مقایسه عملکرد زیرشکن‌های کج‌ساق و پاراپلو با زیرشکن مرسوم از منظر نیروی کششی و کشش‌ویژه

فشردگی خاک یکی از مشکلات عمده کشاورزان در سراسر جهان است که می‌تواند به‌صورت طبیعی یا در اثر تردد ماشین‌های کشاورزی و چرای بی‌رویه دام‌ها رخ دهد. این پدیده با بر هم زدن ساختار خاک و تخریب آن، موجب کاهش رشد ریشه و افت عملکرد محصول می‌شود. بنابراین، رعایت روش‌های صحیح مدیریتی برای جلوگیری از ایجاد تراکم ضروری است. از جمله این روش‌ها می‌توان به افزایش مواد آلی خاک اشاره کرد، زیرا افزایش مواد آلی، مدول الاستیسیته خاک را کاهش داده و خاک همانند یک بالشتک نرم در برابر نیروهای خارجی رفتار می‌کند. همچنین، باید از انجام عملیات کشاورزی توسط ماشین‌ها در رطوبت بحرانی خودداری کرد، چرا که خاک در این رطوبت یا حوالی آن، بالاترین حساسیت را به تراکم دارد. علاوه بر این، انجام عملیات بی‌خاک‌ورزی یا کم‌خاک‌ورزی به کاهش تردد ماشین‌ها و حفظ فعالیت میکروارگانیسم‌های خاک کمک می‌کند. در صورت بروز تراکم، یکی از روش‌های رایج برای رفع آن، استفاده از زیرشکن در اعماق نسبتاً زیاد است. زیرشکن‌های معمولی با تیغه‌های مرسوم به دلیل مقاومت بالای خاک، نیاز به نیروی کششی زیادی دارند و در مجموع راندمان انرژی پایینی دارند. در مقابل، استفاده از زیرشکن‌های با تیغه‌های مورب نه تنها مقاومت مورد نیاز را کاهش می‌دهد، بلکه راندمان انرژی را نیز افزایش می‌دهد. زیرشکن‌های پاراپلو و کج‌ساق برای کاهش نیاز کششی و همچنین کشش ویژه به کار می‌روند.
زیرشکن‌های پاراپلو و کج ساق طراحی و ساخته شد سپس با انجام آزمایش‌ها در مخزن خاک با زیرشکن معمولی از نظر عملکرد مقایسه شدند. برای این منظور، آزمایش‌های برش خاک با زیرشکن های مختلف در کارگاه‌های گروه مهندسی بیوسیستم دانشگاه محقق اردبیلی انجام گرفت. بافت خاک لوم و رطوبت خاک 14% بود که زیر سطح رطوبت بحرانی بود. آزمایش‌ها در قالب طرح فاکتوریل بر اساس طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار انجام شد. عوامل مورد مطالعه شامل سه نوع زیرشکن شامل زیرشکن معمولی، کج ساق و پاراپلو، پنج عمق کار ۵، 5/7، ۱۰، 5/10 و ۱۵ سانتی‌متر و سرعت پیشروی دندانه در ۵ سطح 5/2، ۵، 5/7، ۱۰ و 5/12 سانتی‌متر بر ثانیه بودند. نتایج نشان داد که در همه زیرشکن های مورد استفاده، نیروی کششی مورد نیاز با افزایش عمق به طور معنی‌داری افزایش می‌یابد، در حالی که افزایش عمق تأثیر معنی‌داری بر نیروی کششی ویژه نداشت. زیرشکن کج ساق با نیروی کشش و نیروی کشش ویژه 45/34 نیوتن و ۴۳/0 نیوتن بر سانتی‌متر مربع کمترین مقادیر مورد نیاز و زیرشکن مرسوم با 1/62 نیوتن و ۰۴/1 نیوتن بر سانتی‌متر مربع بیشترین نیروی کششی و نیروی کششی ویژه را به دست آوردند. در همه زیرشکن‌ها، نیروی کششی مورد نیاز با افزایش سرعت به طور معنی‌داری افزایش یافت، اما در زیرشکن کج ساق، روند افزایش نیروی کششی در مقایسه با سایر دندانه‌ها شیب کمتری نشان داد. بنابراین استفاده از زیرشکن کج‌ساقه برای کاهش انرژی مورد نیاز و حفظ خاک‌ورزی حفاظتی توصیه می‌شود.
تیغه کج‌ساق بهترین تیغه در بین سه نوع تیغه مورد بررسی از نظر نیروی کششی مورد نیاز و نیروی کششی ویژه بود. همچنین، تیغه مرسوم با بیشترین نیروی کششی، پرمصرف‌ترین تیغه از نظر مصرف انرژی شناخته شد. در تمام تیغه‌ها، افزایش عمق تأثیر معنی‌داری بر نیروی کششی مورد نیاز داشت و با افزایش عمق، نیروی کششی مورد نیاز به‌صورت نمایی و درجه دوم افزایش یافت. علاوه بر این، با افزایش سرعت، نیروی کششی در تمام تیغه‌ها افزایش یافت؛ با این حال، در بین سه تیغه مورد بررسی، تیغه کج‌ساق با شیب کمتر، افزایش نیروی کششی کمتری نسبت به سایر تیغه‌ها نشان داد.