بررسی امکان کاربرد امواج مایکروویو کنترل علف های هرز زراعی و باغی غالب استان تهران
از بین عوامل آسیب رسان به محصولات کشاورزی علف‌های هرز بیش‌ترین آسیب را می‌رساند. طی تحقیقاتی که در کشور ایران در سال 1393 انجام شده سه علف هرز یولاف وحشی، خردل وحشی و خونی واش باعث کاهش عملکردی محصول گندم تا 163 کیلوگرم در هکتار می‌شوند.

مجری طرح : دکتر هادی علی اکبریان

اسامی همکاران :

 دکتر فرهاد رجالی و دکتر نوشین نظام آبادی، میثم بهزادی، سعید دیاری

معرفی طرح (شامل اهداف، مراحل انجام و مشخصات فنی طرح) :

بیان مسأله پژوهش:

از بین عوامل  آسیب رسان به محصولات کشاورزی  علف‌های هرز بیش‌ترین آسیب را می‌رساند. طی تحقیقاتی که در کشور ایران در سال 1393 انجام شده سه علف هرز یولاف وحشی، خردل وحشی و خونی واش باعث کاهش عملکردی محصول گندم تا 163 کیلوگرم در هکتار می‌شوند یا در کشور استرالیا علف هرز چچم سالیانه حدود 150 میلیون دلار خسارت وارد می کند. این ارقام و آمار نشان دهنده میزان خسارت علف های هرز است.از جمله خسارت های علف هرز می توان به اتلاف آب، مصرف مواد غذایی، ترشح مواد مسموم در خاک، کاهش ارزش محصول، کاهش کیفیت محصول و... را نام برد. بنابراین کنترل این علف های هرز می تواند کمک شایانی به کشاورزی هر کشور داشته باشد. روش عمده‌ای که برای کنترل علف‌های هرز در دنیا استفاده می شود. با مقاوم شدن بذرهای علف های هرز به سموم شیمیایی و روشن شدن مضرات عمده ای که این سموم دارند محققان حوزه کشاورزی به دنبال روش های با کارایی بیشتر و مضرات کمتر هستند. یکی از روش های مورد تحقیق در این حوزه استفاده از امواج الکترومغناطیسی برای کنترل علف های هرز است. این روش مزایایی مانند: تاثیر مستقیم بر بانک بذر علف های هرز، عدم تاثیرپذیری توسط عوامل محیطی  است. با این وجود ابهاماتی درباره اثر این امواج بر خاک  و اثرات باقیمانده آن و همچنین میزان اثرگذاری بر بذرهای مختلف علف های هرز وجود دارد.

مبانی نظری پژوهش:

میکرو موج ها امواجی با طول موج کوتاه و تعداد نوسانات (فرکانس) بسیار بالا می باشند. میکرو‌موج نوعی از امواج الکترومغناطیسی است، در واقع امواجی رادیویی با فرکانس بسیار بالا هستند. هر چه فرکانس تشعشع بالاتر رود، طول موج آن کمترمی‌شود فرکانس چنین امواجی، بین300 مگاهرتز تا چند گیگاهرتز در ثانیه می تواند باشد. برد چنین امواجی کوتاه بوده و در حد چند متر است، ولی میزان نفوذ آن ها نسبتاً بالا است. هر چه فرکانس بیشتر باشد، شدت نفوذ بیشتر ولی برد امواج، کوتاه تر می شود. این امواج ممکن است در برخورد با یک ماده ، منعکس، منتشر یا جذب شود. مواد فلزی این امواج را کاملاً منعکس می‌کنند. اغلب مواد غیرفلزی مثل شیشه و پلاستیک امواج را از خود عبور می‌دهند و موادی که حاوی آب هستند مانند غذاها و حتی انسان، انرژی این امواج را جذب می‌کنند. اگر سرعت جذب انرژی یک ماده بیش از سرعت از دست دادن آن باشد، دمای آن ماده بالا می‌رود. تئوری جذب امواج در مواد غیر رسانا یک اصل پذیرفته شده است که از سالها پیش در مبانی الکترومغناطیس و انتشار امواج استفاده می شود و مبنای آن رابطه معروف


است که در آن E میدان الکتریکی، ε ثابت دی الکتریک ، ω فرکانس زاویه ای است که نتیجه آن به P توان جذب شده در محیط می انجامد.

پیشینه پژوهش:

علاقه به اثرات امواج الکترومغناطیسی فرکانس بالا در مواد بیولوژیکی به اواخر قرن 19 برمی­گردد . در حالیکه علاقه به اثر امواج فرکانس بالا در مواد گیاهی در سال 1920 آغاز شده است. بیشتر آزمایش های قبلی بر اثر فرکانس رادیویی بر بذر تمرکز داشت. دیویس و همکارانش در سالهای (1971-1973) از اولین مطالعه کنندگان اثر کشنده گرمایش ریزموج بر دانه ها بودند و نشان دادند که عمدتا رطوبت بذر و انرژی جذب شده به وسیله بذر باعث خسارت به آنها می شود. در سال 1991 بارکر و کراکر کاربرد گرمایش ریز موج در خاکهای مرطوب با رطوبت های متفاوت را،  در از بین بردن یولاف و تعدادی از دانه های نامشخص موجود در این خاک تحقیق کردند. آزمایش آنها نشان داد که به طور کامل استعداد یک دانه به درمان ریزموج به دما وابسته است. در سال 1996 نلسون نشان داد که استفاده از انرژی ریزموج برای گرمایش دانه های منتخب نتیجه مورد انتظار را نمی­دهد. او نتیجه گرفت که درمان ریزموج یک اثر کاملا حرارتی است که ناشی از گرمایش خاک و هدایت آن به دانه است. این مسئله بوسیله آقای برودی در سال 2007 نیز تایید شده است. همچنین آزمایشات مختلف و متنوعی توسط آقای برودی از سال 2007 تا 2017 گزارش شده است. در تازه ترین مصاحبه ایشان با شبکه خبری ABC news استرالیا نکات زیر بیان شده است:

  •  این روش برروی 25 علف هرز مختلف تست شده است.
  • در برخی آزمایشات مزرعه قادر به کاهش میزان علف هرز حدود 85 درصد نسبت به حالت بدون تیمار شده و احتمالا در حدود 35 تا 40 درصد افزایش عملکرد دانه به دلیل آن بوده است
  • اعمال این تیمار جمعیت باکتری های خاک را کاهش می دهد(5 سانتی متر بالای خاک) در مدت زمان یک ماه جمعیت این باکتری ها به مقداری بیش تر از حالت اولیه آن می رسد.
  • این تیمار نیتروژن خاک را آزاد می کند که به این معناست که زمان استفاده از خاک تیمار شده به کود کمتری احتیاج است.
  • این تیمار برخی از مواد مغذی مانند کرم ها و حلزون ها را از بین می برد.
  • در سال 1394 یک پایان نامه کارشناسی توسط آقای سیر  از اعضای گروه تحت عنوان "امکان سنجی عملی استفاده از مایکروویو برای حذف علف هرز" با موفقیت انجام شده است. در سال 1396 نیز پایان نامه کارشناسی ارشد آقای مهندس میثم بهزادی از دانشگاه خواجه نصیر نیز به پیاده سازی این  سیستم اختصاص داده شد و با موفقیت آزمایش شد. 
اهداف پژوهش:

  • بررسی امکان استفاده از امواج الکترومغناطیس در کنترل علف های هرز محصول کلزا

 

 ساخت یک نمونه آزمایشی مهندسی.

  • امکان سنجی اقتصادی بودن طرح به منظور صنعتی سازی آن.
  • بررسی اثرات جانبی روش از جمله اثرات آن بر مواد آلی و میکروارگانیسم های خاک. اثر بر فون و فلور خاک، اثر این روش بر کاهش رطوبت خاک و اثرات زیست محیطی و آلودگی الکترومغناطیس.

 

 روش انجام پژوهش:

1-    ارزیابی امواج مایکروویو بر میزان رطوبت خاک

  • بدین منظور، در مزرعه تحقیقاتی مرکز، سه نوار به عرض سه متر و طول 10 متر در سه تکرار در نظر گرفته خواهد شد. رطوبت خاک در این نوارها به حد ظرفیت زراعی، نصف ظرفیت زراعی، یک چهارم ظرفیت زراعی رسانیده خواهد شد. سپس هر نوار، تحت تاثیر امواج مایکروویو قرار خواهد گرفت و محتوای رطوبت خاک اندازه گیری خواهد شد. نتایج رطوبت خاک مورد تجزیه و تحلیل آماری قرار خواهد گرفت و تغییرات رطوبت خاک مشخص خواهد شد.
2-    ارزیابی امواج مایکروویو بر فعالیت بیولوژیک خاک:

 

  •  بدین منظور، در مزرعه تحقیقاتی مرکز، سه نوار به عرض سه متر و طول 10 متر در سه تکرار در نظر گرفته خواهد شد. قبل از تابش امواج مایکروویو، فعالیت بیولوژیک خاک از طریق اندازه‌گیری تنفس خاک مورد ارزیابی قرار خواهد گرفت. سپس هر نوار، تحت تاثیر امواج مایکروویو قرار خواهد گرفت. سپس نمونه برداری از خاک به عمق 10 سانتی متر صورت خواهد گرفت و تنفس خاک اندازه‌گیری خواهد شد. نتایج تنفس خاک، قبل و بعد از تشعشع امواج مایکروویو، مورد تجزیه و تحلیل آماری قرار خواهد گرفت و تغییرات فعالیت بیولوژیک خاک مشخص خواهد شد.

 

3-    ارزیابی امواج مایکروویو بر مواد آلی خاک:

  • مواد آلی خاک از ارکان حاصلخیزی خاک می‌باشند. بدین منظور، در مزرعه تحقیقاتی مرکز، سه نوار به عرض سه متر و طول 10 متر در سه تکرار در نظر گرفته خواهد شد. قبل از تابش امواج مایکروویو ماده آلی خاک اندازه گیری خواهد شد. سپس هر نوار تحت تاثیر امواج مایکروویو قرار خواهد گرفت. سپس نمونه برداری از خاک به عمق 10 سانتی متر صورت خواهد گرفت و مجددا ماده آلی خاک اندازه گیری خواهد شد. نتایج ماده آلی خاک، قبل و بعد از تشعشع امواج مایکروویو، مورد تجزیه و تحلیل آماری قرار خواهد گرفت و تغییرات ماده آلی خاک مشخص خواهد شد. 
4-    ارزیابی امواج مایکروویو بر تغییر شکل شیمیایی ماده آلی خاک:

  •  بدین منظور، در مزرعه تحقیقاتی مرکز، سه نوار به عرض سه متر و طول 10 متر در سه تکرار در نظر گرفته خواهد شد. قبل از تابش امواج مایکروویو، جز بندی ماده آلی خاک به هیومیک اسید و فولیک اسید انجام خواهد شد.سپس هر نوار تحت تاثیر امواج مایکروویو قرار خواهد گرفت. سپس نمونه برداری از خاک به عمق 10 سانتی‌متر صورت خواهد گرفت و مجددا اجزای ماده آلی خاک اندازه‌گیری خواهد شد. نتایج اجزای ماده آلی خاک، قبل و بعد از تشعشع امواج مایکروویو مورد تجزیه و تحلیل آماری قرار خواهد گرفت و تغییرات اجزای ماده آلی خاک مشخص خواهد شد.

 

5-    ارزیابی امواج مایکروویو بر جمعیت ماکروفون خاک:

  • ماکروفون خاک از ارکان حاصلخیزی خاک می‌باشد. بدین منظور، در مزرعه تحقیقاتی مرکز سه نوار به عرض سه متر وطول 10 متر در سه تکرار در نظر گرفته خواهد شد. قبل از تابش امواج مایکروویو جمعیت ماکروفون خاک مطالعه خواهد شد. سپس هر نوار، تحت تاثیر امواج مایکروویو قرار خواهد گرفت. سپس نمونه‌برداری از خاک به عمق 10 سانتی‌متر صورت خواهد گرفت و مجددا جمعیت ماکروفون خاک اندازه‌گیری خواهد شد. نتایج تغییرات جمعیت ماکروفون خاک قبل و بعد از تشعشع امواج مایکروویو مورد تجزیه و تحلیل آماری قرار خواهد گرفت و تغییرات ماکروفون خاک مشخص خواهد شد.

 

6-    ارزیابی امواج مایکروویو بر جوانه‌زنی بذور علف‌‌های هرز کلزا

  • این پژوهش به منظور بررسی شرایط کنترل علف‌های هرز مزارع کلزا با استفاده از امواج مایکروویو انجام خواهد شد. بدین منظور در فاز اول آزمایشی به صورت کرت‌های خرد شده و بصورت بلوک‌های کاملا تصادفی با دو عامل در مزرعه مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی استان تهران اجرا خواهد شد. عامل اول میزان رطوبت و عامل دوم میزان دمای محیط است که توام با کاربرد امواج مایکروویو می‌باشد. پس از اعمال تیمارهای آزمایشی از هر بلوک نمونه‌هایی جهت بررسی میزان رشد و تعداد علف‌های هرز برداشته می‌شود و از نیمه دیگر بلوک‌های آزمایشی که تابشی از امواج نداشته اند نمونه‌هایی به عنوان شاهد انتخاب می‌شود. در فاز دوم آزمایش به منظور بررسی میزان تاثیر کاربرد امواج در کنترل علف‌های هرز از منطقه محدودی از هر بلوک و تا عمق مشخصی از خاک آن (10 سانتی‌متر) برداشت می‌شود و مهیا نمودن شرایط جوانه زنی به دور علف‌های هرز تاثیر امواج در میزان رشد علف‎‌های هرز بیان خواهد شد.

 

ابتدا با بررسی علف‌های هرز موجود در ایران و نحوه و میزان خسارت‌رسانی آنها و همچنین بررسی اثرات روش‌های موجود برای دفع آن‌ها محصول هدف و علف‌های هرز آن را انتخاب می‌کنیم. سپس به بررسی ویژگی‌های این علف‌هرز و میزان حساسیت آن‌ به دما پرداخته می‌شود. همزمان به بررسی اثرات این امواج بر روی خاک‌های مختلف با جنس و رطوبت متفاوت پرداخته خواهد شد. یک نمونه دستگاه تولیدکننده امواج مایکروویو به منظور انجام آزمایشات در زمین کشاورزی نیز طراحی و ساخته خواهد شد.

 

خروجی های طرح (ارائه تصاویر نمونه) :

 

شکل1.نمونه آزمایشگاهی دستگاه از بین برنده علف های هرز 
 
تاریخ:
1399/07/27
تعداد بازدید:
362
منبع:
امتیازدهی
میانگین امتیازها:0 تعداد کل امتیازها:0
مشاهده نظرات (تعداد نظرات 0)

ارسال نظرات
نام
آدرس پست الكترونيكي شما
شماره تلفن
توضيحات
خواندن کد امنیتی تغییر کد امنیتی
كد امنيت
كليه حقوق اين وب سايت متعلق به دانشگاه خواجه نصير الدين طوسي ميباشد.