تأثیر ویژگی‌های مزرعه بر عملکرد بذرکار پنوماتیک: مطالعه موردی در اریتره

ماشین های کشاورزی

مقالات آماده انتشار، اصلاح شده برای چاپ، انتشار آنلاین از تاریخ 10 دی 1403   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی انگلیسی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jam.2024.89995.1286

نویسندگان

تِسفیت مدهن^{* 1، 2}؛ الکساندر لوشین²؛ سایمون تکلای^{1، 3}

¹گروه مهندسی کشاورزی، دانشکده مهندسی و تکنولوژی، مای-نفی، اریتره

²دانشگاه دولتی کشاورزی روسیه، آکادمی کشاورزی تیمیریازف مسکو، مسکو

³برنامه علوم و مدیریت آب، دانشکده کشاورزی، علوم مصرف‌کننده و محیط زیست، دانشگاه ایالتی نیومکزیکو، لاس کروسس، نیومکزیکو ۸۸۰۰۳-۸۰۰۱، ایالات متحده آمریکا

چکیده

استفاده کارآمد از ماشین‌های کشاورزی به‌طور قابل‌توجهی کمیت و کیفیت عملیات زراعی را بهبود می‌بخشد؛ بنابراین، بهینه‌سازی سرعت و زمان عملیات زراعی ضروری است. عواملی مانند شکل هندسی مزرعه و زبری (زمختی) سطح خاک (SSR) به‌طور قابل‌توجهی بر عملکرد بذرکار تأثیر می‌گذارند. هدف این تحقیق، ارزیابی چگونگی تأثیر این عوامل کلیدی بر عملکرد بذرکار بود: (1) اندازه و شکل مزرعه و (2) اثرات متقابل سرعت کارنده و زبری سطح خاک (SSR). شاخص‌های عملکردی، ظرفیت مزرعه‌ای مؤثر (F_eff)، کارایی (η)و سرعت متوسط کارنده (v_a)، با استفاده از نرم‌افزار SAS تحلیل شدند. شاخص‌های تحدب(I_con)  و درجه مستطیل‌شکل بودن (I_R) هر قطعه با استفاده از ابزار مدیریت داده حداقل هندسه محصور ArcGIS محاسبه شد، در حالی‌که انحراف استاندارد ارتفاع (σ_e) با استفاده از پایتون محاسبه شد. مقادیر به‌دست‌آمده برای F_eff، η و v_a به‌ مقدار زیادی متغیر بودند و به‌ترتیب با مقادیر در محدوده 2/10 تا 1/3 هکتار در ساعت، 30% تا 7/65% و 2/5 تا 17 کیلومتر در ساعت به‌دست آمد. شاخص قابلیت پردازش v_a (Cpk) 0.22 نشان‌دهنده‌ی چالش قابل‌توجهی در تحقق محدودیت‌های تعیین‌شده است. با افزایش طول مسیر قطعه، ظرفیت مزرعه‌ای مؤثر نیز افزایش یافت (42%=R²)، در حالی‌که با افزایش نسبت محیط به مساحت (P/A) کاهش یافت (51%=R²). علاوه بر این، با افزایش شاخص‌های I_con و I_R ظرفیت مزرعه‌ای مؤثر روند افزایشی نشان داد، در حالی‌که با افزایش ضریب فشردگی (Icom) و شاخص مربعی (I_sp) کاهش یافت؛ اگرچه این روابط از نظر آماری معنادار نبودند. سطوح بالاتر زبری عموماً منجر به کاهش η می‌شدند. علاوه بر این، کارکرد بذرکار با سرعت بالاتر در زمین ناهموار منجر به کاهش قابل‌توجهی در کارایی شد. بنابراین، طراحی مجدد قطعات زمین برای به حداقل رساندن دشواری‌های مرزی آن‌ها، از بین بردن ناهنجاری‌های توپوگرافی و اجرای رویه‌های پیش‌کاشت ویژه هر قطعه، به‌طور قابل‌توجهی عملکرد بذرکار را بهبود خواهد بخشید.

کلیدواژه‌ها

زبری سطح خاک؛ شاخص شکل و اندازه؛ ظرفیت مزرعه ای مؤثر؛ قطعات زمین

مراجع

1. Ale, M. O., Manuwa, S. I., & Olukunle. (2023). Effect of Forward Speed and Drive Wheel on the Performance of a Semi-Automatic Cassava Planter. Achievers Journal of Scientific Research, 4(2), 85-94.
2. AMIA. (2021). Nardi Dora Air Drill| AMIA. Retrieved 15 December 2023, from AMIA Online Shop website: https://www.agrimarketia.com/product/nardi-dora-air-drill
3. Badua, S. A., Sharda, A., Strasser, R., & Ciampitti, I. (2021). Ground speed and planter downforce influence on corn seed spacing and depth. Precision Agriculture, 22(4), 1154-1170. https://doi.org/10.1007/s11119-020-09775-7
4. Benos, L., Tsaopoulos, D., & Bochtis, D. (2020). A Review on Ergonomics in Agriculture. Part I: Manual Operations. Applied Sciences, 10(6), 1905. https://doi.org/10.3390/APP10061905
5. Biocca, M., Fanigliulo, R., Grilli, R., Benigni, S., Fornaciari, L., & Pochi, D. (2022). Effect of sowing speed and width on spacing uniformity of precision seed drills effect of sowing speed and width on spacing uniformity of precision seed drills. INMATEH - Agricultural Engineering, 66(1), 9-18. https://doi.org/10.35633/inmateh-66-01
6. Brandelero, E. M., Adami, P. F., Modolo, A. J., Baesso, M. M., & Fabian, A. J. (2015). Seeder performance under different speeds and its relation to soybean cultivars yield. Journal of Agronomy, 14(3), 139-145. https://doi.org/10.3923/ja.2015.139.145
7. Demetriou, D., See, L., & Stillwell, J. (2013). A parcel shape index for use in land consolidation planning. Transactions in GIS, 17(6), 861-882. https://doi.org/10.1111/j.1467-9671.2012.01371.x
8. Diao, X., Takeshima, H., & Zhang, X. (2020). An Evolving Agricultural Paradigm of Mechanization Development: How Much Can Africa Learn from Asia?
9. Griffel, L. M., Vazhnik, V., Hartley, D., Hansen, J. K., & Richard, T. L. (2018). Machinery maneuvering efficiency and perennial crops: Field shape complexity defines the efficiency. ASABE 2018 Annual International Meeting. American Society of Agricultural and Biological Engineers. https://doi.org/10.13031/aim.201800440
10. Herodowicz-Mleczak, K., Piekarczyk, J., Kaźmierowski, C., Nowosad, J., & Mleczak, M. (2022). Estimating soil surface roughness with models based on the information about tillage practises and soil parameters. Journal of Advances in Modeling Earth Systems, 14(3). https://doi.org/10.1029/2021MS002578
11. Ivančan, S., Sito, S., & Fabijanić, G. (2004). Effect of precision drill operating speed on the intra-row seed distribution for parsley. Biosystems Engineering, 89(3), 373-376. https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2004.07.007
12. Janulevičius, A., Šarauskis, E., Čiplienė, A., & Juostas, A. (2019). Estimation of farm tractor performance as a function of time efficiency during ploughing in fields of different sizes. Biosystems Engineering, 179, 80-93. https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2019.01.004
13. Khater, M. M. I. (2017). Desiging a software to calculate the field capacity for full mechanized agriculture practices in light soils. Misr Journal of Agricultural Engineering, 34(3), 1143-1154.
14. Kirkegaard Nielsen, S., Munkholm, L. J., Lamandé, M., Nørremark, M., Edwards, G. T. C., & Green, O. (2018). Seed drill depth control system for precision seeding. Computers and Electronics in Agriculture, 144, 174-180. https://doi.org/10.1016/j.compag.2017.12.008
15. Matsuura, S. (2023). Bayes estimator of process capability index Cpk with a specified prior mean. Communications in Statistics - Theory and Methods, 52(7), 2215-2227. https://doi.org/10.1080/03610926.2021.1947508
16. Montgomery, D. C. (2013). Introduction to Statistical Quality Control (Seventh Edition). New York City: Wiley.
17. Oksanen, T. (2013). Shape-describing indices for agricultural field plots and their relationship to operational efficiency. Computers and Electronics in Agriculture, 98, 252-259. https://doi.org/10.1016/j.compag.2013.08.014
18. Shinde, G. U., Mandal, S., Ghosh, P. K., Bhalerao, S., Kakade, O., Motapalukula, J., & Das, A. (2023). Farm Mechanization. In P. K. Ghosh, A. Das, R. Saxena, K. Banerjee, G. Kar, & D. Vijay (Eds.), Trajectory of 75 years of Indian Agriculture after Independence (pp. 475–496). Singapore: Springer Nature Singapore. https://doi.org/10.1007/978-981-19-7997-2_18
19. Srivastava, A., Goering, C., & Rohrbach, R. (2006). Engineering principles of agricultural machines (second; Peg McCann, Ed.). American Society of Agricultural and Biological Engineers.
20. Toba, A. L., Griffel, L. M., & Hartley, D. S. (2020). Devs based modeling and simulation of agricultural machinery movement. Computers and Electronics in Agriculture, 177(August). https://doi.org/10.1016/j.compag.2020.105669
21. Toscano, P., Cutini, M., Filisetti, A., Premoli, E., Porcu, M., Catalano, N., …, & Brambilla, M. (2022). Workability Assessment of Different Stony Soils by Soil–Planter Interface Noise and Acceleration Measurement. AgriEngineering, 4(4), 1139-1152. https://doi.org/10.3390/agriengineering4040070
22. Vereshchagin, N. I., Levshin, A. G., Skorokhodov, A. N., Kiselyov, S. N., Kosyrev, V. P., Zubkov, V. V., & Gorshkov, M. I. (2018). Organization and technology of mechanized work in crop production (12^th). Moscow.
23. Wang, Y., Zhang, W., Luo, X., Zang, Y., Ma, L., Zhang, W., …, & Zeng, S. (2024). Effect of Vibration Conditions on the Seed Suction Performance of an Air-Suction Precision Seeder for Small Seeds. Agriculture, 14(4), 559. https://doi.org/10.3390/AGRICULTURE14040559
24. Wu, C. W., Pearn, W. L., & Kotz, S. (2009). An overview of theory and practice on process capability indices for quality assurance. International Journal of Production Economics, 117(2), 338-359. https://doi.org/10.1016/j.ijpe.2008.11.008
25. Zangiev, A. A., & Skorokhodov, A. N. (2018). Practical on the operation of the machine and tractor fleet [Electronic resource]: textbook. handbook. St. Petersburg: Lan, Electron. dan.