طبق نظریه ی تلی‌شی (Telishi) حدود 30 درصد از توان تراکتور ها در مزارع مکانیزه صرف کشیدن گاوآهن می شود. در اینجا کشش عبارت است از مولفه افقی نیرویی که برای کشیدن گاوآهن در خاک مورد نیاز است.
این مولفه موازی با جهت حرکت تراکتور می باشد. نیروی کشش صرف شکستن، بالا آوردن، برگرداندن و پودر کردن خاک می شود.
منظور ما از پودر کردن خاک، عبارت است از خرد کردن و تبدیل خاک به ذرات ریز بطوری که گیاه بتواند در آن به خوبی مستقر شود و رشد کند.
مقدار انرژی مورد نیاز برای پودر کردن خاک بستگی به جنس و مقاومت خاک دارد. مقاومت خاک به نوع و شرایط فیزیکی خاک، فعالیت های کشاورزی که در خاک انجام شده و سایر عواملی که روی شرایط فیزیکی خاک اثر می گذارد بستگی دارد. مقاومت یک خاک مرطوب به تدریج که خشک می شود افزایش می یابد و در نتیجه مقدار انرژی لازم برای پودر کردن آن نیز افزایش خواهد یافت.
چون خیش های گاوآهن با خاک تماس زیادی دارند، وقتی خاک زیاد مرطوب باشد اصطکاک بین خاک و گاوآهن به علت چسبیدن ذرات خاک به گاوآهن افزایش می یابد و در نتیجه نیروی لازم برای کشیدن گاوآهن در خاک نیز افزایش خواهد یافت. بنابراین پیدا کردن درصدی مناسب از رطوبت خاک که در آن نیروی لازم کمتر باشد و در مصرف انرژی و هزینه صرفه جویی شود اهمیت دارد. در ادامه به بررسی آزمایش انجام شده ی شخم زدن زمین با درصد های متفاوت رطوبت خاک و بررسی مقاومت کششی گاوآهن و مقدار پودر شدن خاک خواهیم پرداخت.
اثر رطوبت خاک روی مقاومت کششی گاوآهن
بر اساس تحقیقات انجام شده اثر رطوبت خاک روی مقاومت کششی گاوآهن در جدول بالا آورده است. هر رقم از اعداد جدول میانگین چهار بار تکرار است.
طبق داده های این جدول مقاومت کششی گاوآهن همراه با درصد رطوبت خاک تا رطوبت 20 درصد که حد پایینی دامنه خمیری خاک مورد استفاده است افزایش و از آن به بعد به تدریج کاهش یافته است.
دلیل افزایش مقاومت کششی با درصد رطوبت خاک این است که تقریبا 50 درصد از نیروی کششی صرف بریدن و شکستن خاک، 30 درصد صرف بالا بردن خاک بر روی برگردان و برگردانیدن و پودر شدن آن و 20 درصد صرف خنثی کردن مقاومت غلطشی می گردد.
درصد رطوبت خاک معمولا تاثیر چندانی روی مقدار مقاومت غلطشی ندارد ولی نیرویی که صرف بریدن و شکستن خاک می شود طبق آزمایشات انجام شده با درصد رطوبت خاک تا حد پایینی دامنه ی خمیری افزایش و سپس کاهش می یابد.
نیروی لازم برای بالا بردن خاک بر روی برگردان و برگردانیدن و پودر کردن آن با رطوبت نیز افزایش می یابد و دلیل آن چسبندگی بیشتر ذرات خاک به برگردان می باشد، چون شدت چسبندگی با افزایش رطوبت نسبت مستقیم دارد.
نتیجتا مقاومت کششی گاوآهن با ازدیاد درصد رطوبت خاک افزایش می یابد.
اثر رطوبت خاک روی درجه پودر شدن خاک
همچنان که خیش ها در داخل خاک به طرف جلو کشیده می شوند فشاری به طرف بالا و به سمت راست به خاک وارد می شود، قطعات خاک شکسته می شود و به تدریج که از خاک برگردان بالا می آیند، این قطعات روی هم مالیده شده، خرد و کوچک می گردند. با برگشتن و ریخته شدن این خاک ها به داخل شیار قبلی آخرین مرحله پودر شدن خاک انجام می گیرد.
جدول بالا نشان دهنده رابطه درصد رطوبت خاک با اندازه خرد شدن کلوخه های تشکیل شده از خاک می باشد. بعد از انجام این آزمایش و عمل شخم زدن، کلوخه های تشکیل شده از خاک از نظر اندازه به 4 دسته تقسیم شده اند:
- کلوخه هایی که قطر تقریبی آنها از 100 میلی‌متر بیشتر بوده اند. طبق جدول بالا، درصد وزنی این کلوخه ها همراه با افزایش رطوبت خاک تا رطوبت 15 درصد کاهش و سپس افزایش یافته است. چنانچه مقدار این کلوخه ها زیاد باشد برای تهیه بستر بذر بایستی با دیسک خرد شوند و برای بذر کاری مناسب نیستند.
- کلوخه هایی که قطر تقریبی آنها بین 10 تا 100 میلی‌متر بود. برای خرد کردن این کلوخه ها نیز ممکن است به دیسک نیاز باشد.
- کلوخه هایی که قطر تقریبی آنها بین 0.84 تا 10 میلی‌متر(خاکدانه) بود. این انداز هاز خاک برای تهیه بستر کاملا مناسب است و نیازی به خرد کردن و استفاده از دیسک ندارد. درصد این نوع خاکدانه تا رطوبت 16 درصد افزایش و از آن به بعد کاهش یافته است.
- کلوخه هایی که قطر تقریبی آنها کمتر از 0.84 میلی‌متر(خاکدانه) بود. طبق نظریه کالاهان (Callaghan) و همکارانش این نوع خاکدانه ممکن است توسط باد برده شود (فرسایش خاک توسط باد). درصد این نوع خاکدانه تا رطوبت 14 درصد کاهش وسپس شروع به افزایش نموده است. این افزایش تا رطوبت 20 درصد (حد پایینی دامنه خمیری) ادامه داشته و از آن به بعد دوباره کاهش یافته است.
طبق داده های جمع آوری شده از این آزمایش در جدول بالا، درجه پودر شدن خاک در رطوبت های مختلف متفاوت است. برای خرد کردن کلوخه های طبقه یک و دو و تهیه بستر همانطور که قبل تر اشاره شد نیاز به یک یا دو بار دیسک زدن می باشد که این خود از نظر اقتصادی هزینه های شما را افزایش می دهد. به علاوه با استفاده از دیسک ممکن است کلوخه ها بیش از حد نیاز ریز شده و توسط باد برده شوند. کمترین درصد این دو طبقه در رطوبت 15 تا 16 درصد است. بیشترین درصد خاکدانه ستون 3 جدول که مناسب ترین خاک برای تهیه بستر است در رطوبت بین 14 تا 16 درصد و کمترین درصد خاکدانه ستون 4 در رطوبت بین 13 تا 15 به دست آمده است
کارایی گاوآهن برگرداندار در هر مقدار رطوبت خاک
اگر قصد خرید گاوآهن را دارید باید بدانید که گاوآهن برگرداندار از رایج ترین و قدیمی ترین نوع گاوآهن می باشد که در سراسر جهان بیشترین استفاده را دارد. این گاوآهن مقداری از خاک را بریده و سپس با توجه به طراحی خیش های خود، آن را بر می گرداند. با توجه به قابلیت برگرداندن خاک، این نوع گاوآهن برای خاک زمین هایی که رطوبت و تری بالایی دارند انتخاب مناسبی نمی باشد. چراکه با برگردانده شدن خاک و روی سطح آمدن خاک، درصد زیادی از رطوبت خاک را می گیرد که به ضرر رشد محصولات کاشته شده است.
برای خاک هایی با درصد رطوبت کم و خشک که مقاومت کششی آن ها نیز بیشتر است، گاوآهن برگرداندار می تواند با قدرتی که دارد به راحتی زمین شما را شخم بزند و آماده کند.
انواع گاوآهن برگرداندار
گاوآهن یک طرفه دو خیش ساده ترین و همچین ارزان ترین نوع گاوآهن است که اگر بودجه کمی دارید بهترین انتخاب است. همچنین با در نظر گرفتن اندازه زمین شما هرچه تعداد خیش های گاوآهن بیشتر باشد، در زمان کمتری فرایند خاکورزی زمین شما انجام می شود.
با این وجود اگر همچنان بودجه کمی برای خرید گاوآهن دارید ولی می خواهید در زمان کمتری زمین خود را شخم بزنید، خرید گاوآهن سه خیش انتخاب مناسب تری است. اما در صورت داشتن زمین بزرگ، این دو نوع گاوآهن اصلا با توجه به زمان زیادی که از شما می گیرند به صرفه نیستند و باید به فکر خرید گاوآهن چهار خیش و یا انتخابی بهتر یعنی خرید گاوآهن پنج خیش باشید.
در مقابل گاوآهن های دوطرفه را داریم که قیمت بالاتری دارند. گاوآهن های یک طرفه مشکلات و محدود هایی مانند کوبیده شدن ابتدا و انتهای زمین، زمان زیاد عملیات شخم و کاهش بازده آبیاری دارند که گاوآهن های دوطرفه این مشکلات را به حداقل رسانده اند. با این وجود اگر به دنبال گاوآهنی هستید که برای شما بهترین بازخورد و بیشترین کارایی را داشته باشد، خرید گاوآهن دوطرفه سه خیش است و در صورت داشت زمینی بزرگ تر، خرید گاوآهن دوطرفه چهار خیش.
نتیجه گیری
طبق جدول اول کمترین مقدار مقاومت کششی گاوآهن وقتی است که رطوبت خاک 10 درصد باشد. خاک در این رطوبت به کلوخه های درشتی (ستون یک جدول دوم) تبدیل می شود که برای خرد کردن این کلوخه ها به دیسک زدن نیاز است. در نتیجه مقدار انرژی مصرف شده از بقیه حالت ها بیشتر می شود.
با در نظر گرفتن این آزمایش و نکات ذکر شده می توان نتیجه گیری کرد که مناسب ترین رطوبت برای تهیه یک بستر مناسب و اقتصادی و جلوگیری از فرسایش احتمالی خاک برای انجام عمل شخم این نوع خاک ها بین 14 تا 16 درصد می باشد. مشاهده شده که در این محدوده چسبندگی ذرات خاک به گاوآهن نیز کمتر بوده است.
