بخشی از مقاله
مقدمه
خاکورزی از جمله عملیاتی است که بر رشد گیاه و تولیدات کشاورزی تأثیرگذار است. هدف از خاکورزی مطلوب، ایجاد محیطی مناسب برای جوانهزنی بذر و رشد ریشه میباشد. برای انجام عملیات شخم پس از آبیاری و یا بارندگی، خاک باید به یک رطوبت بهینه برسد. رطوبت بهینه برای خاکورزی - OPT - 2 رطوبتی است که اگر خاکورزی در آن انجام شود بیشترین مقدار خاکدانههای کوچک ایجاد میگردد - دکستر و برد، . - 2001 مطابق مدل ارائهشده توسط کولن - 1987 - و آلوکو و کولن - 2000 - ، زمانی که خاک از یک نقطه آغازین مرطوب، خشک میشود چگونگی تغییرات درجه اشباع آب منفذی و پیوندهای مویینهای بین خاکدانهها و درون خاکدانهها با یکدیگر متفاوت است - شکل . - 1 در شکل 1 در قسمت افقی منحنی B بدون افزایش مکش آب خاک - یا با افزایش جزئی - درجه اشباع آب منفذی بین خاکدانهای کاهش پیدا میکند و بهطور هم زمان با خالی-شدن آب از فضای منافذ بین خاکدانهای، در منحنی D مقاومت پیوندی نیز در فضای بین خاکدانهای کاهش پیدا میکند.
این اتفاق در اندازه ویژهای از منافذ بین خاکدانهای - با فراوانی زیاد - ، و مکش و رطوبت خاک رخ میدهد که همان رطوبت و مکش بهینه برای خاکورزی OPT - و - hOPT است. شکل -1 مدل خردشوندگی مویینهای خاکدانهها پیشنهاد شده بهوسیله کولن 1987 - - ، منحنیهای: A، مکش - درجه اشباع منفذی درون خاکدانهها؛ B، مکش - درجه اشباع منفذی بین خاکدانهها؛ C، مکش - پیوند مویینهای - مقاومت پیوندی - درون خاکدانهها؛ D، مکش - پیوند مویینهای - مقاومت پیوندی - بین خاکدانهها - آلوکو و کولن، . - 2000 هدف از این پژوهش تعیین رطوبت بهینه خاک برای خاکورزی با استفاده از مدل خردشوندگی مویینهای در خاکهای ورتیسول میباشد. بهدلیل دشواری تعیین این رطوبت و نیاز به امکانات آزمایشگاهی، ارائه توابعی جهت برآورد OPT با استفاده از برخی حدود تجربی کارایی خاک نیز ضروری بهنظر میرسد.
مواد و روشها
نمونهبرداری خاک در تابستان 91 از خاکهای ورتیسول دشت زرین شهرستان کوهرنگ واقع در استان چهار-محال و بختیاری صورت گرفت. 35 نمونه خاک سطحی - عمق 0-25 سانتیمتر - برداشت شد. حد خمیری - 3/ - خاک با استفاده از روش فیتیله 3 میلیمتری - مکبراید، - 1993 و آزمون تراکم استاندارد خاک برای تعیین Proctor به روش استاندارد بریتانیا شماره - 1990 - 1377 انجام شد. مقدار رطوبت خاک در مکش ماتریک 50 هکتوپاسکال - 50hPa - با استفاده از دادههای منحنی مشخصه رطوبتی خاک درونیابی شد.
اساس مدل خردشوندگی مویینهای بر تعیین مقاومت پیوندی بین خاکدانهها - مقاومت کششی - در رطوبتهای مختلف می-باشد. بدین منظور نمونه خاکهای دستنخورده - با چگالی ظاهری طبیعی - ، ابتدا به کمک اسپری آبپاش به رطوبتی کمتر از رطوبت حد خمیری رسانیده شده و سپس درون قالب مخصوص دو تکه - با ارتفاع 10 و قطر 3/5 سانتیمتر - ریخته شدند. نمونه خاکهای استوانهای حاصل، بهصورت متوالی در هوای آزاد خشک شدند تا هر نمونه به رطوبت پایینتری برسد. پس از خشککردن و به تعادل رسیدن در هر مرحله، قطر و ارتفاع هر نمونه پیش از آزمایش مقاومت کششی با کولیس دیجیتال اندازهگیری شدبرای. هر خاک تقریباً 15 نمونه استوانهای به رطوبتهای مختلف رسانیده شد و مقاومت کششی آنها به روش غیرمستقیم - برزیلی - اندازهگیری گردید.
برای محاسبه مقاومت کششی t - N/cm2 - معادله زیر به کار گرفته شد - دکستر و کروزبرگن، : - 1985 که در آن F نیرو بر حسب hi - N - و DI به ترتیب ارتفاع و قطر نمونه خاک - پیش از آزمایش - بر حسب - cm - و g - x - ضریب صافشدگی میباشند. مقدار g - x - با استفاده از معادله زیر محاسبه شد - فرایدمن، : - 1964در این معادله x نسبت صافشدگی بوده و برابر با a - x = a/y عرض بخش صافشده و y فاصله بین بخشهای صافشده در نقطه شکستگی - است. سپس مقادیر رطوبت هر نمونه خاک بعد از آزمایش مقاومت کششی به روش وزنی تعیین گشت و مکش معادل آن با استفاده از دادههای منحنی مشخصه رطوبتی خاک درونیابی شد.
در هر رطوبت با توجه به اندازهگیری ابعاد نمونه، تعیین چگالی ظاهری و تخلخل خاک، مقادیر درجه اشباع آب منفذی محاسبه گردید. برای هر یک از نمونه خاکها مقادیر تنش مؤثر Pw - N/cm2 - با توجه به رابطه زیر محاسبه شد که در آن Pw نیروی پیوندی مویینهای - تنش مؤثر - N/cm2، 0/01 ثابت تبدیل واحد، h مکش ماتریک - hPa - و S درجه اشباع آب منفذی میباشد. درجه اشباع آب منفذی بین خاکدانهای از رابطه زیر محاسبه گشت - آلوکو و که در آن t مقاومت کششی - N/cm2 - ، 0/01 ثابت تبدیل واحد، h مکش ماتریک - hPa - و Si درجه اشباع آب منفذی بین خاکدانهای میباشد. رطوبت و مکش بهینه برای خاکورزی OPT - و - در شرایطی در نظر فیزیک، فرسایش و حفاظت خاک گرفته شد که t با خشکشدن کاهش یافته و سپس افزایش یابد - منحنی D در شکل . - 1 در نهایت توابع انتقالی برای برآورد OPT با استفاده از برخی حدود تجربی کارایی خاک نیز استخراج شد.
