بخشی از مقاله
چکیده
برای انجام دادن کار در زمان معین، مهم ترین فاکتور تخمین تعداد روزهای کاری است. در تعیین روزکاری مناسب برای خاکورزی بعضی از عوامل محدود کننده قابل کنترل را می توان با مدیریت صحیح در محدوده مجاز نگه داشت، عوامل اقلیمی از جمله عواملی می باشند که غیر قابل کنترل بوده و مدیر اجرای عملیات کنترلی روی آنها ندارد. این مدل جهت تعیین احتمال روزهای کاری مناسب خاکورزی طراحی گردیده. مدل جهت اجرا نیازمند ورود اطلاعات هواشناسی و خصوصیات فیزیکی خاک می باشد.
از اهداف فرعی طراحی مدل محاسبه تبخیر، رواناب، نفوذ عمقی و در نهایت با توجه به موازنه آب خاک، محاسبه مقدار رطوبت ذخیره شده در عمق مورد بررسی می باشد. برای استفاده از مدل باید از عملکرد آن اطمینان حاصل نمود. بدین منظور نتایج شبیه سازی مدل برای رطوبت خاک، مشخصه های منحنی رطوبتی و هدایت هیدرولیکی غیر اشباع با دادههای اندازهگیری شده مقایسه گردید.
جهت ارزیابی از آماره های: میانگین انحراف معیار، ضریب تغییرات، ضریب کارایی مدل، میانگین درصد انحراف نسبی، رگرسیون مجموع مربعات مربع و ضریب تعیین استفاده شد. نتایج نشان داد مدل از دقت مناسبی برخوردار است. در بررسی حساسیت ورودی برنامه به مقدار رطوبت اولیه خاک، نتایج نشان داد مقدار رطوبت اولیه فقط در چند روز اول اهمیت دارد و با نزدیک شدن به سطح خاک یا افزایش رطوبت این زمان کاهش می یابد. در تعیین احتمال وقوع روزهای کاری، زمانی که فقط حد بالای قابلیت کاری به عنوان عامل محدودکننده خاکورزی در نظر گرفته شود، احتمالروزکاری نسبتاً بزرگی بدست می آید.
مقدمه
برای انجام دادن کار در وقت معین، مهم ترین فاکتور تخمین تعداد روزهای کاریست. تعداد روزهای کاری در هر منطقه با توجه به عوامل محدودکننده متفاوت است، با توجه به این عوامل در هر منطقه روزهای کاری مشخص گردد
مهم ترین عامل محدود کننده در عملیات خاکورزی میزان رطوبت خاک می باشد. برخی از عوامل تأثیر گذار بر تغییر رطوبت خاک عبارت است از: میزان و شدت بارندگی، وضعیت زهکشی خاک، درصد رطوبت موجود در هوا، تبخیر و تعرق، رواناب سطحی خاک، میزان و شدت تابش خورشید، درجه حرارت محیط، میزان پوشش گیاهی و بافت خاک می باشند
به منظور ارزیابی مقدار رطوبت خاک با توجه به مأخذهای روزانه لازم است، مقدار رطوبت خاک روز قبل، مقدار بارندگی، مقدار رواناب، زهکشی و تبخیر و تعرق مورد توجه قرار گیرد
چنانچه عملیات خاکورزی در رطوبت مناسب انجام شود، کمترین اثر تخریبی در خاک وجود خواهد داشت. در زمان انجام عملیات خاکورزی، اگر میزان رطوبت از حد بهینه بیشتر باشد، خاک فشرده می شود و در حالتی که این رطوبت کمتر از میزان بهینه باشد، خاک پودر می شود. همچنین اگر خاک خشک باشد فشار ادوات خاکورز در سطح متمرکز می شود ولی در صورت مرطوب بودن این فشار به لایه های زیرین منتقل می گردد
اجرای عملیات خاکورزی زمانی میسر است که تراکتور و ماشین های کشاورزی بر روی خاک امکان تردد داشته باشند - قابلیت تردد - و شرایط خاک به گونه ای باشد که انجام عملیات خاکورزی به نحو مطلوب امکان پذیر باشد - قابلیت کاری -
برای عملیات خاک ورزی ، از لحاظ رطوبت خاک دو حد قابل تصور است :
الف - حد بالای قابلیت کاری - UWL - ب- حد پایین قابلیت کاری - LWL -
به فاصله میان حد بالای قابلیت کاری و حد پایین قابلیت کاری که در آن امکان عملیات خاک ورزی وجود دارد، گستره قابلیت کاری برای خاک ورزی گویند. در گستره قابلیت کاری نقطه ای وجود دارد که بهترین عملکرد عملیات خاک ورزی در آن رطوبت روی می دهد. به این نقطه، رطوبت بهینه خاک برای عملیات خاک ورزی گویند
بررسی ها نشان می دهد مرز مشخصی برای رطوبت در حد پایین خاکورزی به صورتی که برای حد بالای خاکورزی وجود داشت ، موجود نیست و نمی توان مقدار رطوبت مشخصی را در این مرحله تعیین کرد که نتیجه خاک ورزی به طور ناگهانی تغییر کند. دکستر و بیرد حد پایین خاکورزی را این گونه تعریف کردند: رطوبتی که در آن مقاومت خاک دو برابر مقاومت خاک در رطوبت بهینه خاک ورزی گردد
از آنجا که تغییرات جوی زیاد می باشد هرگونه پیش بینی در خصوص روز های کاری آینده می تواند فقط به صورت احتمالات بیان شود. تعداد روزهای کاری در هر دوره زمانی تحت تأثیر آب و هوای منطقه ای، شیب زمین، نوع خاک، مشخصات زهکشی و نوع عملیات و نحوه راه اندازی و کشش ماشین های کشاورزی وسایل می باشد، جهت فراهم آوردن شرایط کار مناسب ماشین، رطوبت خاک باید در حد بهینه باشد
بنابر این ارائه مدل یا الگویی که بتواند روزهای کاری مناسب جهت عملیات خاکورزی در مناطق مختلف کشور برای محصولات مختلف با توجه به: نوع کشت - دیم یا آبی - ، روش خاکورزی، انواع خاک - ساختمان و بافت - ، وضعیت و شرایط منطقه، شرایط فنی و اقتصادی با محوریت نقش مکانیزاسیون را مشخص نماید، کاملاً ضروری به نظر می رسد.
برای تعیین احتمال روز کاری معمولاً از دو روش؛ آمارگیری از شرایط واقعی و به کارگیری مدلهای بیلان آب خاک استفاده میشود
ادواردز و بوهلجی، دادههای آماری 20 سال ایالت آیووای آمریکا را در مورد روزهای کاری عملیاتهای کشاورزی مورد بررسی قرار دادند و مستقیماً تعداد و احتمال روزهای کاری را بهدست آوردند
کوپر و همکاران، نیز با استفاده از مدل SOIL و دادههای هواشناسی 10 سال چهار منطقه اسکاتلند، تعداد روزهای کاری مناسب در خاکهای لوم رسی و لوم شنی را برآورد کردند
سیمالنگا و هیو با استفاده از دادههای هواشناسی 11 سال و یک مدل بیلان آب خاک که رطوبت خاک را به صورت روزانه تخمین میزد، روزهای مناسب کاری برای عملیات خاکورزی در مناطق نیمه خشک موروگورو تانزانیا را پیشبینی کردند. میانگین تعداد روزهای کاری برای شخم و کاشت بهترتیب 14 و 34 روز بود
روتز و هاریگان برای تعیین احتمال روز کاری برای عملیات خاک ورزی از مدلهای بیلان آب خاک استفاده کردند و اعلام کردند هدفشان توسعه مدلی است که بتواند روزهای کاری را برای عملیات های مزرعه در یک گستره وسیعی از خاک، محصول، ماشین و شرایط آب و هوایی پیش بینی کند
با توجه به اینکه دانستن روزهای کاری برای انجام عملیات کشاورزی برای محصولات مختلف دارای مزایای نسبتا زیادی می باشد و همچنین به نحوی می توان در مصرف انرژی، خاک، هزینه و ... در راستای توسعه پایدار مکانیزاسیون در کشاورزی مدیریت نمود. هدف اصلی از این تحقیق، طراحی مدل جهت تعیین احتمال روزهای کاری مناسب عملیات خاکورزی می باشد. با توجه به این هدف، نیاز است ابتدا عوامل محدودکننده جهت اجرای عملیات خاکورزی مشخص و سپس از دو شیوه آمارگیری و اندازه گیری عوامل، محدوده کاری هر عامل مشخص و سرانجام بر اساس اطلاعات مدل را طراحی نمود که در طول دوره خاکورزی روزهای مناسب کاری را با احتمال مشخص نماید
مواد و روش ها
طراحی مدل: برای تعیین احتمال روزهای کاری نیاز به مدلی است که بتواند رژیم رطوبتی خاک لخت را در سال های مختلف تخمین زده و با تعیین رطوبت خاک در لایه های مختلف و مقایسه آن با حدود رطوبتی، امکان کار را در روز معین نماید
