منابع لاتین:
Date: 03/11/15 Time: 05:54
Sample: 1387 1392
فاضلاب صنعتی
خواص فاضلابهای صنعتی و پساب کارخانهها کاملاً بستگی به نوع فرآوردههای کارخانه دارد، بعضی از آن ها دارای خاصیت قلیایی با اسیدی زیادی هستند، دستهای از آنها خاصیت خورندگی و برخی دارای مواد سمی هستند. در فاضلاب برخی از کارخانهها مانند کارخانههای بهرهبرداری از معادن، کارخانههای فولادسازی و کارخانههای شیمیایی بیشتر مواد خارجی را مواد معدنی تشکیل میدهند در صورتی که در برخی دیگر از کارخانهها مانند کارخانههای تهیه مواد غذایی و کارخانههای نشاسته سازی بیشتر مواد خارجی در فاضلاب مواد آلی است درجه آلودگی این فاضلابها میتواند گاهی چندین برابر آلودگی فاضلابهای خانگی باشد.
فاضلابهای سطحی
این فاضلابها ناشی از بارندگی و ذوب یخها و برفهای نقاط مرتفع هستند و به علت جریان در سطح زمین، مقداری مواد آلی و معدنی در آن ها وجود دارد. بیشترین قسمت مواد خارجی در این فاضلابها مواد معدنی مانند ماسه و شن میباشد، به علاوه پس مانده ذرات گیاهی و حیوانی و مواد نفتی و دوده قسمت دیگری از مواد خارجی موجود در آبهای سطحی را تشکیل می دهند]۷[.
شبکههای جمع آوری فاضلاب و انواع آن
جریان فاضلاب از منابع آب مصرفی جوامع تولید میشود و معمولا رواناب حاصل از بارندگی در سطح شهر نیز به شبکه جمع آوری هدایت و برای تصفیه و دفع، منتقل میشوند. سیستم مورد استفاده برای رسیدن به این هدف، تحت عنوان یک شبکه فاضلابرو یا یک سیستم جمع آوری فاضلاب شناخته میشود که شامل لولههای منفرد ( خطوط فاضلابرو) و تجهیزاتی برای تسهیل جمع آوری و انتقال مانند سازههای ورودی و پمپ است. در ساخت شبکه جمع آوری، کارآیی ایمنی و صرفه اقتصادی معیارهای کلیدی هستند. در جمع آوری فاضلاب ایمنی بدان معناست که بهداشت عمومی، رفاه و حفاظت از محیط زیست دارای اولویت بالایی هستند]۸[.
تقاضا برای راه حلی به سمت مدیریت آب پایدار در شهرستانها یک چالش جدید است. شبکههای فاضلاب در طول دورههای مختلف، تغییرات زیادی دارند. در طول دورههای بدون بارندگی، نرخ جریان از رفتار جامعه تاثیر میپذیرد و معمولا در طول شبانه روز تغییرات یک تا ده برابر دارد.
در طول دورههای بارندگی و در لولههای فاضلابی که فاضلاب شهری و رواناب سطحی را دریافت میکنند ( به عنوان مثال شبکههای مرکب)، نرخ جریان در طول بارندگیهای شدید معمولا افزایش ۱۰۰ تا ۱۰۰۰ برابر در مقایسه با شرایط خشک آب و هوا دارد. در این زمینه تلاشهای زیادی هم به صورت عملی و هم در تحقیقات علمی برای توسعه سیستمها و روشهای طراحی و بهرهبرداری از شبکه فاضلاب انجام شده است.
در ۲۰ تا ۳۰ سال گذشته، تلاشهای زیادی در زمینه زهکشی جریان شبکه فاضلاب و پیدا کردن راه حلی جامع برای بهبود عملکرد تاسیسات تصفیهخانه و اثرات بارندگی در طول دورههای بارندگی انجام شده است. زهکشی شهری هم در تحقیقات علمی و هم در عمل به عنوان مهمترین مسئله بوده است. به دلیل الزامات اساسی جمع آوری و انتقال، شبکههای فاضلاب از نقطه نظر فیزیکی با پدیدههایی مانند هیدرولیک و انتقال مواد جامد فاضلاب سر و کار دارند. از این نقطه نظر، طراحی جدید و اصول عملیاتی تا حد زیادی با روشهای عددی و کاربرد کامپیوترها توسعه یافتهاند]۸[.
نحوه طراحی و بهرهبرداری از شبکه روی فرآیندهای شبکه جمع آوری بسیار تاثیرگذار است بنابراین هنگام طراحی شبکههای جمع آوری فاضلاب باید در مورد فرآیندهایی که در این شبکهها رخ میدهد آگاهی کامل داشت. به عنوان مثال تهویه شبکه میتواند روی تجمع و پراکندگی مواد بودار سمی که توسط فرآیندهای بیولوژیکی تولید میشوند تاثیرگذار باشد.
شبکههای جمع آوری فاضلاب به سه دسته اصلی تقسم میشوند: شبکههای بهداشتی فاضلاب (شبکههای مجزا)، شبکههای جمع آوری آب باران و شبکههای مرکب که هر کدام از این شبکهها از نقطه نظر فرآیندی دارای ویژگیهای خاص میباشد که در ادامه به شرح این خصوصیات پرداخته میشود.
شبکههای بهداشتی فاضلاب
این شبکهها اغلب تحت عنوان شبکههای مجزا شناخته میشوند و جهت جمع آوری فاضلاب از مناطق مسکونی، تجاری و صنعتی مورد استفاده قرار میگیرند. فاضلابی که در این شبکهها جریان دارد، معمولا دارای غلظت نسبتا بالای مواد آلی تجزیهپذیر است و در نتیجه از نظر بیولوژیکی فعال میباشد. این فاضلاب از نقطه نظر فرآیندی ترکیبی از بایومس (به خصوص باکتریهای هتروتروفیک) و مواد مغذی(سوبسترا) میباشد. این گونه شبکهها در عمل ممکن است تا حدی رواناب سطحی را نیز دریافت کنند]۸[.
جریان در فاضلابرو مجزا ممکن است توسط نیروی ثقل(شبکه ثقلی) یا فشار(شبکههای تحت فشار) کنترل شود. در فاضلابروهای ثقلی نیمهپر، انتقال اکسیژن از سطح تماس آب-هوا امکان پذیر است و امکان فعالیت باکتریهای هتروتروفیک هوازی وجود دارد. در مقابل جریان در شبکههای تحت فشار کاملا به صورت پر بوده و امکان انتقال اکسیژن وجود ندارد. در این نوع فاضلابروها، فرایند غالب فرایند بیهوازی است و درجه تبدیلات بیولوژیکی به مدت زمان جریان فاضلاب داخل شبکه (زمان ماند) بستگی دارد. زمان ماند فاضلاب در شبکه وابسته به اندازه حوضه آبریز و ویژگیهای فاضلابرو مانند شیب و طول است که این زمان در شبکههای تحت فشار، به خصوص در ساعات شبانه، نسبتا بالاست]۸[.
شبکههای جمع آوری آبهای سطحی
این شبکهها برای جمع آوری و انتقال فاضلابهای سطحی (آب باران) که از سطوح غیر قابل نفوذ مانند خیابانها، بزرگراهها و پارکینگها نشات میگیرند، بکار برده میشوند. آبهای سطحی معمولا از طریق سازه ورودی که در زهکش خیابانها قرار دارد، وارد این شبکهها میشوند. این شبکهها فقط در شرایط بارندگی عمل میکنند و معمولا آب حاصل از بارندگی را بدون هیچگونه تصفیه و یا با تصفیه جزئی به محیط پذیرنده منتقل میکنند. در این شبکههای جمع آوری فرآیندهای میکروبی و شیمیایی به ندرت رخ میدهد و تاثیر چندانی ندارد. از سوی دیگر، در سازههایی مانند استخرهای نگهداری آب، به عنوان بخشهایی از این شبکه، فرآیندهای تصفیه شیمیایی و بیولوژیکی رخ میدهد.
شبکههای جمع آوری مرکب
در این شبکهها فاضلاب شهری و رواناب سطحی با هم جمع آوری شده و به تصفیهخانه منتقل میشوند. در طول دورههای خشک آب و هوا، این سیستم از لحاظ فرآیندهای شیمیایی و بیولوژیکی، عموما مانند شبکههای جمع آوری مجزا عمل میکند. با این حال، طراحی این شبکهها در مقایسه با شبکههای مجزا، به دلیل توانایی این شبکهها در جمع آوری رواناب سطحی متفاوت است و شامل اجزایی مانند سازههای سرریز و حوضهای آب میباشد که این سازهها ممکن است جزییات فرآیندها را تحت تاثیر قرار دهند. علاوه بر این، فرآیندهای شبکههای مرکب به دلیل تغییرات منظم شرایط جریان نسبت به شبکههای مجزا تغییرات بیشتری دارند.
شبکههای جمع آوری مرکب ممکن است به صورت ثقلی، تحت فشار و یا اینکه به صورت ترکیبی از این دو شرایط طراحی و ساخته شوند.
خصوصیات این سه نوع شبکه در شکل ۲-۱ توضیح داده شده است. علاوه بر شبکههای فوق، سیستمهای شبکه جمع آوری جایگزین مانند شبکههای تحت خلا و شبکههای قطر کوچک ثقلی که معمولا کوچک بوده و به صورت محلی مورد استفاده هستند نیز وجود دارد]۸[.
خصوصیات انواع مختلف شبکههای جمع آوری فاضلاب ]۸[
شبکههای جمع آوری جایگزین
سیستمهای شبکه جمع آوری فاضلاب جایگزین، در مناطقی که اجرای شبکههای فاضلاب متعارف امکانپذیر نیست مورد استفاده قرار میگیرند. این شبکهها از نظر اجرایی برای مکانهایی که پر از تپه و یا کاملا تخت هستند بسیار مناسبند، زیرا در این مکانها نیاز به حفاریهای عمیق بوده و در نتیجهی آن هزینههای اجرایی بسیار افزایش مییابند. شبکههای جایگزین انواع مختلفی دارند که در ادامه فقط به شبکههای جمع آوری ثقلی با قطر کوچک اشاره میشود]۹[.
شبکههای جمع آوری ثقلی با قطر کوچک
شبکههای جمع آوری ثقلی با قطر کوچک یکی از سیستمهای جایگزین برای شبکههای متعارف هستند که پساب حاصل از سپتیک تانک را به صورت ثقلی به تصفیهخانهها منتقل میکنند. در این نوع شبکهها از لولههای پلاستیکی با قطر کوچکتر استفاده میشود و عمق کارگذاری لولهها کمتر از شبکههای ثقلی متعارف است. این شبکهها برای مناطقی کهتراکم جمعیت کم بوده، مناطق روستایی و مکانهایی که جمعیت فصلی دارند مناسبند.
بار آلی منتقل شونده در این شبکهها به نسبت پایینتر از شبکههای جمع آوری فاضلاب متعارف است، زیرا قسمتی از مواد آلی معلق، در سپتیک تانکها حذف میشوند. قطر متداول در این شبکهها ۸۰ میلیمتر یا ۳ اینچ است، اما حداقل قطر لولهها بهتر است که ۱۰۰ میلیمتر انتخاب شود. در این سیستمها نیاز به رعایت حداقل سرعت نیست زیرا تهنشینی مواد جزو پارامترهای طراحی آن ها محسوب نمیشود]۹[.
انواع روشهای مورد استفاده جهت بررسی فرآیندهای شبکه جمع آوری فاضلاب
تورکیلد و همکارانش در این زمینه فعایتهای زیادی داشتهاند و در کتاب خود، تحت عنوان فرآیندهای فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی در شبکههای جمع آوری، نحوه صحیح انجام پژوهشها را در این زمینه شرح دادهاند. در این پژوهش از نکات کلیدی و مفاهیم اساسی این کتاب بسیار استفاده شده است. بنابراین یکی از اصلیترین منابع پایان نامه را میتوان این کتاب ذکر کرد. در ادامه به روشهای مختلف بررسی فرآیندهای شبکه جمع آوری پرداخته شده است]۸[.
روشهای مورد استفاده در مطالعات فرآیندهای شبکه جمع آوری فاضلاب را در حالت کلی میتوان به صورت زیر دستهبندی کرد:
۱- آنالیزهای آزمایشگاهی[۱] در مقیاس کوچک تحت عنوان رآکتورهای آزمایشگاهی
۲- طرحهای پایلوتی آزمایشگاهی[۲]
در رابطه (۱۲-۲) مشتق ظرفیت تحریک به جابجائی Kxc بوده Kxc= ، که یک مقدار ثابتی می باشد. ظرفیت C0 کوچک می باشد، مقاومت R1 عمدتا مقدار کوچکی بر حسب MΩ می باشد. ولتاژ خروجی P(t) بصورت زیر بیان می شود :
P(t) = I1(t)R = I(t) R RKxc x (۱۳-۲)
جهت بهبود دقت و پایداری تحریک حلقه بسته، ضریب کیفیت Q در فرایند تحریک بایستی افزایش یابد.
کنترل حلقه بسته باید بر مبنی دو شرط زیر صورت گیرد:
۱- فاز حلقه کامل باشد یعنی = ۲n (n عدد صحیح است)
۲- بهره حلقه کامل باشد یعنی
وقتی = اختلاف فاز جابجائی تحریک در مقایسه با نیروی تحریک برابر با – می باشد.(در رابطه (۱۱-۲) دیده می شود.). اختلاف فاز ولتاژ خروجی پیش تقویت کننده در مقایسه با جابجائی تحریک برابر با – است و اختلاف فاز ولتاژ خروجی مقایسه گر ولتاژ با ولتاژ خروجی پیش تقویت کننده برابر با می باشد. قسمت های دیگر مدار اختلاف فازی با هم ندارند.
در شکل ۶-۲ ظرفیت تحریک و انرژی پتانسیل الکتریکی ذخیره شده در ظرفیت بصورت زیر بدست می آیند :
Cd1(t) = ۰ (۱۴-۲)
U = Cd1(t)V2 (۱۵-۲)
که ۰ ثابت دی الکتریک، h ضخامت میله های شانه ای، x0 طول بینابین میله ها و d پهنای شکاف بین میله هاست.
۸-۲- سنسورها و مکانیزم های تحریک
سنسورها و مکانیزم های تحریک نقش مهمی را در ژیروسکوپ های ارتعاشی ایفا می کنند و به همین علت، تحقیقات گسترده ای روی انواع آنها صورت پذیرفته است. این مکانیزم ها که بر اصول فیزیکی متفاوتی متکی بوده و عمدتا نامگذاری آنها بر همین اساس است، باید دارای خصوصیاتی مثل مصرف کم انرژی، نیرو بر واحد حجم زیاد، فرایند ساده ساخت، عملکرد مطمئن و تکرار پذیر و نیز مدار کنترل ساده باشند.
سنسور پیزوالکتریک(شکل۷-۲) رایج ترین مکانیزمی می باشد که در آن از یک ماده پیزوالکتریک استفاده می شود. خاصیت جالب این مواد، حرکت ارتعاشی کریستال آنها است که باعث تولید پتانسیل الکتریکی شده و بالعکس، اعمال یک میدان الکتریکی به آن، باعث ارتعاش خواهد شد.
الکترود
دیسک پیزوالکتریک
شکل ۷-۲- سنسور پیزوالکتریک
کوارتز و سیلیکون دو نمونه از کاربردی ترین مواد پیزوالکتریک هستند ک با اعمال یک ولتاژ AC، شاهد رفتار ارتعاشی در آنها خواهیم بود. فرکانس ارتعاش تابعی از اندازه، شکل و خواص دی الکتریک ماده است. برای یک دیسک پیزوالکتریک با ضخامت t، ولتاژ V تولید شده در مقطع دیسک وقتی در معرض تنش T قرار بگیرد به صورت زیر است:
V = gtT
که g ضریب ولتاژ پیزوالکتریک می باشد. سهولت دستیابی و بکارگیری این خاصیت بدون نیاز به فرآیندهای پیچید ساخت و تولید، باعث گستردگی استفاده از آنها در سنسورها و مکانیزم تحریک ژیروسکوپ های ارتعاشی شده است.
سنسورهای پیزورزیستور از مقاومت های متغیر تحت بارگذاری خارجی برای اندازه گیری پارامترهای فیزیکی مثل فشار، نیرو و شتاب استفاده می کنند. نمونه ای از این مکانیزم در شکل ۸-۲ نشان داده شده است. مقاومت ها معمولا روی یک دیافراگم سیلیکانی قرار می گیرند که خمش دیاگرام باعث تغییر ابعاد مقاومت شده که به علت خاصیت پیزورزیستیو موجود در سیلیکون تغییر مقاومت R∆ را در پی خواهد داشت:
پیزو رزیستور
دیافراگم
شکل ۸-۲- سنسور پیزو رزیستور
R∆ تغییر مقاومت، R مقاومت اولیه، νنسبت پواسون، l∆ تغییر طول مقاومت، l طول اولیه مقاومت، ?∆ تغییر مقاومت ویژه، مقاومت ویژه رزیستور می باشد. بنابراین مقاومت رزیستور متناسب با فشار خارجی اعمال شده می باشد (تغییر ابعاد با فشار خارجی متناسب است). بازده این دسته از سنسورها با دما و فشار متغیر است. با افزایش درجه حرارت حساسیت سنسور کاهش یافته و تنشهای پسماند ناشی از فرآیندهای تولید بر این حساسیت اثر می گذارد.
مکانیزم الکترواستاتیکی (خازنی) نیز به علت عدم نیاز به مواد کمیاب یا مضر و سهولت فر آیند ساخت، مورد توجه قرار گرفته است. مبنای عملکرد آنها، خاصیت جذب کولمبی، بین دو سطح دارای پتانسیل الکتریکی متفاوت است. آنها قادر به عملکرد با فرکانس بالا و مصرف کم توان هستند. شکل ۹-۲ نمونه ای از این مکانیزم رانشان داده است که در آن یک الکترود روی دیافراگم و دیگری به پایه متصل است. با افزایش سطح الکترودها (هر کدام از سطوح شارژ شده با پتانسیل متفاوت) یا کاهش فاصله بین آنها، می توان عملکرد این مکانیزم ها را بهبود بخشید.
الکترودها
پیرکس
شکل ۹-۲- مکانیزم خازنی
در ژیروسکوپ های بزرگ، به علت بالا رفتن هزینه و مصرف زیاد ولتاژ، مکانیزم های مذکور کمتر مورد توجه قرار می گیرند اما در ابعاد کوچک و کاربردهایی که نیازمند حساسیت بالا، فشار کم و پایداری زیاد است، بازده بالاتری نسبت به سنسورهای پیزورزیستور دارند. مکانیزم تشدید دسته دیگری از سنسورها می باشد که اساس کار آن بر این فناوری استوار است که فرکانس تشدید یک رزوناتور (تنش) اعمال شده که ساختار آن تغییر می کند. بنابراین با بدست آوردن تغییر فرکانس طبیعی رزوناتور، اطلاعات فیزیکی که باعث کرنش (تنش) شده، بدست می آید. به عنوان مثال فرکانس تشدید یک رزوناتور انعطاف پذیر دو سر ثابت از رابطه زیر محاسبه می شود:
که l طول رزوناتور، b ضخانت رزوناتور، E مدول یانگ، ? چگالی دیافراگم، ? کرنش تولید شده در رزوناتور و f فرکانس طبیعی نوسان می باشد. بنابراین سنسور تشدید شبیه یک کرنش سنج عمل می کند، که کرنش را با فرکانس تشدید مرتبط می سازد. این مکانیزم در مقایسه با مکانیزم پیزوالکتریک و پیزورزیستور دارای پیچیدگی بیشتری می باشد.
مکانیزم تحریک الکترومغناطیسی نیز از جمله مکانیزم هایی است که در شکل سونولوئید و موتور الکتریکی در ژیروسکوپ های ارتعاشی مورد استفاده قرار می گیرد.
شکل ۱۰-۲ نمونه ای از این مکانیزم با مغناطیس دائمی و سیم پیچ صفحه ای را به تصویر کشیده است. رابطه زیر بیانگر نیروی خروجی مکانیزم است:
F = μdV
که μ مغناطیس پذیری هسته، B میدان القائی، F راستای نیرو (عمود بر صفحه و در امتداد z) و dV بیانگر حجم می باشد. از آنجائیکه این مکانیزم، در ابعاد کوچک نیازمند جریان زیاد بوده و سیم پیچ هسته آن با ساختار صفحه ای و کم مصرف ژیروسکوپ های ارتعاشی، در تضاد است، مشکل سازگاری ایجاد کرده است. به همین علت استفاده از این سیستمها در مواردی که با محدودیت اندازه مواجه نیستند، مناسب است. نوع دیگری که نسبت به مکانیزم الکترواستاتیکی، توان تولید بیشتری را در مقایسه با حجم دارد، مکانیزم حرارتی است. این نوع مکانیزم که بر پایه اختلاف انبساط حرارتی کار می کند، ارزانتر بوده و توان مصرف کمتری دارد. رایج ترین آنها، یک تیر یک سر گیردار بوده که از دو ماده با ضریب انبساط حرارتی متفاوت ساخته شده است. المان حرارتی متصل به بدنه تیر، حرارت مورد نیاز را تامین می کند. در اثر حرارت، تیر به طرف ماده با ضریب انبساط حرارتی کمتر خم می شود. این مکانیزم توانائی ایجاد خمشهای زیاد در ولتاژهای کم را دارا است اما سیکل عملکردی کمتری دارد.
مغناطیس دائم
سیم پیچ سیم پیچ
شکل۱۰-۲- مکانیزم تحریک الکترومغناطیسی
در مجموع، همانطور که گفته شد، به علت سهولت دسترسی و فرایند ساده تولید، استفاده از حس کننده ها و تحریک کننده های پیزوالکتریک، توسعه بیشتری یافته است.
۹-۲- مدل دینامیکی ژیروسکوپ ارتعاشی MEMS انتخابی در این پروژه
یک ژیروسکوپ MEMS محور z در شکل ۷-۲ نمایش داده شده است. یک نمونه متداول از ژیروسکوپ ارتعاشی MEMS شامل یک جرم معلق به همراه چند فنر، یک مکانیزم عملگر و حسگر الکترواستاتیکی برای ایجاد حرکت نوسانی و تعیین موقعیت و سرعت جرم متمرکز می باشد. فرض می شود که قابی که جرم متمرکز بر آن واقع است با سرعت ثابت حرکت می کند و ژیروسکوپ با تغییر کوچکی در سرعت دورانی، می چرخد. نیروهای مرکز گرا و با توجه به جابجایی ناچیز فرض می شوند. نیروی کوریولیس در جهت عمود بر محور تحریک و محور چرخش ایجاد می شود. با بهره گرفتن از [۱۸،۱۹و۲۰] و با فرضیات بالا معادله دینامیکی ژیروسکوپ به شکل زیر استخراج می شود:
(۱۶-۲) |
گندم اسپلت T. spleta L. and T. macha Dek& Me
گندم شات T. sphearococcom Perc.
گندم با فرمول ژنوم AAAAGG T. zhukovski Men& Er
1-2 اهمیت بیماری
با توجه به وسعت سطح زیر کشت غلات و قدمت زراعت گندم، این گیاه در طول رشد مورد حمله بسیاری از عوامل بیماریزا از جمله زنگها قرار گرفته است (شفیعی و همکاران، 1389). عامل بیماری زنگ قهوهای قارچی است به نام (Puccinia recondita f.sp tritici) که به بیماری زنگ برگی نیز معروف میباشد. یکی از مخربترین بیماریهای گندم در برخی از نقاط دنیا از جمله آمریکا میباشد (قاسم زاده و همکاران، 1389). قارچ عامل زنگ قهوهای از شاخه بازیدیومیستها[3]، زير شاخه Pucciniomycotina، رده Pucciniomycetes راسته Pucciniales، زیر راسته Pucciniomycetidae خانواده Pucciniaceae ، جنس Puccinia و گونه Recondita میباشد (Hibbett et al., 2007). عامل بیماری زنگ قهوهای اولین بار در سال 1326 در ایران گزارش گردید، در ایران نیز اهمیت و خسارت این بیماری بعد از زنگ زرد در درجه دوم قرار دارد ولی گستردگی آن از زنگ زرد بیشتر است. علاوه بر سالهایی که به صورت همه گیر ظاهر شده و باعث کاهش چشمگیر محصول می شود، این بیماری همه ساله در اواخر فصل رویش گندم در مزارع ظاهر و کاهش نسبی محصول را سبب می شود. دانههای گندم مبتلا به عامل بیماری چروکیده, کوچک و نامرغوب شده و وزن محصول تا 90 درصد کاهش مییابد و این بیماری یکی از بیماریهای بسیار مهم گندم است که در تمام مناطق گندم خیز ظاهر می شود (افشاری و همکاران، 1384؛ شفیعی و همکاران، 1389).
قارچ عامل زنگ قهوهای به شرایط محیطی بویژه دما حساس است. دمای لازم برای گسترش وسیع این بیماری در حدود 22-20 درجه سلسیوس میباشد که متوسط این دما در بیشتر مناطق ایران در اواخر دوره رشد گندم مهیا میشود و این امر باعث می شود که زنگ قهوهای گسترش وسیعی در ایران داشته باشد(Moeini, 1998).
میزان خسارت زنگ قهوهای نسبت به زنگ زرد و سیاه کمتر است اما به دلیل فراوانی بیشتر و انتشار وسیعتر در دنیا در مجموع به نظر میرسد زنگ قهوهای باعث کاهش محصول سالیانه بیشتری در دنیا نسبت به دیگر زنگها می شود (Hureta- Espino, 2011).
اکنون زنگ قهوهای به عنوان یک بیمارگر بسیار مهم در تولید گندم شناخته شده است که باعث کاهش چشمگیر محصول در مناطق وسیع جغرافیایی از دنیا می شود، کاهش محصول گندم در اثر آلودگی به زنگ قهوهای در اثر کاهش دانه در سنبله و وزن هزاردانه است (Kolmer, 2005; Marasas, 2004; Roelfs, 1992; Saari and Prescott., 1985).
خسارت این بیماری بسته به رشد گیاه در زمان اپیدمی شدن بیماری و میزان مقاومت ارقام گندم 5 تا 25 درصد برآورد شده است (Kolmer et al., 2001). در مکزیک در سالهای 1976 و 1977 باعث کاهش بیش از 40 درصد محصول شد (Dubin and Torres., 1981). این بیماری در اروپای شرقی باعث کاهش 5-3 درصد محصول می شود (Dwazana, 1980). میزان کاهش محصول در اثر این بیماری در مصر تا 50 درصد تخمین زده شده است (Abdol Hak, 1980). اپیدمی شدید زنگ قهوهای که در پاکستان در سال 1978 اتفاق افتاد سبب خسارت 86 میلیون دلاری در این کشور شد (Hussein et al., 1980). در استرالیا اپیدمیهای زنگ قهوهای و زنگ سیاه از زمان مقیم شدن اروپاییها سبب خسارات شدیدی شده است (McIntosh et al., 1995). تکرار اپیدمیهای شدید زنگهای گندم از دهه 1880 میلادی باعث اهمیت یافتن این موضوع و به دنبال آن فشار سیاسی برای ایجاد گروه های کشاورزی ایالتی در نیو ساوت ولز (NSW) و ویکتوریا شد (McIntosh et al., 1995). تلاشهای زیادی برای غلبه بر خسارت محصول ناشی از اپیدمیهای زنگ در استرالیا انجام شده است و تخمینهای که در مورد خسارت محصول زده شده است از 30 درصد در ارقام حساس به زنگ قهوهای تا 55 درصد در ارقام حساس گندم حساس به هر دو زنگ قهوهای و سیاه متغیر بوده است (Keed and White, 1971; Roelfs et al., 1975).
یک اپیدمی گسترده در قسمت غربی استرالیا در سال 1992 سبب خسارت محصول تا بیش از 37 درصد در ارقام حساس و میانگین 15 درصد در بین تعدادی از مزارع شد (McIntosh et al 1995).
فصل دوم
کلیات و
بررسی منابع
2-1 کلیاتی در مورد زنگ
2-1-1 انتشار و اهمیت زنگ قهوهای
زنگهاي شناخته شده گندم شامل زنگ قهوهاي با عامل Puccinia triticina Syn. recondita Rob Ex Desm f.sp. Tritici Eriks. & Henn زنگ سیاه با عامل P. graminis f.sp. tritici زنگ زرد با عامل P. striiformis f.sp. tritic می باشند که در بیش تر مناطق کشت و کار گندم خیز دنیا شایع می باشند. از زنگهاي سه گانه گندم، زنگ قهوهاي انتشار بیشتری دارد (شفیعی و همکاران، 1389).
عامل بیماری زنگ قهوهای قارچی است به نام (Puccinia recondita f.sp tritici) که به بیماری زنگ برگی نیز معروف میباشد.یکی از مخربترین بیماریهای گندم در برخی از نقاط دنیا از جمله آمریکا میباشد (قاسم زاده و همکاران، 1389).
این بیماری اولین بار در ایران توسط اسفندیاری در سال 1326 گزارش گردید. در ایران نیز اهمیت و خسارت این بیماری بعد از زنگ زرد در درجه دوم اهمیت قرار دارد ولی گستردگی آن از زنگ زرد بیشتر است و همه ساله در اواخر فصل زراعی ظاهر شده و باعث کاهش نسبی محصول، چروکیدگی و نامرغوب شدن بذور میگردد (کیا،1390). این بیماری در تمام مناطق ایران بخصوص نواحی غرب، شمال غرب و قسمت هایی از خراسان و گرگان مشاهده و گزارش گردیده است (Bamdadian, 1993).
مهمترین عواملی که در بروز اپیدمی زنگها در یک منطقه نقش دارند عبارتند از: وجود میزبان حساس، حضور عامل بیماری و فراهم شدن شرایط مساعد آب و هوایی. مقايسه سه نوع زنگ غلات را نشان داده شده است (جدول 2-1).
جدول 2-1: مقایسه سه زنگ قهوهای، سیاه و زرد گندم
زنگ قهوهای | زنگ سیاه | زنگ زرد | |
موقعیت جوش | بطور عمده روی سطح فوقانی برگ | ساقه و برگ | عمدتا روی برگ |
رنگ جوش | نارنجی – قهوهای | نارنجی – قرمز تا قرمز تیره | نارنجی - زرد |
آرایش جوشها | تنها و تصادفی |
نام خانواده
Polygonaceae
هفتبندان
۱۰)رنگزای حیوانی قرمزدانه
قرمزدانه، نام حشره کوچکی است بیضی شکل به اندازه عدس یا نخود شبیه به حشره «کفشدوز» میباشد، جنس ماده این حشره پر ندارد اما جنس نر آن بال دار است. رنگش سرخ بوده و به مرور زمان سرختر میگردد. غذای این حشره شیره گیاهانی است که روی آن زندگی می کند اما پس از مکیدن شیره گیاه از خود صمغی ترشح میکند که همان باعث مرگ حشره میشود. قرمزدانه انواع گوناگون دارد که از آن جمله است قرمزدانه مکزیکی، قرمزدانه مدیترانهای (کرم ورمیلو)، قرمزدانه آرارات، قرمزدانه هندی (لاک) و قرمزدانه لهستانی.
۱)قرمزدانه مکزیکی: این نوع قرمزدانه را ابتدا اسپانیاییها کشف کردند. هنگامی که مکزیک یکی از مستعمرات اسپانیا بود، تجارت قرمزدانه یکی از منابع عظیم درآمد آن کشور به شمار میرفت و قانون وضع شده بود که هر کسی ماده این حشره را از اسپانیا خارج کند محکوم به مرگ میشود. این حشره روی درختی به نام توپال زندگی میکند و هم به طور اهلی کشت میشود و هم بهصورت وحشی در جنگل های مکزیک پیدا میشود.
۲)قرمزدانه مدیترانه ای(کرم ورمیلو): این حشره در روی نوعی درخت بلوط زندگی میکند که در جنوب اسپانیا و جزایر یونان میروید. حشره در روی شاخههای این درخت به صورت یکپارچه درمیآید و کرم آن بیضی شکل و قرمز رنگ و رشد آن سریع است حشره از شیره گیاه استفاده میکند و در اوایل فروردین به اندازه هسته غوره و در اردیبهشت به اندازه نخود میشود و اوایل خرداد ماه شروع به تخم گذاری میکند و مقدار زیادی تخم بیرون میریزد. ماده پس از دو هفته از تخم بیرون میآید. با پیدا کردن جای مناسب به گیاه میچسبند و بدن آنها گرم و متورم میشود و به شکل یکپارچه به صورت جزیی از گیاه درمیآید. همین حالت تا قرنها میان اروپاییان این تصور را ایجاد کرده بود که قرمزدانه رنگی گیاهی است. از این حشره در شروع تخم گذاری محصولبرداری میکنند.
۳)قرمزدانه هندی(لاک): این نوع حشره روی شاخه های درختی به نام انجیر هندی و عناب زندگی میکند و رشد و نمو و مرگش بر همین شاخههاست به همراه همین گیاهان خشک و در داخل کوره پخته می شود و به همین سبب به خاطر وجود صمغ سلولزی، رنگ آن کدر است و از سایر انواع پست تر.
۴)قرمزدانه لهستانی: نوع دیگری از این حشره معروف به قرمزدانه لهستانی است. این نوع بیشتر ریشه گیاهی به نام سلرانتوس را، که در زمینهای شنی اروپای شرقی یافت میشود محل زندگی خود قرار میدهد. اندازه آن به مقدار قابل ملاحظهای از قرمزدانه ورمیلو کوچکتر است و تمام مراحل زندگی و تخم ریزی خود را در ریشه گیاه میگذراند. جمع آوری این نوع در ماه اردیبهشت و خرداد انجام میگیرد؛ به این ترتیب که بوته را با بیلچهای از خاک خارج میکنند و حشرات از ریشه گرفته میشوند و بوته دوباره به جای خود بازگردانده میشود. همچنین به وسیله حمام آب و بخار سرکه این حشره را جمع آوری میکنند. کشور لیتوانی یکی از مراکز پرورش این حشره است. (جدول ۳-۱۰)
جدول۳-۱۰- اطلاعات علمی رنگزای حیوانی قرمزدانه
قرمزدانه
نام علمی
Dactylopius coccus
زیستگاه
حشره قرمزدانه بر اساس نوع و منطقه(مکزیکی، مدیترانه ای،هندی و لهستانی) بر روی درخت توپال، درخت بلوط، انجیر هندی و عناب، کاکتوس و ریشه گیاهی به نام سلرانتوس زیست، تغزیه و رشد می کند.
نام معمول
Cochineal
نام انگلیسی
Cochineal
تکثیر و ازدیاد
-
نام فرانسوی
-
نام آلمانی
-
پراکندگی جهانی
جنگل های مکزیک ، هند، لهستان، لیتوانی، جنوب اسپانیا و جزایر یونان.
نام عربی
-