التحکم البیئى التلقائى فى المنظومات الحیویة لإستنبات الشعیرمائیا بدون تربة

نوع المستند : Original Article

المؤلف

قسم الهندسة الزراعیة - کلیة الزراعة – جامعة القاهرة، مصر.

المستخلص

المشکلة: تعتبر عملیة التحکم البیئى فى منظومات إنتاج الشعیر المستنبت مائیا بدون تربة من العوامل الرئیسیة المؤثرة على جودة وکمیة الإنتاج. أن إرتفاع أو إنخفاض درجة الحرارة یؤثر على العملیات الفسیولوجیة المرتبطة بالبناء والهدم وبالتالى یؤثرعلى جودة وکمیة الإنتاج. وکذلک الأمر بالنسبة لزیادة أو نقص عدد ساعات الإضاءة وتأثیرها على جودة وکمیة الإنتاج. ونظرا لأن نظم إنتاج الشعیر المستنبت تعد منظومات حیویة مغلقة متعددة العملیات التى تنتج حرارة ورطوبة وغازات بصورة مستمرة فإنه یستحیل التحکم فیه بطریقة یدویة. وأن أصناف الشعیر تنقسم الى مجموعتین الأولى ثنائیة الصف والثانیة سداسیة الصف من الحبوب داخل السنبلة. وحتى تاریخه لم تحدد الظروف البیئیة المناسبة لإستنبات أى من المجموعتین.
الهدف: یهدف هذا البحث الى تصمیم منظومة تحکم تلقائى وإستخدامها فى تحدید کل من درجة الحرارة وعدد ساعات الإضاءة المناسبة داخل المنظومات الحیویة لإنتاج الأعلاف الخضراء المستنبتة من المجموعتین الرئیسیتین لأصناف الشعیر. لتقییم جودة العلف المنتج من المنظومات الحیویة، تم تصمیم واجراء تجربة نمو على قطیع من أربعة مجموعات من الأغنام.
المنهج: لتحقیق الهدف المنشود تم تصمیم منظومة تحکم تلقائى لضبط درجة الحرارة وعدد ساعات الإضاءة داخل المنظومة الحیویة خلال دورة الإنتاج. وبنى تصمیم منظومة التحکم على فکرة منظومة الحلقة المغلقة للدوائر الإلکترونیة. وبعد تحدید قائمة الخامات تم شراؤها من السوق المحلى وتجمیعها وترکیبها بواسطة فنى دوائر تحکم الکترونى. ولتحدید درجة الحرارة وعدد ساعات الإضاءة داخل المنظومة الحیویة، تم تصمیم وتنفیذ وتحلیل تجربة بحثیة لدراسة ثلاث مستویات من الحرارة وثلاثة مستویات من ساعات الإصاءة و مجموعتین من أصناف الشعیر. وتم قیاس الوزن الرطب والوزن الجاف و نسبة المادة الجافة وکفاءة إستخدام المیاه ونسبة الرماد ونسبة البروتین القابل للهضم ونسبة الألیاف القابلة للهضم و نسبة الإثیر المستخلص و النیتروجین الخالى من الإثیر.
 النتائج: أوضحت نتائج التحلیل الإحصائى للبیانات أن ضبط بیئة المنظومة الحیویة على درجة حرارة 20 درجة مئویة وعدد 12 ساعة إضاءة یومیا قد أعطى أفضل جودة وأعلى إنتاجیة للشعیر المستنبت.  ولا توجد فروق معنویة بین صنف الشعیر الثنائى وصنف الشعیر السداسى من حیث الجودة وکمیة الإنتاج تحت نفس الظروف البیئیة داخل المنظومة الحیویة. وأن إستخدام الشعیر المستنبت فى تکوین علائق الأغنام ادى الى إرتفاع معنوى فى معدل الزیادة الیومیة بمقدار (50 جرام/ یوم) والوزن النهائى  للحیوانات بقدار (3.5 کجم/ حیوان).  

الموضوعات الرئيسية


Adglane, S. K., A. Serir, M. Bafdel and R. Benhacine 2016, Techno economic approach to hydroponic forage crops: use for dairy cattle herd, J. of Appl. Convention Biol. Sci. 3(6):Pp83-87. www.textroad.com  
Algarín C. R., J. C. Cabarcas and A. P. Llanos 2017, Low-Cost Fuzzy Logic Control for Greenhouse Environments with Web Monitoring, Electronics 2017, 6, 71:Pp 1-12  doi:10.3390/electronics6040071
Al-Karaki G. N. and M. Al-Hashimi 2011, Green fodder production and water use efficiency of some forage crops under hydroponics conditions, International scholarly research network, volune 2012, Pp 1-5.  
Atlas Global Crop. LTD. 2004, Feeding Animal to feed People. Retrieved from: World Wide Web: www.atgloco.com.
Bern, C. B. and D. I. Olson 2002. Electricity for Ag. Application, Iowa State Press, A Blackwell Publishing Company, 2121 State Avenue, Ames, Iowa 50014.
Dominguez D. S., H.W. Takahashi, C. A. P. Camara and S. L. Nixdorf 2012, Automated system developed to control pH and concentration of nutrient solution evaluated in hydroponic lettuce production, Computers and Electronics in Agriculture, Volume 84:Pp 53-61.
Duncan, D. B. 1955, Multiple range and multiple F test. Biometrics, 11:1-42.
Edwards, J. 2010, Barley growth & development, Industry & Investment NSW District Agronomist (Cowra), State of New South Wales through Department of Industry and Investment (Industry & Investment NSW). http://www.industry.nsw.gov.au
El-Deeba, M. M., El-Awady, M. N., Hegaz, M. M., Abdel-Azeem, F. A. and M. M. El-Bourdiny 2009. Engineering factors affecting hydroponics green fodder production. Misr Journal of Agricultural Engineering, 26 (3):Pp1647-1666.
Eshtayeh, F. A. I. 2004. A new source of fresh green feed (Hydropnic barley) for Awass sheep. Master in Environmental sciences, Fac. of Graduate studies, at An Najah National Uni., Nablus, Palestine.
FAO, 1996. Rome Deliration on World Food Security and World Food Summit Plan of Action, World Food Summit 13-17 November 1995, Rome.
FAO, 2002. State of Food Insecurity in the World 2001, Rome.
Fayed, M. A. 2011. Comparative study and feed evaluation of sprouted barley grains on rice straw versus Tamarix Mannifera on performance of growing Barki Lambs in Sinai. Journal of American Science. 7:Pp954-961.
Fazaeli, H., Golmohammadi, H. A., Shoayee, A. A., Montajebi, N. and Sh. Mosharraf 2011. Performance of feedlot calves fed hydroponics fodder barley. Journal of Agricultural Science and Technology, 13:Pp367-375.
Fazaeli, H., H.A. Golmohammadi, S.N. Tabatabayee and M. Asghari-Tabrizi 2012, Productivity and Nutritive Value of Barley Green Fodder Yield in Hydroponic System, World Applied Sciences Journal 16 (4):Pp531-539.
Ghazi N. Al-Karaki and M. Al-Hashimi 2012, Green Fodder Production and Water Use Efficiency of Some Forage Crops under Hydroponic Conditions, International Scholarly Research Network, ISRN Agronomy, Volume 2012, Article ID 924672, 5 pages.
Ghoneem and M. A. Wafaa 2010. Biological treatment of some agricultural and agroindustrial residues and their effects on performance of growing lambs. Ph.D. Thesis, Fac. of Agric., Cairo Univ. Egypt:Pp1-121
Herman S. L. 2010, Electric Motor Controls, Ninth Edition, 5 Maxwell Drive Clifton Park, NY 12065-2919 USA, http://opac.vimaru.edu.vn/edata/EBook/TNBook/TL%20tong%20hop/Control/9781435485754.pdf
Haines R. W. and D. C. Hittle 2006. Control systems for healthing, ventilating, and airconditioning sixth edition,  (Springer Science+Business Media, Inc., 233 Spring Street, New York, NY 10013, USA):Pp 1-359.             
Hegab K. K. 2017a, Rice straw recycling for developing the hydroponics sprouted barley production and conserving the environment, Misr J. of Agric. Eng.  34 (4-1): Pp 1897 – 1922.
Hegab K. K. 2017b, Successive management programs for the deficit water resources in hydroponics and soilless green fodder production, Misr J. of Agric. Eng. 34 (4-1):Pp 1869 – 1896.
Khattak A. B., Z. Aurang, B. Nizakat, A. K. Shahid, and S. K.  Mohammad 2007. Influence of germination techniques on phytic acid and polyphenols content of chickpea (Cicer arietinum L.) sprouts. Food Chemistry, 104, 1074-1079.
Landau S. and B. S. Everitt 2004, A Handbook of Statistical Analyses using SPSS, by Chapman & Hall/CRC Press LLC, SPSS U.K. Ltd., 1st Floor St. Andrew’s House, West Street Woking, Surrey, United Kingdom GU21 6EB :Pp 1-339.
Jianyun C., S. Yunfan and L. Chunyan 2017, Research on Application of Automatic Weather Station Based on Internet of Things, IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science 104 (2017) 012015, doi:10.1088/1755-1315/104/1/012015
Miyoshi T. and Y. Ibaraki and Y. Sago 2016, Development of an Android-tablet-based system for analyzing light intensity distribution on a plant canopy surface, Computers and Electronics in Agriculture, Volume 122:Pp 211-217.
Moeller 2011, Wiring Manual, Eaton Industries GmbH, 53105 Bonn, Germany. http://www.moeller.net/binary/schabu/wiring_man_en.pdf
Neto A. J. S., S. Zolnier and D. C. Lopes 2014, Development and evaluation of an automated system for fertigation control in soilless tomato production, Computers and Electronics in Agriculture, Volume 103:Pp 17-25.
Park D., B. Kang, K. Cho, C. Shin, S. Cho and J. Park 2011, A Study on Greenhouse Automatic Control System Based on Wireless Sensor Network, Wireless Personal Communications, Volume 56, Issue 1:Pp 117–130
Park D., K. Son, and S. Kim 2012, A Design of Plant Factory Environment Control System, LNEE 180, Springer Science+Business Media Dordrecht 2012: Information Technology Convergence, Secure and Trust Computing, and Data Management :Pp. 15–20  DOI: 10.1007/978-94-007-5082-1_3,
Peralta L.M. R., L.M.P.L. Brito, B.A.T. Gouveia, D.J.G. Sousa, & C.S. Alves 2010, Automatic monitoring and control of museums’ environment based on Wireless Sensor Networks, EJSE Special Issue: Wireless Sensor Networks and Practical Applications ;p 12-34
Perveen S., K. I. Shinwari and M. Jan 2013, Low temperature stress induced changes in biochemical parameters, protein banding pattern and expression of Zat12 and Myb Genes in Rice Seedling   ,Journal of Stress Physiology & Biochemistry, Vol. 9 No. 4 2013.
Petruzella F. D.  2010, Electric motors and control systems, McGraw-Hill, a business unit of The McGraw-Hill Companies, Inc., 1221 Avenue of the Americas, New York, NY, 10020. https://sarviechousite.files.wordpress.com/2015/10/electric-motors-and-control-systems.pdf
Rau P., Y. Gong, Y. Dai, and C. Cheng 2015, Promote Energy Conservation in Automatic Environment Control, Conference: the 33rd Annual ACM Conference Extended Abstracts:Pp 1501-1506
Rodríguez V. M., P. Soengas, V. A. Villaverde, T. Sotelo, M. E. Cartea1 and P. Velasco 2015, Effect of temperature stress on the early vegetative development of Brassica oleracea, BMC Plant Biology (2015) 15:145 BMC Plant Biol. 2015 Jun 16;15:145. doi: 10.1186/s12870-015-0535-0.
Rykaczewska K. 2017, Impact of heat and drought stresses on size and quality of the potato yield, Plant Soil Environ. Vol. 63, No. 1:Pp40–46
SAS 2001, User's guide. Statistic. Ver.8.02, SAS Institute Inc., Cary, NC, USA
Toutenburg H. and Shalabh 2009, Statistical analysis of designed experiments, Third Edition, publisher (Springer Science+Business Media, LLC, 233 Spring Street, New York, NY 10013, USA).
Xu C., Y. Chen, L. Zhang and Z. Liu 2016, Design of intelligent control system of transformer oil Temperature, (IJACSA) International Journal of Advanced Computer Science and Applications, Vol. 7, No. 2:Pp 309-313.
Yang, S. and D. S. Simbeye 2013, Computerized greenhouse environmental monitoring and control system based on LabWindows/CVI, JOURNAL OF COMPUTERS, VOL. 8, NO. 2:Pp399-408
Young H. D., R. A. Freedman and A. L. Ford 2008, University Physics, 12th Edition, Pearson Edition, Inc., Wesley  , 1301 Sansome ST. CA 941111, USA.