بررسی اثر بهینه نمودن عملیات بازرویی در سرعت‎های مختلف حرکت ماشین بر برخی ویژگی‌های فیزیکی خاک مزارع نیشکر

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار ،گروه مهندسی بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید چمران اهواز

2 دانشیار ، گروه ماشین‌های کشاورزی و مکانیزاسیون، دانشکده مهندسی زارعی و عمران روستایی،

10.22069/ejsms.2022.18427.1974

چکیده

چکیده
سابقه و هدف: نیشکر در سطح وسیع در استان خوزستان کشت می‌شود. پس از هر بار برداشت محصول، برای حذف تراکم به وجود آمده در اثر تردد ماشین‌های برداشت و ترمیم جوی و پشته‌ها، عملیات بازرویی انجام می‌شود. این آزمایش با هدف ارزیابی اثر نوع ماشین و سرعت حرکت بر کیفیت عملیات بازرویی نیشکر انجام شد.
مواد و روش‌ها: تیمارهای تحقیق عبارت بودند از دستگاه بازرویی مرسوم (زیرشکن 4 شاخه+ دیسک شکل‌دهنده پشته) و بازرویی با دستگاه ترکیبی (زیرشکن 4 شاخه + دیسک شکل‌دهنده پشته و زیرشکن 10 شاخه) و سرعت‌های حرکت ماشین با سه سطح (5، 6 و 7 کیلومتر در ساعت). طرح آزمایشی در قالب طرح کرت‌های یک‌بار خرد شده بر پایه بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار در اراضی کشت و صنعت امیرکبیر، مزرعه ALC 408 با بافت لوم رسی، رطوبت 15 درصد وزنی، رقم محصول 1062-69CP و بازرویی سال اول انجام شد. ویژگی‌های فیزیکی مورد نظر در این تحقیق شامل، قطر متوسط کلوخه‌ها و جرم مخصوص ظاهری بود. همچنین یکنواختی سطح خاک و سرعت نفوذپذیری آب به خاک نیز اندازه‌گیری گردید. برای مقایسه تیمارها از تجزیه واریانس و آزمون دانکن استفاده شد.
یافته‌ها:نتایج نشان داد قطر متوسط وزنی کلوخه‌ها، جرم مخصوص ظاهری خاک، یکنواختی سطح خاک و نفوذپذیری آب به خاک در دو نوع ماشین بازرویی و سه سرعت حرکت ماشین دارای اختلاف معنی‌دار بودند. مقایسه میانگین‌ها نشان داد، تیمار بازرویی با دستگاه ترکیبی در سرعت 7 کیلومتر در ساعت، کوچک‌ترین قطر متوسط وزنی کلوخه‌ها را به خود اختصاص داد. استفاده از دستگاه ترکیبی در بازرویی، جرم مخصوص ظاهری خاک را نیز به‌صورت معنی‌داری کاهش داد. میانگین جرم مخصوص ظاهری خاک در عملیات بازرویی با دستگاه ترکیبی به 33/1 گرم بر سانتی‌متر مکعب کاهش یافت. کمترین ضریب تغییرات یکنواختی سطح خاک مزرعه در تیمار بازرویی با دستگاه ترکیبی در سرعت 7 کیلومتر در ساعت برابر 16 درصد به‌دست آمد. همچنین سرعت نفوذ آب به خاک در دو تیمار دستگاه بازرویی مرسوم و دستگاه بازرویی ترکیبی با یکدیگر اختلاف معنی‌دار داشتند. سرعت نفوذ آب به خاک پس از عملیات بازرویی با دستگاه‌های مرسوم و ترکیبی به‌ترتیب برابر 6/1 و 3/2 سانتی‌متر در ساعت به‌دست آمد. استفاده از دستگاه ترکیبی در عملیات بازرویی موجب افزایش نفوذپذیری شد؛ علت این است که در اثر حرکت زیرشکن ده شاخه، شدت به هم‌خوردگی خاک بیشتر گردید. حرکت ساقه زیرشکن باعث ایجاد شکاف در محل عبور ساقه در کف جوی‌ها گردیده که در نتیجه موجب بیشتر شدن میزان نفوذپذیری آب به خاک شد. در واقع استفاده از زیرشکن، به دلیل شکسته شدن و خرد شدن لایه‌های سطحی و عمقی در خاک و تشکیل فضاهای بزرگ بین کلوخه‌ها و ترک‌های به‌وجود آمده در عمق و کاهش جرم مخصوص ظاهری خاک، ضمن افزایش حجم ذخیره آب در خاک، نفوذ آب به خاک به‌راحتی انجام می‌گیرد. نتیجه مقایسه میانگین اثر سرعت حرکت ماشین بر نفوذ آب به خاک نیز نشان داد که بیشترین سرعت نفوذ آب به خاک در سرعت 5 کیلومتر در ساعت و کمترین میزان نفوذپذیری آب به خاک در تیمار سرعت 7 کیلومتر در ساعت به‌ترتیب برابر 1/2 و 4/1 سانتی‌متر در ساعت رخ داد. علت کاهش نفوذپذیری آب در سرعت‌های بالاتر به این خاطر است که شیارهای ایجاد شده در سرعت بالای دستگاه به‌وسیله‌ی ریزش دیواره‌های شیار سریع‌تر پر می‌گردند در حالی که ثبات این شیارها در سرعت‌های پایین حرکت زیرشکن و دستگاه بازرویی در خاک ماندگارتر است.
نتیجه‌گیری: در نهایت با توجه به اختلاف معنی‌دار تیمارهای دستگاه بازرویی مرسوم و ترکیبی، استفاده از دستگاه ترکیبی بازرویی نیشکر، بیشترین تأثیر مثبت را بر شاخص‌های فیزیکی اندازه‌گیری شده در خاک مزرعه داشت که این امر ناشی از به هم‌خوردگی بیشتر خاک به‌دلیل حرکت زیرشکن ده شاخه در حین عملیات بازرویی می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of the Effect of Optimizing Ratooning Operation at Different Speeds on Soil Physical Properties of Sugarcane Fields

نویسندگان [English]

  • Nasim Monjezi 1
  • Afshin Marzban 2
1 Assistant professor, Biosystems engineering Dept., Faculty of Agriculture, Shahid Chamran University of Ahvaz,
2 Associate Professor, Department of Agricultural Machinery, Agricultural Engineering & Rural Development College, Ramin Agriculture and Natural Resources University of Khuzestan. Mollasani
چکیده [English]

Background and objectives: Sugarcane is widely cultivated in Khuzestan province. After each harvest, a ratooning operation is performed to remove the impact of compaction due to traffic on the harvesting machines and recelennce furrow. This experiment was conducted to investigate the effect of machine type and forward speed on the quality of sugarcane ratooning operations.
Materials and methods: Research treatments included conventional ratooning device (4-shanks subsoil + reshaper) and combined ratooning device (4-shanks subsoil + reshape disk and 10-shanks subsoil) and three- rates speeds (5, 6 and 7 km / h). The experimental design was a split plot design based on randomized complete block design with three replications in the cultivation industry of Amir Kabir farm ALC 408 with clay loam texture, 15% moisture, crop variety 1069-69CP and first year ratoon. The physical properties of interest in this study were Mean Weight Diameter (MWD) of clods, bulk density, soil surface uniformity, and water infiltration in soil. ANOVA and Duncan tests were used to compare the treatments.
Results: There was a significant difference between the two types of ratooning machine and the three forward speeds in the mean weight diameter of clods, bulk density, surface uniformity and soil water infiltration. Comparison of means showed that the ratooning treatment with the combined machine at the speed of 7 km / h had the smallest mean weight diameter of clods. The use of an integrated device also significantly reduced the bulk density of the soil. The mean soil bulk density in the ratooning operation was reduced to 1.33 g / cm3. The lowest coefficient of variation of surface uniformity in ratoon treatment with combined machine at 7 km / hwas obtained equal to 16%. Also, the water infiltration rate in soil was significantly different between the conventional and combined ratooning machine treatments. Soil water infiltration rate was 1.6 and 2.3 cm / h, respectively, after the ratooning operation with a conventional ratooning machine and combined ratooning machine treatments. The effect of forwarding speed on soil water infiltration rate also showed that the highest water infiltration rate occurred at 5 km / h, equal to 1/2 cm per hour.
Conclusion: Finally, due to the significant difference between conventional and combined ratooning treatments, sugarcane ratooning combined machine had the greatest impact on soil physical parameters. This is due to the movement of the 10-shanks subsoil during the ratooning operation and the greater turbulence of the soil.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bulk density
  • Mean weight diameter of clods
  • Sugarcane
  • Surface uniformity
  • infiltration
1.Wang, X., Feng, Y., and Yu, L. 2020. Sugarcane/soybean intercropping with reduced nitrogen input improves crop productivity and reduces carbon footprint in China, Science of the Total Environment, https://doi.org/10.1016/ j. scitotenv.2020.137517.
2.Garside, A.L., and Bell, M.J. 2009.Raw spacing and planting density effect on the growth and yield of sugarcane.3. Responses with different cultivars. Crop Pasture Science. 60: 555-565.
3.Kapur, R., Duttamajumder, S.K., and Krishna Rao, K. 2011. A breeder’s perspective on the tiller dynamics in sugarcane. Current Science. 100: 183-189.
4.Matsuoka, S., and Garcia, A.A.F. 2011. Sugarcane underground organs: going deep for sustainable production. Tropical Plant Biology. 4: 22-30.
5.Olaoye, G. 2001. Effects of ratooning on yield and yield components of non-irrigated sugarcane germplasm accessions in the southern Guinea savanna zone of Nigeria. Ghana Journal of Agricultural Science. 34: 109-117.
6.Guaman, V., Bath, B., Hagman, J., Gunnarsson, A., and Persson, P. 2016. Short time effects of biological and inter-row subsoiling on yield of potatoes grown on a loamy sand, and on soil penetration resistance, root growth and nitrogen uptake. European Journal of Agronomy. 80: 55-65.
7.Khanifar, H., Ghasemipoor, A., and Rahmati, M.E. 2010. Investigation of the effect of subcutaneous and cultivator plowing operations in sugarcane recycling farms. 6th National Congress of Agricultural Machinery and Mechanization Engineering of Iran. September 24-25. University of Tehran. (In Persian)
8.Kazemi, K., Bahadori, F., Mousavian, N., and Adavi, Z. 2010. Investigation of the effect of different plowing depths on interrogation operations compared to non-interrogation system. The first national conference on sustainable agriculture and healthy crop production. November 19-20. Isfahan Agricultural and Natural Resources Research Center, Isfahan.(In Persian)
9.Mehrdadiyan, A., Asoodar, M., and Abbasi, F. 2011. Effect of Sugarcane Harvest Machinery Traffic on Soil Compaction in South West of Khuzestan. Journal of Agricultural Engineering.34: 2. 1-14. (In Persian)
10.Awe, G.O., Reichert, J.M., and Fontanel, E. 2020. Sugarcane production in the subtropics: Seasonal changes in soil properties and crop yield in no-tillage, inverting and minimum tillage. Soil and Tillage Research. 196: 1-12.
11.Barbosa, L.C., Magalhães, P.S.G., Bordonal, R.O., Cherubin, M.R., Castioni, G.A.F., Tenelli, S., Franco, H.C.J., and Carvalho, J.L.N. 2019. Soil physical quality associated with tillage practices during sugarcane planting in south-central Brazil. Soil and Tillage Research. 195: 1-11.
12.Abbaspour Gilandeh, Y., and Shayegani Soltan pour, A.R. 2014. Soil cone index prediction using artificial neural networks model and its comparison with regression models.Soil Management and Sustainable Production. 4: 2. 187-204. (In Persian)
13.Adam, K.M., and Erbach, D.C. 1992. Secondary tillage tool effect on soil aggregation. Transactions of the ASAE. 35:6. 1771-1776.
14.Habibi As, J., and Gilani, A. 2014. The effect of tillage and rice planting methods on technical parameters of machine, yield and wheat yield components and residual management in rice-wheat rotation in Khuzestan. Journal of Agricultural Engineering Research. 15: 2. 45-62. (In Persian)
15.Solhjoo, A.A., Loghavi, M., Roozbeh, M., and Ahmadi, H. 2001. The effect of soil moisture percentage and plowing depth on soil crushing rate and reduction of secondary tillage operations. Journal of Agricultural Engineering Research.
2: 6. 1-12. (In Persian)
16.Gee, G.W., and Bauder, J.W. 1986. Particle size analysis. P 383-411.In: A. Klute (ED.). Methods of soil analysis, Part A. Physical andmineralogical methods. Agronomy Monograph No. 9, 2nd Edition, American Society of Agronomy/Soil Science Society of America, Madison, WI.
17.Mahdavi, A., Rezavinia, Z., Bazgir, M., and Rostaminia, M. 2019. The Effect of Land use Changes on Soil Quality Indicators and Carbon Sequestration in Semi-arid Areas. Desert Ecosystem Engineering Journal. 8: 22. 101-113.
(In Persian)
18.Yazdanpanahi, A., Ahmadaali, K., Zare, S., and Jafari, M. 2019. The Effect of Two Different Biochars on the Soil Physical Properties Affecting Irrigation Management in Desert Regions. Iranian Journal of Soil and Water Research.
50: 4. 966-975. (In Persian)
19.Chegeni, M., Ansari-dust, Sh., and Eskandari, H. 2014. Effect of Tillage Methods and Residuals Management on Some Physical Properties of Soil to Achieve Sustainable Agriculture. Journal Agricultural Science and Sustainable Production. 24: 2. 31-40.(In Persian)
20.Soleimani, L., Haghizadeh, A., and Zinivand, H. 2016. Determining the best models for estimating influence in different applications, for optimal management of watersheds (Case study: Kakashraf watershed, Lorestan province). Journal of Watershed Management.7: 13. 33-41. (In Persian)
21.Sedaghat Hosseini, M., and Saebi Fard, H. 2006. Testing and Evaluation of Agricultural Machinery and Equipment: Principles and Applications. Written
by Frank M. Inz. Fourth Edition, Agricultural Education Publishing, Tehran, pp. 326-334. (In Persian)
22.Smith, D.W., Sims, B.G., and O'Neill, D.H. 1994. Testing and evaluation of agricultural machinery and equipment: principles and practices. FAO Agricultural Services Bulletin (FAO).
23.Carter, M.R. 2000. Soil sampling and methods of analysis. Canadian Society of Soil Science. pp. 651-657.
24.Khaffaf, A., and Khadr, A. 2008.Effect of some primary tillage implement on soil pulverization and specific energy. Farm Machinery and Power. pp. 731-745.
25.Ming, G., You-Jin, L., Zi-Fang, W., Xiao-Hong, T., and Chao-Fu, W. 2008. Effect of tillage system on distribution of aggregates and organic carbon in a hudragric anthrosol Pedosphere. Journal of Theoretical and Applied Information Technology. 18: 5. 574-58.
26.Namdari, M., Rafiei, Sh., and Jafari,A. 2010. Investigation of the effect of tractor depth and speed on plowing characteristics. 6th National Congress of Agricultural Machinery and Mechanization Engineering.(In Persian)
27.Rangiah, P.K., Duraj, R., and Renugo palan, S. 1988. Biofertilizer for suger cane proc-51st. Ann. Conv sugar tech-Assoc. india. pp. 101-107.
28.Srivustuva, H. 1990. Compaction Effect on Root Growth in Sugarcane Tropical Agriculture. 67: 382-383.
29.Lorzadeh, Sh., Nadiyan, H., Bakhshandeh, A., Noormohamadi, Gh., and Darvish, F. 2002. Effects of different levels of soil compaction on yield, yield components and sucrose in sugarcane cv. CP 48-103, in Khuzestan. Iranian Journal of Crop Sciences.4: 1. 36-47. (In Persian)
30.Ghasemi Abdolmaleki, Y. 2012. The effect of different tillage methods on some soil physical properties (Case study: Naz Sari plain). Master Thesis in Soil Engineering, Sari University of Agricultural Sciences and Natural Resources. (In Persian)
31.Arshadi, A., and Afshari, F. 2008. Influence of Zirchkan-Chehel Composite Machine on Agricultural Product Performance. Proceedings of the 5th National Congress of Agricultural Machinery and Mechanization Engineering, Ferdowsi University of Mashhad. (In Persian)
32.Nasirian, A. 2008. Evaluation of the application of conventional submersibles and vibration on porosity, penetration resistance and soil permeability and conducting operations of reconnaissance operations in agriculture and industry of Dabal Khazaei Khuzestan. Master Thesis in Agricultural Mechanization Engineering, Islamic Azad University, Shushtar Branch. (In Persian)
3Zandvakili, B., Bahadori, A., Saudi, J., Saeedi, A., Heydarian, Sh., and Karami, A. 2015. Sugarcane from experience
to standard. First edition, Kordgar Publishing, Ahvaz, pp. 56-93. (In Persian)
34.Omrani, A. 2012. Investigation of the situation of agricultural machinery management in sugarcane cultivation (Case study of Amirkabir agro-industry). Master Thesis in Agricultural Mechanization Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz. (In Persian)
35.Bouma, H. 1996. Compaction and subsoiling effects on sugarcane yield and physical properties. Transcations of the ASAE. 39: 5. 1641-1649.