با همکاری انجمن مهندسان مکانیک ایران

بررسی اثر شوک رطوبتی بر رفتار شکست ساقه گندم دیم رقم سرداری تحت بارگذاری دینامیکی شبیه‌سازی‌شده چرخ‌فلک کمباین

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 پژوهشکده بازیافت و انرژی‌های تجدیدپذیر، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

2 گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشگاه کردستان، سنندج، ایران

چکیده
شوک رطوبتی ناشی از خیس‌شدن و خشک‌شدن مجدد ساقه گندم در دوره پیش از برداشت می‌تواند مقاومت مکانیکی ساقه را کاهش داده و حساسیت آن را به بارگذاری ناشی از چرخ‌فلک کمباین افزایش دهد. در این پژوهش، اثر شوک رطوبتی بر رفتار شکست ساقه گندم دیم رقم سرداری تحت بارگذاری دینامیکی شبیه‌سازی‌شده چرخ‌فلک کمباین بررسی شد. آزمایش‌ها شامل اندازه‌گیری ویژگی‌های فیزیکی ساقه، نیروی شکست، نیروی برش و مقاومت برشی بود. به‌منظور شبیه‌سازی شرایط کاری چرخ‌فلک، از چرخ‌فلکی با شعاع مشخص استفاده شد و سرعت‌های دورانی بر اساس رابطه بین سرعت دورانی و سرعت محیطی چرخ‌فلک تعیین شدند. برای تحلیل اثر شوک رطوبتی بر مقاومت ساقه و آستانه شکست آن، از تحلیل بقا با استفاده از منحنی کاپلان–مایر و مدل خطر نسبی کاکس استفاده شد. نتایج نشان داد نیروی شکست ساقه‌های معمولی (0.12±1.284 نیوتن) به‌طور معناداری بیشتر از ساقه‌های تحت شوک رطوبتی (0.09±0.748 نیوتن) بود (0.001 > احتمال خطا). ساقه‌های تحت شوک رطوبتی در سرعت دورانی ۴۸ دور بر دقیقه دچار شکست شدند، درحالی‌که شکست ساقه‌های معمولی در سرعت ۷۴ دور بر دقیقه مشاهده شد. نتایج تحلیل بقا نشان داد خطر شکست ساقه‌های تحت شوک رطوبتی 3.4 برابر ساقه‌های معمولی بود (5.5-2.1: فاصله اطمینان 95 درصد، 3.4= نسبت خطر). این یافته‌ها نشان‌دهنده کاهش مقاومت مکانیکی ساقه در اثر شوک رطوبتی و کاهش آستانه شکست آن در برابر بارگذاری چرخ‌فلک است. نتایج پژوهش می‌تواند در ارزیابی وضعیت مکانیکی محصول و تنظیم سرعت چرخ‌فلک متناسب با شرایط محصول در زمان برداشت مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

Authors retain the copyright. This is an open access article distributed under Creative Commons Attribution 4.0 International License (CC BY 4.0)

1.       Abdi, R., & Jalali, A. (2013). Mathematical model for prediction combine harvester header losses. International Journal of Agriculture and Crop Sciences, 5(5), 549–552.
2.       Berry, P. M., Sterling, M., Spink, J. H., Baker, C. J., Sylvester-Bradley, R., Mooney, S. J., Tams, A. R., & Ennos, A. R. (2004). Understanding and reducing lodging in cereals. Advances in Agronomy, 84, 217–271. https://doi.org/10.1016/S0065-2113(04)84005-7
3.       Chaab, R. K., Karparvarfard, S. H., Rahmanian-Koushkaki, H., Mortezaei, A., & Mohammadi, M. (2020). Predicting header wheat loss in a combine harvester, a new approach. Journal of the Saudi Society of Agricultural Sciences, 19(2), 179–184. https://doi.org/10.1016/j.jssas.2018.09.002
4.       Golpira, H., Tavakoli-Hashjin, T., Khosh-Taghaza, M. H., & Minaei, S. (2009). Determine some mechanical properties designed for use in machines harvesting peas. Journal of Agricultural Knowledge, 19(2), 23–31. [in Persian].
5.       Hirai, Y., Inoue, E., & Mori, K. (2004). Application of a quasi-static stalk bending analysis to the dynamic response of rice and wheat stalks gathered by a combine harvester reel. Biosystems Engineering, 88(3), 281–294. https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2004.04.010
6.       Hirai, Y., Inoue, E., Mori, K., & Hashiguchi, K. (2002). Investigation of mechanical interaction between a combine harvester reel and crop stalks. Biosystems Engineering, 83(3), 307–317. https://doi.org/10.1006/bioe.2002.0118
7.       Hussain, S., Iqbal, N., Rahman, T., Liu, T., Brestic, M., Safdar, M. E., Asghar, M. A., Farooq, M. U., Shafiq, I., Ali, A., Shoaib, M., Chen, G., Qin, S., Liu, W., & Yang, W. (2019). Shade effect on carbohydrates dynamics and stem strength of soybean genotypes. Environmental and Experimental Botany, 162, 374–382. https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2019.03.011
8.       Jin, C., Qi, Y., Liu, G., Yang, T., & Ni, Y. (2023). Mechanism analysis and parameter optimization of soybean combine harvester reel. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 54(6), 104–113. https://doi.org/10.6041/j.issn.1000-1298.2023.06.011
9.       Keshavarz, A., Kamali, M., Dehghani, A., Hamid-Nejad, M., Sadri, B., Haidari, A., & Mohsinin, M. (2002). Plan to increase wheat yield and production of the country [Report in Persian]. Ministry of Agriculture, Iran.
10.   Khajeh-Pour, M. R. (1994). Principles and fundamentals of crop production [In Persian]. Isfahan, Iran: Islamic Azad University of Isfahan Branch.
11.   Kumar, M., Campbell, L., & Turner, S. (2016). Secondary cell walls: Biosynthesis and manipulation. Journal of Experimental Botany, 67(2), 515–531. https://doi.org/10.1093/jxb/erv533
12.   Li, B., Gao, F., Ren, B.-Z., Dong, S.-T., Liu, P., Zhao, B., & Zhang, J.-W. (2021). Lignin metabolism regulates lodging resistance of maize hybrids under varying planting density. Journal of Integrative Agriculture, 20(8), 2077–2089. https://doi.org/10.1016/S2095-3119(20)63346-9
13.   Liu, Q., Luo, Z., Wang, M., Lin, Z., Huang, Y., Zhou, Q., & Han, X. (2025). Influence of cellular structural characteristics on stem mechanical strength in two wheat cultivars (Triticum aestivum L.). Applied Sciences, 15(19), 10424. https://doi.org/10.3390/app151910424
14.   Manga-Robles, A., Santiago, R., Malvar, R. A., Moreno-González, V., Fornalé, S., López, I., Centeno, M. L., Acebes, J. L., Álvarez, J. M., Caparros-Ruiz, D., Encina, A., & García-Angulo, P. (2021). Elucidating compositional factors of maize cell walls contributing to stalk strength and lodging resistance. Plant Science, 307, 110882. https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2021.110882
15.   Ministry Agriculture-Jihad of Iran. (2023). Agricultural statistics yearbook 2023 [In Persian]. Deputy for Planning and Economic Affairs, Office of Statistics and Information Technology, Tehran, Iran.
16.   Ministry of Agriculture-Jihad of Iran. (2025). Agricultural statistics yearbook 2025 [In Persian]. Deputy for Planning and Economic Affairs, Office of Statistics and Information Technology, Tehran, Iran.
17.   Mizuno, H., Kasuga, S., & Kawahigashi, H. (2018). Root lodging is a physical stress that changes gene expression from sucrose accumulation to degradation in sorghum. BMC Plant Biology, 18(1), 2. https://doi.org/10.1186/s12870-017-1218-9
18.   Mohsenin, N. N. (1970). Physical properties of plant and animal materials: Structure, physical characteristics, and mechanical properties (Vol. 1). New York, NY: Gordon and Breach Science Publishers.
19.   Ogden, M., Hoefgen, R., Roessner, U., Persson, S., & Khan, G. A. (2018). Feeding the walls: How does nutrient availability regulate cell wall composition? International Journal of Molecular Sciences, 19(9), 2691. https://doi.org/10.3390/ijms19092691
20.   Rajput, D. S., & Bhole, N. G. (1973). Static and dynamic shear properties of paddy stem. The Harvester, 15, 17–21.
21.   Soleimani, A., & Kasraie, A. (2012). Factors affecting grain loss in combine harvesters and optimization strategies. Journal of Agricultural Engineering Research, 14(3), 45–58. [in Persian].
22.   Tavakoli, H., Mohtasebi, S. S., & Jafari, A. (2009). Physical and mechanical properties of wheat straw as influenced by moisture content. International Agrophysics, 23(2), 175–181.
23.   Walunj, A., Chen, Y., Tian, Y., & Zeng, Z. (2023). Modeling soil–plant–machine dynamics using discrete element method: A review. Agronomy, 13(5), 1260. https://doi.org/10.3390/agronomy13051260
24.   Zhang, J., Li, G., Song, Y., Liu, Z., Yang, C., Tang, S., Zheng, C., Wang, S., & Ding, Y. (2014). Lodging resistance characteristics of high-yielding rice populations. Field Crops Research, 161, 64–74. https://doi.org/10.1016/j.fcr.2014.01.012
25.   Zhang, R., Jia, Z., Ma, X., Ma, H., & Zhao, Y. (2020). Characterising the morphological characters and carbohydrate metabolism of oat culms and their association with lodging resistance. Plant Biology, 22(2), 267–276. https://doi.org/10.1111/plb.13058
ارسال نظر در مورد این مقاله
نام را وارد کنید.
نشانی پست الکترونیکی را به درستی وارد کنید.
وابستگی سازمانی را به درستی وارد کنید.
توضیحات را وارد کنید (حداقل 50 حرف)
CAPTCHA Image
شناسه امنیتی را به درستی وارد کنید.

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 29 مهر 1405

  • تاریخ دریافت 22 مرداد 1405
  • تاریخ بازنگری 12 شهریور 1405
  • تاریخ پذیرش 12 مهر 1405
  • تاریخ اولین انتشار 29 مهر 1405