تعیین رطوبت بهینه خاک برای خاکورزی با استفاده از مدل خردشوندگی مویینه ای در خاک های ورتی سول
چکیده
سیستم¬های خاک¬ورزی بایستی علاوه بر افزایش محصولات کشاورزی، موجب حفظ پایدار خاک و استفاده بهینه از انرژی با بیش¬ترین بازده گردند. رطوبت بهینه خاک برای خاک¬ورزی (optθ) رطوبتی است که اگر خاک¬ورزی در آن انجام شود بیش¬ترین مقدار خاک¬دانه¬های کوچک با کم¬ترین آسیب به ساختمان خاک ایجاد می¬شود. مطابق مدل خردشوندگی مویینه¬ای (ccm) (که اساس آن بر اندازه¬گیری مقاومت کششی خاک در رطوبت¬های مختلف است) در خاک¬های ساختمان¬دار کشاورزی، پیوندهای مویینه¬ای بین¬خاک¬دانه¬ای (مقاومت کششی) در optθ ضعیف (منافذ پر از هوا) می¬باشند که به راحتی شکسته می¬شوند تا خاک¬ورزی با مصرف حداقل انرژی بیش¬ترین نسبت خاک¬دانه¬های خرد و نرم¬شده را ایجاد کند. هم¬چنین در مدل دکستر و برد رطوبت بهینه خاک برای خاک¬ورزی در نقطه عطف (θinfl) منحنی مشخصه رطوبتی خاک (swcc) رخ می¬دهد و این رطوبت بین حدود بالایی و پایینی خاک¬ورزی (θutl و θltl) قرار دارد. خاک¬های ورتی¬سول دارای ویژگی¬های فیزیکی و شیمیایی منحصر به فردی می¬باشند که در مکان و زمان تغییر کرده و با مدیریت درست خاک¬ورزی و زمان ورود ماشین¬های کشاورزی به مزرعه می¬توانند برای کشاورزی مناسب باشند. بنا¬براین هدف از این پژوهش تعیین رطوبت بهینه خاک برای خاک¬ورزی بر اساس مدل خرد¬شوندگی¬ مویینه¬ای، ارائه روابطی بین رطوبت بهینه تعیین¬شده با محدوده¬های رطوبتی مرسوم خاک¬ورزی و ویژگی¬های ذاتی خاک است. هم¬چنین در این پژوهش رطوبت بهینه خاک¬ورزی و دامنه کارایی خاک بر اساس مدل دکستر و برد نیز تعیین گشت. در این پژوهش 35 نمونه دست¬نخورده برای اندازه¬گیری swcc و مقاومت کششی به روش غیرمستقیم (برزیلی) و نمونه¬های دست¬خورده برای اندازه¬گیری ویژگی¬های فیزیکی و شیمیایی از خاک¬های ورتی¬سول دشت زرین شهرستان کوهرنگ واقع در استان چهارمحال و بختیاری در تابستان 91 برداشت شدند. رابطه رگرسیونی بین θopt و ویژگی¬های زودیافت خاک با استفاده از رگرسیون گام به گام و روابط بین θopt و حدود تجربی کارایی خاک با استفاده از رگرسیون ساده خطی استخراج شدند. نتایج نشان داد ccm برآورد رضایت¬بخشی از مکانیک فرایند خردشوندگی در خاک¬های کشاورزی مورد بررسی داشت. افت مقاومت پیوندی مویینه¬ای بین¬خاک¬دانه¬ای مربوط به خالی¬شدن منافذ ساختمانی خاک از آب در یک دامنه رطوبتی محدود به خوبی با این مدل پیش¬بینی شد. از میان ویژگی¬های خاک، مقدار ماده آلی، رس و کربنات کلسیم معادل رابطه مثبت و معنی¬دار (p<0.001) و چگالی ظاهری رابطه منفی و معنی¬داری (p<0.001) با optθ داشتند که استفاده از توابع انتقالی استخراج¬شده بین optθ و ویژگی-های زودیافت خاک در شرایطی که ccm قابلیت اجرا ندارد پیشنهاد می¬گردد. هم¬بستگی قوی و معنی¬داری (p<0.001) بین optθ با برخی از حدود تجربی (رایج) کارایی خاک مشاهده شد. روابط 1:1 بین optθ و رطوبت بحرانی پروکتور (θproctor)، 80% حد خمیری (θpl8/0) و 60% مقدار رطوبت در مکش ماتریک 50 هکتوپاسکال (hpa50θ6/0) (تقریباً 1:1) استخراج شدند که به¬کارگیری این حدود به عنوان رطوبت بهینه خاک برای خاک¬ورزی پیشنهاد می¬گردد. مقادیر θinfl در مدل دکستر و برد به طور معنی¬داری (در سطح آماری 1%) بیش از مقادیر θopt در ccm بود. به علت عدم وجود اختلاف آماری معنی¬دار (در سطح آماری 1%) بین θinfl، رطوبت بهینه کرتسچمر (θkretschmer) و 70% مقدار رطوبت در مکش ماتریک 50 هکتوپاسکال (hpa50θ7/0)، حدود رطوبتی مذکور برای خاک¬ورزی مناسب نمی¬باشند. نتیجتاً استفاده از مدل دکستر و برد برای تعیین رطوبت بهینه خاک برای خاک¬ورزی در خاک¬های ورتی¬سول منطقه مورد مطالعه پیشنهاد نمی¬گردد.