بررسی و بکارگیری UAV،GPS ،GIS در حشره شناسی کشاورزی و آفات گیاهی و نقش آنها در حفظ گیاهان - 220 صفحه فایل ورد و قابل ویرایش

اختصاصی از کوشا فایل بررسی و بکارگیری UAV،GPS ،GIS در حشره شناسی کشاورزی و آفات گیاهی و نقش آنها در حفظ گیاهان - 220 صفحه فایل ورد و قابل ویرایش دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

بررسی و بکارگیری UAV،GPS ،GIS در حشره شناسی کشاورزی و آفات گیاهی و نقش آنها در حفظ گیاهان

 220 صفحه فایل ورد و قابل ویرایش

«اطلاعاتی در زمینه تاکتیک‌های جدید در امر شناسایی محل استقرار حشرات مضر (آفت‌ها) در امر کشاورزی نوین»

مقدمه:

مدیریت حشرات گیاهخوار توجه خویش را به حفظ محصولات به واسطه قانونمندسازی و نرمال کردن مقدار جمعیت آنها معطوف داشته‌اند. به لحاظ سنتی، با توجه به تاکتیک‌های فردی، فقط کنترل سم و محیط‌زیست باعث توجه به آفت و مدیریت اجتماع آفات شده به هر حال، نابودسازی درازمدت آفات با این تاکتیک‌ها، اغلب فقط در یک زمانی کلی و جامع مدیریت حشرات (IPM)[1] ممکن بوده است.

IPM یک علم اطلاعاتی است که نیازمند دانش درباره تأثیر متقابل آفات ومحیط آن در یک نظام زیست‌محیطی و کشاورزی است. تاکنون ابزارهای مدیریت داده‌ها و ابزارهای تحلیلی به طور کلی فقدانشان حس می‌گردد. اینها ابزارهایی هستند که کنترل‌کنندگان حشره بوده و محققان می‌توانند از اینها در برنامه‌ریزی و اجرای IPM استفاده کنند[2] (برگرفته شده از مقاله Decision Support Tools)

در سال 1959 استرن و دیگران، احتمالاً نخستین کسانی بودند که تشخیص دادند در فاصله زمانی و مکانی، تعداد جمعیت حشرات اضافه می‌گردد. بدین گونه که افزایش جمعیت آفات را در مدل مفهومی نقشه‌های افزایش جمعیت (نقشه‌های حشره) مطرح نمودند. هنوز تکنولوژیها و رویه‌های تجزیه و تحلیل اطلاعات که در برنامه‌های پیشرفته IPM (مانند جنبه‌های اقتصادی، روشهای نمونه‌گیری و مدل شبیه‌سازی) متوجه متغیر مکانی تعداد جمعیت آفات شده‌اند. اغلب اینگونه فرض می‌شد که تعداد جمعیت حشره به لحاظ مکانی تغییر نکرده و بدینگونه، نقشه‌های افزایش جمعیت که استرن و دیگران مشاهده کردند بعنوان متوسط جمعیت آفات در یک محدوده مکانی و زمانی خلاصه شدند. دانش وسیع تغییر مکانی در سیستم‌های زیست‌محیطی و کشت سبب شده است تا یک تکنولوژی نوین در مدیریت کشاورزی بوجود آید که به آن کشاورزی دقیق (کشاورزی مربوط به یک محل کشاورزی خاص) می‌گویند.

کشاورزی دقیق (PF) یک نوع تکنولوژی است که تکنیک‌های موجود را اصلاح می‌نماید و از تکنیک‌های نوین برای تولید یک سری ابزارهای دقیق برای کشاورزی استفاده می کند. نقشه‌های مشخص کننده توزیع مکان متغییرهای تولید محصول مانند مواد مغذی خاک، اجتماع علف‌های هرز و بار دادن محصولات از مهمترین چیزهایی هستند که در این رویه برای کشاورزی بکار می‌روند.

از چندین فناوری نوین که توسط مدیریت‌ها و محققان مورد ارزیابی قرار گرفتند سیستم تعیین وضعیت جهانی (GPS)[3] است که کشاورزان را قادر می‌سازد که نقشه‌هایی را ترسیم سازند و آنها را با تجهیزات کشاورزی حساس به نقشه بکار می‌برند، به گونه‌ای که بشکل دلخواه از سموم حفظ گیاه و یا مواد مغذی خاک استفاده نمایند. این روش در IPM برای جیرجیرک‌های غرب ایالت متحده امریکا استفاده می‌شود.

مدیریت دقیق آفات (PIPM) بر سه عنصر همانند متکی می‌باشد «اطلاعات، تکنولوژی و مدیریت» اینها در مدیریت دقیق سایر متغییرهای تولید محصول حائز اهمیت هستند، مانند مواد مغذی خاک. تکنولوژی برای گردآوری اطلاعات جهت دستیابی و تجزیه و تحلیل مکانی و توزیع موقت حشره در واحد مدیریت.

از مدیریت برای تکامل اطلاعات با سایر فناوریها در فرآیند تصمیم‌گیری جهت استفاده کننده نهایی یا کشاورز استفاده می شود.

به هر حال، تفاوت عمده بین آفات و متغییرهایی که عیناً کانون توجه PF گشته است وجود دارد. متغیر آخر برای PF ایمن‌تر است زیرا که این متغییرها به لحاظ مکانی ساکن هستند و بنابراین، نقشه کشیدن برای آنها آسان است. ساخت نقشه برای آفات بیشتر سخت است زیرا جمعیت حشرات به لحاظ مکانی متحرک است (اغلب تعدادشان و مکانشان تغییر می‌کند) و روشهای موجود نقشه‌کشی توزیع آنها پیچیده است، و همچنین غیر اقتصادی و طاقت‌فرسا. طرح نقشه‌ها‌ی تعیین و انتخاب کننده محل توزیع حشرات (نقشه‌های آفات) در PF نشانگر یک کار سخت و طاقت فرساست.

ابعاد کشاورزی دقیق:

یک گام مهم در برنامه‌ریزی و به کارگیری یک برنامه IPM برای تعریف محدودیت‌های واحد مدیریت بکار می‌رود.

گرچه در IPM مدیریت واحدی در یک سطح کوچک (یا قسمت کوچکی از مزرعه) یا کاملاً در یک محیط وسیعی بکار می‌رود، در واقع محدودیت‌های واحد مدیریت برحسب ویژگیهای سیستم محصول، تغییر مکان جمعیت آفات و متحرک بودن آنها مشخص می‌گردند. در گونه‌های خیلی متحرک واحد مدیریت معمولاً در یک مزرعه کامل یا در بخشی از یک مزرعه بکار می‌رود. به هر حال، حشراتی که خیلی متحرکند و قادرند که در یک منطقه کشاورزی به مزارع زیادی هجوم برند نیاز به یک واحد مدیریت وسیعتری دارند. همچنین تمام عوامل تأثیرگذار بر اندازه واحد مدیریت در IPM بر مقیاسی که PF مطابق آن فعالیت می‌کند تأثیر خواهد گذاشت. در کتاب کشاورزی دقیق قرن 21، شورای تحقیق ملی راجع به ابعاد گوناگون کشاورزی دقیق و چگونگی تحمیل متغیر در پدیده تولید محصول بر معیار فعالیت‌های مدیریت بحث می‌کند. همچنین موضوع راجع به مدیریت در مقیاس‌های مختلف کشاورزی (به طور مثال، قسمتی از مزرعه، مزرعه، کشتزار و منطقه) را می‌توان در یک قالب PF تکامل بخشید و یک مجموعه ساخت.

امکان بالقوه وجود آفات در کشت دقیق:

باید واضح باشد که PIPM کاری است مشکل. به هر حال، فناوریهای اطلاعاتی چون حس کردن از دور و سیستم‌های اطلاعاتی جغرافیایی (GIS) وجود دارند که وقتی به GPS و رویه‌های کمی یکی گردند (به طور مثال مدلسازی پیش‌بینی جمعیت) می‌توان از اینها برای حس کردن مشکل اجتماع حشره به یک روش مناسب استفاده کرد تا به شکل زیادی راندمان جمع‌آوری اطلاعات و طرح توسعه نقشه‌های افات را بالا برد. درباره چگونگی بکارگیری تکنولوژیها و رویه‌های PF صحبت‌هایی شده است که می‌توان از اینها در محل‌های پراکنده به جهت PIPM استفاده کرد.

PIPM درون مزرعه:

از تکنولوژیهای موجود ژئوتکنولوژی PF، حس کرن از دور کمترین کاربرد را داشته است. این بسیار جالب توجه بوده است که در مزرعه کشاورزی شخصی، این کار مقرون به صرفه نبوده است و نیست. چون که از روشهای مقرون به صرفه بخاطر هزینه و زمان برای جمع‌آوری اطلاعات در آن محدوده از اطلاعات جمع آوری شده توسط سنسورهای از راه دور نیستند. در تکنولوژی نوین توسط یک هلی‌کوپتر بدون سرنشین (UAV) یا وسیله نقلیه بدون سرنشینی که از هوا می‌گذرد (عکس شماره 44 و 45) این امکان بوجود می‌آید که بتوان از دور محصول مزارع را حس کرد و درباره آنها اطلاعات جمع‌آوری نمود. یک UAV که دارای سیستم حس کننده از راه دور است می‌توان تصویر دارای شفافیت زیاد را از مزرعه برداشت و بعد آن را تجزیه و تحلیل کرده تا نقشه‌های محل‌های گوناگون را درباره وضعیت گیاه در رابطه با حجم اجتماع آفت ایجاد نمود. چنین سیستمی، بطور غیرمستقیم به مدیران کنترل کننده آفات این توانایی را می‌دهد که اطلاعات مجزائی راجع به جمعیت آفات (توسط نقشه‌های مربوط به آفات) به موقع جمع‌آوری کرد که این کار در سطح کشتزار کم هزینه‌تر از جمع‌آوری اطلاعات با دست است.

سیستم‌های حس کننده از راه دور (UAV):

شکل و طرح این سیستم‌ها بستگی به نوع کاربردی کم دارند و شرکت سازنده آنها متفاوت است. در ساده‌ترین شکل UAV چیزی جز یک هواپیمای کنترل شونده از راه دور نیست. چیزی که این نوع هواپیما را از هواپیمای کلاسیک کنترل شونده از راه دور متمایز می‌سازد، بار مربوطه آن و کاربرد تخصصی آن برای تحقیق و تجسس در محل‌های مورد نظر است.

محققین اداره حشره‌شناسی ویرجانیاتک در حال تست کردن سیستم‌های مکانی به خاطر کاربرد واستفاده‌های کشاورزی هستند. نخستین UAV تست شده، هواپیمایی بود که دارای بالهای ثابت بود (یک نام متناسبی را برایش انتخاب کردند وآن را خفاش نام نهادند.) ابعادش 25/0* 5/2* 3 فوق معادل (76/0*9/0* 0762/0) متر. نیروی این هواپیما توسط یک موتور 06/0 اینچ یا عبارت دیگر (cm31) تأمین می‌شد و به اندازه کافی سبک بود (25/1 پند) که می‌شد آن را با دست به پرواز کند و می‌شد که آن را به مدت 5/0 ساعت به حالت خود رها کرد. گرچه میزان ارتفاع و سطح بال به صورت خودکار کنترل می‌شد،‌این پرواز عمدتاً توسط رادیو کنترل می‌شد (این رادیو از شعاع یک مایلی با هواپیما ارتباط داشت) و از این شعاع فراتر نمی‌رفت.

این هواپیما برای تحقیق و جستجو سنسورهای حس کننده از راه دور با شفافیت بالا را با خود حمل می‌کرد. این سنسورها شامل دو دوربین بودند که جهت آنها رو به پایین بود، یکی از این دوربین‌ها تصاویر رنگی را فراهم می‌کرد و دیگری از مزرعه و محصول آن تصاویر نزدیک مادون قرمز را تهیه می‌نمود. دوربین‌هایی که با رادیو کنترل می‌شوند اطلاعات تصویری را همزمان از طریق یک سیستم آنتن دستی به دو ایستگاه گیرنده ویدئویی زمین ارسال می‌کردند. سومین دوربین که رو به جلو بود و یک دوربین رنگی بود به منظور کنترل پرواز توسط اپراتور هواپیما بر روی آن نصب شده بود.

عملکرد پرواز عمدتاً بطور مستقل صورت می‌گیرد زیرا که قابلیت در برنامه وجود دارد که مسیرهای پرواز را براساس نقاط خط سیر GPS[4] کنترل کند.

تجزیه و تحلیل اطلاعات مربوط به عکس حاصله از دستگاه UAV:

دستگاه حس‌گر UAV برای اینکه کاربرد PIPM مفید باشد باید حداقل دارای دو چیز باشد. کل سیستم UAV باید قابل حمل باشد و کاربرد آن آسان باشد. همچنین باید این امکان وجود داشته باشد که اطلاعات تصویری جمع‌آوری شده توسط سیستم در یک دوره زمانی کوتاه‌مدت تجزیه و تحلیل گردند.

کشاورز باید بصورت ایده‌آل نقشه‌ای را داشته باشد تا بداند که در کجای مزرعه محصول دچار آسیب می‌گردد. به هر حال، امروزه پردازش تعداد زیادی از تصاویر و اطلاعات مربوط به آنها را به سختی می‌توان به نقشه‌هایی تبدیل کرد که بتوان آنها را به تجهیزات مزرعه که به نقشه حساس هستند ارسال نمود.

درباره سیستم UAV مطرح شده در فوق، باید تصویر رنگی یا تصویر مادون قرمز نزدیک را قبل از استفاده از اطلاعات در PIPM پردازش کرد. بطور مثال، تصویر قرمز باید از تصویر مادون قرمز، سبز و آبی مربوطه جدا گردد. سپس باید تصویر قرمز با مادون قرمز یکی شده تا یک تصویر یا نقشه از کشت عادی متفاوت فراهم گردد.

چون مجازاً این امکان وجود ندارد که بتوان بطور مستقیم آفت را در یک محصول از دور حس کرد، این اهمیت دارد که رابطه بین متغیر مکانی فشارمحصول و نقشه NDV1 و متغییر مکانی اجتماع آفت را درک نمود. تاکنون، سیستم کنترل از دور UAV و تصاویر NIR در سافولک بر روی مزارع بادام زمینی تست شده‌اند. تصاویر NIR, VA با هم اتلاق یافته و تصاویر NDVI ایجاد گشته‌اند که مناطقی را در مزرعه نشان می‌دهند که آسیب دیده بودند. گام بعدی این خواهد بود که تعیین شود چگونه گوناگونی مکانی در آسیب به محصول به توزیع مکانی در آسیب‌ آفت مربوط می‌گردد. وقتیکه رابطه بین NDVI و اجتماع آفات کاملاً درک شد، می‌توان از نقشه NDVI به منظور تهیه نقشه آفات تجهیزات مدیریت دقیق استفاده کرد تا فعالیت‌های مدیریتی هدایت گردند.

فهرست مطالب:

عنوان       صفحه

فصل 1: توضیح درباره موسسه تحقیقات آفات و بیماری‌های گیاه

مقدمه2

تاریخچه موسسه تحقیقات آفات و بیماری‌های گیاهی4

توضیح وظایف اساسی موسسه12

تشکیلات موسسه15

بخش تحقیقات آ‍فت کش‌ها18

بخش تحقیقات حشرات زیان آور به گیاهان20

بخش تحقیقات علف‌های هرز و انگل‌های گلدار21

بخش تحقیقات سن گندم23

بخش تحقیقات بیماری‌های گیاهان24

بخش تحقیقات رده‌بندی حشرات27

بخش تحقیقات جانور شناسی کشاورزی29

بخش تحقیقات نماتود شناسی گیاهی31

بخش تحقیقات مبارزه بیولوژیک32

بخش تحقیقات ویروس شناسی و بیماری‌های ویروسی گیاهی33

بخش تحقیقات شناسایی رستنی‌ها34

عنوان      صفحه

بخش تحقیقات بیولوژی مولکولی و بیوتکنولوژی35

نیروی انسانی36

طرح‌های تحقیقاتی37

انتشارات38

منابع فصل41

فصل 2: معرفی محل کارآموزی

معرفی محل کارآموزی43

فصل 3: کلیات

کلیات47

فصل 4: پرپاراسیون میکروسکوپی حشرات و اتاله کردن حشرات

اتاله کردن حشرات50

تهیه پرپاراسیون از حشرات کوچک53

منبع این فصل58

فصل 5: آزمایشات مربوط به مگس سفیدگلخانه‌ای و پروژه مربوط به آن

مقدمه60

مرفولوژی مراحل رشدی61

دموگرافی و دینامیسم جمعیت67

عنوان      صفحه

پروژه مگس سفیدگلخانه‌ای68

مگس سفید72

سم آندوسولفان و مبارزه شیمیایی با مگس‌های سفید گلخانه‌ای79

انواع آندوسولفان81

عسلک پنبه88

کنه دو نقطه‌ای93

شپشک آرد آلود ساحلی95

منابع این فصل97

فصل6: پروژه سن گندم و تاثیر روی کاهش سن‌زدگی در مزرعه آسیب‌دیده توسط این آفت

زیرراسته ناجور بالان99

کلید شناسایی خانواده‌های مهم سن‌ها100

رده‌بندی‌ سن‌ها106

الف: زیرراسته سن‌های آبزی106

ب: زیر راسته سن‌های خاکزی107

سن گندم111

پروژه سن گندم و تاثیر سموم در کاهش سن زدگی روی مزرعه آسیب دیده126

عنوان       صفحه

مواد و روش‌ها129

نتایج131

بحث133

نتیجه این آزمایشات139

منابع این فصل141

فصل هفتم: پروژه مگس قهوه‌ای جالیز و جداول مربوط به آن بعد از تاثیر سموم مربوطه

مگس قهوه‌ای جالیز143

24 SC Tracer149

سم دلتامترین 5/2% EC161

دپیترکس 80% SP161

موسپیلان 4/20%162

مگس خربزه173

سرخرطومی هندوانه177

منابع این فصل180

عنوان       صفحه

فصل هشتم: آزمایشات جهت بررسی اثرات سموم بر روی درصد جوانه‌زنی بذور کلزا

آزمایشاتی جهت بررسی اثرات سموم بر روی درصد جوانه‌زنی بذور کلزا182

فصل نهم: UAV،GPS،GIS‌ و نقش آنها در حفظ نباتات

مقدمه192

ابعاد کشاورزی دقیق194

امکان بالقوه وجود آفات در کشت دقیق195

PIPM‌ درون مزرعه196

سیستم‌های حس کننده از راه دور UAV197

تجزیه و تحلیل اطلاعات مربوط به  عکس‌های حاصله از دستگاه UAV198

PIPM‌در سطوح وسیع199

اطلاعات منطقه‌ای200

اطلاعات مربوط به مقیاس محلی200

سیستم حمایت از تصمیم201

ذخیره و بازیافت GIS204

به کارگیری GIS و IPM‌حشرات207

IPM و تکنولوژی حشرات212

عنوان      صفحه

منابع این فصل214

فصل دهم: منابع

منابع لاتین216

منابع فارسی217

فهرست عکس ها:

عکس شماره 1: نمای ساختمان بخش حشره شناسی کشاورزی.

عکس شماره 2: تابلوی بخش حشره شناسی کشاورزی.

عکس شماره 3: نمای طبقه اول بخش حشره شناسی کشاورزی.

عکس شماره 4: نمای طبقه زیرزمین بخش که اتاق های کشت در آن واقع شده بودند.

عکس شماره 5: دستگاه آون آزمایشگاه بخش.

عکس شماره 6: اتاق پرروش شماره 5.

عکس شماره 7: گلدان های خیار و توتون و کلزا واقع در اتاق پرورش شماره 5.

عکس شماره 8: تفاوت های T. vaporariorum و B. tabaci.

عکس شماره 9: پوره سن 3 مگس سفید گلخانه (T. vaporariorum).

عکس شماره 10: شفیره یا نمف یا پوره سن 4 مگس سفید گلخانه (T.vaporariorum).

عکس شماره 11: پوره و نمف مگس سفید گلخانه (T.vaporariorum) .

عکس شماره 12: مراحل رشدی مگس سفید گلخانه. A- تخم. B- پوره. C- نمف. D- پوسته نمف که حشره کامل از آن خارج شده است.

عکس شماره 13: شکل ظاهری مراحل رشدی مگس سفید گلخانه. A- تخم. B- لارو خزنده. C- سن دوم پورگی. D- سن سوم پورگی. E- شفیره از نمای پشتی. F- شفیره از نمای جانبی. G- حشره بالغ.

عکس شماره 14: تخم گذاری مگس سفید گلخانه به صورت پراکنده روی برگ خیار.

عکس شماره 15: تخم گذاری مگس سفید گلخانه به صورت دایره ای و نیم دایره ای روی برگ کلزا.

عکس شماره 16: گلدان هایی که مگس های سفید توسط Leaf Coge روی آن ها منتقل شده بودند.

عکس شماره 17: شکل سفید بالک های بالغ نر و ماده. A= نر، B= ماده.

عکس شماره 18: تفاوت مگس های سفید گلخانه نر و ماده از نظر جثه.

عکس شماره 19: مگس های سفید گلخانه مستقر شده در پشت برگ های خیار.

عکس شماره 20: مگس های سفید گلخانه روی برگ خیار.

عکس شماره 21: حشره کامل سن گندم (Eurygaster integriceps).

عکس شماره 22: تخم های سن گندم.

عکس شماره 23: تغذیه حشرات بالغ سن گندم از خوشه های گندم.

عکس شماره 24: تغذیه، جفت گیری، تخم گذاری و خسارت سن گندم.

عکس شماره 25: حشره کش آدمیرال (پیری پروکسی فن).

عکس شماره 26: پوره سن گندم.

عکس شماره 27: درست کردن اسلاید میکروسکوپی به کمک بینوکولر.

عکس شماره 28: اندام زادآوری نر در گونه E. integriceps. الف: aedeagus. ب: paramere (original). ج: aedeagus تغییر شکل یافته.

عکس شماره 29: حشره بالغ مگس جالیز (Dacus ciliatus).

عکس شماره 30: حشره بالغ مگس جالیز (D. ciliatus).

عکس شماره 31: حشره بالغ نر مگس جالیز.

عکس شماره 32: حشره بالغ ماده مگس جالیز.

عکس شماره 33: میوه های خیار آلوده به مگس جالیز جمع آوری شده از مزارع آفت زده.

عکس شماره 34:  میوه های خیار آلوده به مگس جالیز که از مزارع آفت زده جمع آورده شده بودند.

عکس شماره 35: محل نگه داری و پرورش مگس های جالیز.

عکس شماره 36: استوانه های نگه داری و پرورش مگس های جالیز.

عکس شماره 37: ترازوی دقیق آزمایشگاه بخش حشره شناسی کشاورزی.

عکس شماره 38: پتری های حاوی مگس جالیز در مجاورت سموم با دزهای مختلف جهت آزمایشات زیست سنجی.

عکس شماره 39: دزهای مختلف تهیه شده از 4 سم دیپترکس و دلتامترین و موسپیلان و Tracer.

عکس شماره 40: اپندورف هایی که جهت تهیه پروتئین هیدرولیزات آلوده به سم مورد استفاده قرار گرفتند.

عکس شماره 41: میکرواپلیکاتور 100.

عکس شماره 42: حشره کش موسپیلان با دز ppm 1000.

عکس شماره 43 : دستگاه GPS

عکس شماره 44 : هواپیمای UAV

عکس شماره 45 : هواپیمای UAV و نحوه کارکرد آن