مجتبی جابری معز

دردﻧﯿﺎی اﻣﺮوز خاک به عنوان بستر تولید محصولات زراعی و باغی یکی از مهم ترین عوامل تولید محصولات کشاورزی میباشد، که با افزودن ﻣﻮاد ﻣﺨﺘﻠﻒ ﺑﻪ ﻋﻨﻮان ﻣﻮاد اﻓﺰودﻧﯽ نظیر سوپرجاذب، سعی برﺑﻬﺒﻮد ﺧﻮاص ﻓﯿﺰﯾﮑﯽ و مکانیکی ﺧﺎک میﺷﻮد. مواد سوپرجاذب باعث افزایش ظرفیت نگه داری آب خاک و کاهش شدت تنش خشکی می شوند. هدف از این پژوهش، بررسی اثر سوپر جاذب بر خواص فیزیکی و مکانیکی خاک از جمله تنش پیش تراکمی، تراکم پدیری و تخلخل بود. آزمایشات در سال 1399 در آزمایشگاه مکانیک خاک گروه مکانیک بیوسیستم دانشگاه بوعلی سینا انجام شد. سوپرجاذب با تیمارهای 0، 1، 2، 3 و4 گرم در هر کیلوگرم خاک و جرم حجمی خاک در سه سطح 4/1، 5/1، 6/1 و رطوبت در دو سطح 10% و 15% آماده گردید. قبل از شروع آزمایشات خاک مورد استفاده تجزیه و تحلیل شد. نتایج نشان داد بافت خاک لوم رسی شنی با ترکیب 46% ماسه، 27% سیلیت و 26% رس بود. از آزمون های نشست صفحه ای، آزمون فشردگی محصور، آزمون فشردگی تک محوری و آزمون برش مستقیم برای بدست آوردن تنش پیش تراکمی، تنش محوری و تراکم پذیری نمونه ها که با خصوصیات فیزیکی چگالی و تخلخل خاک مرتبط می باشند استفاده شد. نمونه ها اندازگیری و مقادیر آن ها ثبت شد. رابطه رگرسیونی بین متغیرهای اندازگیری شده با نرم افزار spss محاسبه گردید. نتایج نشان داد با افزایش سوپرجاذب و همچنین افزایش رطوبت چسبندگی کاهش می یابد و از آنجایی که مقاومت برشی تحت تاثیر این عامل است نیز کاهش می یابد. از طرفی با افزاش سوپرجاذب تخلخل زیاده شده و تراکم پذیری کاهش می یابد که در نتیجه باعث افزایش تنش پیش-تراکمی می شود با این حال این روند افزایش در افزایش رطوبت مشاهده نشد.

تراکم خاک به فرآیندی گفته می شود که سبب افزایش چگالی ظاهری خاک شده و موجب کاهش حجم و پیوستگی منافذ، کاهش نفوذپذیری آبی و هوایی خاک، افزایش مقاومت مکانیکی خاک و تغییر در پیکره خاک می شود. از پارامترهای مهم ارزیابی تراکم خاک، تنش پیش-تراکمی می باشد که اغلب به عنوان تنش در آستانه تراکم خاک،محسوب می شود. هدف این پژوهش تعیین تنش پیش-تراکمی و ناحیه متراکم خاک با رطوبت مشخص می باشد. برای رسیدن به این هدف آزمایش های نشست صفحه ای و فشردگی محصور بر روی خاک انجام شد.اما این آزمایش ها معمولا گران و وقت گیر هستند و به محدوده باریکی از تغییرات خصوصیات خاک محدود می شود.تحقیقات نشان می دهد که با به کارگیری مدلی مناسب برای شبیه سازی رفتار خاک در برابر تراکم، روش های عددی می توانند با کمترین هزینه جواب های قابل قولی ارائه دهند. در این مطالعه با استفاده از روش اجزاء محدود و نرم افزار آباکوس(ABAQUS)،حوزه گسیختگی و نیروی وارد برخاک که با سرعت 1میلیمتر بر دقیقه به میزان 20 میلیمتر در خاک فرو می رود،بررسی شد. مدل دراگر-پراگر جهت شبیه سازی رفتار تنش-نشست خاک استفاده شد. نتایج نشان داد که نمودار تنش-نشست حاصل از شبیه سازی انطباق خوبی با نمودار حاصل از داده های آزمایشگاهی دارد.بنابراین، روش اجزاء محدود می تواند به خوبی پاسخگوی نیاز محققان جهت بررسی اثر شرایط مختلف رفتار خاک در برابر فشردگی باشد. همچنین در این پژوهش سعی شده است از تکنیک پردازش تصویر نرم افزار MATLABبه عنوان روشی برای تخمین میزان تراکم خاک استفاده شود. تصاویر دیجیتالی که از نمونه های بارگذاری شده جمع آوری شد، پس از فراخوانی در فضای کاری متلب،از تکنیک تعیین حدود آستانه و استفاده از فیلترهای میانگین مربعی جهت بالا بردن کیفیت تصاویر و یافتن خطوط گچی استفاده شد.نتایج پردازش تصویر با نتایج حاصل از روش اجزاء محدود همخوانی دارد و هر دو محدوده ی تراکم خاک را به خوبی نشان می دهند.

تراکم خاک (compaction) به عنوان مشکلی پیچیده و چندبعدی شامل تـاثیر متقابل خاک-ماشین-گیاه-اقلیم شناخته می شود که دارای آثار قابل توجه اقتصادی و زیست محیطی و به عنوان یک معضل در برابر کشاورزی پایدار است. نتایج تحقیقات نشان می دهد که تراکم خاک منجر به کاهش عملکرد و کیفیت محصولات، افزایش فرسایش ادوات و توان موردنیاز خاکورزی، افزایش آبدوی خاک، شتاب بخشیدن به آلودگی آب های سطحی به وسیله مواد شیمیایی اعمال شده و استفاده غیرکارآمد آب و مواد غذایی در اثر زهکشی ضعیف خاک و محدودیت توسعه ریشه می شود. یکی از روش های ارزیابی تراکم پذیری خاک، استفاده از روابط تنش فشاری-کرنش حجمی است. این منحنی دارای دو ناحیه مجزای برگشت پذیر (الاستیک) در تنش های پایین و ناحیه تغییر شکل های ماندگار(پلاستیک) در تنش های بالاتر است. نقطه تغییر رفتار خاک از حالت برگشت پذیر به ماندگار، تنش پیش تراکم (Percompression stress) نامیده می شود. هدف اصلی این پژوهش بررسی رفتار تراکمی خاک طی آزمون های نشست صفحه ای و فشردگی محصور و نشست صفحه ای(توام با هم) و شبیه سازی آنها با مدل رفتاری موهر-کولمب و دراکر-پراگر جهت بررسی منحنی تنش-جابه جایی انجام شد.. آزمایش های تجربی بر روی یک نمونه خاک کشاورزی با بافت سندی کلی لوم در سطح رطوبتی 15 درصد بر مبنای وزن خشک با چگالی 5/1گرم بر سانتی مترمکعب انجام شد. سپس نمودار تنش- جا به جایی از آزمون های فشردگی خاک رسم شد و تنش پیش تراکم به روش الکساندرو وارال از آزمون نشست صفحه ای تعیین شد. در نرم افزار ABAQUS خاک به صورت الاستیک-پلاستیک کامل شبیه سازی شد. مدل موهر-کولمب و دراکر-پراگر برای نشان دادن خصوصیات پلاستیک به کار گرفته شد. نتایج نشان داد مدل رفتاری دراگرپراگر با ضریب همبستگی 99/0 مطابقت بهتری نسبت به مدل موهرکولمب با آزمون تجربی داشت. همچنین با افزایش عمق میزان نشست (تراکم) و توزیع تنش در خاک کاهش می یابد. به طوری که در آزمون نشست صفحه ای در عمق زیاد تقریبا مقدار تنش ثابت شده و صفر می شود در صورتی که در آزمون نشست صفحه ای و فشردگی محصور (توام باهم)تنش در خاک ثابت شده و باقی می ماند.

به منظور طراحی و ساخت دستگاه انتقال توان به شانه برش کمباین توسط مکانیزم گیربکس مکانیکی، ابتدا کارهای انجام شده و مکانیزم شانه برش کمباین های مختلف مورد مطالعه قرار گرفت. سپس طرح و ایده جدید در کارگاه ساخته شد و برای آزمایش از نظر میزان دور اره و تطابق تیغه اره بر روی شانه برش کمباین جاندیر955 نصب شد و مورد آزمایش قرار گرفت. تعداد1000 ضربه در دقیقه ثبت شد که از نظر دور و تطابق قابل قبول بود. به منظور دست یابی به دورهای مختلف از روش انتقال نیرو به کمک پولی و تسمه V شکل استفاده شد که با تغییر قطر پولی دورهای مختلف قابل دستیابی بود. برای تطابق بهتر تیغه اره از شاتون با امکان تغییر طول استفاده شد که با کوتاه و بلند کردن طول شاتون تطابق بین تیغه اره و دوشاخه اره امکانپذیر شد. با توجه به نتایج بدست آمده طرح جدید از نظر دور اره و تطابق تیغه اره قابل قبول بوده و برای جایگزینی با سیستم های قبل قابل توصیه است.

به دلیل مکانیزاسیون کشاورزی، خاک ها روزبه روز بیشتر در معرض متراکم شدن می باشند. تراکم خاک یکی از عوامل ضعیف تر شدن خاک است. فشردگی خاک (تراکم) یک شکل فیزیکی از تخریب خاک است که باعث تغییر ساختار خاک، محدود کردن نفوذ آب وهوا و کاهش نفوذ ریشه در خاک شده و در حالت شدید باعث تغییر شکل ریشه، رشد، جوانه زنی دیررس، سرعت جوانه زنی کم و مرگ و میر گیاهی بالایی می شود . تراکم خاک تاثیر مستقیم بر خواص فیزیکی خاک مانند چگالی حجمی و تخلخل دارد. تراکم خاک باعث کاهش نسبت تخلخل ، اکسیژن و مواد غذایی قابل دسترس مورد نیاز گیاه می شود. در اثر تراکم خاک، درصد خلل و فرج به خصوص خلل و فرج های بزرگ خاک کاهش می یابد. بنابراین رشد ریشه گیاه محدود شده و برای رشد طولی و عرضی خود نیاز به صرف انرژی بیشتری نسبت به حالت عادی دارد. در صورتی که خاک خیلی متراکم شده باشد، رشد ریشه متوقف شده و قادر به عبور از لایه متراکم شده نمی باشد. هدف از این مطالعه به دست آوردن تراکم مناسب خاک برای محصولات ذکرشده می باشد. در این تحقیق عامل مستقل نوع کاشت در دو سطح که آزمون فشردگی محصور (CCT) و آزمون فشردگی نشست صفحه ای و فشردگی محصور (PST+CCT) را برای 3 محصول خربزه، خیار و هندوانه اعمال شده، مقدار بهینه آن ها استخراج گردیده است. در این آزمایش از 144 عدد گلدان پرشده با خاک مزرعه ای استفاده شد. آزمایش در آزمایشگاه مکانیک خاک گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم دانشگاه بوعلی سینا همدان و آزمون فشردگی با دستگاه CBR انجام شد. برای محصولات از دو سطح رطوبت 15 و 5/17 درصد وزن خشک خاک و چهار سطح چگالی 3/1، 4/1، 5/1 و 6/1 (گرم بر سانتی متر مکعب) استفاده گردید. پارامترهای مدت زمان جوانه زنی (برحسب روز)، طول ساقه (میلی متر)، طول ریشه (میلی متر) و وزن گیاهچه با ریشه عاری از خاک (برحسب گرم) مورداندازه گیری و بررسی قرار گرفت و مقادیر آن ها ثبت شدند. تجزیه وتحلیل واریانس چند متغیره (MANOVA) بر روی متغیرهای مستقل رطوبت و چگالی و نوع کشت و متغیرهای وابسته طول ساقه، طول ریشه، مدت جوانه زنی و وزن گیاهچه انجام شد. در قالب طرح کاملاً تصادفی در مراحل جوانه زنی و رشد رویشی تا 10 روز پس از کشت برای مقایسه داده ها انجام شد. آنالیز داده ها با استفاده از نرم افزار SPSS ورژن (IBM SPSS STATSTIC 22 ) انجام شد. در این طرح تاثیرعوامل نوع کاشت در دو سطح،