل عناصرکادمیم (Cd)، سرب (Pb) و نیکل (Ni) درنمونه های پایین دست انباشتگاه زباله به ترتیب 03/5، 9/30 و 6/98 میلی گرم بر کیلوگرم بود. میانگین غلظت کل عناصر Cd، Pb و Ni از غلظت این عناصر در نمونه های زمینه، غلظت در پوسته زمین، میانگین جهانی خاک ها و میانگین در شیل جهانی بیش تر بود. براساس نمایه زمین انباشتگی بیش تر نمونه ها نسبت به Cd و Ni در سطح بدون آلودگی تا آلودگی متوسط و نسبت به Pb در سطح متوسط تا زیاد قرار دارند. مقادیر محاسبه شده برای فاکتور آلودگی بیانگر آن است که خاک های منطقه آلودگی متوسطی به Cd و Ni و آلودگی بسیار زیادی به Pb دارند. خاک های منطقه تحت تاثیر شیرابه ی زباله نسبت به Cd، Pbو Ni آلوده شده اند و شدت این آلودگی در مورد عنصر Pb بیش تر است.

باکتری های خاک، کارکرد ویژه ای در چرخه فسفر خاک دارند؛ آنها از راه حل کردن فسفر و افزایش دسترسی گیاهان به فسفر می توانند مایه افزایش رشد گیاه شوند. در این بررسی باکتری های حل کننده فسفات از ریزوسفر ذرت و سویا جداسازی و توانایی آزادسازی فسفر از تری کلسیم فسفات و آلومینیوم فسفات در محیط های بافری و نابافری شده با بهره گیری منابع گوناگونی از کربن و نیتروژن بررسی شد. روی همرفته، 175 جدایه خالص سازی و پس از آزمون های نخستین بر روی محیط جامد National Botanical Research Institute Phosphorus (NBRIP) ، 40 جدایه از آنها برای سنجش توان آزادسازی فسفر در محیط مایع گزینش شدند. سنجش توان آزادسازی فسفر در محیط مایع نشان داد که توانمندی جدایه ها در آزادسازی فسفر از تری کلسیم فسفات بسیار بیش تر از آلومینیوم فسفات بود. گلوکز و سولفات آمونیوم بهترین منابع کربن و نیتروژن باکتری ها برای آزادسازی فسفر میباشد و همچنین اندازه آزادسازی فسفر در شرایط بافر شده بسیار کاهش یافت. جدایه های گزینش شده توان آزادسازی فسفر بیش تری را در محیط NBRIP در برابر محیط پایکووسکی از خود نشان دادند. بر پایه یافته های بهدست آمده از توالی خوانی جدایه های برتر از نظر توان انحلال فسفات نامحلول، هفت جدایه متعلق به جنس Enterobacter و یک جدایه متعلق به جنس Pantoea بود. نتایج به دست آمده نشان داد که توان انحلال فسفر در جدایه های مورد بررسی به منبع فسفر، کربن و نیتروژن مورد استفاده و به خصوص به شرایط بافری محیط کشت بستگی دارد.

در سال های اخیر به منظور کمی ساختن کیفیت، انرژی مفهومی تحت عنوان «اکسرژی» تعریف گردیده و به طور گسترده در طراحی، شبیه سازی و ارزیابی عملکرد سیستم های مختلف حرارتی و شیمیایی-حرارتی به کار برده شده است؛ لذا برای ارزیابی کیفیت موتورهای بنزینی در این تحقیق، قابلیت کاردهی یک موتور بنزینی با استفاده از مخلوط سوخت های بنزین و اتانول مورد بررسی قرار گرفت. همچنین تاثیر دورهای rpm 2500 و rpm 4500 بر تحلیل قانون دوم ترمودینامیک با سوخت های مختلف، بررسی شد. ترم های مورد بررسی در این تحقیق شامل قابلیت کاردهی از طریق انتقال گرما، بازگشت ناپذیری، قابلیت کاردهی کل، قابلیت کاردهی سوخت سوخته شده می باشند. نتایج این تحقیق نشان داد که، پارامترهای قابلیت کاردهی برای بنزین و ترکیب های مختلف اتانول تا مرحله ی احتراق زیاد می شوند؛ سپس با شروع مرحله ی انبساط کاهش می یابند. برای سوخت E85 ، 23/32 درصد از اکسرژی ورودی به اکسرژی کار اندیکاتوری تبدیل می شود. این مقدار برای سوخت های E40 ، E20، E0 و E60 به ترتیب 37/26، 5/28، 3/30 و 8/31 درصد می باشد. با افزایش مقدار اتانول بازده قانون دوم ترمودینامیک بیشتر می شود.بازده قانون دوم در دور rpm4500 برای سوخت های E60، E40 ، E20 ، E0 و E85 به ترتیب 32%، 7/35%، 8/39%، 8/42% و 50% می باشد. همچنین با کاهش دور به rpm2500 بازده برای سوخت های E60، E40، E20، E0 و E85 کاهش و به ترتیب 7/26%، 4/30%، 31%، 34% و 36% شده است.

پیشرفت کشاورزی در دهه های گذشته مایه افزایش زباله های کشاورزی شده است. سالیانه مقدار فراوانی از زباله های آلی مانند باگاس نیشکر ساخته می شود. بیشترین بخش این مانده های گیاهی را لیگنوسلولز تشکیل می دهدکه پایداری آن در برابر فروزینگی زیستی بالا است. این پژوهش برای بررسی توان قارچ های تجزیه کننده ترکیب های لیگنوسلولزی در تجزیه باگاس نیشکر در قالب طرح کاملا تصادفی انجام شد. تیمارهای آزمایش شامل قارچ در هشت سطح (:T1بدون مایه زنی ، :T2 زادمایه کوریولوس ، T3: زادمایه فانروکت کریزوسپوریوم، :T4زادمایه تریکودرما ویرنس، :T5 زادمایه کوریولوس + زادمایه فانروکت کریزوسپوریوم، :T6 زادمایه کوریولوس + زادمایه تریکودرما ویرنس، T7 : زادمایه فانروکت کریزوسپوریوم+ زادمایه تریکودرما ویرنس، :T8 آمیخته سه قارچ) بود. رطوبت نمونه ها نزدیک 60 درصد وزن باگاس حفظ و برای 45 روز در دمای محیط نگهداری شدند. توده ها هر 7-5 روز یک بار برای دو هفته نخست و پس از آن هفته ای یک بار برای هواد هی زیر و رو شدند. در پایان دوره نسبت کربن به نیتروژن، هدررفت ماده آلی، لیگنین، همی سلولز و سلولز نمونه ها اندازه گیری شد. نتایج به دست آمده نشان داد که پیامد تیمارهای قارچ بر همه ویژگی های اندازه گیری شده معنی دار است. بیشترین نسبت کربن به نیتروژن پس از نمونه شاهد در تیمار دارای تریکودرما ویرنس (8/25) و کمترین اندازه آن در تیمار آمیخته سه قارچ (37/14) به دست آمد. بیشترین اندازه هدرفت ماده آلی در تیمار آمیخته سه قارچ دیده شد. کمترین اندازه لیگنین و سلولز در نمونه دارای آمیخته سه قارچ و نمونه دارای کوریولوس بدون ناهمانندی معنی دار اندازه گیری شد. بنا به این یافته ها می توان بهره گیری از قارچ کوریولوس را برای تجزیه باگاس نیشکر حتی به جای آمیخته سه قارچ پیشنهاد داد.

یک مطالعه مقایسه ای با هدف بررسی کارایی شبکه عصبی مصنوعی (ANN) و رگرسیون خطی چندمتغیره (MLR) برای پیش بینی پایداری خاکدانه های بزرگتر از 25/0 میلی متر در روش الک تر(250SAW>) در کاربری های مختلف منطقه میانکنگی سیستان انجام شد. بدین منظور تعداد 140 نمونه خاک از اراضی کشاورزی، مرتعی و بایر منطقه تهیه و برخی ویژگی های خاک از جمله بافت، ماده آلی، کربنات کلسیم، سدیم تبادلی، کلسیم و منیزیم محلول، اسیدیته، هدایت الکتریکی و شاخص پایداری خاکدانه در آن ها اندازه گیری شد. در مناطق بایر و مرتعی میزان کلسیم و منیزیم محلول و در زمین های زیر کشت مقدار سدیم تبادلی بیشترین همبستگی خطی را با پایداری خاکدانه نشان دادند و مدل های رگرسیونی توسعه یافته توانستند 56-49 درصد از تغییرات SAW را در کاربری های مختلف منطقه توجیه نمایند. در شبکه عصبی پرسپترون به کار گرفته شده متغیر اسمی نوع کاربری همزمان با سایر ورودی ها وارد مدل گردید که این مدل توانست نزدیک به 90 درصد تغییرات شاخص پایداری را در مجموعه آزمون پیش بینی کند. نتایج کمی کردن اهمیت متغیرها به روش ارتباط وزنی در روش شبکه عصبی نشان داد که عامل نوع کاربری و نوع و مقدار کاتیون های فاز تبادلی و محلول خاک بیشترین سهم را در تغییرپذیری شاخص پایداری خاکدانه در منطقه مورد مطالعه دارند.

استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی بهعنوان روشی جدید برای برآورد مشخصه های فیزیکی محصولات کشاورزی و درجه بندی آنها بر حسب پارامترهای مختلف مطرح شده است. در این پژوهش ابتدا مقادیر مشخصه های فیزیکی 100 عدد پرتقال رقم محلی دزفول شامل سه بعد هندسی، جرم، حجم و سطح تصویر عمودی اندازه گیری شد و از دو شبکه عصبی مصنوعی برای مدلسازی جرم و حجم پرتقال برحسب ابعاد هندسی (ANN(h،w،t)) و سطح تصویر (ANN(A)) میوه استفاده گردید. شبکه عصبی پرسپترون چندلایه (MLP) با یک لایه مخفی، تابع سیگموئید به عنوان تابع فعال سازی نرون ها و الگوریتم پس انتشار با نرخ یادگیری کاهشی (BDLRF) برای آموزش شبکه انتخاب شد. نتایج مقایسه های آماری نشان داد که اختلاف بین مقادیر واقعی و پیش بینی شده توسط شبکه های عصبی معنی دار نیست؛ همچنین حداقل مقدار ضریب تبیین (R2) برای هر یک از متغیرهای جرم و حجم در هر سه مرحله پیاده سازی شبکه عصبی(آموزش، معتبرسازی و آزمون) برابر با 96/0 بود. در مقایسه عملکرد دو مدل شبکه عصبی، بر اساس کوچکی معیارهای RMSE و MAPE و بزرگی ME ، مشخص شد که شبکه عصبی ANN(h، w، t) به ANN(A) در هر سه مرحله آموزش، معتبرسازی و آزمون برتری دارد. همچنین مقایسه عملکرد مدل های شبکه عصبی با مدل های رگرسیونی ( F(h،w،t) و F(A) ) نشان داد که اختلاف بین آنها معنی دار نبوده، ولی عملکرد پیش بینی مدل رگرسیونی F(h،w،t) بهتر از F(A) و در نهایت عملکرد مدل ANN(h،w،t) بهتر از مدل رگرسیونی F(h،w،t) می باشد.