Katlı robotik bitkisel üretim sisteminin geliştirilmesi
Developing a robotic multi-shelf plant production system
Yazar: TEMUÇİN GÖKTÜRK SEYHAN
Danışman: PROF. DR. HASAN HÜSEYİN SİLLELİ
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tarım Makineleri ve Teknolojileri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Topraksız tarım = Soilless agriculture

Özet:
2050 yılında dünya nüfusunun yaklaşık 9 milyar, Türkiye nüfusunun ise yaklaşık 97 milyon olması beklenmektedir. Dünyada kişi başına meyve ve sebze tüketimi yükselen bir eğilim içindedir. Giderek artan tüketim talebine karşılık üretim alanları azalmakta ve bu alanlarından elde edilen verim düşmektedir. Bu sebeple geleneksel üretim yöntemleri yerine daha verimli alternatif üretim yöntemleri kullanmaya yönelik ihtiyaç ve arayış artmıştır.
Çalışmada katlı robotik bitkisel üretim sistemi, mekanik, elektronik, yazılım, bitki besinleri gibi tüm unsurları ile geliştirilmiştir. Sistemin çalışması, bitki sıralarının her gün bir miktar ilerlemesi ve üst katlara doğru taşınması esasına dayanmaktadır. Bu hareket sırasında bitki boyunun kısa olduğu erken dönemde bitki ile aydınlatma armatürü arasındaki mesafe kısa olmakta, bu mesafe bitki boyunun daha yüksek olduğu üst katlara çıkıldıkça artmaktadır. Dolayısıyla daha düşük güçte aydınlatma kullanılarak kanopi seviyesinde benzer ışık şiddeti elde edilmiştir. 
Katlı robotik bitkisel üretim sistemi ile sabit bitkisel üretim sisteminde yetiştirilen kıvırcık marul (Lactuca sativa L.) bitkileri hasat kriterleri (hasada kadar geçen süre, toplam yaprak yaş ağırlığı, kök ağırlığı, yaprak sayısı, vb.) bakımından karşılaştırılmıştır. Aynı zamanda sabit bitkisel üretim sistemi ile katlı robotik bitkisel üretim sistemi tarafından tüketilen su ve elektrik enerjisi miktarları kayıt altına alınarak karşılaştırılmıştır.
Yapılan çalışmanın sonucunda katlı robotik bitkisel üretim sisteminin sabit dikey tarım sistemine oranla %14,4 daha az enerji kullandığı ve %41,7 daha fazla foton toplanmasını sağladığı tespit edilmiştir. Geliştirilen sistemde yetiştirilen bitkiler %30 daha fazla yaprak yaş ağırlığı ve pazarlanabilir yaprak yaş ağırlığına sahip olurken gövde çapı ve kök boğazı çapında sırasıyla %11,9 ve %10 artış gözlenmiştir. Geliştirilen sistemin kök yaş ağırlığı, kök kuru ağırlığı, ıskarta yaprak sayısı, pazarlanabilir yaprak sayısı, bitki boyu, bitki eni, kök boyu, suda çözünür kuru madde ve pH üzerinde herhangi bir etkisi tespit edilmemiştir.
Doktora tezi kapsamında geliştirilen katlı robotik bitkisel üretim sistemi ve sabit bitkisel üretim sisteminin su kullanım etkinlikleri sırasıyla 0,166 ve 0,142 olarak hesaplanmıştır.

Abstract:
It is expected that the world population in 2050 will be about 9 billion and the population of Türkiye will be about 97 million. The per capita consumption of fruits and vegetables is increasing more and more in the world. In response to the ever-increasing consumption demand, the production areas are decreasing and the efficiency obtained from these areas is decreasing. For this reason, there is an increased need and search for more efficient alternative production methods in place of traditional production methods.
In the study, a robotic crop production system was developed with all its elements such as mechanics, electronics, software and plant nutrients. The operation of the system is based on the fact that the rows of plants move a little every day and move towards the upper floors. During this movement, the distance between the plant and the lighting device is small in the initial stage when the plant height is low, and this distance increases when moving to the upper floors where the plant height is higher. Therefore, similar light intensity at canopy height was achieved by using luminaires with lower power.
The plants of lettuce (Lactuca sativa L.) grown in the layered robotic plant production system and the fixed plant production system were compared in terms of harvest criteria (time to harvest, total fresh weight of leaves, root weight, number of leaves, etc.). At the same time, the amounts of water and electrical energy consumed by the fixed plant production system and the multi-layer robotic plant production system were recorded and compared.
As a result of the study, it was found that the multilayer robotic plant production system consumed 14.4% less energy and collected 41.7% more photons than the stationary vertical cultivation system. While the plants grown in the developed system had 30% higher fresh leaf weight and higher fresh marketable leaf weight, an 11.9% increase in stem diameter and 10% increase in root neck diameter were observed. The developed system had no effect on root fresh weight, root dry weight, shed leaves, marketable leaves, plant height, plant width, root length, water soluble solids, and pH.
The water use efficiency of the stratified robotic plant production system and the fixed plant production system developed in the dissertation were calculated to be 0.166 and 0.142, respectively.