بخشی از مقاله
چکیده
از عمده ترین چالش های زیست محیطی کشور در بخش کشاورزی، آلودگی های منابع آب و خاک به دلیل کاربرد نهاده های شیمیایی، به ویژه کودهای شیمیایی در تولید محصولات زراعی می باشد . از جمله راهکارهای کاهش اثرات مخرب زیست محیطی نهاده های شیمیایی، مدیریت موضعی محصولات زراعی می باشد . وجود ماشینهای مناسب مدیریت موضعی محصولات زراعی، برای توسعه آن ضروری می باش د.
از این رو در این تحقیق در سال 1391 سیستم کنترل الکترونیکی ساخته شد که در آن از موزع تغییر شکل یافته نوع مینی ماکس استفاده گردید . با نصب سیستم مذکور روی یک دستگاه کولتیواتور-کودکار چهار ردیفه ساخت شرکت تراشکده با تبدیل آن به دستگاه نوع نرخ متغیر، در مرکز آموزش عالی امام خمینی - ره - مورد ارزیابی قرار گرفت. در آزمون کارگاهی، با استفاده از یک دستگاه حسگر ضربه ای پیزوالکتریک، زمان تاخیر دستگاه برای دو حالت تغییر صعودی و نزولی مقدار کود خروجی، اندازه گیری شد . سپس با آزمون مزرعه ای دقت کار دستگاه مورد ارزیابی قر ار گرفت.
برای این منظور در سه سطح سرعت پیشروی 3/5 - ، 5/75 و 8 کیلومتر بر ساعت - و سه مقدار خروجی 75 - ، 150 و 225 کیلوگرم بر هکتار - با سه بار تکرار، مقدار کود خروجی اندازه گیری شد . پس از محاسبه درصد اختلاف مقدار واقعی و مقدار هدف بصورت درصدی از مقدار هدف، با ا ستفاده از نرم افزار SAS مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج آزمایش ها نشان داد که اثر سرعت پیشروی و نرخ کودکاری روی دقت کودکاری در سطح یک درصد و اثر متقابل آنها در سطح 5درصد معنی دار گردید کمترین دقت دستگاه در سرعت حداکثر 8 - کیلومتر در ساعت - و مقدار 75 کیلوگرم بر هکتار بود.
مقدمه
در دهه های اخیر با افزایش تقاضای محصولات کشاورزی، نرخ رشد تولیدات آنها نیز افزایش چشمگیری داشته است که این افزایش با هزینه های زیاد زیست محیطی همراه بوده است .[Link, et al. 2006] منشاء اکثر آلودگی های آب های زیر زمینی استفاده از نهاده های شیمیایی در فعالیت های کشاورزی می باشد که از میان آنها کودهای شیمیایی و علی الخصوص کودهای نیتروژن، بیشترین سهم آلوده کنندگی را به خود اختصاص داده اند .
درصورتیکه مقدار کود مصرفی در مزرعه بر اساس نتایج آزمون خاک و با مطالعات اولیه تعیین گردد، افزایش مقدار کود مصرفی تا حد بهینه، عملکرد محصول را افزایش می دهد اما مصرف بیشتر از آن مقدار باعث کاهش عملکرد می گردد
این در حالی است که افزایش بی رویه مصرف کود هم همراه با افزایش هزینه ها بوده و هم درآمد را نیز به دلیل کاهش عملکرد، تقلیل خواهد داد . در روش های مرسوم کاربرد یکنواخت کودهای شیمیایی، توجهی به تغییرات پتانسیل حاصلخیزی نقاط مختلف مزرعه نمی شود . بنابراین برخی از قسمت های مزرعه ممکن است از مقدار کود کمی برخوردار شوند در حالیکه قسمت های دیگر مقدار بیشتراز نیازکود، بدست آورده باشند. لازم است تا کودهای گرانوله به دقت در مقادیر تجویز شده استفاده شوند تا با توجه به متغیرهای مواد مغذی گیاه درون مزرعه تولید محصول بهینه گردد
از این رو امروزه مدیریت موضعی در تولید محصولات زراعی - SSCM - به عنوان یک فناوری بر اساس تهیه و تحلیل اطلاعات، نقش به سزایی در توسعه کشاورزی دقیق داشته است . از موضوعات اصلی مدیریت موضعی محصولات زراعی، کاربرد فن آوری مقدار متغیر نهاده ها - VRT - است که در آن انجام هرگونه عملیات زراعی از جمله کاربرد نهاده هایی نظیر بذر، کود، مواد شیمیایی و آب بر اساس نیاز هر بخش از مزرعه صورت می پذیرد و رایج ترین فناوری به کار رفته در کشاورزی دقیق است
با توجه به این که در سال 1386 بالغ بر 3345731 تن کود شیمیایی در کشور توزیع گردیده که از این مقدار 56/8 درصد تولید کارخانجات داخلی بوده و 43/2 درصد بقیه با صرف ارز وارد کشور شده است ]آمارنامه کشاورزی، جلد دوم سال 1386 ، [1388 و نظر به اینکه اکثر غریب به اتفاق کودهای مذکور، به صورت یکنواخت - مرسوم - و بدون آزمون خاک در مزعه استفاده گردیده اند، اهمیت آلودگی منابع آب و خاک و همچنین هدر رفت انرژی و هزینه از این بابت نمایان خواهد شد.
به منظور کاربرد مواد شیمیایی بصورت مقدار متغیر، دو روش، یکی بر مبنای نقشه و دیگری بر مبنای حسگر وجود دارد که هر دو روش به انطباق مقدار مصرف مواد شیمیایی با شرایط موجود در مزرعه کمک می کنند - لغوی
. - 1382 در حال حاضر به دلیل کمبود حسگرهای مورد نیاز، مصرف کود شیمیایی به صورت مقدار متغیر با
استفاده از روش نقشه مبنا، مناسب تر از حسگر مبنا می باشد
بیشترین کاربرد کودهای شیمیایی به صور ت گرانوله می باشد . کودهای شیمیایی گرانوله را می توان با استفاده از دستگاه های کودپاش، کودکار یا کودریز استفاده نمود . مزیت کودپاش ها در سرعت عمل آنها و افزایش سرعت عملیات کوددهی می باشد. اما ماشین های کودریز و کودکار به دلیل اینکه کودهای شیمیایی را فقط در ر دیف های محصول قرار می دهند، باعث افزایش راندمان و دقت موقعیت کود مصرفی و کاهش هزینه های مرتبط با آن می شوند . از این بابت دستگاه های کودکار به دلیل اینکه کود را زیر خاک قرار می دهند از تصعید آن جلوگیری شده و راندمان کود مصرفی افزایش خواهد یافت.
مطالعه تحقیقات قبلی نشان می دهد که اکثر آنها در زمینه کاربرد مقدار متغیر کودهای شیمیایی گرانوله با استفاده از کودپاش ها بوده اند . Maleki و همکاران - 2008 - یک سیستم کنترل مقدار متغیر حسگر مبنا کود گرانوله فسفاته را طراحی کرده و روی یک دستگاه کودکار ساخت شرکت آمازون ٌنصب نمودند. این دستگاه مقدار فسفر موجود در خاک را با استفاده از حسگر طیف سنج ٍVIS-NIR که توسط Mouazen و همکاران در سال 2005 طراحی شده بود
اندازه گیری می نمود. تغییر مقدار کود خروجی با استفاده از اهرم گیربکس دستگاه که سرعت موزع را نسبت به سرعت پیشروی دستگاه تغییر می داد صورت می گرفت .[Maleki, et al. 2008] لغوی و فروزان مهر در سال 2010 با استفاده از موزع هلیسی کود گرانوله که جعفری در سال 1991 طراحی کرده بود، دستگاه کودکار نرخ متغیر نقشه مبنایی را ساخته و ارزیابی نمودند . محور این موزع توسط یک موتور پله ای گردش می نمود که با تغییر سرعت گردش آن متناسب با سرعت پیشروی و با توجه به مقدار مورد نیاز خروجی کود، تنظیم می شد
از آنجایی که اکثر قریب به اتفاق دستگاه های کودکار و کودریز ساخت داخل و بیشتر دستگاه های موجود در کشور، دارای موزع های نوع مینی ماکس می باشند ، در این تحقیق، دستگاه کودکار- فاروئر چهار ردیفه ساخت شرکت تراشکده، انتخاب گردید تا با نصب سیستم کنترل الکترونیکی ساخته شده توسط صداقت حسینی و فرزانه در سال ]1389صداقت حسینی و فرزانه .[1389 بر روی آن یک دستگاه کولتیواتور- کودکار نرخ متغیر نقشه مبنا ساخته شده و مورد ارزیابی قرار گیرد.
مواد و روشها
دستگاه مورد آزمایش
آزمایشات روی دستگاه کولتیواتور - کودکار چهار ردیفه، ساخت شرکت تراشکده، نصب و آزمایش شد . این نوع کودکار دارای مکانیزم موزع از نوع مینی ماکس - شکل - 1 می باشد. این نوع موزع، دارای غلتک شیارداری می باشد که در زیر مخزن کود قرار داشته و توسط دریچه ای مق دار کود ورودی به موزع، کنترل می شود . مقدار باز بودن دریچه، قبل از شروع به کار دستگاه، با چرخاندن مهره روی پیچ انتهای موزع، توسط کاربر تنظیم می شود . با گردش غلتک شیاردار که نیروی خود را از چرخ زمین گرد دستگاه می گیرد، کود وارد شده به محفظه موزع، به لوله خرو جی رفته و از آنجا به شیار حاصل از شیاربازکن می ریزد . نیروی دورانی چرخ زمین گرد، توسط چرخ زنجیر به محور موزع ها می رسد . مقدار کود اعمال شده توسط موزع ها با تغییر دادن مقدار باز بودن دریچه موزع قابل تنظیم می باشد.
شکل -1 ساختمان موزع نوع مینی ماکس - سمت چپ - نحوه تنظیم آن - سمت راست -
برای تبدیل کردن این دستگاه به یک کولتیواتور- کودکار نرخ متغیر از سیستمی که اختراع آن در سال 1389 و با شماره 67274 با تایید اداره کل ثبت شرکت ها و مالکیت صنعتی به ثبت رسیده است ]صداقت حسینی و فرزانه، [1389 استفاده گردید. سیستم مذکور از سه جزء اصلی حسگرها، عملگر و واحد کنترل تشکیل می شود
