SUPERVISOR
Ali Esehaghbeygi,Abbas Hemmat
علی اسحق بیگی (استاد مشاور) عباس همت (استاد راهنما)
STUDENT
Seyed hosein Musavizade
سیدحسین موسوی زاده
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393
TITLE
Development and Evaluation of a Multi-Level Topsoil Tillage Implement for Increasing Soil Loosening Efficiency
In recent years, irrigated and dryland crop production under non-inversion tillage (plow less) systems have been increasing in Iran. Due to low organic matter content, the soils in the region (central Iran) have low structural stability and hardsetting features. Moldboard plowing at low soil water content can result in producing large clods and undulated soil surface. Therefore, choosing a suitable tillage system which can replace moldboard plowing is essential. Researchers in recent years showed that attaching shallow leading tines ahead of the deep tines for deep tillage give the highest significant decrease in specific draft. Little information on using the multi-level tillage implements in topsoil has been reported. In this study, multi-level topsoil tillage implements with five tine arrangements consisted of (one-level (1I), two-level in-line (2I), two-level offset (2O), three-level in-line (3I) and three-level offset (3O)) were developed using tines similar to tines of a locally made rigid-shank cultivator named Khishchee . Their soil loosening performances for topsoil tillage (20 cm deep) were compared with a two-body moldboard plow under three water contents (0.5, 0.7 and 0.9 plastic limit) in a clay loam soil at the Research Farm of Isfahan University of Technology (central Iran). The optimum width spaces between deep tines (20 cm deep), middle-deep tines (15 cm deep) and shallow tines (10 cm deep) were obtained 30, 25, and 25 cm, respectively. The effect of tine arrangements and water content on draft, soil disturbance area, specific draft, soil cone index and bulk density, clod mean weight diameter (MWD), and fuel consumption were investigated. The data of experiments over three soil water contents were analyzed using a combined analysis of variance in a randomized complete blocks design. The moldboard plow had the largest specific draft, clod mean weight diameter, fuel consumption and the smallest soil cone index in 0 to 20 cm soil layer. The three-level offset (3O) tillage implement had the lowest fuel consumption and specific draft, the highest soil loosening efficiency and the highest significant decrease in soil bulk density. Plowing at water content of 0.7 plastic limit had the highest significant decrease in specific draft and clod mean weight diameter for both moldboard plow and non-inversion tillage implements, and the higher soil loosening efficiency than for lower and higher water contents. It can be concluded that plowing with a three-level offset (3O) tillage implement at water content of 0.7 plastic limit could have better loosening performance than the other tillage implements tested. Therefore, the advantages of using a multi-level topsoil tillage implements can be effective soil loosening, reduction in secondary tillage operations, reduction in the tractor passing on soil surface and decrease in fuel consumption and mechanical energy use. Thus, the three-level offset (3O) tillage implement can be suggested as a suitable tillage implement for replacing moldboard plow in the region. Keawords: Non-inversion tillage, Multi-level tillage implements, Soil loosening, Draft force, Clod mean weight diameter.
در سالهای اخیر، تولید محصول تحت سیستمهای بیبرگردانورزی (بدون گاوآهن برگرداندار) در ایران افزایش یافته است. بهدلیل کمبودن محتوای ماده آلی، خاکهای منطقه (ایران مرکزی) ساختمان ناپایدار و سختشوندهای دارند. عملیات برگردانورزی تحت محتوای کم رطوبت خاک میتواند باعث ایجاد کلوخههای درشت و بهمزدن تسطیح زمین شود. بنابراین، انتخاب یک سیستم مناسب خاکورزی که بتواند جایگزین عملیات برگردانورزی شود ضروری است. تعدادی از محققین در سالهای اخیر نشان دادند که بستن ابزارهای سطحکار در جلوی ابزارهای عمقیکار برای خاکورزی عمیق باعث بیشترین کاهش معنیدار در مقاومت ویژه خاک شد. دانستههای اندکی در رابطه با استفاده از خاکورزهای چندسطحکار در عمق سطحی گزارش شده است. در این پژوهش، تعدادی از ادوات خاکورزی چند سطحکار در عمق سطحی با پنج آرایش ابزار روی شاسی (یکسطحکار (1I, I: In-line)، دوسطحکار همراستا (2I)، دوسطحکار زیگزاگ (2O, O: Offset)، سهسطحکار همراستا (3I) و سهسطحکار زیگزاگ (3O)) با استفاده از یک ابزار خاکورز محلی کولتیواتور ساقصلب تیغهمثلثی بهنام خیشچی ساخته شدند و عملکرد آنها در نرمسازی خاک تحت خاکورزی سطحی (در عمق 20 سانتیمتر) با یک گاوآهن برگرداندار دوخیش با عرض کار مؤثر 70 سانتیمتر، در سه سطح رطوبتی PL5/0، PL7/0 و PL9/0 (PL: حد خمیری) در یک خاک لوم رسی در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه صنعتی اصفهان (ایران مرکزی) مقایسه شد. فاصله عرضی بهینه بین ابزارهای عمقیکار (در عمق 20 سانتیمتر) میانعمقکار (در عمق 15 سانتیمتر) و سطحکار (در عمق 10 سانتیمتر) بهترتیب 30، 25 و 25 سانتیمتر بدست آمد. تأثیر آرایشهای ابزار و محتوای رطوبتی خاک بر نیروی مقاومت کششی، سطح بهمخورده خاک، مقاومت ویژه، شاخص مخروط و چگالی ظاهری خاک، میانگین وزنی قطر (MWD) کلوخهها و مصرف سوخت آزمایش شد. نتایج آزمایش روی سه محتوای رطوبت خاک با استفاده از تجزیه مرکب واریانس در قالب طرح بلوک کامل تصادفی تجزیه و تحلیل شد. گاوآهن برگرداندار دارای بیشترین مقاومت ویژه، میانگین وزنی قطر کلوخهها، مصرف سوخت و کمترین شاخص مخروط در عمق صفر تا 20 سانتیمتر خاک بود. خاکورز سهسطحکار زیگزاگ (3O) دارای کمترین مصرف سوخت و مقاومت ویژه، بیشترین بازدهی نرمسازی خاک، بیشترین سطح بهمخورده خاک و بیشترین کاهش معنیدار در چگالی ظاهری خاک بود. خاکورزی در رطوبت PL7/0 نسبت به رطوبتهای بالاتر و پایینتر باعث بیشترین بازدهی نرمسازی خاک، بیشترین کاهش معنیدار در مقاومت ویژه و میانگین وزنی قطر کلوخهها برای گاوآهن برگرداندار و ابزارهای خاکورز بیبرگردانورزی بود. میتوان نتیجه گرفت که خاکورزی با یک خاکورز سهسطحکار زیگزاگ (3O) در رطوبت PL7/0 دارای عملکرد نرمسازی بهتری نسبت به خاکورزهای آزمایش شده دیگر بود. بنابراین، مزایای استفاده از خاکورزهای چند سطحکار در عمق سطحی میتواند شامل نرمسازی مؤثر خاک در خاکورزی اولیه، کاهش تعداد عملیات خاکورزی ثانویه، کاهش تعداد تردد تراکتور روی سطح خاک و کاهش مصرف سوخت و انرژی مکانیکی باشد. از این رو، خاکورز سهسطحکار زیگزاگ (3O) میتواند بهعنوان یک ابزار خاکورز مناسب بهمنظور جایگزینی عملیات برگردانورزی در منطقه پیشنهاد شود. واژههای کلیدی: بیبرگردانورزی، خاکورز چند سطحکار، نرمسازی خاک، مقاومت کششی، میانگین وزنی قطر کلوخه.