موضوع : تراکم خاک
تعداد بازدید : 1224 بار
تاریخ بارگذاری : 1395/05/12 - 1 سال پیش
نام دسته : نکات فنی باغداری
سه شنبه 12 مرداد 1395
تعداد بازدید : 1224 بار
تاریخ بازدید : 1395/05/12 - 1 سال پیش
نام دسته : نکات فنی باغداری
الف. نگرشی بر چگونگی ایجاد
مقدمه:
امروزه در بیشتر نقاط جهان تراکم خاک مسائل و مشکلات زیادی در تولید محصولات زراعی ایجاد کرده است. بر اساس تحقیقات انجام شده، استفاده بیش از حد از ماشین های کشاورزی به خصوص ماشین های سنگین، مدیریت نامناسب خاک ها، کشاورزی متمرکز، تناوب های زراعی با مدت زمان کوتاه و چرای بیش از حد اراضی از جمله عواملی هستند که موجب تراکم خاک می شوند. از آنجایی که متراکم شدن خاک سبب ایجاد محیطی نامناسب برای ریشه ها، هوادهی ضعیف، آب خوابیدگی، افزایش مقاومت خاک، افزایش آبشویی و فرسایش خاک می گردد، بایستی از ایجاد آن جلوگیری کرد، هر چند که بعضی مواقع فشرده کردن خاک سبب تماس بهتر بذر با خاک و در نتیجه جوانه زدن بهتر و بهبود عملکرد محصول در سال های خشک می شود. در هر حال اگرچه تراکم خاک به عنوان یکی از مسائل و مشکلات محیطی در کشاورزی مرسوم بوجود آمده است ولی اصولاً دارای علائم معلوم و آشکاری در سطح خاک نیست. برخلاف فرسایش و شوری که در آن سطح خاک دارای علائم مشخص می باشد، در تراکم بایستی ساختمان خاکی از نظر فیزیکی آزمایش شود. از آنجایی که تأثیر تراکم خاک بر محصول و ویژگی های خاک پیچیده است، بنابراین داشتن یکسری پارامترها مانند وزن مخصوص ظاهری برای توصیف آن لازم می باشد. نظر به اینکه وزن مخصوص نسبت جرم خاک خشک در واحد حجم است، بنابراین ارتباط بین فشردگی خاک و ظرفیت آن از راه نگهداری و انتقال آب یا هوا در آن معلوم و آشکار می شود. بر این اساس وزن مخصوص ظاهری خاک خشک، مقاومت به نفوذ ریشه و میزان نفوذپذیری آب در خاک در بیشتر موارد به عنوان یک پارامتر برای تعیین فشردگی خاک بیان می شود. در این مقاله سعی شده است با توجه به تحقیقات انجام شده جنبه های مدیریتی و پیشنهادهای عملی در رابطه با مسئله تراکم خاک مورد بحث قرار گیرد.
عوامل مؤثر بر تراکم خاک
- تأثیر محتوای رطوبتی خاک بر تراکم خاک
محتوای رطوبتی خاک اغلب به عنوان یک عامل مهم تأثیر گذار بر فرآیند فشردگی است. در کلیه سطوح فشردگی، مقاومت به نفوذ با کم شدن مقدار رطوبت خاک، افزایش پیدا می کند، به عبارت دیگر زیاد شدن محتوای رطوبتی خاک سبب کاهش ظرفیت نگهداری خاک می شود. آگاهی داشتن از تغییرات در فشردگی خاک در ارتباط با تغییرات محتوای رطوبتی کمک می کند تا برنامه عملیات زراعی در مقدار رطوبت مناسب انجام پذیرد. به طور معمول تغییرپذیری خاک با مقدار محتوای رطوبتی، تعداد دفعات عبور و مرور ادوات و زمان انجام عملیات خاک ورزی افزایش می یابد. بر این اساس به منظور حداقل نمودن تراکم خاک بایستی عملیات تهیه بستر را در رطوبت انجام داد. در هر حال در خاک هایی با رطوبت کم، عملیات خاک ورزی تأثیر معنی داری بر چگالی خاک تا عمق 30 سانتی متری ندارد. تراکم و رطوبت خاک فقط زمانی معنی دار خواهند بود که عمل مقایسه کردن خاک ها در یک عمق انجام پذیرد، چرا که وجود تغییرات در بین اعماق مختلف در یک پروفیل و یا در بین پروفیل های مختلف، مقایسه کردن نتایج را با مشکل مواجه خواهد ساخت. برای هر سطح از فشردگی لازم است که محتوای خاک را مطابق با حد پلاستیک، خمیری و مایع تعریف نماییم. این حدود به مقدار رس و خصوصیات کانی های آن وابسته می باشند. به طور معمول مقدار رطوبت مطلوب خاک برای انجام عملیات زراعی کمتر از حد خمیری می باشد به طوری که این مقدار رطوبت 95 درصد حد خمیری بیان شده است. در رطوبت های زیاد، اختلاف بین مقاومت خاک های متراکم شده و متراکم نشده کم می باشد. اطلاعات گزارش شده حاکی از آن است که در رطوبت پایین خاک، حتی در بارهای ماکزیمم، تغییر شکل خاک تا عمق 2 سانتی متر بیشتر نبوده است. درصورتی که در رطوبت های زیاد مقدار بار مجاز (باری که موجب فشردگی معنی دار خاک نشود) بطور قابل محسوسی پایین تر بوده است. در هر حال با افزایش رطوبت خاک، تراکم خاک نیز افزایش می یابد مگر اینکه عملیات در رطوبت مطلوب انجام گیرد.
- تأثیر عملیات زراعی مکانیزه شده بر تراکم خاک
استفاده از ماشین های کشاورزی در اغلب عملیات کشاورزی و در کلیه سیستم های زراعی مرسوم می باشد. شخم زدن، برداشت کردن، پخش کردن مواد شیمیایی و کودها از جمله عملیات زراعی به حساب می آیند که بیشتر آن ها با ماشین های کشاورزی و چرخدار انجام می شود. تراکم خاک به وسیله چرخ ها با کاهش در مقدار خلل و فرج خاک در منطقه زیر چرخ ها مشخص می شود. میزان درجه فشردگی و تراکم خاک به عواملی مانند: مقاومت مکانیکی خاک، بافت خاک، مقدار مواد شخم خورده، مقدار آب خاک، بار محوری، ابعاد چرخ ها و سرعت وابسته است. برآوردها نشان می دهد در یک مرتبه تردد، بیش از 30 درصد از سطح زمین در معرض عبور و مرور ماشین های کشاورزی (حتی در سیستم های بی خاک ورزی) قرار می گیرد، این مسئله در سیستم های کم خاکورزی با 2 الی 3 بار عبور، 60 درصد و در سیستم های خاک ورزی مرسوم با رفت و آمدهای متعدد، 100 درصد در طی یک سیکل زراعی خواهد بود. انجام عملیات خاک ورزی و عبور و مرور با استفاده از ماشین های سنگین می تواند سبب تراکم خاک در انواع مختلفی از خاک ها و شرایط اقلیمی در سیستم های مختلف زراعی شود. در هر حال استفاده از ماشین های کشاورزی سنگین، افزایش بار محوری چرخ ها و تردد اضافی منتج به افزایش تخریب ساختمان خاک زیرین در هر دو سیستم های خاک ورزی (مرسوم و حفاظتی) می گردد، هرچند تخریب خاکدانه ها و ساختمان خاک در سیستم خاک ورزی حفاظتی کمتر می باشد. اثرات خاک ورزی مرسوم، کم خاک ورزی و بی خاک ورزی بر مقدار رطوبت خاک، مواد آلی خاک و تراکم آن به وسیله محققان زیادی بررسی شده است. نتایج نشان داده است که سیستم های بی خاک ورزی نسبت به سیستم های خاک ورزی مرسوم و کم خاک ورزی موجب ذخیره رطوبت بیشتری در خاک به خصوص در سال های خشک و کم باران می شوند. از طرفی میزان مواد آلی خاک در سیستم های کم خاک ورزی و بی خاک ورزی نسبت به خاک ورزی مرسوم افزایش داشته است. در صورتی که عملیات کشاورزی در شرایطی انجام شود که خاک خشک یا بسیار خشک باشد، تراکم خاک به طور معنی داری به حداقل مقدار خواهد رسید عبور و مرور در مسیر نا مشخص و تصادفی در مزرعه می تواند موجب تراکم شدید خاک، کاهش نفوذ و افزایش انرژی مصرفی گردد. در هر حال خاکی که در ضمن عملیات خاک ورزی و تهیه بستر مدیریت شود دارای نفوذ پذیری بیشتر، مقاومت پایین تر و با ثبات تر خواهد بود.
- بار محوری به عنوان منشاء تراکم خاک
در کشاورزی متمرکز اغلب تراکم خاک به وسیله بار خارجی در سطح خاک ناشی از تردد ماشین های زراعی یا دام ها به وجود می آید. این عوامل خسارت قابل توجه ای به ساختمان خاک شخم خورده، خاک زیرین، محصول تولیدی و محیط زیست وارد می کند. به طور معمول خاک هایی که در طول رد چرخ ها بوده ( بخصوص خاک لایه بالایی) و یا در محل های دور زدن در کنار مزرعه قرار دارند، بیشتر متراکم می شوند. از طرف دیگر اغلب تراکتورها و ماشین ها، فشاری بیش از حدود توصیه شده به زمین وارد می کنند. بر این اساس در بیشتر مواقع توصیه می شود از ماشین های کشاورزی که به طور همزمان چندین کار را انجام می دهند استفاده شود. این مسئله می تواند سبب کاهش معنی دار تعداد عبور و مرور گردد. خسارت ناشی از تراکم خاک به طور معمول در عمق های پایینی پروفیل خاک اتفاق می افتد آزمایش ها نشان داده است که در صورت ثابت بودن فشار باد تایر، اضافه کردن بار محوری تراکتور سبب افزایش مقدار تنش های وارد به خاک و افزایش وزن مخصوص ظاهری در عمق های سطحی و در عمق های نزدیک به سخت لایه می گردد. برخلاف فشردگی های سطحی که اغلب به وسیله سیستم های مدیریتی و انجام عملیات خاک ورزی سطحی بر طرف می شود، تراکم خاک زیرین طولانی و ممکن است در بعضی مواقع دایمی گردند. نتایج تحقیقات انجام شده بیان کننده این مطلب است که بارهای محوری 10،6،4و 15 تن موجب متراکم شدن خاک به ترتیب تا اعماق 50،40،30 و 60 سانتی متری خاک خواهد شد. بر این اساس یکی از روش های کاهش تراکم خاک زیرین در اراضی زراعی، کاهش میزان بار محوری به کمتر از 6 تن است.
- تأثیر چرخ ها بر تراکم خاک
بار چرخ، نوع تایر و فشار باد علاوه بر این که وزن مخصوص ظاهری را افزایش می دهند نقش مهمی را در تراکم خاک بازی می کنند. اغلب کلیه تایرها، تراکم خاک را در مسیر چرخها به طور معنی داری افزایش می دهند در صورتی که فقط تعداد محدودی از آن ها فشردگی را در نزدیک مسیر چرخ ها بوجود می آورند. هر قدر فاصله از مسیر چرخ ها بیشتر شود فشردگی خاک بخصوص در لایه زیرین کمتر اتفاق می افتد. در این راستا استفاده از تایرهای رادیال سبب کاهش تراکم خاک، کاهش بوکسوات و افزایش سرعت پیشروی می شود. بسیاری از محققان گزارش کردند که انجام عملیات با تایر های کم فشار، به طور معنی داری تراکم خاک را کاهش و عملکرد را افزایش می دهد. در صورتی که فشار زیاد باد تایرها موجب افزایش تراکم خاک می گردد. همچنین میزان بوکسوات چرخ ها نیز بر درجه تراکم خاک موثر است. تأثیرات بکسوات بر درجه تراکم خاک تا عمق 5 سانتی متری است هر چند افزایش بوکسوات موجب زیاد شدن تراکم خاک می شود ولی مقادیر شاخص مخروطی به عنوان معیاری برای تشخیص تراکم خاک، در صورتی که در محدوده بوکسوات 20-10 درصد قرار گیرند اختلاف معنی داری با یکدیگر نخواهد داشت. در هر حال بهبود مشخصه های کششی از راه کاربرد تایرهای رادیال می تواند سبب کاهش بوکسوات چرخ ها و افزایش سرعت پیشروی به طور معنی داری گردد.
- تأثیر تعداد دفعات عبور و مرور بر تراکم خاک
تعداد دفعات عبور نقش مهمی را در تراکم خاک بازی می کند چرا که تغییر شکل خاک با تعداد دفعات عبور می تواند افزایش یابد. اولین عبور و مرور چرخ، دلیل اصلی فشردگی کل خاک شناخته شده است. تراکم خاک زیرین ممکن است در اثر تکرار عبور و مرور ماشین هایی با بار محوری بیش از 9 تن، می تواند وزن مخصوص ظاهری و مقاومت به نفوذ در خاک زیرین و در عمقی پایین تر از 30 سانتی متر را افزایش دهد. ایجاد یک چنین تغییراتی در ویژگی های فیزیکی خاک می تواند بر عملکرد محصول در دراز مدت تأثیر منفی بگذارد. در بعضی مواقع ممکن است سبب افزایش مقاومت خاک نشود ولی سبب کاهش خلل و فرج و ظرفیت نگهداری آب در خاک گردد.
- تأثیر تردد دام ها بر تراکم خاک
لگد شدن خاک در هنگام چرای دام ها می تواند تأثیر منفی معنی دار بر رشد گیاه و ویژگی های خاک به ویژه در خاک مرطوب داشته باشد. این مسئله هم چنین می تواند بر حرکت آب و مواد غذایی در خاک نیز تأثیر داشته باشد. میزان تراکم خاک ناشی از تردد دام ها در سطح مزرعه تابع تعداد رفت و آمد، رطوبت خاک، پوشش گیاهی، شیب و نوع کاربری زمین خواهد بود. در هر حال تراکم خاک ناشی از حرکت دام به عنوان یکی از عوامل فرسایش کیفیت ویژگی های فیزیکی خاک به شمار می رود. در این راستا، مقاومت به نفوذ یکی از ویژگی های مهم خاک ها می باشد که به مقدار زیادی تحت تأثیر حرکت دام ها روی سطح خاک قرار دارد. گزارش ها حکایت از آن دارد که حدود مقاومت به نفوذ خاک بدون در نظر گرفتن خسارت رفت و آمد دام، 600تا 800 کیلو پاسکال می باشد. به طور معمول در شرایط چرای سنگین، وزن مخصوص و مقاومت به نفوذ در عمق 2.5-0 سانتی متر خاک، به طور معنی داری بزرگ تر از شرایط چرای متوسط و سبک خواهد بود. رفت و آمد دام ها همچنین می تواند بر ظرفیت اشباع خاک تأثیر گذاشته و نفوذ آب در خاک را کاهش دهد.
- عمق بحرانی تراکم خاک متاثر از حرکت دام ها
عمق تراکم خاک ناشی از حرکت دام ها، به عواملی مانند وزن دام و رطوبت خاک وابسته است و به طور معمول در دامنه ای از 5 تا 20 سانتی متر قرار می گیرد. برخی از محققان اعتقاد دارند که تأثیر این نوع فشردگی اغلب به سطح و حداکثر تا متوسط عمق 20 سانتی متری محدود می شود و بیشترین تأثیر آن تا عمق 5 سانتی متری است. هم چنین با افزایش تعداد دام در واحد سطح در هنگام چرای مزارع یا علفزار ها، میزان آبشویی و تلفات خاک افزایش و نفوذ آب کاهش می یابد.
گردآوری و تدوین:
مجید روزبه (دکتری مکانیزاسیون کشاورزی)
مرتضی الماسی (استاد گروه مهندسی مکانیک ماشین های کشاورزی و مکانیزاسیون دانشگاه شهید چمران اهواز)
در این دسته :