Kişniş (Coriandrum sativum L.) tohumlarının normal sıravari ve tek dane olarak ekiminde ekici ünite performanslarının belirlenmesi
Determination of the performances of a seed drill and a precision planter metering units for planting Coriander (Coriandrum sativum L.) seeds
Yazar: HÜRKAN TAYFUN VAROL
Danışman: PROF. DR. ADNAN DEĞİRMENCİOĞLU
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tarım Makineleri ve Teknolojileri Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Tarım Makinelerı ve Teknolojileri Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Ziraat = Agriculture

Özet:
Bu tezin amacı, kişniş tohumlarının ekiminde oluklu makaralara sahip normal sıravari ve tek dane (vakum prensibine göre çalışan) ekici ünite performanslarının belirlenmesidir. Çalışmanın bir diğer amacı ise tek dane ekimde tam faktöriyel olarak gerçekleştirilecek denemeler ile tepki yüzeyleri metodolojisine (TYM) uygun deneme desenleri arasındaki ilişkinin belirlenmesidir.
Bu amaca yönelik olarak, denemelerde normal sıravari ve tek dane ekimi yapılabilen kişniş tohumları ve bu tohumun normal sıravari ekimini sağlamak üzere yaygın olarak kullanılan oluklu makara ve tek dane ekim için ise ekim plakası kullanılmıştır. Oluklu makara 50 mm çapında olup, yarım daire şeklinde toplam 12 adet oluktan oluşmaktadır ve sert plastik malzemeden imal edilmiştir. Ekim plakası ise yetmiş iki deliğe sahip olup 1, 1.6 ve 2.2 mm çaplarına sahip plakalar kullanılmıştır. Denemelere başlamadan önce kişniş tohumlarının fiziksel özellikleri belirlenmiş ve bu değerlere bağlı olarak delik çapları seçilmiştir.
 Normal sıravari ekim için 150 akış verisi (g min-1) elde edilmiş ve yapışkan bant üzerinde dokuz farklı akış dağılım düzgünlüğüne bakılmıştır. Yapılan denemelerde varyasyon katsayısı (VK), iyilik faktörü (λ), şeritteki ortalama tohum sayısı () ve varyasyon faktörü (Vf) değerleri bulunmuştur. Akış düzgünlüğünü değerlendirebilmek için varyasyon katsayısı her bir deneme için ilintilendirilmiştir. Elde edilen veriler ile oluklu makara için makara devri ve aktif makara uzunluğunun fonksiyonu olarak matematiksel model geliştirilmiştir.
Tek dane ekimde ise 81 tam faktöriyel deneme, 12 sınama denemesi ve optimum noktalarda denemeler gerçekleştirilmiştir. Üç bağımsız değişken olarak ilerleme hızı, delik çapı ve vakum değerleri üç seviyede denenmiştir. Çalışmadan elde edilen veriler, ekimdeki düzgünlüğü ifade eden beş farklı performans kriteri açısından değerlendirilmiştir. Bu performans kriterleri kabul edilebilir tohum aralığı (KETA), ikizlenme ve boşluk oranı, hassasiyet ve 3 cm'lik hassasiyet katsayısı (CP3) olarak seçilmiştir. Bu denemelerde elde edilen veriler doğrultusunda Tepki Yüzeyleri Metodolojisi kullanılarak Box-Behnken tasarımı ile optimum çalışma koşulları bulunmuştur.
Elde edilen veriler sonucunda en uygun çalışma parametreleri belirlenmiş olup normal sıravari ekim için 35 ve 40 min-1 devirlerde yapılan denemelerde VK değeri en düşük düzeyde bulunmuştur. Fakat genel olarak devrin artışı ile VK değerinin düştüğü bir trend gözlemlenmemiştir. Yapılacak çalışmalarda 35 ve 40 min-1 devirlerde çalışma yapılması önerilmektedir. Denemenin ikinci kısmında, tohum dağılımları üç ekim normunda (15, 20 ve 25 kg ha-1) ve üç ilerleme hızında (1, 1.5 ve 2 m s-1) elde edilmiştir. Sıra üzeri tohum dağılım tekdüzeliği, yapışkan bant deneme düzeninden elde edilen veriler kullanılarak iki performans kriterine göre değerlendirilmiştir. Bunlardan biri varyasyon faktörü (Vf), diğeri ise iyilik kriteridir (λ). Akış düzgünlüğünün VK (%) değerlerinin % 0.28 ile % 1.05 arasında değiştiği belirlenmiştir. Öte yandan, varyasyon faktörü (Vf) değerlerinin 0.65 ile 0.83 arasında değiştiği bulunmuş olup, bu değerler ekimin üç ekim normu ve üç ilerleme hız kombinasyonlarının tümünde tek dane ekim olarak nitelendirilebileceğini göstermiştir. İyilik kriteri (λ) değerleri % 69 ile % 77.3 arasında değişmektedir. İyilik kriterinin (λ) değerlendirme aralığına göre, 15 kg ha-1 ekim normu için 1 m s-1 ilerleme hızında; 20 ve 25 kg ha-1 ekim normu için 1 ve 1.5 m s-1 ilerleme hızlarında dağılım "çok iyi" olarak sınıflandırılmıştır. Geri kalan dört ekim normu ve ilerleme hızı kombinasyonlarında, iyilik kriterine (λ) göre dağılım "iyi" kalite olarak değerlendirilmiştir.
Tek dane ekimde ise denemeler sonunda Box-Behnken dizaynında en yüksek KETA değeri % 95.2 olarak elde edilmiş olup, merkez noktasında bulunmuştur. Yapılan modeller sonucunda uyum eksikliği (lack of fit) gözlenmeyen ve kabul edilebilir tahminleme katsayısına sahip kübik model olmaktadır (R2= % 95.33). Modele en çok katkıyı vakum plakası üzerindeki delik çapı (D ve D2) vermektedir. Veriler sonucunda faktörler için optimum noktalar belirlenmiş olup, kodlu değerlerde; çap (D) için 0.216, ilerleme hızı (V) için -0.01 ve vakum basıncı (P) için -0.115 olarak belirlenmiştir. Bu değerlerin gerçek (kodsuz) değerlerde karşılığı ise sırasıyla 1.8 mm, 1.5 m s-1 ve 48 mbar olarak hesaplanmıştır. Optimum değerlerde yapılan hesaplamalar sonucunda, kabul edilebilir tohum oranı (KETA) % 94.7 olarak hesaplanmıştır. Değişkenlerin optimum değerlerinde yapışkan bant üzerinde yapılan denemelerinde üç tekerrür ortalaması olarak % 97.3 değeri elde edilmiştir.
Sonuç olarak, kişniş ve kişniş benzeri küçük boyutlu tohumların ekiminde, bu çalışma koşullarında hem normal sıravari hem de tek dane ekim yöntemi ile ekim yüksek performansla yapılabilmektedir.

Anahtar sözcükler: Optimizasyon, hassas ekim, ekim kalitesi, tepki yüzeyleri metodolojisi, matematiksel modelleme

Abstract:
The objective of this study was to determine the performance of both, metering unit equipped with fluted roll for drilling, and a vacuum type precision seeder for seeding of coriander seeds. 
For this purpose, fluted roll and vacuum plate were used as a metering unit on seed drill and precision seeding, respectively. The fluted roll had 50 mm of diameter and 12 semicircular grooves, and it was made of hard plastic material. The seeding plate had seventy-two holes. The diameter of the holes was determined based on the physical properties of coriander seeds. 
For drilling, 150 flow data (g min-1) were obtained and nine different flow distribution uniformities were examined on the sticky belt, and coefficient of variation (CV), goodness criterion (λ), average number of seeds on segment () and variation factor (Vf) values were found in these trials. The coefficient of variation was correlated for each trial to find out the flow uniformity. The data obtained used to develop a for the fluted roll as a function of roll speed and active roll length. In precision seeding, eighty-one full factorial trials, twelve testing trials (evaluating the model) and optimum points performed. Feed rate, hole diameter and vacuum values as three independent variables were tested at three levels. The data obtained used to find out the performance and for this purpose five different performance criteria used to express the evenness of quality at seed distance. These performance criteria were chosen as acceptable seed spacing (Iqf), multiplication and missing ratio, sensitivity, and coefficient of precision (CP3). In these trials, optimum working conditions were found with Box-Behnken design by using the Response Surface Methodology in line with the data obtained.
The most suitable working parameters were determined, and it was found that the coefficient of variation (CV) values obtained at 35 and 40 min-1 were the most appropriate values for drilling. However, in general, no trend was observed such as CV value decrease with the increase in the speed of roll. It is recommended working at 35 and 40 min-1 revolutions in the next studies.  In the second part of the experiment, seed distributions at 15, 20 and 25 kg ha-1 seeding rate were obtained at forward speeds of 1, 1.5 and 2 m s-1.  Two performance criteria were used to evaluate the in-row seed distribution accuracy. The variation factor (Vf) along with the goodness criterion (λ) were found from the experiments conducted.  The CV (%) values of the flow evenness varied between 0.28 % and 1.05 % while the variation factor (Vf) values were between 0.65 and 0.83, and these values showed that the sowing could be qualified as precision seeding in all combinations of three forward speeds and three seeding rates. The goodness criterion (λ) values varied between 69.0 % and 77.3 %. According to the evaluation range of the goodness criterion (λ), at the combination of 15 kg ha-1 seeding rate and 1 m s-1 forward speed; and combinations of 20 and 25 kg ha-1 seeding rates at 1 and 1.5 m s-1 forward speeds were classified as "very good". The rest of four seeding combinations, the goodness criterion (λ) was evaluated as "good" quality.
In precision seeding, the highest Iqf value was obtained as 95.2 % in the Box-Behnken at the center points. As a result of the models, it is a cubic model with an acceptable determination coefficient and no lack of fit (R2= 95.33 %). Hole diameters on the vacuum plate (D and D2) contribute the most to the model. Optimum points were found 0.216, -0.01 and -0.115 as coded values for diameter (D), velocity (V) and pressure (P), respectively. The equivalents of these coded values in uncoded form were determined as 1.8 mm, 1.5 m s-1 and 48 mbar, respectively. The value of Iqf was calculated as 94.7 % at the optimum values mentioned above, and an average of 97.3 % was obtained in the verification tests made at these optimums.
As a result of this study, in seeding of small-sized seeds as coriander and similar to coriander, the sowing of seeds can be done with high performance, both by drilling and precision seeding, around in the operating conditions used in the study. 


Keywords: Optimization, presicion metering, flow evenness, mathematical modeling, response surface methodology