اثر رطوبت خاك، سرعت پيشروي و دفعات عبور تراكتور بر تراكم پذيري:
پرويز احمدي مقدم، آرش محبي، كاظم شهيدي [1]
1- اعضای هيات علمي گروه مكانيك ماشينهاي كشاورزي دانشگاه اروميه
چكيده
تراكم خاكهاي كشاورزي در سالهاي اخير با توجه به افزايش اندازة تراكتورها و تردد آنها در زمينهاي كشاورزي يكي از مشكلات اصلي كشاورزان و از عوامل مهم كاهش عملكرد محصول در برخي از مناطق ميباشد. در اين تحقيق، به منظور بررسي اثرات تراكتورهاي غالب ايران (تراكتور مسي فرگوسن مدل 285)
بر تراكم خاك، اثرات تردد تراكتور (در دو سطح يك و سه بار عبور) در رطوبتهاي مختلف خاك (سه سطح حد خميري، 8/0 حد خميري و 6/0 خميري) با دو سرعت پيشروي كم و متوسط در مزرعة كشاورزي دانشگاه اروميه با اندازهگيري شاخصهاي تراكم شامل چگالي مخصوص ظاهري و شاخص مخروطي در تابستان سال 1384بررسي شد. آزمايشات بصورت طرح فاكتوريل با يك عامل اصلي و سه بار تكرار انجام شد.نتايج در سه عمق مختلف 10-0 ، 20-10 و 30-20 سانتي متر تجزيه و تحليل گرديد. بررسي نتايج نشان ميدهد كه تيمارهاي رطوبت خاك و تعداد دفعات عبور تراكتور در عمقهاي اول و دوم در سطح 5% اختلاف معني داري بر (CI) ايجاد كرده است. ولي براي عمق سوم اثري نداشته است. همچنين تيمار رطوبت در سطح 5% فقط در عمق دوم اثر معني داري بر مقدار (BD) داشته است. همچنين نتايج نشان ميدهد كه بيشترين افزايش تراكم در عمق 15-10 سانتي متر اتفاق ميافتد و در عمقهاي پايينتر از 20 سانتي متر به دليل سبك بودن تراكتور، تغييرات معني داري در مقدار تراكم ايجاد نشده است. بنابراين مسئله تشكيل لاية سخت شدة زيرين براي كار با اين نوع تراكتوردر شرايط آزمايش شده وجود ندارد. نتايج نشان ميدهد كه خاك در رطوبت حد خميري بيشترين واكنش را نسبت به تراكم نشان ميدهد، بنابراين بايد از تردد تراكتور در اين محدودة رطوبتي جلوگيري شود.
كليدواژه: رطوبت خاك، تراكم، خاك ورزي، شاخص مخروطي، چگالي مخصوص ظاهري
مقدمه
حفظ نسبتهاي مناسب بين فازهاي جامد، مايع و گاز خاك اهميت ويژهاي دارد. اين نسبتها فقط در بعضي خاكها و در شرايط اقليمي خاص و فعاليت صحيح انساني حاصل ميشود. با ورود ماشين به مزرعه فاز جامد خاك در حجم معين افزايش يافته و فاز گازي آن كاهش مييابد. از جمله شاخصهاي نشان دهندة تخريب ساختمان فيزيكي خاك، تراكم خاك ميباشد. تراكم خاك بوسيله افزايش در چگالي ظاهري خاك (جرم فاز جامد به حجم كل)، يا كاهش تخلخل تعريف ميشود(1). تراكم خاك ممكن است به دلايل طبيعي مانند برخورد قطرات باران، خشك شدن تدريجي خاك يا عوامل غير طبيعي مانند عبور ماشين و ادوات خاكورزي صورت گيرد. گرچه كشاورزان از گذشته، به علت استفاده از حيوانات و ادوات كشاورزي، كم و بيش با مسئله تراكم خاك روبرو بودند ولي از اواسط قرن بيستم به دليل بزرگي و سنگيني ماشينهاي كشاورزي اين مسئله بصورت يك مشكل اساسي در مقابل كشاورزان بروز كرد(2). مهمترين اثرات تراكم خاك بر محصول را ميتوان بصورت حساسيت بيش از حد گياه به خشكي، تهويه ناكافي، كاهش جذب آب توسط گياه، كاهش بازده عناصر غذايي، رشد غير يكنواخت گياهان، كند شدن جوانه زني، سيستم ريشهاي بد شكل و نهايتاٌ كاهش محصول بيان كرد. تراكم خاك قابليت نفوذ ريشه را كاهش ميدهد. همچنين تحقيقات نشان ميدهدكه خروج در خاكهاي متراكم افزايش مييابد(10).
از ديدگاه مهندسين ماشينهاي كشاورزي، تراكم خاك باعث افزايش مقاومت مكانيكي خاك شده و به تبع آن افزايش نيروي كششي، افزايش مصرف سوخت، افزايش زمان انجام كار و افزايش سائيدگي ادوات
كشاورزي را به دنبال خواهد داشت. بر طبق تحقيقات انجام شده در حدود 60%از انرژي مكانيكي مورد مصرف در كشاورزي مكانيزه صرف عمليات خاكورزي و تهيه بستر بذر ميگردد (11).
مهمترين عامل محيطي موثر بر تراكم خاكهاي كشاورزي در هنگام عمليات خاكورزي رطوبت خاك ميباشد.
اسپور و گادوين (16) رطوبت مطلوب براي انجام عمليات خاكورزي را پايينتر از حد خميري[1] خاك ميدانند.
آلمارس و همكاران (8) اظهار ميدارند اين رطوبت در سه بافت خاك لوم رسي سيلتي، لوم رسي و لومي
در دامنة رطوبتي 9/0 حد خميري است. پيليوسنين (14) اين رطوبت را معادل 40% تخلخل ميداند. به
گزارش گومن و لال (7)، رطوبت خاك حتي در زمان برداشت ميتواند عامل مهمي در رابطه با تراكم باشد. با
افزايش رطوبت، تراكم خاك در اثر عبور تراكتور افزايش مييابد و در نقطه بحراني رطوبت، بيشترين تراكم را
خواهد داشت.
مواد آلي خاك، دامنة رطوبتي مطلوب براي تردد ماشينهاي كشاورزي را افزايش ميدهد. بعنوان مثال، در
يك خاك با 7% ماده آلي، رطوبت 2/52 % وزني، حداكثر رطوبت مطلوب براي انجام عمليات خاكورزي
ميباشد. در حاليكه اگر در همان خاك مادة آلي وجود نداشته باشد، خاك در رطوبت 7/27 % وزني، نسبت
به تراكم حساس ميشود(4). قابليت تراكم پذيري خاك نه تنها تحت تاثير مقدار مواد آلي خاك ميباشد بلكه
نوع ماده آلي نيز بر تراكم تاثير گذار است(15). .تجمع كربن آلي در سطح خاك باعث بهبود ساختمان خاك و
واكنش آن نسبت به تراكم ميشود(8).
باربوساا[2]و همكارانش ، چگالي مخصوص ظاهري و مقاومت به نفوذ را در خاكهاي لومي رسي
اندازهگيري كردند. نتايج نشان داد كه براي دو روش خاكورزي مرسوم و بي خاكورزي[3] ، چگالي ظاهري
خاك در سطح تغييرات معني داري نداشته و از 1 به 1.2 t/m3 رسيده است.ولي تغييرات مقاومت نفوذي
خاك از حدود 8/0 به حدود 5 مگا پاسكال براي خاكهاي لومي شني و از 9/1 به 2/3 براي خاكهاي لومي
رسي رسيده است(5).
به عقيده آلمارس، تراكم خاك هنگامي معني دار و قابل توجه ميگردد كه الف) مقدار تخلخل خاك كمتر از
10% گردد كه ممكن است فعاليت ميكرو ارگانيسمها را تحت تاثير قرار دهد ب) مقاومت به نفوذ خاك بزرگتر
از 2 مگا پاسكال گردد كه يك مقدار بحراني براي نفوذ ريشه ميباشد. افزايش مقدار مقاومت به نفوذ خاك
ممكن است ناشي از كاهش رطوبت يا افزايش چگالي ظاهري خاك باشد. هاكانسون و ريدر نشان دادند كه
عملكرد محصول در اولين سال بعد از عبور تراكتور و تراكم خاك در حدود 14% كاهش مييابد . تحقيقات آنها
در 7 كشور اروپايي و آمريكاي شمالي انجام شد.تراكم خاك ميتواند توسط روشهاي اجزاء محدود (Finite
element) مدل سازي شود. قابليت تراكم پذيري خاكها وابسته به درصد رس ميباشد(8). چگالي ذرات
باتوجه به مقدار رس و نوع كانيهاي خاك بويژه با مقدار كانيهاي آهن تغيير ميكند و ممكن است تراكم
پذيري خاك را تحت تاثير قرار دهد(6).
دومين عامل موثر بر تراكم خاك، تردد ماشينهاي كشاورزي در مزرعه ميباشد. راقوان آزمايشاتي را در خاك
لومي شني در رطوبت 18% انجام داد. نتايج اين تحقيق نشان داد كه تراكم خاك با افزايش تعداد دفعات عبور
تراكتور به شدت در عمق و عرض افزايش مييابد(2). خصوصيات فيزيكي خاك عامل اصلي در تعيين رشد و
زمان جوانهزني ميباشد و گياهاني كه زودتر جوانه ميزنند نسبت به گياهاني كه ديرتر جوانه ميزنند
افزايش بيشتري در عملكرد محصول نشان مي دهند(13).
افزايش مقاومت مكانيكي خاك باعث كاهش رشد و توسعه ريشه گياهان ميشود. كاهش توسعه ريشه
باعث ميشود آب و نيتروژن كمتري در دسترس گياه قرار گيرد. تيلور تحقيقاتي را بر روي توسعه ريشه پنبه
در خاكهاي مختلف انجام داده نتيجه گرفت كه با افزايش تراكم خاك حتي در مقادير ناچيز، توسعه ريشه به
شدت كاهش مييابد. مهمترين اثر تراكم بيش از حد خاك، كاهش عملكرد محصول ميباشد. نتايج تحقيقات
مك كيز كه در طي چهار سال (1980-1976) متوالي بر روي ذرت علوفهاي انجام شد، نشان ميدهد كه
افزايش تراكم تا مقادير كم، افزايش عملكرد محصول را به دنبال دارد ولي اگر تراكم خاك از مقدار معيني
بيشتر گردد، به شدت باعث كاهش عملكرد محصول ميشود(2). هاكانسون و ريدر نشان دادند كه عملكرد
محصول در اولين سال بعد از عبور تراكتور و تراكم خاك در حدود 14% كاهش مييابد. تحقيقات آنها در 7
كشور اروپايي و آمريكاي شمالي انجام شد(9). تحقيقات مشابهي توسط نجي1 (1981) بر روي ذرت
علوفهاي در خاك لومي شني صورت گرفته كه تقريباً به نتايج يكساني با مك كيز دست يافت(2).
[1]Plastic Limit
[2] Barbosa et.al
[3] Zero Tillage
1 Negi et al.
