همایش منطقه ای کاربرد فناوری های نوین در کشاورزی
سال:1386 | دوره:1 |تعداد مقالات:39

خشکسالی یکی از مهمترین بلایای طبیعی تاثیرگذار در بخش کشاورزی و منابع آب می باشد که فراوانی آن به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک کشور بسیار زیاد می باشد. کمبود بارش اثرات متفاوتی را بر کشاورزی، منابع آبهای سطحی، آبهای زیرزمینی، رطوبت خاک و جریان رودخانه ها به جای می گذارد. با توجه به قرار گرفتن استان فارس در ناحیه آب و هوایی خشک و نیمه خشک ایران و وقوع خشکسالی های مکرر به ویژه در سالهای اخیر، اهمیت توجه به شبیه سازی و پیش بینی خشکسالی بیش از پیش ضروری می گردد. شناخت و توصیف کمی فرآیند محیطی و سپس پیش بینی و تخمین رفتار آن در زمان یا مکان و موقعیت هایی که فاقد مشاهده و نمونه هستند، نیازمند در اختیار داشتن یک الگو و مدل از آن فرآیند است. یکی از روش های دستیابی به هدف مدلسازی در وقوع خشکسالی، استفاده از الگوی سری های زمانی می باشد. در پژوهش حاضر از آمار بارندگی 90 ایستگاه بارانسنجی و سینوپتیک در استان فارس با در نظر گرفتن دوره آماری 30 ساله استفاده گردید. در راستای تعیین درجه شدت خشکسالی نیز از شاخص استاندارد شده بارش به دلیل مزایایی که در تحلیل مکانی و ایجاد ارتباط زمانی بین رخدادهای خشکسالی دارد، استفاده گردید. پس از پایش و ارزیابی شدت های خشکسالی، اقدام به تعیین الگوی مکانی مناسب منطبق با وضعیت خشکسالی در استان فارس شد. با استفاده از تحلیل سری های زمانی و بر اساس الگوی های مکانی تهیه شده در مناطق مختلف استان فارس، مدل مناسب هر منطقه تهیه گردید. در شبیه سازی وقوع خشکسالی با استفاده از الگوهای سری زمانی، بر اساس روش خود همبستگی و خود همبستگی جزیی، ارزیابی تمامی الگوهای احتمالی به لحاظ ایستا بودن، بررسی پارامترها و انواع مدل ها، مدل ARIMA انتخاب گردید و مناسبترین مدل جهت شبیه سازی خشکسالی در هر منطقه تعیین و ارایه گردید.

کشور ایران با میانگین بارندگی حدود 250 میلیمتر در سال که حتی از یک سوم متوسط بارندگی در سطح دنیا کمتر است، جزء مناطق خشک و نیمه خشک به حساب می آید. در حال حاضر یکی از مهمترین مسایل کشور، مساله آب است. با وجود افزایش راندمان آبیاری در سالهای اخیر، محدودیت بسیار زیاد منابع آب شیرین در بعضی از مناطق، زارعین را وادار به استفاده از آب شور در کشاورزی نموده است. از آنجا که روابط آب و خاک از فاکتورهای مهم در کشاورزی فاریاب است، لذا در این مطالعه کاربرد دو مدل شبیه سازی SWAP و DRAINMOD در خاک های منطقه رودشت اصفهان که منطقه ای با وسعت حدود 50 هزار هکتار در شرق اصفهان بوده و با مشکلات شوری آب و خاک روبروست، با استفاده از داده های آزمایشی در ایستگاه مطالعات زهکشی و اصلاح اراضی رودشت مورد بررسی قرار گرفته است. سه تیمار کیفیت آب آبیاری (با شوری های 2، 8 و 12 دسی زیمنس بر متر) و دو تیمار آبشویی (بدون آبشویی و آبشویی بر اساس 75 درصد عملکرد محصول) دو تیمار مدیریت آبیاری GQ و GU (کاربرد آب شیرین با شوری حدود 2 دسی زیمنس بر متر در مرحله جوانه زدن و استقرار گیاه و از این مرحله تا پایان فصل زراعی، کاربرد سه شوری آب فوق و تیمار دوم آبیاری یکنواخت با شوری مورد نظر از ابتدا تا انتهای فصل) در چهار تکرار به صورت طرح آماری بلوک های کامل تصادفی در ایستگاه رودشت مورد آزمون قرار گرفت. جهت اجرای این آزمایش جمعا تعداد 40 کرت هر کدام به مساحت 125 متر مربع (ابعاد 25×5 متر) ایجاد شد. نتایج نشان داد مدل SWAP در برآورد میزان عملکرد محصول، شوری، نفوذپذیری و رطوبت خاک عملکرد نسبتا مناسبی داشته است. در حالی که در شبیه سازی تغییرات عمق سطح ایستابی ضعیف بوده است. مدل DRAINMODE تغییرات سطح ایستابی را به خوبی شبیه سازی کرده است.

دراین مقاله ابتدا با توجه به آمار و اطلاعات ایستگاه های باران سنجی موجود درحوضه سد درودزن، حجم سیلابهای ناشی از بارندگی های به وقوع پیوسته را به وسیله مدل  HEC - HMSبدست آورده، سپس آن را با آمار مشاهده ای هفتگی ایستگاههای هیدرومتری موجود درآن حوضه مقایسه نمودیم. برای کالیبره کردن مدل وافزایش دقت آن از هیدروگرافهای سیلهای دقیق و مطمئن در نقطه تمرکز حوضه استفاده شده است. به طور کلی نتایج مدل نشان میدهد که ماکزیمم حجم سیلاب در هفته 28 ام سال آبی 80-79 و مینیمم آن در هفته 52ام سال آبی 75-74 اتفاق افتاده است. همچنین برای این مقایسه ارزیابی های آماری نیز انجام گرفته است،این ارزیابی ها شامل محاسبه معیار گرافیکی و عددی میباشد که در معیار عددی ضریب همبستگی 0.9732(R2) محاسبه شده و در قسمت معیارهای عددی میانگین مطلق انحرافات 3.44(MAD) به دست آمده است، در نهایت نتایج ارزیابی های انجام شده نشان از عملکرد خوب مدل موردنظر در برآورد دبی متوسط هفتگی ورودی به مخزن سد درودزن می باشد.

بررسی پارامتر های تاثیر گذار بر کارکرد تیلر دوار یکی از مراحل مهم در طراحی و بهینه سازی کارکرد این ماشین می باشد، لذا افزایش دقت در تحلیل این پارامتر ها به میزان قابل توجهی مد نظر می باشد. کارکرد تیلر دوار از منظرهای مختلف مانند میزان خرد شدن خاک، میزان همواری سطح زمین پس از عملیات خاک ورزی و میزان برگرداندن بقایای گیاهی قابل بررسی می باشد. در این تحقیق میزان خرد شدن خاک تحت تاثیر عوامل سرعت پیشروی، سرعت دورانی روتور، وضعیت استقرار در پوش و محتوای رطوبتی خاک در قالب طرح کرت های خرد شده مورد بررسی قرار گرفت. جهت پیش بینی میزان خرد شدن خاک، داده های بدست آمده در آزمایشات با استفاده از روش شبکه عصبی مصنوعی مورد تحلیل و مدل سازی قرار گرفت. نتایج حاصل از پیش بینی به وسیله شبکه عصبی مصنوعی به میزان مطلوبی با مقادیر به دست آمده در آزمایشات مطابقت می نمود. مقایسه نتایج پیش بینی شده در روش شبکه عصبی مصنوعی با مقادیر بدست آمده در آزمایشات، بیانگر دقت 90.64 الی 99.14 درصد بود.

استفاده از سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS) و سنجش از دور (RS) جهت تسهیل برآورد رواناب حاصل از حوضه های آبریز و اراضی کشاورزی، در سال های اخیر مورد توجه بیشتری قرار گرفته است. در واقع دلیل این موضوع آن است که مدل های بارندگی - رواناب علاوه بر مدل های زمین ریخت شناسی شامل مدل های سه بعدی (فضایی) نیز می باشند. در این مطالعه، روش موسسه کشاورزی ایالات متحده (سازمان حفاظت از منابع طبیعیNRCS ) به عنوان یکی از معتبرترین روشهای موجود جهت تخمین عمق رواناب، بکار گرفته شده است. فاکتور اصلی در این روش شماره منحنی (CN) است که خود نیز وابسته به پارامترهایی نظیر کلاس هیدرولوژیک خاک، کاربری اراضی و شرایط هیدرولوژیکی منطقه می باشد. سامانه اطلاعات جغرافیایی و سنجش از دور، به منظور تخمین رواناب در تهیه کمیتهای ریخت شناسی حوضه آبریز (جهت استفاده در مدلها)، بکار برده می شوند.این بررسی مربوط به مطالعات موردی حوضه آبریز تنگ شول یکی از زیرحوضه های اصلی سد درودزن واقع در استان فارس می باشد. سطح آب رودخانه اصلی حوضه فوق الذکر در مواقع سیلابی، افزایش ارتفاع پیدا کرده و باعث به زیر آب رفتن مقدار زیادی از اراضی کشاورزی موجود در حریم سیلابدشت، گردیده است. این موضوع هر ساله باعث تحمیل خساراتی به زارعین منطقه می گردد. در این مطالعه جهت تشخیص توزیع سه بعدی رواناب (با استفاده از عکسهای هوایی)، از نرم افزارهای مرتبط با سیستم اطلاعات جغرافیایی بهره گرفته شده است. از اینرو در حوضه مورد مطالعه، توزیع سه بعدی رواناب جهت انواع تیپهای کاربری اراضی مشخص گردید.

صدمات ناشی از یخ زدگی می توانند یک مشکل جدی برای گیاهان باشد. دانستن چگونگی یخ زدگی و گسترش آن در درون گیاه می تواند کمک مفیدی برای بهبود برنامه مدیریتی و یا اصلاح ارقام باشد. تاکنون گسترش صدمات ناشی از یخ زدگی در زمان واقعی خود و در درون گیاه بدون بهره گیری از تکنولوژی بخوی مطالعه نشده بود. منشا و گسترش یخ زدگی در گیاهان ناشناخته می باشد بنابراین هر گونه اطلاعاتی در این خصوص می تواند برای برنامه های مدیریتی و تولید ارقام مقاوم موثر باشد. استفاده از بررسی تفاوت دمایی یکی از روش های کاربردی برای ردیابی فرایند یخ زدگی در گیاه است. در این روش یک ردیف ترموکوپل به بافت گیاهی متصل می شود. برای مشاهده هسته یخ، میزان یخ و جمعیت باکتری های مولد هسته یخ در بافتهای متفاوت و همچنین اندازه گیری آنها، از تصاویر ناشی از حرارت مادون قرمز استفاده زیادی شده است. این گونه مطالعات نشان می دهد که حرارت سنجی مادون قرمز یکی از بهترین روش ها برای مطالعه هسته یخ و جمعیت پاتوژنها در گیاهان می باشد.

مصرف روزافزون مواد پروتئینی در دنیا، ضرورت تلاش برای افزایش تولید، شناسایی منابع مهم و ارزشیابی کیفیت غذایی پروتئینهای مختلف را توجیه می کند. در بین مواد غذایی، شیر را به دلیل مرغوبیت پروتئین های آن کاملترین غذای طبیعی نامیده اند. کازئین، گلوبولین و آلبومین مهمترین مشتقات پروتئین شیر محسوب می شوند. با توجه به اینکه در ایران و بویژه در روستاها کاملترین غذا شیر می باشد و مواد معدنی و ویتامینهای مورد نیاز مردم از همین منبع است و از طرفی هیچگونه کارهای ملکولی روی این دامها انجام نشده است لذا هدف این مقاله شناساندن یکی از ژن های موثر در کفیت شیر و پنیر، یعنی کاپاکازئین و معرفی روش ملکولی مطالعه آن می باشد.

پیچیدگی، تنوع و حجم انبوه اطلاعات جغرافیایی از یک سو و توانایی های رایانه در عرصه اطلاعات از سوی دیگر، فلسفه وجودی سیستم های اطلاعات جغرافیایی(G.I.S)  را تبیین می کند. از آنجا که بخش عمده اطلاعات علوم زمین موجود در پایگاه های مرکز اطلاعات و مدارک علمی ایران، شامل اطلاعات مکانی و تشریحی است، مناسب ورود به سیستم های اطلاعات جغرافیایی می باشد و می توان این اطلاعات را آماده استفاده در این سیستم ها نمود. پژوهش حاضر با این دیدگاه و با هدف بررسی کاربرد G.I.S در تهیه نقشه تیپ های فرسایشی در یک حوضه آبخیز انجام شده است. از طرفی روند رو به رشد فرسایش در حوضه های آبخیز کشور در اشکال مختلف، برآورد و تعیین مقدار فرسایش و نیز علل افزایش و تشدید آن را در حوضه ها ضروری ساخته است. در این راستا بوسیله سیستم اطلاعات جغرافیایی ابتدا اقدام به تهیه 11 نقشه،کاربری اراضی، اجزا اراضی، زمین شناسی، نفوذ پذیری، طبقات ارتفاعی، طبقات شیب، شبکه هیدروگرافی، منحنی های میزان، حساسیت به فرسایش، هوا و اقلیم و نقشه زیر حوضه بندی گردید. سپس با استفاده از این نقشه ها به همراه انجام بازدیدهای گسترده صحرایی و استفاده از سایر منابع اطلاعاتی موجود و نیز انجام آزمایشات لازم، نقشه جامع تیپ های فرسایشی در منطقه مورد مطالعه تهیه و اشکال، شدت و مساحت هر تیپ فرسایشی مشخص شد. منطقه مورد مطالعه با توجه به اشکال و شدت فرسایش به تعداد 9 تیپ فرسایشی تقسیم گردید که خصوصیات هر تیپ به تفکیک ارایه شده است. نتایج نشان داد که گسترده ترین تیپ های فرسایشی در کل حوضه تیپ 6 (S2R2G2/Scch) و تیپ (S2R2G1/Scch) 7 به ترتیب با مساحت 23.4 و 12.7 کیلومتر مربع می باشد که می بایست در اولویت اول کاری و انجام اقدامات حفاظتی در برابر فرسایش و هدرروی خاک قرار گیرد. نقشه مربوط به گسترش تیپ های فرسایشی در حوضه به همراه سایر نقشه های مرتبط ارایه شده است.

سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS) ابزاری برای جمع آوری، مدیریت، تجزیه و تحلیل و نمایش اطلاعات زمینی است. توانایی این سامانه برای مدل سازی و عملیات جبری و منطقی که لازمه ارزیابی تناسب اراضی می باشد، کم نظیر است. در ارزیابی اراضی برای یک هدف خاص، نیاز به بررسی معیارهای متعدد و گوناگونی است که این نوع ارزیابی چند معیاری (Multi-criteria evaluation=MCE) نامیده می شود. در حقیقت، هدف اصلی از ارزیابی زمین، بررسی تناسب واحدهای مختلف اراضی با در نظر گرفتن ویژگی های فیزیکی، اقتصادی، و اکولوژیکی منابع برای انتخاب گزینه یا گزینه های مناسب می باشد. در ارزیابی چند معیاری تصمیم گیری و ارزیابی بر اساس معیارهای مورد بررسی انجام می گیرد. هدف از این مطالعه استفاده از اطلاعات زمینی به عنوان معیارهای اثرگذار بر تناسب اراضی برای کشت بادام در استان چهار محال و بختیاری می باشد. در این تحقیق توانیهای GIS و ارزیابی چند معیاری برای پهنه بندی تناسب اراضی مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج بدست آمده از ارزیابی تناسب اراضی به روش ارزیابی چند معیاری نشان می دهد که در این روش ها برخلاف روشهای دیگر کلاس تناسب بالا (S1) هم در منطقه وجود دارد و درصد مساحت اراضی دارای تناسب متوسط (S2) نسبت به روش های دیگر بیشتر است. روش های ارزیابی چند معیاری از انعطاف پذیری بیشتری نسبت به روش های دیگر برخوردار هستند. علت آن را می توان در وزن دهی معیارها و ارزیابی پیکسل به پیکسل آنها جستجو کرد. روش های مورد استفاده در ارزیابی چند معیاری، شامل روش ترکیب خطی وزن دار و روش میانگین وزنی مرتب شده از نظر محاسباتی پیچیده نبوده و در محیط سیستم اطلاعات جغرافیایی به سادگی امکان بهره گیری از آنها فراهم می باشد. هر دو روش به سبب استفاده از ماتریس های ارزیابی، در تسریع عملیات، کاهش هزینه و تسهیل فرآیند ارزیابی موثر می باشند.

میوستاتین یا فاکتور 8 رشد و تمایز به عنوان عاملی که منجر به ماهیچه مضاعف می شود معرفی شده است. اگر موتاسیونی در ناحیه کد کننده پروتئین این ژن اتفاق افتد باعث تغییر نقش تنظیم کنندگی این ژن می گردد و موجب افزایش عضله می شود. این امر در گاو گزارش شده که از طریق افزایش سنتز پروتئین صورت می گیرد. گزارش هایی مبنی بر این وجود دارد که 9 موتاسیون در ناحیه کد کننده میوستاتین منجر به تغییرات غیر مشابهی می شود که 3 تا از آنها منجر به موتاسیون های بی معنی می شود که 2 موتاسیون در اگزون 1 و موتاسیون دیگر در اگزون 2 می باشد. 6 موتاسیون باقی مانده در اگزون 2 و 3 قرار دارد که منجر به کدهای پایان زودرس می شود، که این موتاسیونها مسوول فنوتیپ ماهیچه مضاعف است. متاسفانه مشکلات مدیریتی، از جمله مشکلات مربوط به تولد و زایمان گریبانگیر گاوهای با ماهیچه مضاعف می شود که می تواند به برنامه های کنترل و اصلاح ژنتیکی غلبه کند. هدف این مقاله بررسی عملکرد میوستاتین و مزایا و معایب آن در اصلاح دام می باشد. با توجه به تعداد زیاد دام در ایران، کمبود گوشت، خشکسالی و کمبود علوفه شناسایی دام های دارای ژن ماهیچه مضاعف و ازدیاد آنها توصیه می شود.

دراوایل هزاره سوم توسعه پایدار، امنیت غذایی و مسایل وابسته به آن هنوز مهمترین چالشهای جهانی محسوب می شوند که پاسخی امیدوارکننده به آنها داده نشده است و بکارگیری نوآوریهای تکنولوژیکی در عرصه اطلاعات می تواند اثر بخشی و کارآیی مطلوبی در این عرصه ها در پی داشته باشند. در جوامع دانایی محوردر حال ظهور، دستیابی به ارتباطات ابزاری کلیدی برای مشارکت و ادغام اجتماعی به حساب می آید. اطلاعات در عرصه کشاورزی و توسعه روستایی نه تنها به عنوان یکی از اصلی ترین نهاده ها و سرمایه ها تلقی می گردد بلکه کارآترین عامل ارتقای راندمان و اثربخشی دیگر منابع تولید و توسعه بشمار می رود. نهاده های ترویجی که در ارایه اطلاعات به روز، متنوع و متناسب با نیازهای کشاورزان به خصوص در کشورهای درحال توسعه همواره با مشکلاتی مواجه بوده اند، در رویارویی با ارباب رجوع خویش جهت عمل به رسالت خود راهی بجز سازگار شدن با دنیای مترقی و روبه پیشرفت امروز بخصوص درعرصه دانش و اطلاع رسانی و ارتباطات ندارند. تغییر نقش ترویج و نهادهای ترویج و آموزش کشاورزی از یک واسطه انتقال دهنده اطلاعات به نهادهایی با جریان اطلاعاتی چندگانه و مجموعه ارگانهای دولتی و غیر دولتی با ارباب رجوع متنوع لزوم روی آوری به تکنولوژیهای ارتباطی واطلاعاتی را اجتناب ناپذیر می سازد.

این مقاله به بررسی سیستم طراحی شده جهت بررسی رابطه صوت ایجادی توسط حشرات و پارامترهای محیطی با استفاده از پردازش تصویر و نرم افزار مطلب می پردازد. در این سیستم اندازه گیری پارامترهای محیطی با استفاده از پردازنده میکروکنترلر و سنسور مربوطه انجام میگرد. مقادیر اندازه گیری شده توسط میکروکنترلر جهت پردازش، به صورت بلادرنگ به کامپیوتر انتقال می یابد. از طرف دیگر اطلاعات مربوط به صوت ایجاد شده توسط حشره از طریق یک میکروفن و اطلاعات مربوط به حرکت حشره توسط دوربینی به کامپیوتر ارسال می شود. کامپیوتر نیز با توجه به اطلاعات دریافتی گرافهایی را رسم کرده و رابطه این پارامتر ها را با یکدیگر به صورت نمودارهای سه بعدی و دو بعدی نمایش میدهد. همچنین این اطلاعات در حافظه ذخیره شده و جهت پردازش آماری، لیست می گردد. این سیستم الکترونیکی در واقع ابزاری جهت رفتارشناسی و نمونه برداری دقیق و کامل از حشرات می باشد و به رفتارشناسان این امکان را میدهد که از راه دور و به صورت بی سیم اثر پارامترهای محیطی روی حشره را ضبط کرده و مورد بررسی قرار دهند. و در صورت نیاز جهت از بین بردن آفات استفاده کنند.

متابولیسم ثانویه گیاهان برای صفاتی از قبیل رنگ، طعم و مزه محصولات و مقاومت در برابر آفات و بیماری ها بسیار مهم است. علاوه بر این، این مسیر منبع بسیاری از ترکیبات شیمیایی مفید از قبیل داروها، رنگدانه ها و طعم دهنده هاست. قابلیت مهندسی تولید متابولیت های ثانویه سلول های گیاهی به منظور افزایش سنتز ترکیبات دارویی، کاهش و یا جلوگیری از تولید ترکیبات سمی و یا حتی تولید ترکیبات جدید از اهمیت ویژه ای برخوردار است. با وجود اینکه امروزه مهندسی متابولیسم ثانویه گیاهان ممکن و شدنی است اما استفاده کارآمد از این فناوری به دانش و درک مسیرهای بیوسنتزی درگیر در سنتز این متابولیت ها نیاز دارد. جهت افزایش تولید متابولیت های ثانویه، راه کارهای مختلفی از قبیل دستورزی ژن های دخیل در مراحل محدود کننده مسیرهای بیوسنتزی، کاهش تعداد مسیرهای رقابتی سنتز فراورده، کاهش کاتابولیسم محصول و بیش بیان ژن های تنظیمی را می توان دنبال کرد. برای رسیدن به این هدف، نه تنها می توان ژن های موجود در داخل ژنوم گیاه را بیش بیان کرد بلکه می توان ژن هایی که منشا میکروارگانیسمی دارند را نیز به کار گرفت. از رهیافت های دیگر این زمینه می توان به انتقال و بیان ژن های گیاهی در داخل میکروارگانیسم ها اشاره کرد که با استفاده از این روش می توان سوبستراها و پیش سازهای مضر و بی فایده را به ترکیبات شیمیایی مفید تبدیل کرد.

جریان های سطحی یکی از مهمترین منابع تامین کننده آب در بخش کشاورزی می باشند. استفاده از آنها ممکن است به صورت برداشت مستقیم از رودخانه ها، ذخیره سازی در فصول پر آبی (مخازن سطحی و زیرزمینی) و استفاده مستقیم در رژیم سیلابی (به وسیله بند سارها و ...) صورت پذیرد. بهرحال چنانچه امکان استفاده از این جریان ها به هر طریقی وجود داشته باشد، لازم است کمیت آنها مورد تحقیق و شناسایی قرار گیرد. امروزه برآورد دقیق جریان های سطحی، با استفاده از تکنیک های سنجش از دور (RS) و مدل های هیدرولوژیکی امکان پذیر شده است.در این بررسی اطلاعات سنجش از دور ازعکس های ماهواره ای IRS_1C (2004 و 2005) اخذ گردید برای حوضه آبریز سعدی مورد استفاده قرار گرفت. پیش بینی رواناب بر اساس مدل سازمان حفاظت خاک ایالات متحده (SCS) انجام شد. در این مدل برای محاسبه رواناب از شماره منحنی (CN) استفاده شد که به پارامترهای کاربری اراضی، شرایط هیدرولوژیکی و رطوبت خاک بستگی دارد. این اطلاعات از عکس های ماهواره ای، نقشه های کاربری اراضی و مطالعات صحرایی استخراج گردیدند. نتایج به دست آمده نشان می دهد که ترکیب تکنیک های سنجش از دور و مدل های هیدرولوژیکی می تواند در پیش بینی کمی رواناب سودمند باشد و افزون بر دقت و سرعت مناسب، امکان ارزیابی و کنترل نتایج را نیز فراهم آورد.

کادمیوم عنصر فلزی و سنگینی است که در خاک به غلظت کمی بیشتر از یک میلی گرم در کیلوگرم یافت می شود. این عنصر نه تنها برای موجودات زنده ضروری نیست بلکه سمیت آن 2-20 برابر بیشتر از بقیه عناصر سنگین است. ذوب فلزات، استفاده از کودها و کاربرد لجن فاضلاب ها در کشاورزی مهمترین عواملی هستند که سبب افزایش این عنصر سنگین در خاکها کشاورزی شده است. از آنجا که کادمیوم موجود در خاک برای گیاه قابل استفاده می باشد، سایر موجودات و بخصوص انسان نیز می توانند با کادمیوم آلوده شوند، لذا کادمیوم در طبیعت بعنوان عاملی خطرناک برای سلامتی شناخته می شود. چون کادمیوم اثرات حادی بر سلامتی موجودات زنده دارد و چون این عنصر براحتی توسط گیاهان زارعی و علوفه ای آلوده وارد چرخه زندگی انسان و دیگر موجودات می شود مطالعات زیادی در راستای پاکسازی و کاهش قابلیت استفاده این عنصر در خاکها صورت گرفته تا که خطر آلودگی زنجیره غذایی بوسیله کادمیوم کم شود. روش معمول برای پاکسازی و یا احیای مناطق آلوده با عناصر سنگین همانند کادمیوم صورت می گیرد اغلب شامل خاکبرداری و انتقال خاکهای آلوده از منطقه می باشد. روش دیگر پوشاندن منطقه آلوده با یک خاک غیر قابل نفوذ و یا لایه ای از بتون می باشد تا به این ترتیب امکان آبشویی از خاک آلوده و آلودگی آبهای زیرزمینی توسط باران از بین رفته و از تماس دیگر موجودات به منطقه آلوده جلوگیری می شود. یکی از روشهای جدید احیای زمین های آلوده به نام گیاه پالائی (Phytoremediaton) که در آن از گیاه برای پاکسازی خاک، هوا و یا آب استفاده می شود. درجه تاثیر تکنولوژی احیایی زیستی هنوز در حال مطالعه می باشد و تا حال نتایج رضایت بخشی داشته است. در گیاه پالایی، گیاهان می توانند کادمیوم را از خاک استخراج نموده و از طریق آوند چوبی به سمت قسمت های هوایی و برگ ها انتقال داده و در آنجا جمع کنند.

جنبه های مختلفی از تاثیر تنش شوری، با استفاده از نمک کلرید سدیم، بر پارامترهای رشد نظیر میزان رشد طولی گیاه و تولید توده زنده، جذب عناصر معدنی، رقابت یونی و میزان تحمل شوری در دانه رست های یکساله کاج تهران (پینوس الداریکا)، که در گلخانه و با محلول غذایی رشد کرده بودند، مورد بررسی قرار گرفت. طرح آزمایش ها به صورت کاملا تصادفی و در شش تیمار مختلف با اضافه کردن نمک کلرید سدیم در غلظت های 0، 25، 50، 100، 150 و 200 میلی مولار به محلول غذایی طراحی شد (هدایت الکتریکی محلول به ترتیب 1، 3.1، 6، 10.4، 14.5 و 19.6 میلی زیمنس بر سانتی متر بود). نتایج حاصل از این مطالعات، که با آنالیز رگرسیون خطی همراه شد، نشان داد که با افزایش غلظت نمک به سطوح بالاتر از 50 میلی مولار در محیط ریشه میزان رشد طولی گیاهان کاج تهران کاهش می یابد. این موضوع با نتایج به دست آمده از مقایسه میانگین توده زنده کل با استفاده از آزمون «دانکن» هماهنگی دارد. نتایج حاصل از آنالیز اخیر همچنین نشان داد که از نظر کاهش توده زنده، برگ ها حساسیت بیشتری نسبت به ریشه و ساقه به افزایش شوری نشان می دهند. افزایش انباشتگی سدیم و کاهش پتاسیم به عنوان پیامدی از افزایش غلظت نمک تا سطح 150 میلی مولار کلرید سدیم در هر سه اندام ریشه، ساقه و برگ مشاهده شد، اما با افزایش غلظت نمک از 150 میلی مولار به 200 میلی مولار انباشتگی خالص سدیم نیز کاهش یافت. افزایش غلظت نمک با تغییراتی در انباشتگی سایر عناصر در اندام های گیاهی همراه بود که می توان به افزایش غلظت منیزیم در ریشه و ساقه، افزایش کلسیم و فسفر در برگ ها و افزایش نسبی نیتروژن در هر سه اندام اشاره کرد.

در دنیای امروز به خاطر رشد روزافزون جمعیت و توسعه شهرها از امکان گسترش سطح زیر کشت به مرور زمان کاسته شده و نیاز شدید به استفاده بهینه از اراضی را موجب می گردد. شناسایی استعداد خاک ها و اراضی هر منطقه از اصولی ترین روش ها جهت استفاده بهینه از این منابع، انتخاب الگوی کشت مناسب و بالا بردن سطح تولیدات کشاورزی است. سیستم های اطلاعات جغرافیایی امروزه به طور گسترده به عنوان یک ابزار موثر برای ارزیابی زمین در مورد استفاده است. بادام یکی از مهمترین محصولات باغی استان چهار محال و بختیاری از لحاظ سطح زیرکشت و ارزش اقتصادی است. شرایط اقلیمی، از جمله وجود زمستان های سرد و طولانی و نیاز بادام به سرمای مناسب جهت سپری شدن خواب زمستانه از یک طرف، این استان را برای تولید بادام مناسب نموده است و از طرف دیگر حجم زیادی از محصول بادام در استان در نتیجه سرمای دیررس بهاره از بین می رود. اهداف این تحقیق، تهیه نقشه احتمال سرمازدگی، تعیین تناسب اراضی و مقایسه روش های آن برای ارقام مامایی و شاهرود  12در منطقه مورد مطالعه بوده است. نتایج حاصل از تناسب اقلیمی (سرمازدگی و اثر جهت شیب) به روش محدودیت ساده نشان می دهد که 48.3% و 48.6% مساحت استان دارای تناسب زیاد (S2)، صفر و 25.8% دارای تناسب متوسط (S2)، 51.36 و 25.58% دارای تناسب کم (S3) و 0.34% و صفر درصد نامناسب (N)، به ترتیب برای ارقام مامایی و شاهرود  12می باشد. میزان سرمازدگی بهاره برای رقم شاهرود 12 از رقم مامایی به مراتب کمتر می باشد. نتایج حاصل از تناسب اراضی به روش محدودیت ساده نشان می دهدکه درصد مساحت اراضی با تناسب متوسط (S2) برای رقم شاهرود 12بیشتر از رقم مامایی است. همچنین درصد اراضی با تناسب کم (S3) و کلاس نامناسب (N) برای رقم مامایی از شاهرود 12 بیشتر می باشد که علت آن، محدودیت جهت شیب می باشد. به طور کلی مهمترین عوامل محدود کننده برای ارقام مورد اشاره عبارتند از: بافت، عمق، مواد آلی، آهک خاک، میزان و جهت شیب زمین. تفاوت چندانی در نتایج حاصل از دو روش محدودیت ساده و پارامتریک وجود نداشت.

به طور کلی روش های گوناگونی برای بررسی توزیع گونه ها در محلول خاک وجود دارد که از مهمترین آن ها می توان روشهای آزمایشگاهی و مدل های کامپیوتری را نام برد. با توجه به پر هزینه بودن و همچنین وقت گیر بودن روش های آزمایشگاهی مدل های کامپیوتری از جمله روش های ساده و ارزانی است که می توان برای تعیین گونه های موجود در محلول خاک و سیستم های آبی استفاده نمود. مدل های شیمیایی متعددی برای تعیین فلزات در بین گونه های مختلف در محلول خاک به کار می رود. پایه و اساس این مدل های کامپیوتری حل معادلات تعادلی برای تمام گونه های یونی موجود در محلول خاک است. مدل MINTEQA2 که در سال های اخیر به تناوب توسط محققین مورد استفاده قرار گرفته است، یک مدل آسان برای تخمین توزیع گونه ها در سیستم های آبی است. با استفاده از MINTEQA2 می توان ترکیب شیمیایی و محدودیتهایی لازم برای سیستم مورد مطالعه را به سادگی تعیین نمود. در طول مطالعاتی که در دهه 1990 در زمینه اعتبار سنجی MINTEQA2 انجام گرفت، مدل برآورد قابل قبولی را در مقایسه با روش های آزمایشگاهی نشان داد واین گویای این مطلب است که این روش به راحتی می تواند جایگزین روشهای پیچیده و وقت گیر آزمایشگاهی شود و تا حدود زیادی هزینه های این گونه آزمایشات را تعدیل نماید. این مقاله با هدف معرفی این مدل، کاربرد و بررسی مطالعات انجام شده در زمینه اعتبار سنجی و مقایسه آن با روش های آزمایشگاهی نگاشته شده است.

کنترل شیمیایی علف های هرز در کشاورزی متراکم نقش عمده ای را ایفا می کند از طرفی ملاحظات اقتصادی و زیست محیطی کاهش مصرف سموم شیمیایی را ضروری می دانند. یکی از راه های کاهش استفاده از علفکش ها پاشش دقیق سم بر روی علف های هرز است و یکی از راه های شناسایی علف هرز در میان خاک و یا بقایای گیاه زراعی استفاه از سنسورهای اپتئوالکترونیک خواهد بود که ما در این مقاله به بررسی آنها می پردازیم. سیستم تشخیص دستگاه بوسیله تفاوت خواص انعکاسی بین گیاهان سبز و خاک می باشد. آزمون های اولیه تحت شرایط ثابت و قابل تکرار برای خاک و گیاه تحت نور طبیعی صورت می گیرد. برای نیل به این هدف یک سیستم روبوتیک با پاشش آنی برای تشخیص و مکان یابی علف های هرز با استفاده از دید ماشین، الگوی تشخیص تکنیک ها و دانش مبتنی بر تئوری تصمیم گیری بررسی می شود. تحت شرایط خاص نظیر بین ردیف های پهن کشت شده، روی پشته ها و قبل از جوانه زنی محصول، همه علف های روییده روی پشته هرز هستند. بنابراین آزمایش های اولیه مزرعه ای روی پشته ها، بین ردیف های ذرت و روی مزارعی که به صورت متداول کشت شده بودند، بررسی شد. میزان سمی که بدین وسیله صرفه جویی می شود 30 تا 70 درصد می باشد و بازدهی سیستم در کنترل علفهای هرز 100 درصد خواهد بود. سنسورهای نوری برای تشخیص گیاه از خاک و بقایای گیاهی بکار برده می شوند و سرعت کافی برای تشخیص گیاهان سبز روی ردیف حتی در سرعت های بالا را دارند.

یکی از چالش های مهم امروز و قرن آینده در ارتباط با کشاورزی و تولید غذا، توسعه پایدار است. توسعه پایدار وابسته به مدیریت جامع منابع طبیعی و بهینه سازی همزمان سیستم های تولید محصولات کشاورزی بر اساس مسایل اقتصادی، اجتماعی و زیست محیطی است. تحقق مدیریت و بهینه سازی موارد مذکور و اعمال آنها در روند تصمیم گیری ها نیز به طور معمول نیازمند استفاده از سیستم های شبیه سازی کامپیوتری است. نمونه ای از این سیستم ها، خط مشی های تکنیکی آن، جنبه های مختلف و نرم افزارهای مربوطه در این مقاله ارایه گردیده است.این سیستم، یک مجموعه از مدل های هیدرولیکی، هیدرولوژیکی و اکولوژیک با بیشترین کاربرد در کشاورزی و مدیریت منابع طبیعی است و می تواند در ارزیابی، تجزیه و تحلیل و مدیریت فرآوری محصولات کشاورزی کمک های قابل توجهی به استفاده کننده بنماید. این کمک ها با هدف افزایش بهره وری و کاهش مخاطرات زیست محیطی ارایه می گردند.

مولکول فارمینگ، به عنوان صنعتی نوین در زیست فناوری (بیوتکنولوژی) کشاورزی به معنی ایجاد گیاهان تراریخته به منظور تولید پروتئین های خارجی و یا دیگر ترکیبات ارزشمند دارویی و درمانی در گیاهان مهندسی ژنتیک شده می پردازد. بیشترین کاربرد آن در تولید آنتی بادی ها، آنتی ژن ها (تولید واکسن های خوراکی) و تولید بیوسوخت می باشد. طبق آمار در حدود پنجاه داروی مهم مهندسی ژنتیک شده در مقیاس تجاری در آلمان تولید می شود که از باکتری های مهندسی ژنتیک شده استخراج می شود که همچون دیگر سیستمهای بارزکننده ژن های خارجی مثل مخمرها و جانوران تغییر ژنتیک شده به سمت تولید از طریق گیاهان پیش رفته چرا که هم ارزان تر هستند و هم سالم تر می باشند و در عوض به کارگیری محیط کشت های گرانقیمت، تنها با آب و نور خورشید گیاهانی بوجود می آید که می توانند تولید کننده پروتئین های انسانی باشند. یک مثال عینی تولید پروتئین لاکاز در ذرت مهندسی زنتیک شده می باشد یا پروتئین شیر، کازئین بتا که از گوجه فرنگی مهندسی ژنتیک شده بوجود می آید. به جهت استفاده خاص از گیاهان موردنظر به مانند یک بیوراکتور برای پروتئین های خارجی، ژنی که پروتئین خارجی را داراست در ژنوم گیاهی موردنظر تولید می شود و در طی مراحل بعدی رشد گیاه، مواد موردنظر تولید می گردد. همچنین این امکان وجود دارد که گیاهان بوسیله ژنهای شاتلی (لرزنده) آلوده گردند که منجر به تولید مواد فعال می شود. تولید پروتئین های ارثی شده متشکل جدید یکی از سریعترین بخشهای در حال رشد صنعت داروسازی در دنیا با درآمدی در حدود بیست میلیارد دلار در سال می باشد. از مولکول فارمینگ به عنوان سومین موج فراگیر در عرصه بیوتکنولوژی کاربردی کشاورزی نام می برند.

کشاورزی دقیق اکنون به عنوان مفهومی مورد پسند عامه در آمده است. موفقیت در این نوع کشاورزی وابسته به سه عامل کلیدی اطلاعات، فناوری و مدیریت است. در تمام مراحل تولید از زمان کاشت تا پس از برداشت، اطلاعات به موقع و درست امری اساسی است. یک کشاورز دقیق بایستی جستجوگر باشد و اطلاعات موجود را در هر مرحله در سیستم مورد استفاده قرار دهد.موفقیت در کشاورزی دقیق وابسته به سه عامل کلیدی اطلاعات، فناوری ومدیریت است. اطلاعات شاید با ارزش ترین منبع برای زارع باشد. در تمام مراحل تولید از زمان کاشت تا پس از برداشت، اطلاعات به موقع و درست امری اساسی است. اطلاعات قابل دسترس زارع شامل ویژگی های محصول، خواص خاک، نیازهای کودی، جمعیت های علف های هرز، جمعیت های حشرات، واکنش های رشد گیاه، داده های برداشت و داده های فرآیند های پس از برداشت می باشد. یک کشاورز دقیق بایستی جستجوگر باشد و اطلاعات موجود را در هر مرحله در سیستم مورد استفاده قرار دهد. فناوری به سرعت در حال تغییر است و زارع با تغییرات که ممکن است در جهت منافع عملیات او باشد، باید هماهنگ باشد. نرم افزارهای کامپیوتری مانند برگه گسترده، پایگاه داده ها، سیستم اطلاعات جغرافیایی(GIS)  و سایر انواع کاربری های نرم افزاری را به آسانی می توان تهیه نمود. مدیریت در موفقیت نقش اساسی دارد زیرا که اطلاعات به دست آمده و فناوری موجود را به صورت یک سیستم جامع با هم ترکیب می کند. بدون مدیریت درست، تولید دقیق محصول امکان پذیر نمی باشد. زارعین بایستی قادر باشند چگونه اطلاعات را تفسیر نمایند، چگونه از فناوری بهره برداری کنند و چگونه برای داشتن محصول قابل قبول تصمیم گیری نمایند.

خشکسالی بخش جدایی ناپذیری از تغییرات اقلیمی است که می تواند در هر منطقه ای حادث شود و تاثیرات عمده ای به جای گذارد. تحلیل های خشکسالی به طور معمول به صورت توصیفی ارایه می شود. در این میان جهت تغییر وضعیت کیفی و توصیفی این پدیده به صورت کمی و عددی از شاخص های خشکسالی استفاده می گردد. در این پژوهش از شاخص استاندارد شده بارش (SPI)، به دلیل مزایایی که در پایش شرایط توام اقلیمی، هیدرولوژیکی و کشاورزی دارد، در تحلیل خشکسالی های استان فارس استفاده گردید. تعداد 125 ایستگاه در سطح استان و استان های مجاور استان فارس با توجه به داشتن آمار طولانی مدت، نواقص آماری کم و پراکنش مناسب با طول دوره آماری مشترک 30 ساله (52-1351 تا 81-1380) انتخاب گردید. شاخص SPI با لحاظ مقیاس زمانی 6، 12 و 24 ماهه برای ایستگاههای مورد استفاده در این پژوهش محاسبه گردید. جهت پهنه بندی رخداد خشکسالی های شدید از سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS) استفاده گردید. در این راستا پس از بررسی انواع مدلهای وزن دهی معکوس فاصله (IDW)، درون یابی موضعی (Spline) و کریجینگ، مدل کریجینگ انتخاب گردید. با استفاده از روش کریجینگ و به کارگیری نرم افزار GS، بر اساس معادلات مربوط به مدل های نیم تغییرنما، آزمون های مختلفی انجام گرفت تا بهترین مدل از نظر کمترین واریانس خطا و بهترین دامنه تاثیر انتخاب شد. در نهایت با اعمال مدل نیم تغییرنمای بهینه در کریجینگ، نقشه های پهنه بندی خشکسالی در مقیاس های مختلف زمانی در محیط GIS تهیه گردید. نتایج این پژوهش حاکی از چگونگی تاثیر عامل زمان بین رخداد انواع خشکسالی ها می باشد، به طوریکه با طولانی شدن دوره خشکسالی و تداوم آن، دو مولفه شدت و گستره مکانی خشکسالی، افزایش می یابد. نتایج دیگر این پژوهش تعیین کننده ریسک پذیری مناطق مختلف استان فارس نسبت به خشکسالی و چگونگی آسیب پذیری منابع مختلف تامین کننده و مصرف کننده آب می باشد. همچنین روند وقوع انواع خشکسالی های شدید در استان فارس نیز مشخص گردید.

آلودگی خاک ها به مواد زاید صنعتی و شهری در اثر فعالیت های انسان، یکی از خطرات مهم زیست محیطی است. فلزات سنگین از رایج ترین آلاینده ها هستند و در سال های اخیر آلودگی به آنها به شدت افزایش یافته است. این آلودگی ها، مشکلات عمده زیست محیطی و بهداشتی در سرتاسر دنیا به وجود آورده و اکوسیستم ها را مورد تهدید قرار داده است. بر خلاف آلاینده های آلی، نه تنها فلزات سنگین به وسیله تغییرات زیستی و شیمیایی از محیط حذف نمی شوند بلکه به صورت پایدار هم در محیط باقی می مانند.انواع فناوری های اصلاحی متداول که برای پاکسازی محیط های آلوده به فلزات سنگین استفاده می شود پر هزینه و گران قیمت است و توام با تولید مقدار زیادی مواد زاید می باشد و افزون بر این، موجب جلوگیری از حاصلخیزی خاک می شود. استفاده از فناوری گیاه پالایی، راهکاری مناسب برای حذف آلاینده های فلزی از آب، خاک و هوا است. این روش از نظر اقتصادی باصرفه، دوستدار محیط زیست و رویکردی مناسب از نظر زیباشناسی است. دامنه متنوعی از گیاهان شامل انواع خودرو، خوراکی و زینتی وجود دارد که می توان به عنوان جاذب های زیستی و به منظور پاکسازی خاک از آنها در محیط های طبیعی و شهری استفاده نمود. برای پاکسازی محیط های آلوده، گیاهان سازوکارهای گوناگونی دارند مانند تصفیه، تثبیت، فرار سازی و استخراج. در هر صورت، با این روش ها مقادیر زیادی زیست توده به وجود می آید که دفع آنها نیاز به مدیریت درست دارد. زیست توده انبوه گیاهان هرز قادر به محدود کردن و جلوگیری از انتقال مواد آلوده به زنجیره های غذایی است و افزون بر این منبع مناسبی برای تولید انرژی تجدید پذیر می باشد.

گونه های مختلف بی مهرگان بزرگ (از جمله حشرات) که در کف آبها زندگی می کنند از نظر حساسیت به عوامل زنده و غیرزنده متفاوت عمل می کنند. شاخص زیستی (Biotic Index) که به وسیله Hilsenhoff (1988) ارایه شده است بر اساس شناسایی بندپایان، ناجورپایان (Amphipods) و جورپایان (Isopods) آبزی در سطح خانواده عمل می نماید. یکی از استدلال های اصلی برای مطالعه حشرات آبزی در این ارتباط، پی بردن به کیفیت محیط زیست آنها در آبهای مختلف (رودخانه ها، دریاچه ها، چشمه ها و غیره) است. فناوری به کارگیری جمعیت حشرات آبزی برای نشان دادن درجه آلودگی توده آبهای مختلف بیش از نیم قرن است که وجود دارد و این موضوع بر اساس توانمندی های زیستی موجودات زنده ای که به عنوان شاخص آلودگی و سطوح مختلف آن به کار می روند بنا شده است. در این فناوری پس از شناسایی حشرات آبزی با استفاده از فرمول Hilsenhoff یعنی BI=åniai/N، شاخص زیستی آبهای مختلف محاسبه می شود. در این فرمول ni تعداد نمونه در هر خانواده از حشرات، ai رتبه تحمل به آلودگی هر خانواده (از جدول های موجود به دست می آید) و N مجموع کل نمونه های جمع آوری شده است. میزان تحمل حشرات آبزی به آلودگی ها (ai) بر اساس تحقیقات Hilsenhoff (1987) بین عدد 0 تا 10 رتبه بندی شده است. این اعداد بر اساس عکس العمل های این موجودات به مواد آلی آلوده کننده آب در شرایط مختلف آزمایشگاهی و صحرایی به دست می آید. عدد صفر نشان دهنده تحمل ناپذیری یا حساسیت شدید موجود زنده به غلظت های پایین اکسیژن محلول در آب است. اعداد بین 2 تا 9 درجه های متفاوت تحمل موجود زنده را به غلظت اکسیژن محلول در آب نشان می دهد و عدد 10 نشانگر تحمل بالا و بقای موجود زنده در آلودگی های بالا است. در نهایت پس از مشخص شدن شاخص زیستی آبهای مورد مطالعه با استفاده از جدول راهنما، کیفیت آب مشخص خواهد شد.

در این مقاله برخی کاربردهای فناوری نانو در حوزه های زراعت، اصلاح نباتات، تولید سموم و کود، گیاه پزشکی و آبیاری و نقش فناوری نانو در بازیافت مواد باقیمانده از محصولات کشاورزی و تبدیل آنها به انرژی و یا مواد شیمیایی صنعتی بررسی می گردد. همچنین در مورد کاربردهای نانو حسگرهای زیستی که شامل ترکیبات زیستی همچون یک سلول، آنزیم و یا آنتی بادی متصل به یک مبدل انرژی هستند و می توانند در همان مراحل ابتدایی ورود بیماری به گیاه، آن را شناسایی و تغییرات ایجاد شده در محیط اطراف خود را گزارش کنند مطالبی ارایه می گردد.

استفاده از زیست فناوری در صنعت تولید اسید های آمینه از 50 سال پیش آغاز شد. گسترش بازار فروش بخصوص برای اسیدآمینه های مورد استفاده در تغذیه دام مانند ال- لیزین، ال- ترئونین و ال- تریپتوفان صورت گرفته است. تولید تخمیری اسیدهای آمینه، با استفاده از سویه های داری عملکرد بالا (کروناباکتریوم گلوتامیکوم و ایشرایشیاکولی) و استفاده از منابع قندی همچون ملاس، ساکارز و گلوکز صورت می پذیرد. امروزه بازار اسیدهای آمینه سنتزی، اهمیت فزاینده ای پیدا کرده و نرخ رشد سالانه تولید این دسته از فرآورده های بیولوژیکی به 5-7% رسیده است. اهمیت استفاده از آنزیم ها و زیست کاتالیزرهای کامل سلول بخصوص در تولید ال-اسید آمینه های پروتئوژنیک و غیرپروتئوژنیک و مشتقات اسید آمینه های خالص شده، به اثبات رسیده و طرفداران زیادی نیز پیدا کرده است. در این صنعت، از اسید آمینه های تولیدی در سنتز مواد فعالی که کاربرد دارویی، آرایشی و کشاورزی دارند، استفاده می شود. با بهره برداری مناسب و کارآمد از پتانسیل میکروارگانیسم ها و گیاهان در فرآیند های تولید اسید آمینه ها، کیفیت تغذیه و سلامت جوامع، ارتقا خواهد یافت.

علم و فناوری نانو عبارت است از توانایی به دست گرفتن کنترل ماده در ابعاد نانومتری (مولکولی) و بهره برداری از خواص و پدیده های این بعد در مواد ابزارها و سیستم های نوین. این تعریف ساده خود دربرگیرنده معانی زیادی است. به عنوان مثال فناوری نانو با طبیعت فرارشته ای خود در آینده در برگیرنده همه فناوری های امروزی خواهد بود و به جای رقابت با فناوری های موجود مسیر رشد آنها را در دست می گیرد و آنها را به صورت «یک حرف از علم» یکپارچه خواهد کرد. ورود فناوری نانو به عرصه کشاورزی، نوید تحولی عظیم و بنیادی را در آنها می دهد. این تحول می تواند جهان را از نظر اقتصادی و علمی دچار تغییرات فراوانی سازد. از کاربردهای عمده این فناوری در کشاورزی و صنایع وابسته می توان به موارد زیر اشاره نمود: تولید نانو ذرات رونوشت از DNA، ساخت بسته بندی های جدید متناسب با تغییرات غذا، تولید حسگرهای زیستی (بیوسنسورهای) جدید جهت شناسایی پاتوژن ها، نانوغذاها، انتقال سلولی تولید آنزیم هایی با ویژگی خاص نانو، نانو کریستال ها، نانو کاتالیست ها، استفاده از نانو تیوپها در غذا، تولید غذاهای سالم و جداسازی فاکتورهای ضدتغذیه ای از آنها، تولید غذاهایی با ارزش تغذیه ای بالا و منابع محدود تولید داروهای گیاهی جدید، تولید سموم و کودهای نانو مقیاس و با دوام، اثر گذاری بیشتر تبدیل مواد زاید کشاورزی به ذرات با مقیاس نانو برای استفاده در صنایع میکرو با حساسیت بالا و نانو کامپوزیت ها. فناوری نانو یک مهندسی نوین و توانا است که پتانسیل تسریع انتقال ما را از وضعیت موجود به صنایع پایدار آینده را دارد. در این مقاله برخی جنبه های مختلف کاربرد فناوری نانو در علوم کشاورزی و صنایع وابسته کاربردهای فناوری نانو در شاخه های مهندسی کشاورزی بررسی و ارایه گردیده است.

روش متداول برای اندازه گیری و تخمین اندازه کلوخه ها، شامل جمع آوری، انتقال و الک نمونه خاک در آزمایشگاه است. جمع آوری نمونه از زمین شخم خورده و آزمایش روی آن کار سخت و پرهزینه ای است که باعث کاهش دقت این روش می شود. در این مقاله سعی شده از تکنیک های پردازش تصویر کامپیوتر به عنوان روش اندازه گیری و تخمین غیر تماسی اندازه کلوخه و توزیع دانه بندی ذرات خاک استفاده شود. تصاویر دیجیتالی از سه زمین مختلف زراعی با خاک زبر، متوسط و نرم با بافت لومی- شنی جمع آوری می شود. سپس از مدل ژئوکورکشن، فیلتر دیجیتالی و تکنیک بالا بردن کیفیت تصویر برای اصلاح مشکلات کیفی و هندسی تصاویر استفاده می شود. از سه تکنیک پردازش تصویر دیجیتال بنام های: تشخیص کنتراست، تشخیص لبه و تشخیص و طبقه بندی ذرات (AFC)، اطلاعات مقدماتی استخراج شده و از یک الک مجازی عبور داده می شوند تا اندازه ذرات خاک و کلوخه ها تشخیص داده شود. نتایج پردازش تصویر با نتایج حاصل از روش استاندارد الک مکانیکی همخوانی دارد. تکنیک تشخیص کنتراست به شکل معنی داری بهترین روش برای تشخیص و طبقه بندی سایز کلوخه ها و دانه بندی خاک زمین شخم خورده با انحراف معیار (RMSE) 14 میلی متر تشخیص داده شد.

با هدف مطالعه اثر زمان بر توزیع گونه های نیکل و کادمیم در محلول، آزمایشی با دو خاک متفاوت به لحاظ مقدار آهک (4 و 30 درصد) و دو سطح نیکل (0 و 100 میلی گرم بر کیلو گرم) و دو سطح کادمیم (0 و 25 میلی گرم بر کیلو گرم) و ماده آلی لجن فاضلاب در دو سطح (S0=0 و S1=50 تن در هکتار) در سه زمان (0، 30، 60 روز) در قالب طرح کاملا تصادفی در سه تکرار در آزمایشگاه انجام گرفت. در نهایت عصاره گیری با آب مقطر انجام و عصاره ها از کاغذ صافی عبور داده شد و در 12000 دور و به مدت 8 دقیقه سانتریفیوژ شدند. pH، EC، غلظت کاتیونها، آنیونها، کربن آلی محلول، نیکل و کادمیم در آن اندازه گیری شده و درصد کادمیم و نیکل آزاد، پیوند یافته با ماده آلی و شکلهای معدنی به وسیله مدل MINTEQA2 (1) تعیین شد. نتایج نشان دادند که مقادیر نیکل و کادمیم محلول به طور معنی داری با گذشت زمان کاهش یافت. نیکل و کادمیم پیوند یافته با ماده آلی محلول درصد ناچیزی از گونه ها را تشکیل داد ولی با این وجود روند افزایش و کاهش درصد این گونه ها با روند نمودار کربن آلی محلول هم خوانی داشت. نیکل و کادمیم آزاد با گذشت زمان از شروع آزمایش کاهش یافتند. بلافاصله پس از افزودن نیکل به خاک بخش عمده ای از این فلز وارد بخش کربناتی شد، به طوری که در اکثر تیمارها و در تمامی زمانها در حدود 90 درصد از نیکل خاک به فرم کربناتی مشاهده شد و تا آخر آزمایش نیز این نسبت را حفظ کرد. در مورد کادمیم هم فاز کربناتی از ابتدا در حدود 40% از کل گونه ها را شامل شد، و با گذشت زمان افزایش یافته و سهم غالب را به خود اختصاص داد. بنابراین به نظر می آید که که کربنات کلسیم نقش کلیدی در توزیع گونه های محلول فلزات سنگین در خاک های آهکی و با گذشت زمان ایفا نماید.

استفاده از دانش و فناوری هسته ای یکی از شیوه های مهم اقتصادی در دنیای صنعتی امروز است. این دانش علاوه بر این که به عنوان جایگزین سوخت فسیلی برای تولید انرژی محسوب می شود، کاربرد های مختلفی در بسیاری از بخش های صنایع نظیر صنایع تولیدی، کشاورزی و دامپروری و همچنین تشخیص و درمان بسیاری از بیماری ها دارد. امروزه استفاده از فناوری هسته ای نقش به سزایی در کاهش ضایعات پس از برداشت محصولات باغبانی ایفا می کند. یکی از مهمترین تیمارهای فیزیکی جهت کنترل ضایعات پس از برداشت میوه ها و سبزی ها استفاده از پرتوهای یونیزان مانند الکترون و اشعه های آلفا، بتا، گاما و ایکس است. مهمترین کاربرد های اشعه گاما در کاهش ضایعات عبارتند از: افزایش مدت نگهداری محصولاتی نظیر توت فرنگی، تاخیر در زمان رسیدن انواع میوه ها و سبزی ها، جلوگیری از جوانه زنی سبزیجاتی مانند پیاز و سیب زمینی، دفع آفات انباری میوه هایی مانند انبه، خربزه درختی و انجیر خشک، کاهش میزان انواع آلودگی های میکروبی، قارچی و ویروسی. در استفاده از پرتوهای یونیزان مواردی توجه داشت که مهمترین آنها عبارتند از: اقتصادی تر بودن این تیمار نسبت به تیمارهای دیگر، اطمینان از بی خطر بودن و سلامت فراورده های تابش داده شده و مقاومت بیشتر محصول تحت تابش قرار گرفته در برابر پرتودهی نسبت به میکروارگانیسم ها و یا سیستم های متابولیکی که سبب از هم پاشیدگی آن می شود.

از زمانی که انسان برای اولین بار کشاورزی را شروع نمود، همواره محصولات به وسیله باکتری ها، ویروس ها، حشرات، علف های هرز و کرم ها مورد هجوم بوده اند. گسترش تکنیک های بیوتکنولوژی مدرن، به عنوان یک ابزار مناسب برای این پیکار همیشگی محسوب می شود. تاریخچه بیوتکنولوژی در تولید محصولات غذایی و فرایند های آن بسیار طولانی است. انتقال ژن، کلونینگ، مارکر های ژنتیکی، تلقیح مصنوعی، انتقال رویان، تولید برون تنی رویان، تعیین جنسیت رویان، تشخیص آبستنی از تکنیک های مهم زیست فناوری است.تولید محصولات گیاهی دارای مواد ویژه، تولید گیاهان با نیاز پایین به کود و سم مانند سویا مقاوم به آفات، تولید گیاهان با نیاز پایین به آب و مقاوم به شوری، گرما و سرما، تولید گیاهان ترانس ژنیک از مهمترین کاربرد های بیوتکنولوژی در گیاه می باشد. تولید داروهای جدید و ارزان، افزایش سطح سلامت دام ها، تولید حیوانات ترانس ژنیک، تولید حیوانات با ارزش بالا و برتر با استفاده از روش کلونینگ، کنترل حیوانات مزاحم و تهیه نقشه ژنتیکی، اصلاح نژاد و افزایش توان تولیدی و تولید مثلی دام ها، تولید هورمون ها و دارو های مورد نیاز انسان با استفاده از حیوانات ترانس ژن و تهیه نقشه های ژنتیکی موجودات به منظور تشخیص و کنترل ژنهای موثر بر رشد از مهمترین کاربرد های بیوتکنولوژی در حیوان است. کاربرد های زیست محیطی زیست فناوری شامل تولید سوخت های زیستی، تولید پلاستیک های قابل جذب، تصفیه بیوزیستی فاضلاب ها و تصفیه بیوتکنولوژی منابع آب، تولید سلاح های بیولوژیک می باشد.

فلزات سنگین و متالوئیدهای سمیِ آلی از قبیل کادمیوم، سرب، جیوه، آرسنیک، سلنیوم، تری کلرواتیلن، پنتاکلروفنول و تری نیتروتولوئن به طور دایم به درون محیط آزاد می شوند و بیوسفر روز به روز بیشتر به این ترکیبات آلوده می گردد. امروزه نیاز به روش های کم هزینه، موثر و پایدار برای حذف و سمیت زدایی آنها از محیط ضروری به نظر می رسد. راهکارهایی از قبیل گیاه پالایی (استفاده از گیاهان به منظور حذف عناصر آلاینده از محیط) به خاطر کم هزینه بودن، موثر بودن و اینکه گیاه در محیط درونجا (in situ) رشد و انرژی مورد نیاز خود را از خورشید تامین می کند نسبت به سایر روش ها ارزان تر و از لحاظ زیست محیطی سالم تر است. در اکوسیستم های آلوده به فلزات سمی، برخی گیاهان قادرند فلزات و متالوئیدها را جذب و در قسمت های قابل برداشت خود انباشته، سمیت زدایی و یا به فرم گازی و غیر سمی به درون محیط آزاد کنند. اکثر گیاهانی که به طور طبیعی قادر به جذب فلزات می باشند دارای زیست توده (بیوماس) کم، سرعت رشد پایین و نسبت به اکثر شرایط محیطی ناسازگار هستند. در چند سال اخیر از مهندسی ژنتیک برای اصلاح این گیاهان به منظور افزایش ظرفیت جذب فلزات، انتقال و همچنین تولید زیست توده بالاتر به طور وسیعی استفاده شده است. اگر چه گیاهان یه طور ذاتی توانایی سمیت زدایی برخی از این آلاینده های سمی را دارا هستند، در مقایسه با ریزسازواره ها (میکروارگانیسم ها) فاقد مسیرهای کاتابولیکی لازم برای تجزیه کامل و یا معدنی کردن این ترکیبات می باشند. بنابراین، انتقال ژن های دخیل در تجزیه عناصر آلاینده از ریزسازواره ها و یا سایر یوکاریوت ها به گیاهان، قابلیت آنها را در زدودن این ترکیبات خطرناک از محیط افزایش خواهد داد.

طی چند دهه اخیر شکل جدیدی از فناوری بنام نانوفناوری ارایه شده است. این علم تا کنون تحول عظیمی را در زمینه های کشاورزی، صنعت، محیط زیست و غیره ایجاد کرده است. با توجه به اینکه یکی از بخش های مهم در توسعه اقتصاد هر کشور، بخش کشاورزی است، استفاده از این دانش در علوم کشاورزی بسیار مورد توجه قرار گرفته است و توانایی به فعل رساندن بسیاری از پتانسیل های بالقوه کشاورزی در بسیاری از کشورهای در حال توسعه از جمله ایران را داراست. از کاربردهای عمده این تکنولوژی در کشاورزی و صنایع وابسته می توان به تولید ذرات نانوسیلور، تولید نانوکامپوزیت های خاک رس، تولید حسگرهای زیستی (بیوسنسورهای) جدید جهت شناسایی پاتوژن ها، تبدیل مواد زاید کشاورزی به انرژی و غیره اشاره کرد لذا در این مقاله چند کاربرد عمده این تکنولوژی در علوم کشاورزی به اختصار بحث می شود.

افزایش رشد جمعیت موجب تغییر سیستم تولید و افزایش نیاز به فرآورده های حیوانی شده است. حفظ تنوع ژنتیکی حیوانات در نتیجه افزایش تولید و به دنبال آن فرآورده های خوراکی، امری اجتناب ناپذیر است. تخمین دقیق تنوع ژنتیکی در داخل گونه های حیوانی گامی در جهت حفظ ذخایر ژنتیکی است. در طی پنج دهه گذشته کاربرد روش های مبتنی بر ژنتیک جمعیت و آمار در اصلاح دام، امکان دستیابی به حیواناتی با توان تولیدی بالا را فراهم آورده است. بسیاری از پیشرفت های به دست آمده در بهبود برخی از صفات اقتصادی بر اساس مشاهدات فنوتیپی حیوان می باشد که این امر ناشی از عملکرد تعداد زیادی از ژنها با اثرات کم در بروز فنوتیپ است. اما در طی زمان برخی محدودیت های روش های مورد استفاده آشکار گردید. پیشرفت های موجود در زیست فناوری (بیوتکنولوژی) چالش های موجود را برطرف می کند. از اینرو پیشرفت های اخیر در زمینه بیولوژی مولکولی امکان تشخیص و استفاده از تنوع ژنتیکی به منظور پیشرفت گونه های حیوانی را فراهم آورده است. این مقاله بر آن است که کاربرد زیست فناوری را در حفظ منابع ژنتیکی ارایه نماید.

تکنولوژی مبتنی بر بیولوژی، به ویژه زمانی که در زمینه کشاورزی، صنایع غذایی و پزشکی استفاده می شود، بیوتکنولوژی یا زیست فناوری نامیده می شود. یکی از تعاریف جامع این علم عبارت است از: مجموعه ای از فنون و روش ها که در آن از موجودات زنده یا بخشی از آنها در فرایندهای تولید، تغییر و بهینه سازی و یا به منظور استفاده های ویژه از گیاهان و جانوران به کار می رود. تعاریف این علم بر اساس نوع استفاده آن می باشد. یکی از شاخه های زیست فناوری، زیست فناوری کشاورزی می باشد که در فرایندهای کشاورزی کاربرد دارد. برای مثال با استفاده از این تکنولوژی می توان گیاهان ترانسژنیک سازگار با شرایط محیطی ویژه ای را ایجاد نمود. کاربردهای زیست فناوری در کشاورزی بسیار فراوان است. یکی از این کاربردها، افزایش بازده محصولات است. با استفاده از زیست فناوری مدرن می توان یک یا دو ژن را به واریته ها، جهت ایجاد یک خصوصیت جدید به منظور افزایش بازده آنها انتقال داد. مقاومت در برابر تنش های محیطی از دغدغه های مهم زیست فناوران (بیوتکنولوژیست ها) است. گیاهان ژن هایی دارند که آنها را قادر می سازد در برابر تنش های زنده و غیرزنده از خود مقاومت نشان دهند. برای مثال، شوری و خشکی دو عامل محدود کننده بسیار مهم در تولیدات کشاورزی می باشند. زیست فناوران به دنبال گیاهان مقاوم در برابر چنین تنش هایی هستند تا به این وسیله بتوانند با کشف و انتقال ژن های این گیاهان به سایر گیاهان در آنها مقاومت ایجاد کنند. افزایش کیفیت محصولات خوراکی از کاربردهای دیگر این علم است. پروتین در غذاها باعث افزایش کیفیت غذایی می شود. با اننقال پروتئین های حبوبات و غلات و ایجاد اسید آمینه ها می توان رژیم غذایی بسیار مناسب برای انسان ها ایجاد نمود. کاهش استفاده از علفکش ها و سایر مواد شیمیایی از زمینه های کاربردی دیگر این علم است. بیشتر کاربردهای تجاری زیست فناوری در کشاورزی در زمینه کاهش وابستگی کشاورزان به مواد شیمیایی است. از یافته های اخیر تولید محصولات گیاهی با ویژگی درمانی یا پیشگیری است. در این راستا، دانشمندان توانسته اند با استفاده از تغییرات ژنتیکی موز و گوجه فرنگی حاوی واکسن های خوراکی ایجاد نمایند.

مواد رادیو اکتیو به طور طبیعی، یکی از اجزای بیوسفر می باشند. برخی از آنها مانند کربن 14، تریتیوم یا هیدروژن 3 به وسیله تشعشعات کیهانی در فضای خارج از بیوسفر به صورت یکی از اجزا ثابت اتمسفر در آمده اند. تشعشع زمانی اتفاق می افتد که ایزوتوپ های ناپایدار، انرژی خود را به صورت امواج یا اجزایی بنام اشعه آزاد نمایند. انرژی حاصل از مواد رادیواکتیو در پزشکی، صنعت و کشاورزی کاربرد گسترده ای دارد.

پیشرفت های به دست آمده در فناوری در بیست سال گذشته، ابزارها و فنون مناسبی را برای ارزیابی نحوه عملکرد و ارتباط انسان در حفاظت از محیط زیست در دسترس قرار داده است. فناوری اطلاعات روش های نو و بدیعی را ارایه نموده است. برای مثال، سیستم های اطلاعات جغرافیایی هماهنگ با فناوری سنجش از راه دور این امکان را به وجود می آورد که تغییرات در محل های سکونت و چشم اندازها را در زمان و مکان دنبال کنیم. ابزارهای تجزیه و تحلیل دی.ان.ا در گیاهان و حیوانات، روش مدیریت گونه های در معرض خطر را عوض کرده است.فناوری های وابسته به کامپیوتر می تواند وسایل آموزشی قدرتمندی را افزون بر منابع غنی اطلاعات فراهم نماید و در نتیجه گیرنده غیر فعال اطلاعات را به شرکت کننده فعال در یادگیری تبدیل نماید. ابزارهای جدید فرامحاسبه ای امکان می دهد که برای پیش بینی های اکولوژیک و یا پیشگویی اثرات تغییرات جهانی، مدل های پیشرفته ای ساخته شود. حتی می توان سوالات جدید، نتایج، پیشنهادات و دست نوشته های خود را از طریق پست الکترونیک در ظرف چند ثانیه با آن طرف اوقیانوس ها رد و بدل نمود. در این صورت دانشجویان به منابع اولیه داده ها و دانش های مربوطه نزدیکتر می شوند و در نتیجه آنها قادرند ضمن شرکت در آزمایش های علمی، وارد حوادثی شوند که در فاصله دور اتفاق می افتد. در نتیجه فناوری اطلاعات می تواند در درس های حفاظت محیط زیست مورد استفاده قرار گیرد و محیط آموزشی دانشجویان را با با فعالیت های دانشمندان سرتاسر دنیا درگیر نماید.

ویژگی های حاصلخیزی از جمله ظرفیت کاتیون تبادلی می تواند در ارتقای نقشه های خاک و بالابردن کیفیت آنها مدنظر قرارگیرد. توابع انتقالی خاک معادلاتی هستند که برای تخمین ویژگی های خاک که اندازه گیری مستقیم آنها گران و وقت گیر است، به کار می روند. این توابع اغلب با استفاده از دو روش رگرسیون و شبکه های عصبی مصنوعی به دست می آیند. تحقیق حاضر با هدف (1) بررسی ارتقای نقشه خاک با تخمین ظرفیت تبادل کاتیونی در دو فامیل خاک غالب استان چهارمحال و بختیاری؛ (2) برازش توابع انتقالی CEC به روش شبکه های عصبی؛ و (3) اثر جداسازی خاک ها به فامیل ها و لایه های سطحی وعمقی بر دقت مدل ها انجام شد. به منظور دستیابی به اهداف مذکور، مناطق مورد مطالعه از محدوده های مختلف دو واحد همگون نقشه با دو فامیل خاک (سری شهرک و سری چهار محال) در استان چهار محال و بختیاری انتخاب گردیدند. نمونه گیری از هر فامیل خاک در دو عمق صفرتا20 و 30 تا50 سانتی متری انجام شد به طوری که از هر فامیل خاک، 60 نمونه (30 نمونه از هر عمق) برداشت گردید. تجزیه وتحلیل آماری و مدل سازی شبکه عصبی با نرم افزار JMP 5.0 انجام شد. ارزیابی کیفیت مدل ها با استفاده از شاخص های R2 و  RMSEانجام گرفت. نتایج نشان داد که توابع انتقالیCEC  را می توان با استفاده از تکنیک شبکه عصبی با دقت قابل قبولی استخراج کرد. به طور کلی، به استثنای چندین تابع، تفکیک خاک ها به لایه یا فامیل و تفکیک فامیل به لایه های سطحی و زیرین موجب افزایش دقت مدل ها در تخمین CEC گردید. در میان ویژگی های اندازه گیری شده خاک، سه ویژگی موادآلی، رس وPWP  بهترین پارامترهای به کار رفته جهت تخمینCEC  بودند به گونه ای که اغلب توابع که این سه ویژگی در آن ها به کار رفته بود بهترین توابع تخمین CEC بودند. در این بین، اهمیت مواد آلی در لایه های سطحی بیشتر از لایه های زیرین و برعکس، اهمیت رس در لایه های زیرین بیشتر از لایه های سطحی در تخمین CEC بود.