تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه : (ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل ...

۲-۲- تراکم خاک

تراکم خاک کاهش در حجم منافذ خاک و بازآرایی در ذرات خاک است که در اثر پدیده های طبیعی و عوامل خارجی (تردد تراکتور روی سطح خاک و توسط ابزارهای مکانیکی در داخل خاک) ایجاد می شود. زمانی خاک به عنوان یک خاک متراکم مطرح می شود که تخلخل در آن به حدی کم باشد که تهویه در خاک به سختی اتفاق افتد و یا خاک سفت است و منافذ آن ، آنقدر کوچک هستند که از نفوذ ریشه ممانعت می کنند ونفوذپذیری آب به خاک و زهکشی خوبی اتفاق نمی افتد []. تاثیر زیان­آور تراکم زیاد خاک ، به­صورت افزایش فرسایش، کاهش بازده محصولات، افزایش انرژی مورد نیاز در خاک­ورزی و صدمات محیطی دیده می شود []. تراکم خاک یکی از معضلات موجود در کشت محصولات کشاورزی می­باشد که به دلایل مختلفی این اثر در خاک­های کشاورزی ظاهر می­شود. یکی از عوامل، تراکم خاک زیرین ناشی از وزن خاک بالایی می­باشد که به صورت طبیعی ایجاد می­شود[]. از دیگر عوامل تراکم خاک، تردد ماشین­های مدرن و سنگین در خاک­های تر ، استفاده بیش از حد از خاک بدون آیش­گذاری و رعایت نناوب زراعی و چراندن بیش از حد حیوانات [].در خاک­های متراکم، منافذ بزرگ، که موثرترین عامل در حرکت آب وگاز در خاک می­باشند، کاهش می­یابند و بنابراین توانایی خاک برای انتقال آب کاهش می­یابد ودر کل تبادل گازی خاک محدود می­شود []. تراکم خاک همچنین استحکام خاک را افزایش می­دهد ودر نتیجه باعث به تاخیرافتادن رشد ریشه می­شود [].
هنگامی که خاک متراکم شده باشد، برای حرکت ریشه درون خاک، عملیات خاک­ورزی برای از بین بردن و مدیریت تراکم خاک ممکن است ضروری باشد. خاک­ورزی بیش­تر از عمق ۳۵۰ میلی­متری را عملیات زیرشکن­زنی (subsoiling) می­نامند. اگر چه عملیات خاک­ورزی برای چند هزار سال به منظور نرم کردن خاک سطحی استفاده می­شد، عملیات زیر شکن زنی، تقریبا یک عملیات جدیدی محسوب می­شود که فقط از زمانی که تجهیزات کشاورزی به دلیل وزن زیاد و تردد زیادشان خاک را به شدت متراکم کرده­اند، استفاده می­شود. تا قبل از قرن ۲۰ ،توانایی خاک­ورزی در اعماق زیاد به دلیل نبود نیروی کشنده، امکان نداشت. اخیرا عملیات زیرشکن زنی، در سراسر جهان رواج پیدا کرده است. خاک­های زیادی به عملیات زیرشکن­زنی پاسخ مثبت دادند و وضعیت تراکم خاک بهبود پیدا کرده است. ابزار­هایی که برای خاک­ورزی استفاده می­شود محدوده­ وسیعی دارند و در نتیجه از نظر توانایی نفوذ در خاک، نیروی کششی مورد نیاز، سطح مقطع خاک به هم خورده متفاوت می باشند. به هر حال عملیات زیرشکن­زنی یک عملیات پر هزینه می­باشد که بایستی به صورت درست انجام شود تا بیش­ترین فایده را داشته باشد [].
شاخص مخروطی ، قابل قبول­ترین معیار برای اندازه گیری تراکم خاک می باشد که برای تخمین زدن این که ریشه توانایی حرکت در خاک را دارد یاخیر،استفاده می شود . شاخص مخروطی با زاویه­ی مخروط ۳۰ درجه به منظور تخمین این نیرو استاندارد شده است . اگر مقدار­های شاخص مخروطی نزدیک ۵/۱ تا ۲ مگا پاسکال باشد بدین معنی است که ریشه برای حرکت در خاک با محدودیت رو به رو شده است [].
نکته­ی حائز اهمیت دیگر این است که باید توجه داشت که این عملیات در رطوبت مناسب انجام شود. حد خمیری ،معیاری برای تشخیص بهترین وضعیت خاک برای خاک­ورزی می باشد [].در برخی از خاک­ها که از بین بردن تراکم خاک لازم نیست، با عملیات زیرشکن­زنی افزایشی در محصول ایجاد نمی­ شود. همچنین زیرشکن­زنی، هنگامی که آبیاری در دسترس باشد، افزایش در محصول ایجاد نمی­ کند [].
خاکی که با عملیات زیرشکن زنی تراکم آن از بین رفته است، ممکن است که با رفت و آمد در همان منطقه دوباره خاک متراک شود. محققان نشان دادند که دوبار تردد تراکتور روی یک خاک، باعث می­شود که به وضعیت تراکم خاک به حالت قبل از عملیات زیرشکن­زنی برگردد [].اگر تردد کنترل شود، مزایای عملیات زیرشکن زنی میتواند طولانی مدت و برای رشد محصولات سودمند باشد [].
زیرشکن­ها برای به­هم­زدن خاک در عمق بیش­تر از عمق کاری وسایل خاک­ورزی مرسوم و برای شکستن لایه ­ی سخت خاک که نتیجه­ی تراکم ناشی از تردد ماشین­آلات سنگین و همچنین عملیات مکرر خاک­ورزی در یک عمق سطحی می­باشد، استفاده می­شود. بنابراین، آن­ها باید دارای یک ساق محکم باشند تا بتوانند در عمق ۴۵ تا ۷۵ سانتی­متر و یا حتی بیش­تر، کار کنند []. استفاده از زیرشکن باعث نفوذ پذیری خاک نسبت به رطوبت و ریشه­ها می­شود و افزایش محصول ناشی از کاربرد صحیح آن ۵۰ تا ۴۰۰ درصد گزارش شده است []. هر ابزار عمیق­کار دارای یک عمق بحرانی است که اگر عمق کار آن بیشتر از آن (زیر عمق بحرانی) باشد؛ به­هم خوردگی خاک اتفاق نمی افتد ولی مقاومت کششی ابزار به مقدار زیادی افزایش می­یابد. بنابراین، برای بهینه کردن عملیات خاک­ورزی عمیق باید از راه­کارهایی که می­توان عمق بحرانی را افزایش داد، استفاده نمود.

۲-۳- مقاومت کششی، سطح مقطع خاک به هم خورده و مقاومت ویژه

اندازه ­گیری مقاومت کششی و توان مورد نیاز یک ابزار خاک­ورز برای تعیین نوع و اندازه تراکتور جهت استفاده از آن ابزار بسیار مهم می­باشد[]. ازآنجا که کاهش مقاومت کششی ابزار­های خاک­ورز همواره یکی از جنبه­ های مهم عملیات خاک­ورزی می­باشد؛ بهینه سازی ادوات به­منظور کاهش مقاومت کششی از اهمیت بالایی برخوردار است [].
توان کششی مورد نیاز ابزار خاک­ورز تابعی از ویژگی­های خاک، هندسه ابزار، عمق کار و سرعت پیشروی ابزار می­باشد []. عوامل متعددی بر نحوه عملکرد ابزار­های خاک­ورز موثر اند. میزان مصرف انرژی و نیروی مورد نیاز جهت حرکت یک وسیله ابزار خاک­ورز در خاک تابعی از متغیر­هایی نظیر شکل هندسی تیغه، نحوه حرکت تیغه در خاک و شرایط اولیه خاک می­باشد []. رطوبت اولیه خاک، سرعت پیشروی، عمق و عرض کار تیغه و نیز زاویه حمله و تمایل تیغه نیز از جمله عواملی هستند که بر عملکرد برش و جابجایی خاک موثر می­باشد [].
زاویه حمله ابزار خاک­ورز یکی از عوامل موثر بر مقاومت کششی ادوات خاک­ورز به حساب می­آید. تحقیقات نشان داده که چنان­چه زاویه حمله تیغه ادوات خاک­ورز کوچک­تر باشد (تا زاویه ۵/۶۷ درجه)، نفوذ وسیله به داخل خاک راحت­تر صورت می­گیرد []. مک کیز و ماسوار (۱۹۹۷) تأثیر پارامترهای هندسی ابزار خاک ورز بر مقاومت کششی، خرد شدگی و برش خاک را مورد بررسی قرار دادند. نتایج نشان داد که زاویه حمله، عرض تیغه و عمق کار بر مقاومت کششی تأثیر معنی­داری داشت. با افزایش زاویه حمله از ۳۰ به ۹۰ درجه مقاومت کششی افزایش یافت و با افزایش دو برابری عرض کار، مقاومت کششی ۳۵ درصد افزایش یافت []. آلوکو و سیج (۲۰۰۰) تأثیر زاویه حمله بر نوع و ویژگی های شکست خاک در جلوی تیغه پهن را بررسی نمودند. نتایج نشان داد که با افزایش زاویه حمله تیغه، سطح تماس بین خاک و فلز افزایش یافت که موجب افزایش مقاومت کششی شد [].
زونه (۱۹۵۶) فرایند بریدن ، خرد­شدن ، شتاب­یافتن و بالابری خاک توسط یک تیغه صلب را مطالعه نمود و نتیجه گرفت حدود ۶۰ درصد مقاومت موجود در برابر حرکت تیغه در خاک به علت اصطکاک بین خاک و تیغه واصطکاک داخلی خاک است [].
شکافتن خاک متراکم شده توسط یک عمیق­کار مرسوم در عمق مورد نظر، نیازمند نیروی کششی بالا و همچنین باعث افزایش مصرف سوخت، افزایش استهلاک وتولید کلوخه­های بزرک می­شود []. بررسی ولف و گارنر []. درمورد انرژی لازم برای خاک­ورزی در سه عمق مختلف در خاک­های لوم شنی، حاکی از این است که عمق زیرشکن­زنی اثر معنی­داری بر مقاومت کششی و انرژی مکانیکی لازم برای خاک­ورزی دارد. در آزمایش­های آنها، وقتی که عمق از mm280 به mm440 تغییر نمود، مقاومت کششی برای هر شاخه زیرشکن از kN 5/2 به kN2/6 افزایش یافت []. دربررسی اثرشکل زیرشکن، اسمیت و ویلفورد )۱۹۸۸( گزارش نمودند که مقاومت کششی زیرشکن نوع پارابولیک، کمتر از زیر­شکن معمولی یا تریپلیکس بود و بیش­ترین نیروی عمودی (پایین­سو ) و کم­ترین مقدار لغزش چرخ­ها مربوط به زیرشکن پارابولیک بود []. پاین و تانر (۱۹۵۹) در تحقیقی جامع، اثر تغییر زاویه حمله زیرشکنمرسوم[۵] را بر مقاومت کششی و سطح مقطع به­هم خورده خاک مورد بررسی قرار دادند. افزایش زاویه حمله از ۲۰ به ۶۰ درجه بطور معنی­دار موجب افزایش مقاومت کششی گردید؛ اما سطح مقطع به­هم خورده خاک تغییر معنی­داری نداشت [].گادوین (۲۰۰۷) مطابق با شکل (۲-۱) نشان داد که مقاومت کششی ابزار خاک ورز با افزایش زاویه حمله افزایش می­یابد [].
همت و همکاران (۱۳۷۹) در بررسی اثر ارتعاش گزارش نموده ­اند که استفاده از ارتعاش موجب کاهش مقاومت کششی و مقاومت ویژه زیر­شکن به ترتیب به اندازه ۳۳ و ۳۴ درصد گردید []. نارایانارو و ورما )۱۹۸۲( یک کاهش ۵۲ درصدی در مقاومت کششی یک زیر­شکن ساق ارتعاشی در دامنه mm4 و فرکانس Hz5 و سرعت

 پیشرویkm/h 05/2 بدست آوردند []. ساکای و همکاران (۸) یک کاهش ۶۰ درصدی در مقاومت کششی یک زیر­شکن چهار­شاخه ساق ارتعاشی در دامنهmm 5 و فرکانسHz 4/3 بدست آوردند [].

زاویه حمله تیغه (درجه)

شکل ۲-۱- تغییرات مقاومت کششی ابزار خاک ورز با افزایش زاویه حمله
نوع و درجه بهم خوردگی خاک یکی از عوامل تعیین کننده در انتخاب ادوات خاک­ورزی می­باشد ولی باید نیروی موررد نیاز برای کشش و نفوذ آن برای عملکرد موثر در نظر گرفته شود.
طبق نتایج مک کیز و ماسوار (۱۹۹۷) تأثیر عرض و عمق کار بر سطح گسیختگی تأثیر معنی­داری داشت و با افزایش عمق و عرض کار سطح گسیختگی افزایش یافت، ولی تغییر زاویه حمله تأثیر معنی­داری بر سطح گسیختگی نداشت [].
کاهش مقدار مقاومت ویژه ابزار(نسبت مقاومت کششی به سطح مقطع بهم خورده خاک) بسیار مهم­تر از کاهش مقاومت کششی آن می­باشد []. با افزایش زاویه حمله، مقاومت ویژه افزایش یافت و حداقل مقاومت کششی در عمق کم­تر و زاویه حمله کوچک­تر بود [].
ازجمله تکنیک­های استفاده شده برای کاهش مقاومت ویژه خاک وکوچک کردن کلوخه­های ایجاد شده، استفاده کردن از عامل­های خاک­ورزی در عمق کم­تر، در جلوی ابزار اصلی و همچنین استفاده کردن از باله­ها روی زیرشکن­ها می­باشد.
اسپور و گادوین (۱۹۷۸) گزارش کردند که اضافه کردن باله به پاشنه ابزار زیرشکن، به ازای افزایش۳۰ درصد در نیروی کششی باعث دو برابر شدن به­هم­خوردگی شد. این افزایش معنی­دار در سطح مقطع خاک به­هم­خورد، باعث کاهش ۳۰ درصدی در مقاومت ویژه شد [].
گادوین و اسپور (۱۹۸۴)، گزارش کردند که فاصله­ی عرضی بهینه برای کاهش مقاومت ویژه بین دو زیرشکن بدون باله، هنگامی که آن­ها در یک عمق کار می­ کنند، ۵/۱ برابر عمق کاری آن­ها می­باشد ولی این در حالی است که برای ۲ زیرشکن با باله، این فاصله ۲ برابر عمق کاری زیرشکن­ها می­باشد [].
استفاده کردن ازابزار سطحی­کار جلوی ابزار اصلی موجب افزایش عمق بحرانی خاک می­شود [] و موجب کاهش در نیروی کششی و تولید خاک زراعی بهتر می­شود [] وهمچنین موجب بهبود راندمان کاری (حجم خاک نرم شده تقسیم بر نیروی کششی مالبندی) در شکافنده­های عمیق­کار می­شود [].
گادوین واسپور )۱۹۷۷( گزارش نمودند که اضافه کردن باله و ابزار سطحی­کار جلوی ابزار عمیق­کار منجر به افزایش به­هم­خوردگی خاک در عمق، کاهش مقاومت ویژه،

مطلب دیگر :

پایان نامه مقایسه اثر تمرینات مقاومتی و مقاومتی بالستیک بر برخی شاخص­های آمادگی جسمانی بازیکنان فوتبال

 افزایش عمق بحرانی و آرایش موثر­تر خاک شده است. همچنین گزارش نمودند که فاصله­ی موثر بین عامل­های خاک­ورزی با بهره گرفتن از ابزار سطحی­کار جلوی ابزار عمیق­کار وباله، افزایش می­یابد آن­ها گزارش کردند که عمق بهینه برای ابزار جلویی، برابر عمق ابزار عقبی، فاصله­ی عرضی بهینه برای دو سطحی­کار در آرایش زیگزاگ، ۵/۲ برابر عمق ابزار عقبی و فاصله­ی طولی بهینه، بین ابزار جلویی و عقبی، بزرگتر یا مساوی ۵/۱ برابر عمق ابزار عقبی می­باشد[].

گادوین و اسپور (۱۹۸۴)، گزارش کردند که هنگامی که یک سطحی­کار به صورت هم­راستا در جلوی یک عمیق­کار استفاده شود، مقاومت کششی مورد نیاز افزایش می­یابد. این افزایش در مقاومت کششی زمانی ماکزیمم می­شود که عمق ابزار سطحی­کار، نصف عمق ابزار عمیق­کار باشد. این درحالیست که سطح مقطع خاک به­هم­خورده نسبت به تک شاخه عمیق­کار کاهش می­یابد. در نتیجه مقاومت ویژه به صورت معنی­داری افزایش پیدا می­ کند. طبق گزارشات آن­ها اضافه کردن دو سطحی­کار در جلوی عمیق­کار به صورت زیگزاگ نسیت به تک شاخه­ی عمیق­کار (زیرشکن)، مقاومت کششی، تغییر معنی­داری نداشت ولی سطح مقطع خاک به­هم­خورده در آرایش زیگزاگ به صورت معنی­داری بیش­تر بود، در نتیجه مقاومت ویژه در آرایش زیگزاگ به صورت معنی­داری کم­تر شد [].
کاسیسرا و همکاران (۲۰۰۵) در تعیین مطلوب­ترین عمق ابزار سطحی­کار جلوی عمیق­کار (که در آن نسبت خاک به­هم­خورده به نیروی لازم بیش­ترین مقدار باشد) در آرایش دو سطح­کار هم­راستا، برای بهینه کردن انرژی مورد نیاز،گزارش دادند که مطلوب­ترین عمق برای ابزار جلویی، زمانی خواهد بود که عمقی برابر ۸۰% عمق ابزار عقبی (عمیق­کار) داشته باشد، زیرا تنها در این حالت است که هر دو ابزار جلویی و عقبی، هر دو بالای عمق بحرانی کار می­ کنند و اگر این نسبت رعایت نشود، حداقل یکی از ابزار­ها، زیر عمق بحرانی کار می­ کنند آن­ها برای مطلوب ترین فاصله­ی طولی نیز معادله­ی ۲-۱ را پیشنهاد دادند

 

 

 

معادله ۲-۱                               
   
   

که θ، α، β، D، d و به ترتیب زاویه­ی گسیختگی هلالی لبه­ی گوه،زاویه­ی حمله (درجه)، زاویه­ی بین صفحه­ی گسیختگی ابزار جلویی / عقبی با سطح خاک (درجه)، عمق ابزار عقبی، عمق ابزار جلویی می­باشند و در پایان ذکر کردند که عواملی از جمله، نوع خاک، سرعت ابزار­ها، هندسه­ی ابزار­ها و درصد رطوبت می ­تواند نتایج این پژوهش را دچار تغییر کند [].
در به کارگیری ابزار­های چند سطح­کار، حمزه و همکاران (۲۰۱۱) گزارش نموده اند که متصل کردن بیش از یک ابزار سطحی­کار در جلوی ابزار اصلی به صورت هم­راستا تاثیر معنی­داری در کاهش نیروی کشش نداشت و در مورد اثر باله­ها بر نیروی کشش گزارش نموده ­اند که اضافه کردن باله پشت ابزار های سطحی­کار نیروی کشش مورد نیاز را برای شکافتن خاک افزایش نمی­دهد [].
حمزه و همکاران (۲۰۱۱) در به کارگیری ابزار­های دو سطح­کار گزارش دادند که استفاده از ابزار­های سطحی­کار با عمق ۱۰، ۱۵ در جلوی ابزار عقبی با عمق ۳۰ سانتی­متر در آرایش دو سطح­کار هم­راستا نسبت به تک شاخه اصلی با عمق ۳۰ سانتی­متر در خاک رسی، به ترتیب دارای ۸/۱۷ و ۱/۳ درصد مقاومت کششی کم­تر می­باشند در حالی­که با افزودن سطحی­کار با عمق ۲۰ سانتی­متر جلوی ابزار اصلی ( عمق ۳۰ سانتی­متر)، مقاومت کششی به اندازه­ ۱/۴ درصد افزایش یافت آن­ها همچنین گزارش دادند که به کار گذاشتن دو سطحی­کار با عمق ۱۵ سانتی­متر و به صورت زیگزاگ در جلوی ابزار اصلی (عمق ۳۰ سانتی­متر) نسبت به تک شاخه اصلی (عمق ۳۰ سانتی­متر) در خاک رسی به مقدار ۹/۱۰ درصد مقاومت کششی بیش­تری نیاز دارد [].
مایلک و همکاران (۱۹۹۴) گزارش کردند که در آرایش دو سطح­کار هم راستا، اضافه کردن سطحی­کار با عمق ­های متفاوت ۷۶، ۱۲۷، ۱۷۸ و ۲۲۹ میلی­متری به یک ابزار عمیق کار با عمق ۴۵۷ میلی­متر، در خاک لوم رس سیلتی، از نظر توان مورد نیاز تفاوت معنی­داری با هم­دیگر و حتی با تک شاخه عمیق­کار (عمق ۴۵۷ میلی­متر) نداشتند. آن­ها همچنین گزارش کردند هنگامی که یک سطحی­کار در عمق ۱۷۸ میلی­متر و به صورت هم­راستا با یک عمیق­کار با عمق ۴۵۷ میلی­متر کار کند، به صورت معنی­داری سطح مقطع خاک به­هم­خورده بیش­تری نسبت به زمانی که سطحی­کار در عمق ۲۲۹ و یا ۱۲۷ میلی­متر با آن عمیق­کار استفاده شود، تولید می­ کند. اضافه کردن یک سطحی­کار با عمق ۱۲۷ میلی­متر به یک عمیق­کار با عمق ۳۵۶ میلی­متر نسبت به همان عمیق­کار تنها، به مقدار بیش از ۱۶ درصد،سطح مقطع خاک به­هم­خورده بیش­تری تولید می­کتند. و در نهایت آن­ها به این نتیجه رسیدند که توان مورد نیاز برای اضافه کردن سطحی­کار با باله، با افزایش عمق، کاهش می­یابد زیرا آن­ها در داده ­های بدست آمده از تحقیق خود، مشاهده کردند که اضافه کردن ساق باله­دار سطحی،به ترتیب نیاز به انرژی ۲/۹، ۷/۶ و ۹/۳ کیلو وات بیش­تر از زیرشکن با عمق ۳۵۶، ۴۰۶ و ۴۵۷ میلی­متر دارد [].
گازر و لغوی (۱۳۸۵)در تعیین تاثیر دو تیغه سطحی با عرض تیغه ۴۰ میلی­متر و عمق ۲۵۰ میلی­متر و در ۵۰۰ میلی­متر جلوتر از شاخه اصلی، بر مقاومت کششی، سطح مقطع.خاک.به­هم­خورده و مقاومت ویژه در سه فاصله­ی بین تیغه­ای ۵۰۰، ۷۵۰ و ۱۰۰۰ میلی­متری در مقایسه با یک زیرشکن با عرض ساق۲/۵۰ میلی­متر، عرض تیغه ۵/۶۰ میلی­متر و عمق کار ۵۰۰

نظرات 0 + ارسال نظر
برای نمایش آواتار خود در این وبلاگ در سایت Gravatar.com ثبت نام کنید. (راهنما)
ایمیل شما بعد از ثبت نمایش داده نخواهد شد