مقاله مدل بهینه سازی مصرف آب در گلخانه های هیدروپونیک با استفاده از پلیمر سوپرجاذب PRA٣٠٠۵

word قابل ویرایش
14 صفحه
5700 تومان

مدل بهینه سازی مصرف آب در گلخانه های هیدروپونیک با استفاده از پلیمر سوپرجاذب PRA٣٠٠۵ 
چکیده : 
دسترسی نامناسب به آب در مناطق خشک و نیمه خشک نیاز افزایش کارآیی مصرف آب را به عنوان یکی از محورهای اصلی کشاورزی پایدار در این مناطق مطرح می نماید به طوری که با کمترین میزان آب قابل دسترس می توان به بیشترین تولید دست یافت . مصرف پلیمرهای سوپرجاذب در گلخانه های هیدروپونیک و جایگزینی آن با بخشی از مواد بستر ضمن اینکه آب مورد نیاز گیاه (خیار درختی ) را در دسترسش قرار داده موجبات کاهش مصرف آب آبیاری را فراهم می نماید و تا حد چشمگیری باعث کاهش هزینه های مرتبط با آن می شود. 
این تحقیق فرض بر آن داشته که کاهش آب آبیاری در بستر کشت دارای پلیمر، نه تنها باعث کاهش عملکرد نمی شود بلکه موجبات افزایش کارآیی مصرف آب را هم فراهم می نماید زیرا بستر جدید باعث نگهداشت بیشتر آب شده و ساختمان بستر کشت را تا حد بسیار زیادی بهبود می بخشد و از لحاظ هیدرولیکی بستر در شرایط مطلوبی قرار می گیرد و تاثیر مثبتی بر عملکرد خواهد داشت . و در نهایت ، تهیه مدل ساده تولید با توجه به حجم آب مصرفی در برابر میزان استفاده از پلیمرهای سوپرجاذب ، مدیریت کم آبیاری در بهره برداری از گلخانه های هیدروپونیک ، تاثیر میزان استفاده از پلیمرهای سوپرجاذب بر دور آبیاری در برابر بالاترین حجم تولید و در نتیجه افزایش کارآیی مصرف آب را مورد بررسی قرار می دهد. 
نتایج به دست آمده از انجام طرح نشان دهنده آن بود که میزان ۳۰ درصد جایگزینی پلیمر با مواد بستر توانایی کاهش آب آبیاری را تا میزان ۲۰ درصد داشته و در نتیجه باعث افزایش کارآیی مصرف آب در گلخانه های هیدروپونیک به میزان ۴۴ درصد در هر متر مکعب می شود و همچنین نسبت سود خالص به هزینه برای تیمار برگزیده نسبت به شاهد تا میزان ۹۲ درصد در افزایش یافته است . نهایتاً با توجه به میزان عملکرد تیمارهای مختلف 
پلیمر و تغییرات آب آبیاری مدل ساده ای برای تولید نوشته شد که با استفاده از آن می توان میزان عملکرد محصول را در برابر مقادیر مختلف استفاده از پلیمر و آب آبیاری تخمین زد و برای تولید از قبل برنامه ریزی نمود. 
کلمات کلیدی : پلیمر سوپرجاذب ، هیدروپونیک ، کارآیی مصرف آب 
 
 
مقدمه : 
آب اولین و اساسی ترین عامل برای تولید محصولات کشاورزی می باشد. با توجه به محدود بودن منابع آبی در کشورمان و اصل استفاده بهینه از هر قطره آب ، ضروری است که برنامه ریزی دقیقی برای استفاده بهینه از منابع آبی موجود در کشور، برای کشاورزی به عنوان بزرگترین مصرف کننده آب صورت گیرد[۵]. از جمله این راهکارها می توان از آبکشت (کشت هیدروپونیک ) در گلخانه نام برد که علاوه بر صرفه جویی قابل ملاحظه در مقدار آب مصرفی ، عملکرد را نیز به شدت افزایش داده و از این رهگذر ضمن متعادل ساختن عرضه این محصولات در طول سال آثار اشتغال زایی قابل توجهی را نیز در پی خواهد داشت . از آنجایی که ساخت گلخانه های هیدروپونیک مستلزم صرف هزینه بسیار زیادی می باشد و بستر کشت آن نیز از ترکیبات گران قیمتی تشکیل شده لذا طرحی بیان شد که نه تنها باعث کاهش میزان آب مصرفی شده بلکه موجبات صرفه جویی در عوامل وابسته نظیر کودها و مواد غذایی که به صورت محلول در آب استفاده می شود را نیز فراهم می آورد. در این تحقیق درصدهای مختلف پلیمر سوپرجاذب جایگزین بستر کشت هیدروپونیک شده و اثرات مقادیر مختلف آب آبیاری را بر گروههای مختلف بستر کشت ، روی گیاه خیار درختی مورد بررسی قرار گرفت . در این تحقیق فرض بر آن بود که کاهش فواصل آبیاری و افزایش دور آن در بسترهای هیدروپونیک  با اختلاط پلیمر نه تنها تاثیر بسزایی در کاهش تولید نمیگذارد بلکه احتمال افزایش تولید را نیز دارا می باشد. 
 تحقیقی که در گذشته روی اثر پلیمر سوپرجاذب بر مقدار ماده خشک تولیدی سویا انجام شده بود نیز این نتیجه را بیان نمود که افزایش پلیمر باعث زیاد شدن مقدار ماده خشک تولید شده گیاه سویا گردید (کریمی ۱۳۷۲). در مورد گیاه کتان روغنی نیز نتایج مشابهی به دست آمد که این موضوع بیانگر اثر مثبت پلیمر در بستر کشت می باشد کیخایی (۱۳۸۰). این تحقیق در مورد گیاه گوجه فرنگی نیز نتایجی کاملاً مشابه در پی داشت (دانشگاه کوچی ژاپن ۱۹۸۰). فرض دیگر این تحقیق بیانگر آن بود که بستر کشت هیدروپونیک دارای پلیمر باعث افزایش کارآیی مصرف آب شده و در جایگزینی با مواد رایج در بستر بهتر عمل می نماید. 
 لازم به ذکر است که بستر کشت هیدروپونیک یک نوع بستر درشت دانه بوده لذا تحقیقات انجام شده در این مورد نشانگر آن است که کاربرد پلیمر در بستر کشت درشت دانه موجبات افزایش و بهبود تخلخل را فراهم نموده و باعث افزایش ظرفیت نگهداری آب در بستر شده و مسئله ظرفیت پایین نگهداری رطوبت در این بسترها را حل می نماید (شرفا ۱۳۶۶). تحقیقات دیگری نیز در این زمینه انجام شده که همگی به نتایج یکسانی دست یافته اند (گنجی خرمدل ۱۳۷۸)، (تیلور و همکاران ۱۹۸۶)، (وودهوس و همکاران ۱۹۹۱). 
هدف از اجرای این طرح ، تاثیر میزان استفاده از پلیمرهای سوپرجاذب بر دور آبیاری در برابر بالاترین حجم تولید، افزایش کارآیی مصرف آب  و در نهایت تهیه مدل ساده تولید در برابر حجم آب مصرفی و میزان استفاده از پلیمرهای سوپرجاذب می باشد که با استفاده از آن بتوان مدیریت درستی در استفاده بهینه از منابع آب موجود و بهره برداری مناسب از گلخانه های هیدروپونیک اعمال نمود. 
مواد و روشها: 
این طرح در بهار ۱۳۸۳ در یکی از گلخانه های اطراف شهرستان پاکدشت به مساحت ۱۸۰۰ متر مربع واقع در ۵۱ درجه و ۴۵ دقیقه طول شرقی و ۳۵ درجه و ۲۸ دقیقه عرض شمالی انجام شد. سیستم آبیاری این مجموعه از نوع قطره ای و قابل تنظیم برای هر تیمار آبیاری بوده و بستر کشت آن نیز از نوع هیدروپونیک  با ترکیبات پوکه صنعتی (۱۵ درصد)، پرلیت (۲۵ درصد) و پیت موس (۶۰ درصد) می باشد. برای رسیدن به اهداف مورد نظر از طرح آماری کرتهای خرد شده (اسپلیت پلات ) در قالب بلوکهای کامل تصادفی استفاده گردید. در این طرح تیمارهای مختلف کم آبیاری با زیر مجموعه ای از درصد های مختلف پلیمر جاذب آب مورد بررسی و آزمایش قرار گرفت تا تیمار مناسب کم آبیاری و بهترین میزان جایگزینی پلیمر مشخص شود. به این ترتیب هر تکرار به چهار تیمار آبیاری شاهد، ۲۰،۱۰ و ۳۰ درصد کاهش آبیاری نسبت به عرف منطقه و هر تیمار آبیاری نیز به چهار تیمار بستر کشت شاهد، ۱۰، ۲۰ و ۳۰ درصد جایگزینی حجمی پلیمر به جای مواد بستر تفکیک شد. لازم به ذکر است که پلیمر مورد استفاده از نوع PRA٣٠٠۵ بوده و بصورت ژل متورم شده با مواد بستر ترکیب گردید.  بذر خیار گلخانه ای از نوع PS انتخاب و در روز اول مرداد ماه کشت شد. بعد از کشت بذر به مدت ۲۰ روز آبیاری به صورت روزی یکبار انجام گردید و در انتها تیمارهای آبیاری اعمال شده و برنامه ریزی آبیاری برای تیمارها انجام گرفت . بعد از  به ثمر رسیدن میوه خیار اولین نمونه برداری ۵۶ روز بعد صورت گرفت که در آن نمونه برداری میوه های هر بوته چیده و به صورت جداگانه وزن گردیدند و ارقام حاصل از آن به دقت ثبت شد این کار در طول دوره رشد به طور متوسط هر هفته یکبار انجام شد. پس از انجام مراحل فوق اطلاعات جمع آوری شده به صورت لیست جامعی در آمد و صفت گیاهی عملکرد را رقم زد. در پایان اطلاعات جمع آوری شده توسط نرم افزار SAS مورد برآزش آماری قرار گرفت و در انتها نسبت سود خالص به هزینه تعیین گردید تا بتوان از آنها برای تعیین مناسبترین تیمار استفاده نمود و سپس مدل تولید با استفاده از داده های به دست آوده نوشته شد. 
نتایج و بحث : 
نتایج بررسیهای انجام شده روی صفت گیاهی عملکرد در جدول (۱) ( آنالیز آماری شاخص عملکرد) نمایانگر آن است که با کاربرد پلیمر سوپر جاذب PRA٣٠٠۵  می توان میزان آبیاری را تا حد قابل قبولی کاهش داد. به منظور بررسی دقیق تر مقایسه میانگین اثرات متقابل کم آبیاری و جایگزینی سوپرجاذب به روش آزمون چند دامنه ای دانکن در سطح احتمال ۵ درصد انجام شد که جدول (۲) گویای آن است که در آن بیشترین کمیت gr ۱۱۷۰ مربوط به تیمار آبیاری شاهد با جایگزینی ۲۰ درصد پلیمر سوپر جاذب می باشد که خود بیانگر تاثیر مثبت پلیمر بر روند عملکرد محصول است . 
 این تیمار به دلیل در اختیار داشتن حداکثر آب مورد نیاز از عملکرد خوبی بر خوردار بود ولی تیمار بعدی که در سطح  نسبتاً پایین تری قرار داشت دارای کمیتی معادل (gr) بود که این رقم مربوط به تیمار ۲۰ درصد کاهش آبیاری و جایگزینی ۳۰درصد پلیمر می باشد. این تیمار به لحاظ صرفه جویی در مصرف آب و متقابلاً مواد غذایی محلول در آن حائز اهمیت بوده و راندمان تولید را در حد قابل قبولی افزایش می دهد. از آنجا که پلیمر قابلیت جذب و نگهداری آب و مواد غذایی محلول در آن را دارد و در صورت نیاز می تواند این ذخیره را به مرور در اختیار گیاه قرار دهد لذا با استفاده از آن می توان اثرات و تنشهای کم آبیاری را تا حد قابل ملاحظه ای کاهش داد. به این ترتیب با کاهش آبیاری نه تنها گیاه با تنش روبرو نمی شود بلکه می توان در بسیاری از هزینه های جانبی مانند: 
هزینه مواد غذایی ، آب مصرفی و همین طور هزینه های کارگری تا مبلغ  قابل توجهی یعنی حدودًا ۲۰ درصد کل هزینه های نامبرده (معادل میزان صرفه جویی مصرف آب تیمار ۲۰ درصد کاهش آبیاری و ۳۰ درصد جایگینی پلیمر) صرفه جویی نمود که در مقایسه با آن مقدار اندک کاهش عملکرد نسبت به تیمار شاهد، رقم محسوسی به شمار می آید. جهت بررسی بهتر تاثیر آبیاری ، جایگزینی پلیمر و اثرات متقابل آنها نمودار(۱) رسم گردید. 
 با توجه به جدول (۱) و نمودار (۱) می توان بیان نمود که اثر آبیاری بر عملکرد به صورت منحنی درجه دوم بوده و تاثیر جایگزینی پلیمر سوپرجاذب بر عملکرد به صورت تقریباٌ خطی می باشد و اثرات متقابل کاهش آبیاری و جایگزینی پلیمر سوپرجاذب بر عملکرد به صورت منحنی درجه دوم بیان می گردد. از این موارد می توان نتیجه گرفت که مدل مورد نظر باید در مقابل میزان آب آبیاری درجه دوم بوده و در مقابل جایگزینی پلیمر سوپرجاذب به صورت خطی عمل نماید. 
با اعمال تیمارهای آبیاری و بررسی اثر پلیمر در اعمال کم آبیاری می توان بیان نمود که استفاده از این روش توانایی کاهش میزان آب آبیاری مورد نیاز را برای گیاه خیار درختی تا میزان ۲۰ درصد داشته و تنها برای آبیاری میتوان از ۸۰ درصد آب در نظر گرفته شده استفاده نمود. اگر گلخانه ای با وسعت ۱۸۰۰ متر مربع را در نظر بگیریم با توجه به میزان کاهش آب آبیاری در هر دوره کشت می توان تا ۱۷۴ متر مکعب صرفه جویی در مصرف آب داشت که باعث افزایش دور آبیاری و در نهایت کاهش حجم آب مصرفی می گردد. 
برای تعیین شاخص کارآیی مصرف آب با توجه به اینکه بیشترین مقدار ثبت شده (gr) مربوط به تیمار کم آبیاری به میزان ۲۰ درصد و جایگزینی سوپرجاذب به مقدار ۳۰ درصد حجمی می باشد که در مقیاس با مقدار ثبت شده تیمار آبیاری و پلیمر سوپرجاذب شاهد یعنی (gr ۳۹.۶۵) رقم با ارزشی می باشد. 

 

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
wordقابل ویرایش - قیمت 5700 تومان در 14 صفحه
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد