VOLUME 40 (1998) - #4 (October/November/December)
Evaluating Russian wild ryegrass emergence from saline seedbeds using the Gompertz function - H. Steppuhn, H. Wang and Y. Gan
Although Russian wild ryegrass (Psathyrostachys juncea) is recommended for saline lands, adequate plant stands can be difficult to establish. 'Swift' and 'Tetracan' are two varieties specifically bred for easy establishment. Plants from each variety were tested for their inherent ability to emerge and survive in saline seedbeds maintained at solution electrical conductivities of 2, 10, 20, 30, 40, and 50 dS/m. Canada's Salt Tolerance Testing Facility provided the necessary controls for the tests. By applying the Gompertz function in a non-linear regression fit to the test results, three equation parameters, four derived indices, and a related variable could be evaluated in comparing the two wildrye varieties. The best statistically discriminating indices for between 'Swift' and 'Tetracan' were the rate of emergence and survival at the Gompertz inflection, the asymptotic maximum attained in each test (Emax), the time to reach 0.99Emax, the emergence occurring at the Gompertz inflection point, the Gompertz shape parameter, and the Gompertz time constant. They indicated that 'Tetracan' plants emerging from very severely, severely, and moderately saline seedbeds showed better salinity tolerance than 'Swift' wildrye plants.
Même si l'élyme de Russie (Psathyrostachys juncea) est recommandée pour la réhabilitation des sols salins, l'établissement d'un peuplement suffisant peut en être difficile. Les variétés d'élyme 'Swift' et 'Tetracan' ont été spécifiquement sélectionnées pour leur facilité d'établissement. Des plants des deux variétés furent testés pour connaître leur capacité à lever et survivre dans des lits de semence salins où la conductivité électrique de la solution du sol était maintenue à 2, 10, 20, 30, 40 et 50 dS/m. Des échantillons de contrôle furent obtenus du laboratoire canadien sur la tolérance au sel. En utilisant la fonction de Gompertz pour l'ajustement non-linéaire des données de test, il fut possible, grâce à la comparaison des deux variétés, de déterminer trois paramètres d'équation, quatre indices dérivés et une variable associée. Les meilleurs indices statistiques qui permirent de distinguer 'Swift' de 'Tetracan' étaient le taux de levée et de survie au point d'inflexion de la fonction de Gompertz, le maximum asymptotique atteint lors de chacun des tests (Emax), le temps nécessaire pour atteindre 0.99 Emax, la levée se produisant au point d'inflexion de Gompertz, le paramètre de forme de Gompertz et la constante de temps de Gompertz. Ils indiquérent que les plants de 'Tetracan' qui poussaient dans des lits de semence où les conditions de salinité étaient extrêmes, très élevées et modérées résistaient mieux à la salinité que la variété 'Swift'.
Testing leaf appearance models with 'Katepwa' spring wheat grown in a semiarid environment on the Canadian prairie - Y.W. Jame, H.W. Cutforth and R.M. DePauw,
Recently, the use of process-based crop growth simulation models for agricultural resource management has been gaining popularity because the wide spread availability of inexpensive and powerful computers. Information on leaf appearance rate is needed for many crop growth simulation models. This study was conducted to evaluate three different approaches used to predict leaf appearance for field grown spring wheat (Triticum aestivum L.). The three approaches were: (1) a model based on the non-linear response function of daily leaf appearance rate to temperature and day length (NTDLAR model); (2) a model employing a constant phyllochron (PHYL model); and (3) a model using constant calendar day (CALDAY model). Foliar stages were recorded for the main stem of 'Katepwa' spring wheat grown on a Swinton loam soil for four years at Swift Current, SK. Each year, the experiment consisted of three unreplicated water treatments. The results indicated that 'Katepwa' wheat consistently produced either 7 or 8 leaves on the main stem. Comparing all treatments, phyllochron ranged from 73 to 88 C d; there were significant differences in phyllochron among years, but the differences among treatments within a year were undetectable because none of the treatments experienced water stress during the leaf development phase during this study. The calendar time for successive leaf appearance for 'Katepwa' was fairly constant (5 - 6 days) during the study. Consequently, the CALDAY model performed better than did the PHYL model in predicting leaf appearance. The NTDLAR and CALDAY models had similar mean deviations and root mean square errors. However, the CALDAY model should only be applied to similar conditions under which the relationship was established because it was derived mainly from simple regression analysis. Unlike the CALDAY model, the NTDLAR model was designed to cover a wide range of temperature and daylength regimes, so it has a greater applicability than does the CALDAY model. Therefore, it was concluded that the NTDLAR model was the most reliable of the three. Keywords: crop simulation model, wheat, leaf appearance, phyllochron.
Les modèles de simulation de la croissance des plantes ont connu récemment un gain de popularité à cause de la plus grande disponibilité d'ordinateurs puissants et peu coûteux. Des informations sur l'apparition des feuilles sont nécessaires pour l'utilisation de plusieurs modèles de croissance des plantes. Cette étude a été entreprise afin d'évaluer trois approches utilisées pour prédire l'apparition des feuilles du blé de printemps (Triticum aestivum L.). Les trois approches étaient: 1) un modèle s'appuyant sur une relation non-linéaire entre l'apparition journalière des feuilles en fonction de la température et de la longueur du jour (modèle NTDLAR); 2) un modèle utilisant un intervalle de temps d'apparition des feuilles constant ("phyllochron") (modèle PHYL); 3) un modèle utilisant un calendrier journalier constant (modèle CALDAY). Les stades de croissance foliaire de la tige maîtresse du blé 'Katepwa' cultivé sur un loam Swinton furent enregistrés durant 4 ans à Swift Current, en Saskatchewan. Durant chacune des années, l'expérience a consisté en trois traitements d'application d'eau, sans répétition. Les résultats ont montré que le blé 'Katepwa' produisait invariablement 7 ou 8 feuilles sur la tige principale. En comparant tous les traitements, on constate que le phyllochron variait de 73 à 88 C d. D'une année à l'autre, les différences entre les phyllochron mesurés ont été significatives. Cependant, à l'intérieur d'une même année, les différences entre les traitements n'étaient pas détectables parce que les plantes, quelque soit le traitement, n'avaient subi aucun stress hydrique durant la phase de développement des feuilles. Au cours de cette étude, la période d'apparition des feuilles du blé 'Katepwa' a été assez constante (5-6 jours). Le modèle CALDAY s'est donc mieux comporté que le modèle PHYL pour prédire l'apparition des feuilles. L'écart moyen et l'erreur quadratique moyenne étaient semblables pour les modèles NTDLAR et CALDAY. Cependant, le modèle CALDAY s'appuit sur des relations dérivées à partir d'analyses de régression simples, et ne devrait donc être appliqué que dans des conditions semblables à celles utilisées pour son développement. Contrairement à CALDAY, le modèle NTDLAR a été conçu pour répondre à une grande variété de régimes de température et de longueur du jour, et est donc plus flexible que CALDAY. On a donc conclu que, des trois modèles, NTDLAR était le plus fiable. Mots-clés: modèle de simulation des plantes, blé, apparition des feuilles, phyllochron.
Improved double extended octagonal ring drawbar transducer for 3-D force measurement - N.B. McLaughlin, S. Tessier and A. Guilbert
A double extended octagonal ring (DEOR) drawbar force transducer is presented. This transducer utilizes two extended octagonal ring (EOR) transducers one located on each side of the drawbar to measure drawbar draft and vertical and side loads with minimum alteration of the tractor-implement hitch point configuration. Side loads are derived from the differential draft outputs of the two EOR's. The transducer was calibrated in a special calibration jig capable of simultaneously and independently applying draft, vertical, and side loads. The DEOR exhibited excellent linearity with draft and vertical sensitivities of 98.0 and 94.8 µV V-1 kN-1, respectively. Cross-sensitivity ranged between 2 and 7% of the primary DEOR output. Including cross sensitivity in the predictive force equations derived from multiple regression on 3-D calibration data compensated for this systematic error. The DEOR dynamometer was used to measure drawbar force components of secondary tillage tools in an on-farm research program. The portable device proved to be very sensitive, versatile, and suitable for measuring draft and moderate vertical and side drawbar forces exerted by most pull-type implement hitch configurations. Keywords: strain gage, extended octagonal ring, cross sensitivity, draft.
On présente ici un transducteur à double bague octogonale allongée (DEOR) pour mesurer la force sur la barre de traction. Ce transducteur utilise deux transducteurs à bague octogonale allongée (EOR), un de chaque côté de la barre de traction pour mesurer l'effort de traction à la barre et les charges verticales et latérales, en modifiant au minimum la configuration du point d'attelage tracteur-outil. Les charges latérales sont dérivées de la différence entre les forces de traction à la sortie des deux bagues. Le transducteur a été calibré avec une jauge de calibration spéciale capable d'appliquer, de manière simultanée et indépendante, une force de traction et des charges verticales et latérales. La double bague (DEOR) a montré une excellente linéarité et les sensibilités verticales et en traction étaient de 98.0 et 94.8 µV V-1 kN-1, respectivement. La sensibilité croisée était de 2 à 7% de la force de traction primaire à la sortie de la double bague (DEOR). L'inclusion de la sensibilité croisée dans les équations de force obtenues grâce à des régressions multiples des données de calibration tri-dimensionnelles a permis de compenser pour cette erreur systématique. Dans le cadre d'un programme de recherche à la ferme, le dynamomètre à double bague a été utilisé pour mesurer les composantes de la force de traction à la barre de plusieurs outils de travail du sol. L'appareil de mesure portatif a démontré sa sensibilité, sa versatilité et sa capacité de mesurer la traction et les forces de traction à la barre modérées, verticales et latérales, qu'exercent la plupart des outils lorsqu'ils sont tirés. Mots-clés: jauge de contrainte, bague octogonale allongée, sensibilité croisée, traction.
Effects of airflow velocity and travel speed on the removal of Colorado potato beetles from potato plants - B. Lacasse, C. Laguë, M. Khelifi and P.-M. Roy
The effects of different combinations of airflow velocity and travel speed on the dislodging and collection of adults and fourth instar larvae (L4) of Colorado Potato Beetle (CPB), Leptinotarsa decemlineata (Say), were investigated. Two series of experiments were conducted for this purpose, one in the laboratory and the other in the field. In the labor-atory, CPB adults were exposed to horizontal airstreams of different velocities ranging from 20 to 35 m/s at three different levels of travel speed (4, 6, and 8 km/h). In the field, L4 larvae were also exposed to horizontal airstreams of 20, 30, and 40 m/s at three travel speeds (2, 4, and 6 km/h). Results revealed that both airflow velocity and travel speed significantly increased the dislodging of CPB adults and L4 larvae. The collection of CPB adults and L4 larvae also significantly increased with increasing airflow velocity. However, the travel speed did not have any significant effect on the collection of adults and L4 larvae. A passive collecting device was adequate. Compared with a vacuuming collecting system, this passive device could greatly reduce the power requirements. The overall results obtained with the prototype were satisfactory. However, more work is needed to improve the dislodging of CPBs. This could be achieved by integrating a mechanical shaking system to the prototype machine. Keywords: Colorado potato beetle, insect control, pneumatic, air flows, potato.
Les effets de plusieurs combinaisons de flux d'air et de vitesse d'avancement sur le décrochage et la collecte des adultes et des larves de quatrième stade du doryphore de la pomme de terre (DPT), Leptinotarsa decemlineata (Say), ont été déterminés. Deux séries d'expérience ont été effectuées à cet effet: une série en laboratoire et l'autre au champ. En laboratoire, des doryphores adultes ont été exposés à des flux d'air horizontaux ayant des vitesses d'écoulement comprises entre 20 et 35 m/s et ce, pour trois vitesses d'avancement (4, 6 et 8 km/h). Au champ, les larves de quatrième stade ont aussi été exposées à des flux d'air horizontaux de 20, 30 et 40 m/s et ce, pour trois vitesses d'avancement (2, 4 et 6 km/h). Les résultats ont montré que la vitesse de l'air et la vitesse d'avancement ont significativement augmenté le décrochage des adultes et des larves de quatrième stade du DPT. La collecte des adultes et des larves de quatième stade du DPT a aussi significativement augmenté avec l'augmentation de la vitesse de l'air. La vitesse d'avancement n'a par ailleurs eu aucun effet significatif sur la collecte des adultes et des larves de quatrième stade. L'unité passive de collecte était adéquate. Comparée a un système de collecte par aspiration, cette unité passive pourrait réduire davantage la puissance requise. Les résultats globaux obtenus avec ce prototype ont été satisfaisants. Toutefois, plus de travail est requis pour améliorer le décrochage des DPT. Ceci pourrait être accompli en intégrant un système d'agitation mécanique à la machine. Mots clés: Doryphore de la pomme de terre, contrôle des insectes, pneumatique, écoulements d'air, pomme de terre.
Field evaluation of pneumatic control of Colorado potato beetle - B. Lacasse, C. Laguë, M. Khelifi and P.-M. Roy
A front-mounted prototype designed to pneumatically remove Colorado Potato Beetles (CPB), Leptinotarsa decemlineata (Say), from potato plants was tested in the field. Effects of different combinations of airflow velocities, airflow widths, and travel speeds were investigated. Results showed that dislodging and capture of CPBs were better for adults and large larvae (L3 and L4). On the other hand, neither the airflow width and velocity nor the travel speed significantly affected the dislodging and collection of small larvae (L1 and L2). Field trials on the removal of larvae under the effect of different travel speeds showed that collection of L3-L4 larvae was improved at reduced travel speeds. Operating in the field at a travel speed of 6 km/h while maintaining a good collection efficacy does appear possible. This study demonstrates the potential of pneumatic control of CPB adults and L3-L4 larvae. Keywords: Colorado potato beetle, insect control, pneumatic, potato, prototype.
Un prototype d'appareil de contrôle pneumatique du doryphore de la pomme de terre, Leptinotarsa decemlineata (Say), a été évalué au champ. Les effets de différentes combinaisons de vitesses d'air, de largeurs de buses et de vitesses d'avancement ont été étudiés. Les résultats ont montré que le décrochage et la collecte étaient plus élevés pour les adultes et les grosses larves (L3 et L4). Par ailleurs, ni la vitesse d'air et la largeur de buse ni la vitesse d'avancement n'ont significativement influencé le décrochage et la collecte des petites larves (L1 et L2). Les essais au champ portant sur les vitesses d'avancement du prototype ont montré que plus le prototype se déplaçait lentement, meilleure était l'efficacité de capture des grosses larves. Il est toutefois apparu possible d'opérer à une vitesse d'environ 6 km/h tout en maintenant une bonne efficacité de collecte. Cette étude démontre le potentiel du contrôle pneumatique des adultes et des grosses larves de doryphore. Mots clés: doryphore de la pomme de terre, contrôle des insectes, pneumatique, pomme de terre, prototype.
Experimental analysis of biodiesel atomization characteristics - C.A.W. Allen and K.C. Watts
Atomization is the first process encountered during the combustion of fuels in a compression ignition engine. This paper outlines an experimental analysis of the atomization characteristics of five types of methyl ester biodiesel fuels. The biodiesel fuels were produced by transesterifying canola, coconut, palm, peanut, and soya oils. A Malvern 2600 Laser Diffraction Particle Sizer was used to analyze the fuel sprays. Using the Duncan Mean Range Test, the Sauter Mean Diameters (SMD) and Rosin-Rammler distribution parameters of the five biodiesel fuels were compared with each other and with diesel #2 fuel. No statistical difference was found between the atomization characteristics of coconut and diesel #2 fuels. All of the other biodiesel fuels had atomization characteristics that were significantly different from diesel #2 fuel. Keywords: atomization, biodiesel, SMD.
La première étape du processus de combustion des carburants dans un moteur à compression diesel consiste à atomiser le carburant liquide. Cette étude décrit une méthode expérimentale qui servira à déterminer les caractéristiques de cinq différents carburants atomisés. Il s'agit de cinq types de carburants bio-diesels à base de méthyle ester réalisés à partir d'huiles de colza, de noix de coco, de palmier, d'arachide ou de soja en utilisant le procédé de transestérification. L'analyse du diamètre des particules dans un jet de carburant a été faite à l'aide de la méthode de diffraction de rayon laser (Malvern 2600 Laser Diffraction Particle Sizer). Des analyses statistiques (Duncan Mean Range Test) ont été effectuées sur les diamètres moyens (Sauter) et les paramètres de distribution de ces diamètres (Rosin-Rammler). Les résultats de ces analyses ont indiqué qu'il existe une différence significative entre les caractéristiques de quatre des cinq carburants bio-diesels et celles d'un carburant standard (diesel #2). Seul le bio-diesel à base d'huile de noix de coco a donné des caractéristiques semblables à celles du diesel #2.
Dynamic analysis of a tillage tool: Part I - Finite element method - J. Zhang and R.L. Kushwaha
A tillage tool operating in agricultural soil was considered as a cantilever beam subjected to fluctuating soil cutting resistance. A finite element model was developed to simulate the responses of the deflection, velocity, and acceleration of the shank. The soil resistance consisted of transverse and axial components. A dynamic soil cutting model was developed to obtain the relationship between the applied soil resistance and the movement of the tillage tool. It was found that the resulting responses of the shank were related to the natural frequency of the system and the applied soil cutting resistance. The parameters of the tillage tool that affected the shank vibration were investigated. The peak values of deflection, velocity, and acceleration of the shank were proportional to the length of the shank and decreased as the stiffness of component increased.
On a supposé que le comportement d'un outil de travail du sol était comparable à une poutre en porte-à-faux soumise à des fluctuations dans la résistance de coupage du sol. Un modèle d'éléments finis fut développé pour simuler la déflexion, la vitesse et l'accélération de la queue de l'outil. La résistance du sol était constituée de composantes transversales et axiales. Un modèle dynamique de coupage du sol fut développé pour établir une relation entre la résistance du sol et le mouvement de l'outil de travail du sol. On trouva que le comportement de la queue de l'outil était relié à la fréquence naturelle du système et à la résistance lors du coupage du sol. Les caractéristiques de l'outil de travail du sol qui avaient un impact sur les vibrations de la queue furent étudiées. Les valeurs maximales de déflexion, de vitesse et d'accélération de la queue de l'outil étaient proportionnelles à la longueur de la queue et diminuaient à mesure que la rigidité de la composante augmentait.
Dockage identification in wheat using machine vision - M. Nair and D.S. Jayas
Algorithms were developed to classify dockage components from Canada Western Red Spring (CWRS) wheat and other cereal grains (e.g. durum wheat, barley, rye, and oats) based on morphological and colour features. The dockage classes used were: wheat heads, chaff, wild oats, canola, wild buckwheat, flax, and broken-wheat pieces. The wheat head dockage class was subdivided into single and multiple wheat heads; the subdivision improved the classification accuracy for wheat heads. The developed algorithms were tested on images taken with an area scan camera. Training and test data sets were established to evaluate the classification accuracies based on the extracted features. Morphology, colour, and morphology-colour models were evaluated for classifying the dockage components. Mean accuracies of 89.4% for the morphology model, 71.4% for the colour model, and 93.2% for morphology-colour model were obtained when tested on the independent test data sets using the holdout non-parametric classifier. Keywords: grain, classification, foreign material, automation, cleaning, grading, digital image processing, imaging.
Des algorithmes furent développés afin de classifier les types d'impuretés dans du blé rouge de printemps de l'ouest canadien et d'autres céréales (blé dur, orge, seigle et avoine) selon leurs caractéristiques morphologiques et leur couleur. Les catégories d'impuretés utilisées étaient: épi de blé, ivraie, folle-avoine, canola, sarrasin, lin et particules de grain de blé. On divisa la catégorie d'impureté "épi de blé" en deux: épi simple et épis multiples. Cette division permit d'augmenter la précision dans le classement des épis de blé. Les algorithmes furent testés avec des images obtenues à l'aide d'une caméra à balayage. Des ensembles de données pour le test et la formation furent créés pour évaluer la précision du classement fait à partir des éléments extraits des images. Les modèles morphologique, de la couleur et morphologie-couleur qui servent au classement des impuretés furent évalués. Lorsque les modèles furent testés avec un ensemble indépendant de données de test, la précision moyenne fut de 89.4% pour le modèle morphologique, de 71.4% pour le modèle de la couleur et de 93.2% pour le modèle morphologie-couleur. Mots-clés: céréales, triage, matières étrangères, automatisation, nettoyage, classement, traitement d'image numérisée.
Dynamic equilibrium moisture content for grain drying - C. Chen and D.S. Jayas
For analysis of thin-layer drying data, equilibrium moisture content (EMC) of grains is needed. Two methods to assess equilibrium moisture content values, one based on sorption data (static EMC, Mes) and the other based on non-linear regression of thin-layer drying data (dynamic EMC, Med), were investigated for application to the drying of corn and rough rice. The Med values were different from Mes values in the high and low RH ranges. The fitting of thin-layer drying equations for corn kernels and rough rice was improved by adopting the Med parameter. Validation of the Med concept on other grains needs to be done and relationships among Med and other factors need to be established. Keywords: sorption, drying, dehydration, storage, grain.
Pour analyser les données de séchage en couche mince, la teneur en eau des grains à l'équilibre doit être connue (EMC). Deux méthodes pour déterminer la teneur en eau à l'équilibre, une s'appuyant sur des données de sorption (EMC statique, Mes), et l'autre sur une régression non-linéaire de données de séchage en couche mince (EMC dynamique, Mes), ont été étudiées pour être utilisées dans le séchage du maïs et du riz brut. Les valeurs de Med étaient différentes de celles de Mes pour des humidités relatives élevées et faibles. On a obtenu un meilleur ajustement des équations de séchage en couche mince pour les grains de maïs et le riz en adoptant le paramètre Med. La validation du concept Med pour d'autres types de grains doit être faite. On doit aussi établir des relations entre Med et d'autres paramètres. Mots-clés: sorption, séchage, déshydratation, entreposage, grains.