بخشی از مقاله
چکیده
بکارگیری مدیریت موضعی محصولات زراعی ٌ - SSCM - در اعمال نهاده ها به صورت نرخ-متغیر ٍ - VRA - رهیافتی مفید به منظور بهینه سازی مصرف نهاده های زراعی و حفظ محیط زیست است . بر این اساس در این پژوهش طراحی، ساخت و ارزیابی یک سامانهی سمپاشی نرخ- متغیر بر مبنای نقشه خاک مورد توجه قرار گرفت . در ابتدا یک نمونه سامانه ی اعمال علفکش با استفاده از رهیافت تزریق مستقیم - DI - طراحی و ساخته شد.
این سامانه بر اساس تعیین موقعیت مکانی سمپاش در مزرعه توسط یک گیرنده ی سامانهی مکانیاب جهانی - - GPS، مقایسهی آن با داده های نقشه مدیریتی و اندازه گیری سرعت پیشروی سمپاش در مزرعه، میزان اعمال مادهی مؤثر علفکش را متناسب با هر ناحیهی مدیریتی توسط کنترل تزریق کننده ها تعیین می کند. مهمترین عامل مؤثر بر عملکرد سامانه ی تزریق مستقیم زمان پاسخ سامانه در انتقال محلول سم از محل تزریق تا نوک افشانک ها تعیین شد .
به منظور اندازه گیری زمان تأخیر - زمان پاسخ - در انتقال محلول سم از نقطه ی تزریق تا نوک افشانک ها از عامل هدایت الکتریکی محلول در محل افشانک ها استفاده شد . در طی انجام آزمون های کارگاهی، عوامل کنترلی سامانه شامل چرخه ی وظیفه، سرعت پیشروی، فشار سیال حامل، فشار ماده ی مؤثر علفکش - و در نتیجه دبی آن - ، میزان مادهی مؤثر مورد نیاز بر اساس نقشه ی مدیریتی اعمال علفکش و نیز محل تزریق ماده ی مؤثر علف-کش درون سیال حامل تغییر یافت.
هر آزمون کارگاهی در سه تکرار انجام گرفت. به منظور تجزیه و تحلیل و مقایسهی نتایج کارگاهی از تجزیهی واریانس به همراه آزمون دانکن با سطح اطمینان %5 استفاده شد تا اثر تغییر پارامترهای مختلف بر زمان تأخیر سامانه تعیین شود . به منظور بررسی اثر بر هم کنش عوامل مختلف از آزمایش فاکتوریل با ط رح بلوک کامل تصادفی استفاده شد. بررسی نتایج نشان داد که زمان پاسخ سامانه به طور معنی داری به دو عامل میزان فشار سیال حامل و محل تزریق مادهی مؤثر علفکش بستگی دارد که با در نظر گرفتن این دو عامل در طراحی سامانه، می توان به دقت بالاتری در اعمال علفکش در محل مورد نظر در مزرعه دست یافت.
مقدمه
با در نظر گرفتن روند کنونی توسعه ی کاربرد علف کش های پس رویشی، تعیین میزان تغییرپذیری در هجوم علف های هرز اساس مبارزهی موضعی با آنها است. در اعمال علفکش ها خواه به صورت پس رویشی و یا به صورت پیش رویشی - خاک پاش - ، باز هم میزان توصیه شده علف کش می تواند حتی درون یک مزرعه نیز به طور محسوسی تغییر کند. با توسعهی فناوری های جدید، سامانه های مرسوم برای اعمال آفت کش ها و علف کش ها یعنی سمپاش های بوم دار را می توان به منظور سازگار شدن با این راهبردهای کنترلی جدید اصلاح نمود .
توسعه-ی فناوری رایانه ها، حسگرها و عملگرها امکان افزایش دقت و کارایی سمپاش های مزرعه در اعمال مواد شیمیایی را فراهم نموده است . - Al-Gaadi, 1992 - بسیاری از سمپاش های نرخ- متغیر - - VRA بر اساس دو رهیافت به منظور اعمال مواد شیمیایی به صورت نرخ- متغیر، میزان اعمال مواد شیمیایی را کنترل می کنند . این دو رهیافت عبارتند از : سامانه های VRA فشار مبناٌ و سامانه های VRA تزریقیٍ
سامانه های VRA فشار مبنا، با تغییر فشار محلول سم عبوری از افشانک ها، دبی محلول سم را که از یک روزنه با مقطع ثابت درون افشانک عبور می کند، تغییر می دهند . در این سامانه با اختلاط مواد شیمیایی و آب درون مخزنی بزرگ با غلظت ثابت و سپس تغییر دبی کل سامانه متناسب با سرعت پیشروی و موقعیت حرکت سمپاش در مزرعه، میزان اعمال مواد شیمیایی در واحد سطح مزرعه کنترل می شود . در این روش دبی محلول سم، نوعاً با تنظیم یک شیر در حد فاصل پمپ اصلی سامانه و افشانک ها تغییر می کند
روش های دیگری نیز برای کنترل دبی کل مح لول سم در این رهیافت وجود دارد که عبارتند از : کنترل طول لنگ - طول کورس جابجایی - پیستون در سمپاش های مجهز به پمپ های پیستونی، کنترل فشار محلول برگشتی به مخزن، استفاده از افشانک هایی با کنترل عرض پالس َ - PWM - و تغییر قطر روزنه ی افشانک ها
برای بهبود سامانهی فشار مبنا، به منظور کاهش تأخیر زمانی در کنترل میزان اعمال مواد شیمیایی، تغییر دبی کل به روشهای دیگری توسط 1990 - - ،.Giles and Comino و Koo and Kuhlman - 1993 - و Gopala Pillai et.al. - 1999 - و Tian and Zheng - 2000 - بررسی شده است.
سامانه های VRA تزریقی به منظور اختلاط ماده ی مؤثرُ - آفت کش ها و یا علف کش ها - با سیال حامل - که غالباً آب است - قبل از رسیدن به افشانک ها طراحی می شوند . میزان تزریق مادهی مؤثر درون سیال حامل، غلظت محلول سم و در نتیجه میزان اعمال آن را تعیین می کند . در این سامانه تغییر میزان تزریق مادهی شیمیایی مؤثر متناسب با موقعیت حرکت سمپاش درون مزرعه و نیز سرعت پیشروی سمپاش، موجب می گردد دبی کل در واحد سطح مزرعه ثابت باقی بماند . این سامانه اجازه ی تغییرات لحظه ای - آنی - نوع علف کش - یا هر نوع ماده ی شیمیایی دیگر - و نیز غلظت آن را می دهد
یکی از مهمترین انواع سامانه های تزریقی، سامانه ی تزریق مستقیم ٌ - DI - می باشد که در آن ماده ی مؤثر توسط یک پمپ جداگانه به درون سیال حامل ٍ تزریق شده و به سمت بوم هدایت می شود . موقعیت نقطهی تزریق مادهی مؤثر درون سیال حا مل بر زمان تأخیر، یکنواختی اختلاط، تعداد تزریق کننده ها و میزان محلول سم باقیمانده در خطوط انتقال سم بعد از عملیات سمپاشی تأثیر گذار است . طول خطوط تغذیه ی افشانک ها، زمان تأخیر سامانه را تعیین می کند . لذا به منظور اعمال موضعی و در حین حرکت علف کش باید بتوا ن طول خطوط انتقال محلول سم از محل تزریق تا نوک افشانک ها را به حداقل رساند . در انتخاب محل تزریق ماده ی مؤثر درون سیال حامل چند گزینه وجود دارد که در این بخش در این مورد مطالبی ارائه خواهد شد .
در سامانه های تزریق مستقیم که امروزه به صورت تجاری در برخی کشوره ای توسعه یافته در دسترس هستند، محل تزریق ماده ی مؤثر بلافاصله در پایین دست پمپ سیال حامل در محلی دور از افشانک ها تعبیه می شود. این موضوع منجر به زمان پاسخ طولانی تر خواهد شد که این امر به نوبه ی خود باعث اختلاف معنی دار بین میزان اعمال مطلوب و واقعی در مح لولی خواهد شد که از افشانک ها پاشیده می شود . در بسیاری از سامانه های تزریق مستقیم که به صورت تجاری تولید و عرضه می شوند، زمان پاسخ سامانه از 10 تا 40 ثانیه متغیر
است - . - BBA, 2002 با چنین زمان عکس العملی بسیاری از نواحی مورد نظر در روی سطح مزرعه مقادیری غیر از
مقادیر مطلوب، محلول سم دریافت خواهند کرد . به عنوان مثال با در نظر گرفتن سرعت پیشروی 8 km/h و با
زمان پاسخ 30 ثانیه، سمپاش به میزان 66 متر قبل از اینکه غلظت محلول سم در نوک افشانک به مقدار مطلوب برسد، پیشروی خواهد داشت.
در سمپاش های تزریق مستقیم - DI - ، زمان تأخیر برای تغییر غلظت مواد شیمیایی در نوک افشانک ها بر کارایی سمپاش تأثیرگذار خواهد بود . زمان تأخیر در سمپاش های تزریق مستقیم را می توان با استفاده از رابطه ی ارائه شده توسط Frost - 1990 - به صورت زیر محاسبه نمود
تعداد تزریق کننده ها دقت مزرعه ای یک اعمال کننده ی نرخ- متغیربا زمان پاسخ آن نسبت عکس دارد . هر اندازه مدت زمان پاسخ سمپاش کمتر باشد، می توان میزان مطلوبی از مواد شیمیایی را با دقت بالا در نقاط مورد نظر در مزرعه ا عمال نمود. در اعمال مواد شیمیایی در سامانه ی تزریق مستقیم به دلیل اینکه تأخیر در انتقال در بین افشانک های یک بوم یکسان نیست، لذا همواره مقداری خطا در این نوع سامانه ها وجود خواهد داشت
