تعیین زمان آبیاری گیاه فلفل قلمی با استفاده از روش کامپیوتری

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 کشاورزی، دانشکده مهندسی آب، گرگان، ایران

2 دانشیار گروه مهندسی اب دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

3 دانشیار گروه مهندسی آب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

چکیده

سابقه و هدف: مشکل کمبود آب از مهمترین مشکلات کشاورزی در ایران است، لذا استفاده صحیح و به موقع از منابع آبی ضروری می باشد. یکی از استراتژی‌‌ها در زمینه استفاده بهینه از آب در بخش کشاورزی برنامه‌ریزی آبیاری محصولات کشاورزی می باشد. برنامه‌ریزی آبیاری به معنای مشخص کردن زمان آبیاری و مقدار آب لازم در هر نوبت آبیاری در طول دوره رشد گیاه است. در این تحقیق به منظور تعیین زمان آبیاری از شاخص تغییر رنگ برگ فلفل در اثر کاهش رطوبت خاک استفاده شده است. تا کنون برای مشخص کردن برخی از پارامترهای زراعی از روش سنجش تغییرات رنگ میوه و برگ گیاهان با استفاده از پردازش تصویر دیجیتال پژوهش‌هایی انجام گرفته است ولیکن برای ارتباط بین رنگ برگ و رطوبت خاک که موضوع این پایان نامه هست هیچ سابقه‌ای‌ در دسترس قرار نگرفت لذا می‌‌توان تصور نمود این تحقیق اولین پژوهش در زمینه موضوع فوق میباشد.
مواد و روشها: به منظور بررسی اثر تنش آبی بر رنگ برگ گیاه فلفل قلمی، از گلدان‌های پلاستیکی و نشاهای فلفل قلمی دیماز استفاده گردید. پارامترهای اندازه‌گیری شده شامل رنگ برگ گیاه و رطوبت خاک بودند. روزانه از برگ‌ها عکس‌برداری بعمل آمد و در نهایت آنالیز رنگ برگ‌ها توسط برنامه فتوشاپ ۲۰۱۵ انجام و از سیستم رنگی BAL استفاده شد.آزمایش در قالب طرح کاملا تصادفی، با پنج تیمار شامل تنش رطوبتی۱۰، ۳۰ و ۵۰ درصد، آبیاری کامل و تیمار بدون آبیاری در چهار تکرار به منظور برنامه‌ریزی آبیاری انجام شد. (تیمار بدون آبیاری به عنوان تیمار شاهد در نظر گرفته شد.) تنش آبی طی دوره رشد گیاه از زمان استقرار نشاءها (سه هفته پس از نشاءکاری) تا زمان برداشت محصول به مدت ۵۲ روز به تیمارها اعمال شد.
یافته ها: یافته ها نشان داد که به طور کلی با تغییر رطوبت خاک، تغییراتی در بازتاب طبیعی رنگ برگ گیاه ایجاد می‌شود‌ و هر چه رطوبت خاک کمتر شود، رنگ برگ تیره‌تر می‌گردد و این تغییرات بر المانهای سیستم رنگی lab تاثیر می گذارد.
نتیجه گیری: سیستم رنگی LAB با ضریب همبستگی بالاتر از ۹۴ درصد می‌تواند به عنوان یک سیستم کارآمد در بررسی تغییرات رنگی برگ و تعیین زمان آبیاری به‌کاربرده شود، . از مزایای این روش، می‌توان به حجم عملیات محاسباتی مناسب و دقت بالای نتایج آن اشاره نمود. بالا بردن دقت در این روش و بررسی امکان کاربردی کردن آن نیاز به تحقیقات بیشتر دارد و سادگی و در عین حال هزینه پایین این روش می‌تواند عامل توجیه کننده خوبی در ادامه بررسی‌ها و استفاده از آن محسوب شود. . به طور قطع، با توسعه تحقیقات در سیستم پیشنهادی اعم ازبه کارگیری تجهیزات آزمایشگاهی و نیز روشهای عددی دقیق تر می‌توان به نتایج قابل قبولی در زمینه تخمین زمان دقیق آبیاری دست یافت. از طرفی از سه مدل درختی QUEST, C5 و CHAID که الگوریتم‌های درخت تصمیم هستند، جهت پیش‌بینی کلاسهای رطوبتی خاک استفاده شد. نتایج حاصله نشان داد که مدل درختی C5 دقت بالاتری نسبت به مدلهای دیگر دارد و دقت پیش‌بینی کلاسهای رطوبتی خاک توسط این مدل برای سیستم BAL، ۸۶ درصد است

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Determination of Irrigation time of chili pepper by computer method

نویسندگان [English]

  • Negar Noruzi 1
  • Mosa Hesam 2
  • Khalil Ghorbani 2
  • Abotaleb Hezarjaribi 3
1 Agriculture, Faculty of Water Engineering, Gorgan, Iran
2 Head of Elite Foundation of Golestan Province Faculty member
3 Faculty member
چکیده [English]

Background and Purpose: The problem of water scarcity is one of the most important agricultural problems in Iran, therefore proper and timely use of water resources is essential. One of the strategies for optimal use of water in agriculture is irrigation planning of agricultural products. Irrigation planning means specifying the irrigation time and amount of water needed at each irrigation time during the plant growth period. In this study, in order to determine the irrigation time, the color change index of pepper leaf due to the decrease in soil moisture was used. So far, some studies have been carried out to determine some of the agronomic parameters of the fruit and leaf color changes using digital image processing, but no evidence is available for the relationship between leaf color and soil moisture subject to this thesis. Therefore, it can be assumed that this research is the first research in this field.
Materials and Methods: In order to investigate the effect of water stress on leaf color of chili pepper, plastic pots and dimaz chili peppers were used. The measured parameters included plant leaf color and soil moisture. Leaves were photographed daily and finally leaf color analysis was performed using Photoshop and BAL color scheme. The experiment was conducted in a completely randomized design with five treatments including 10, 30 and 50% water stress, complete irrigation and no irrigation treatment in four replications for irrigation planning. (No irrigation treatment was considered as control treatment). Water stress was applied to the treatments for 52 days during plant growth period from transplanting (three weeks after transplanting) until harvest.
Results: The LAB color system with a correlation coefficient higher than 94% can be used as an efficient system for investigating leaf color changes and determining irrigation time. One of the advantages of this method is its high computational volume and high accuracy of results. Increasing the accuracy of this method and examining its feasibility requires further research, and its simplicity and low cost can be a good justification for continuing its use. Certainly, by developing research on the proposed system, including the use of laboratory equipment and more accurate numerical methods, acceptable results can be obtained in estimating the exact irrigation time. On the other hand, three tree models QUEST, C5 and CHAID, which are decision tree algorithms, were used to predict soil moisture classes. The results showed that the C5 tree model had higher accuracy than other models and the accuracy of prediction of soil moisture classes by this model for the lab system was 86%.
Conclusion: The findings showed that as a result of soil moisture changes, there is a change in the natural reflection of the leaf color of the plant, and the lower the soil moisture, the darker the leaf color becomes and these changes affect the elements of the lab color system.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Irrigation time
  • Colorimetric
  • Photoshop software
  • Digital image color processing
1.Alizadeh, A. 2000. The relationship between water and soil and plants, Ferdowsi University of Mashhad, 2th editin. 470p. (In Persian)
2.Diaz, R.A. et al., 1983. Evapotranpiration and yield estimation of spring wheat
from conopy temperature. Agron. J.
75: 5. 805 -810.
3.Gates, D.M. 1964. Leaf temperature and transpiration. Agron. J. 56: 3. 273-277. 
4.Kirhkham, M.B. et al., 1983. Canopy temperature and growth of differentially irrigated alfalfa. Agric. Meteorol. J.
29: 4. 235-246 .
5.Loh, W., and Shih, Y. 1997. Split selection methods for classification trees. Statistica Sinica J. 7: 4. 815-840.
6.Mehta, M., Rissannen, J., and Agrawal, R. 1995. MDL Based Decision Tree Pruning. The first international conference on knowledge discovery and data mining (KDD). Pp: 216-221.
7.Monteith, J.L. 1962. Radioative temperature in the heat balance ofnatural surfaces. Q.J.R Meteorol. Sci. J. 88: 378. 496-507 .
8.Mossadeghi Rad, M. 2015, Technology and Workshop, 2th editin, Ministry of Education Publications, 128p. (In Persian)