Otomatik tamburlu sulama makinaları için fertigasyon sistemi tasarımı ve prototip imalatı
Fertigation system desing and prototype manufacturing forhose reel irrigation machines
Yazar: TURGAY POLAT
Danışman: PROF. DR. AHMET ÇOLAK
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tarım Makineleri ve Teknolojileri Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Tarım Makinelerı ve Teknolojileri Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Ziraat = Agriculture
Dizin: Dozajlama sistemi = Dosing system ; Güç sistemleri = Power systems ; Sulamayla gübreleme = Fertigation ; Sıvı gübreleme = Liquid fertilizing

Özet:
Bu çalışmanın amacı, otomatik tamburlu sulama makinaları (OTSM) için sulama sırasında sulama suyuna sıvı kimyasal gübre karıştırabilen bir fertigasyon sistemini tasarlamak ve prototipini imal etmektir. Çalışmada; bir adet otomatik tamburlu sulama makinası, mikro işlemcili volumetrik dozaj pompası, özel ölçülerde imal edilmiş gübre tankı ve sıvı kimyasal gübre ile dozaj pompasının elektrik enerjisi ihtiyacını karşılamak için solar güç sistemi bileşenleri kullanılmıştır.
Denemelere, su dağıtıcı sistemi taşıyan arabanın hızı 30 m/h olacak şekilde ayarlanarak başlanılmıştır. Fertigasyon denemeleri, vejetasyondan bağımsız olarak yürütülmüştür. Denemelerde, içeriğinde amonyum (NH4-N), nitrat (NO3-N) ve üre (NH2-N) azotu bulunan azotlu sıvı gübre (UAN 32) ile içeriğinde fosfor pentaoksit (P2O5) bulunan fosforlu sıvı gübre (CLEANPHOS) kullanılmıştır. Fertigasyon uygulaması sulama suyu basıncının iki seviyesi (2.5 bar ve 5 bar) ile dozaj pompası frekansının iki seviyesinde (150 pulse/min ve 300 pulse/min) gerçekleştirilmiştir. Toplamda denemelerde fertigasyon uygulaması için 8 kombinasyon bulunmaktadır. Sulama kanadı altına örnek alınması amacıyla 6 adet su toplama kabı konulmuş ve denemeler 4 tekerrürlü olarak gerçekleştirilmiştir. Bu nedenle, çalışma alanı olan tarlada her kombinasyon için 24 adet su toplama kabı kullanılmıştır. Geliştirilen sistemin iş başarısını belirlemek için su toplama kaplarında asitlik bazlık derecesi (pH), elektriksel iletkenlik (EC) ve toplam çözünmüş katı madde (TDS) değerlerinin ölçümleri yapılmıştır. Toplam azot ve toplam fosfor miktarları akredite laboratuvarda analiz edilmiştir. Sistemin iş başarısını belirlemek için, ölçüm ve analizlerle elde edilen değerler kullanılarak hem Christiansen eş dağılım katsayısı (CU) hesaplanmış hem de istatistik analizler yapılmıştır. 
Ölçülen pH, EC ve TDS parametreleri için hesaplanan CU değerlerinin %95,0 - %99,9 arasında olduğu belirlenmiştir. Toplam azot ve toplam fosfor miktarları için hesaplanan CU değerlerinin ise %83,79 - %96,42 arasında olduğu tespit edilmiştir. Yapılan ölçüm, analiz ve hesaplamaların ışığında tez kapsamında tasarımı yapılarak imal edilmiş olan prototip fertigasyon sisteminin (TURPO CLK FS), OTSM ile tümleşik olarak kullanılabileceği sonucuna varılmıştır.

Abstract:
The aim of this study is to design and to manufacture a prototype fertigation system for hose reel irrigation machines (HRIM) which can mix liquid chemical fertilizer into water during irrigation. In the study, an HRIM, a volumetric dosing pump with a microprocessor, a specially manufactured fertilizer tank, and liquid chemical fertilizer and solar power system components for electrical energy needs of the dosing pump were used.
Trials were started by adjusting the speed of the car that carrying the water distribution system to be 30 m/h. Fertigation experiments were carried out independently of vegetation. In the experiments, nitrogen liquid fertilizer (UAN 32) containing ammonium (NH4-N), nitrate (NO3-N) and urea (NH2-N) and phosphorus liquid fertilizer (CLEANPHOS) containing phosphorus pentoxide (P2O5) were used. Fertigation was carried out at two levels of irrigation water pressure (2.5 bar and 5 bar) and at two levels of dosing pump frequency (150 pulses/min and 300 pulses/min). There are 8 combinations for fertigation application in trials. Six water collection containers were placed under the irrigation distribution system to take samples and the experiments were carried out with four replications. For this reason, 24 water collection containers were used for each combination in the field, which is the study area. In order to determine the working performance of the developed system, pH, EC and TDS values were measured in the water collection containers. Total nitrogen and total phosphorus amounts were analyzed in an accredited laboratory. In order to determine the working performance of the system, both the Christiansen uniformity coefficient (CU) was calculated and statistical analyzes were made by using the values obtained by measurement and analysis.
It was determined that the calculated CU values for the measured pH, EC and TDS parameters were between 95.0% and 99.9%. The CU values calculated for the total nitrogen and total phosphorus amounts were found to be between 83.79% and 96.42%. In the light of the measurements and analysis and calculations, it was concluded that the prototype fertigation system (TURPO CLK FS) which was designed and manufactured within the scope of the thesis can be used integrated with HRIM.