بخشی از مقاله
چکیده
از آنجا که در روش مرسوم سم پاشی تنظیم سمپاش برای پاشش سم بر اساس نقاط پر تراکم صورت می گیرد، بر روی نقاطی از مزرعه که مورد هجوم آفت و علف های هرز قرار نگرفته و یا تراکم جمعیت آنها کمتر است، نیز مواد شیمیایی پاشیده میشود که علاوه بر افزایش هزینه و اتلاف ماده شیمیایی سبب آلودگی محیط زیست و آسیب به مزرعه می گردد . در صورت استفاده از فناوری نرخ متغیر - VRT1 - در سمپاشی، اثرات مخرب زیست محیطی سموم و نیز هزینه های تأمین و استفاده از سم در کشور کاهش مییابد.
سمپاشهای نرخ متغیر ساخته شده در کشور بر اساس تغییر دبی محلول تحت فشار کار میکنند که دامنه تغییر دبی پاشش مورد استفاده در این نوع سم پاشها بدلایل فنی، محدود میباشد. از جمله این دلایل میتوان به کاهش زاویه پاشش نازل ها و از بین رفتن همپوشانی آنها، در صورت کم شدن دبی پاشش، اشاره نمود. همچنین با کاهش دبی پاشش، تعداد موثر ذرات و اندازه آنها تغییر کرده و در نتیجه سمپاشی کم اثر خواهد شد .
در این تحقیق، سیستم کنترل اکترونیکی برای نصب بر روی دستگاه سم پاش پشت تراکتوری، طراحی و ساخته شد که با استفاده از سیستم مدیریت اعمال متغیر نهادهها - VRT - ، قادر به پاشش سموم و هر نوع ماده شیمیایی محلول در آب، با غلظت مورد نیاز در هر قسمت از مزرعه خواهد بود. در این دستگاه به جای تغییر مقدار محلول پاشیده شده، غلظت مواد شیمیایی تغییر میکند.
مقدمه
تغییر پذیری نوع خاک و خصوصیات آفات در سرتاسر مزرعه، موجب توسعه فناوری هایی برای اعمال موضعی مواد شیمیایی در مزرعه شده است . در اکثر سامانههای اعمال موضعی مواد شیمیایی، از سامانه مکان یابی جهانی افتراقی - ٍ - DGPS به منظور تعیین موقعیت مکانی ماشین در مزرعه استفاده میشود. سپس با کمک یک سامانه کنترلی، میزان اعمال مواد شیمیایی بر اساس اطلاعات دریافت شده از نقشه های رقومی خاک یا سایر عوامل موثر، اندازهگیری و اعمال میشود. دقت گیرنده َGPS در تعیین موقعیت سمپاش درون یک مزرعه و نیز در هنگام تهیه نقشه خاک، نقش اساسی در میزان دقت اعمال مواد شیمیایی دارد
یکی از مهمترین انواع مواد شیمیایی مصرفی در کشاورزی سموم شیمیایی می باشند. سالیانه در کشور ما بالغ بر 24082/9 تن سموم شیمیایی مصرف میشود که از این مقدار 7486 تن آن علفکش، 2887/1 تن قارچ کش و 7585/8 تن حشره کش میباشد. مقدار 5071/9 تن از سموم شیمیایی سالانه با صرف هزینه 65/1 میلیون دلار از کشورهای خارجی وارد میشود
بر اساس گزارش وزارت جهاد کشاورزی، مقادیر متوسط مصرف علفکشها در سال زراعی 84-85 برای تولید گندم آبی 0/99، ذرت آبی 4/44 و چغندر قند 1/53، کیلوگرم در هکتار بوده است . - 1 - همچنین در سال زراعی 81-82، در کشور 3091744، تن کود شیمیایی مصرف شده که از این مقدار 825891، تن با صرف مبلغ 113/7، میلیون دلار از خارج وارد کشور گردیده است . از مقدار مذکور 1611616، تن کود اوره، 93100 تن کود کلرور پتاسیم، 291545 ، تن کود سوپر فسفات تریبل، 75699 تن کود سولفات دو پتاس و 88390، تن کود سولفات آمونیم و 95896، تن کود فسفات آمونیم میباشد
در ایالات متحده هر ساله کشاورزان متجاوز از 7 بیلیون دلار برای سموم شیمیایی، صرف مینمایند، که از نایمقدار، تقریباً 5 میلیارد دلار برای علفکشها، بیش از 1/5 میلیارد دلار برای حشرهکش ها و 600 میلیون دلار برای قارچکشها هزینه میشود و 98 درصد کل اراضی زیر کشت ذرت و سویا علف کش دریافت میدارند . - 4 - با اعمال آفتکشها به میزان متغیر، امکان صرفهجویی در هزینهها و کاهش خسارت وارد بر محصول و محیط زیست وجود دارد. گزارشهایی مبنی بر کاهش بیش از 50 درصد میزان مصرف آفتکشها در نتیجه استفاده از فنآوریهای کاربرد سموم به میزان متغیر دریافت وجود دارد
سمپاشی لکهایٌ رهیافتی جدید جهت کاهش میزان مصرف علفکشهاست، که نتیجه آن کاهش هزینه و آلودگی محیط زیست میباشد. سمپاشی لکهای را می - توان با توجه به توزیع مکانی علف هرز و با استفاده از علف کشهای مختلف انجام داد . مشاهدات مزرعه ای نشان دادهاند که گونههای مختلف علفهای هرز تمایل ویژهای دارند تا بصورت دستهجمعی در یک ناحیه ظاهر شوند
اصول مدیریت موضعی محصولات زراعی، کاربرد فن آوری میزان متغیر است که در آن انجام هرگونه عملیات زراعی از جمله اعمال نهاده هایی نظیر بذر، کود، مواد شیمیایی و آب بر اساس نیاز هر بخش از مزرعه صورت میپذیرد و رایجترین فناوری به کار رفته در کشاورزی دقیق است . - 10 - مدیریت سطوح کوچک درون مزرعه به منظور کاهش کاربرد نهادههای زراعی به ویژه مواد شیمیایی و بهبود بهره وری از اهداف اصلی کشاورزی دقیق است.
یکی از مهمترین دستاوردهای کشاورزی دقیق، کاربرد فناوری میزان متغیر به منظور کاه ش مصرف مواد شیمیایی است به گونهای که کاهش %50 در اعمال علفکشهای پیش رویشی را در زراعت ذرت با استفاده از فناوری میزان متغیر گزارش کرده اند . - 6 - کارارا و همکاران - 2004 - نیز با بکارگیری نقشه مدیریت اعمال علف کش توانستند %29 در میزان علف کش مصرف شده صرفه جویی کنند . - 8 - محمد زمانی و همکاران - 1387 - نشان دادند که در کاربرد علف کش پیش رویشی بلادکس با استفاده از فن آوری اعمال نرخ متغیر - VRT - و طبق نقشه رقومی مدیریتی مزرعه بر اساس تغییرات درصد کربن آلی خاک و بافت خاک، بطور متوسط %31 در مصرف علف کش مذکور صرفه جویی میشود
بسیاری از عوامل تأثیر گذار بر میزان کاربرد مواد شیمیایی در مزارع، بصورت مکانی تغییر می کنند. بررسی ها نشان میدهد که در یک نمونه خاک، ضریب تغییرات PH، درصد کربن آلی و قابلیت هدایت الکتریکی به ترتیب 0/6، 21/6 و %25 است. با نمونه برداری از یک مزرعه بر روی شبکههای 3 متری مشخص شد که ضریب تغییرات نیتروژن در عمق 75 میلیمتری خاک %2/7 است . - 6 - بائور و شفکیک - 1994 - ، نیز نشان دادند که میزان کاربرد علفکش در سه نوع یا منطقه از خاک یک مزرعه میتواند تا حدود %50 تغییر کند
بهزادی و همکاران - 1387 - یک کود پاش مایع نرخ متغیر طراحی نمودند که با استفاده از سیستم تغییر مقدار کود محلول، مقدار کود مصرفی را متناسب با نیاز گیاه در سطح مزرعه و با استفاده از نقشه الکترونیکی با شبکه هایی به ابعاد 2 در 2 متر تغییر میدهد. آنها همچنین با ارزیابی دستگاه مذکور در مزرعه دریافتند 58/36 درصد در مصرف کود نسبت به روش متداول - اعمال یکنواخت کود - صرفه جویی میشود
اعمال مواد شیمیایی بر مبنای نقشه، در مقایسه با روش اعمال علف کش بر مبنای حسگر دارای مزایای قابل توجهی است. در روش نقشه مبنا، قبل از ورود به مزرعه می توان میزان مصرف مواد شیمیایی را تخمین زد . تأخیر زمانی بین نمونه برداری از مزرعه و اعمال مواد شیمیایی، امکان پردازش داده های نمونه برداری شده را در جهت کسب اطمینان و حتی ارتقاء صحت آنها فراهم میسازد. همچنین در این روش، با مشکل کمبود حسگرهای خاص مواجه نخواهیم بود
نتایج بررسی ها و مطالعه تحقیقات انجام شده نشان داد که در حال حاضر نحوه عمل پاشنده های مواد شیمیایی مایع بویژه سمپاشهای اعمال نرخ متغیر ساخته شده در کشور، بر اساس تغییر دبی می باشد، که باعث ایجاد محدودیت در دامنه پاشش دبی محلول می گردد. زیرا در صورتیکه دبی از مقدار مشخصی کمتر شود هم زاویه پاشش نازلها کاهش خواهد یافت و هم تعداد ذرات در واحد سطح کم می شود که هر دو حالت مذکور سبب عدم یکنواختی در پاشش محلول میگردد. نوع دیگری از سمپاس نرخ متغیر نیز در کشور ساخته شده که بصورت صفر و یک میباشد. به گونهای که قادر است در برخی نقاط محلول را بپاشد و در نقاطی که آفت یا علف هرز وجود ندارد پاشش محلول را متوقف نماید. عیب این دستگاه آن است که در جاهایی که تراکم آفت یا علف هرز کم باشد غلظت مواد شیمیایی مورد نیاز حداکثر است و حالت بینابین وجود ندارد .
در کشور تا کنون نمونهای از سمپاشهای نرخ متغیر که با سیستم انژکتوری کار کند تولید نشده است . لذا در این تحقیق سم پاش نرخ متغیری ساخته و ارزیابی میشود که بتواند به جای تغییر دبی محلول، غلظت محلول پاشیده شده را تغییر دهد . مزیت این روش نسبت به روش تغییر دبی آنست که اولاً مقدار ز اویه پاشش نازلها تغییر نکرده و در نتیجه همپوشانی دستگاه و یکنواختی پاشش آن از بین نخواهد رفتثانیاً. تعداد ذرات محلول در واحد سطح ثابت بوده در نتیجه اثر مواد شیمیایی بویژه سموم، کاهش نخواهد یافت.
مواد و روشها
در مرحله اجرای این طرح، ابتدا فعالیتهای کارگاهی شامل طراحی و ساخت قسمت تزریق کننده دستگاه انجام گرفت. قسمت تزریق کننده مواد شیمیایی شامل: مخزن ماده شیمیایی خالص، همزن، پمپ تزریق، شیر کنترل مقدار ماده شیمیایی، انژکتور، ونتوری و لولههای مواد ارسالی میباشد. این اجزاء روی یک دستگاه سم - پاش پشت تراکتوری با عرض پاشش 8 متر 16 - عدد نازل هریک به فاصله نیم متر - ، نصب شد - شکل . - 1 در این تحقیق برای ساخت سامانه پاشش مراحل زیر به اجرا درآمد:
-1 طراحی و ساخت قسمت تزریق کننده مواد شیمیایی و نصب آن روی دستگاه سمپاش
این سیستم شامل مخزنیحدوداً 4 لیتری برای نگهداری سم خالص میباشد که در زیر آن یک پمپ برقی 12 - ولت - کوچک برای گردش محلول و ایجاد جریان گردابی نصب شده است . این پمپ در مواقع ی که از سموم پودری محلول در آب استفاده شود، از رسوب کردن ذرات سم جلوگریی کرده و باعث ایجاد مخلوطی همگن میگردد.
