نیشکر یکی از مهم ترین گیاهان قندی جهان محسوب می شود و قیمت ارزان شکر حاصل از آن در مقایسه با مقدار کالری که تولید می کند، این کالا را به منبعی اساسی در تأمین انرژی انسان مبدل نموده است. در خوزستان با توجه به فشردگی زیاد خاک، تعداد تردد برای تهیه زمین نیشکر با توجه به شرایط مزرعه، حداقل 10 و حداکثر 16 تردد در سال است. با توجه به شدت عملیات خاک ورزی برای تهیه بستر نیشکر به نظر می رسد که بازنگری در ادوات و نیز روش خاک ورزی از اهمیت زیادی برخوردار است. هدف اصلی پژوهش حاضر، طراحی، ساخت و ارزیابی یک ماشین مرکب برای خاکورزی عمیق نواری در مزارع نیشکر خوزستان است. این دستگاه شامل دو شاخه زیرشکن کج تیغه دوطرفه در جلو ، یک شاخه زیرشکن بالهدار در پشت آن و یک گروه دیسک کنگره ای در انتهای قاب ابزار خاکورز است. پارامترهای مورد ارزیابی به سه دسته کلی پارامترهای خاک (بافت، چگالی ظاهری، حد روانی، حد خمیری، حد انقباض، زاویای اصطکاک داخلی و خارجی) ، پارامترهای ابزار خاکورز (نیروی کشش، سطح بهم خورده خاک و مقاومت ویژه ابزار) و انرژی مصرفی عملیات دسته بندی میشوند. مقادیر این پارامترها برای مقایسه ماشین توسعه داده شده با مقادیر بدست آمده برای یک زیرشکن مرسوم که در عملیات خاکورزی عمیق خاک در مزارع نیشکر استفاده شدند. همچنین مدلی برای پیش بینی نیروی کشش مورد نیاز ماشین خاکورز طراحی شده بر پایه قوانین مکانیک نیوتنی و قوانین مکانیک خاک بدست آمد. برای ارزیابی زیرشکن کج تیغه دو طرفه، پارامترهای مستقل شامل زاویه نفوذ (5/7 و 15 درجه) و طول تیغه (15 و 20 سانتیمتر) و پارامترهای وابسته شامل نیروی کشش، سطح بهم خورده خاک و مقاومت ویژه ابزار خاکورز به صورت طرح کرتهای خرد شده در قالب بلوکهای کامل تصادفی در 4 تکرار در عمق کار 45 سانتیمتری و در دو خاک با چگالی ظاهری متفاوت بود. برای ارزیابی زیرشکن بالهدار، پارامترمستقل شامل طول باله ( صفر، 15، 20 و 25 سانتیمتر) و پارامترهای وابسته شامل نیروی کشش، سطح بهم خورده خاک و مقاومت ویژه ابزار خاکورز به صورت کرتهای خرد شده در قالب بلوکهای کامل تصادفی در 3 تکرار در عمق کار 70 سانتیمتری در دو خاک با چگالی ظاهری متفاوت انجام شد. در پایان پس از تعیین بهترین زیرشکن کج تیغه دو طرفه و زیرشکن بالهدار، خاکورز نواری نیشکر با زیرشکن مرسوم در صنعت نیشکر خوزستان در قالب آزمون t دوطرفه در یک بافت خاک از نظر نیروی کشش، سطح بهم خورده خاک، مقاومت ویژه ابزار و دانه بندی خاک مورد ارزیابی قرار گرفتند. همچنین با توجه به اینکه ماشین طراحی شده خاکورزی نواری انجام می دهد، عملکرد آن با شیوه مرسوم خاکورزی عمیق در مزرعه مقایسه شد. بنابراین، این دو روش خاکورزی از نظر میزان انرژی مصرفی برای تعیین بهترین روش خاکورزی مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج حاصل از ارزیابیها بیان داشت که زیرشکن کج تیغه دوطرفه با زاویه نفوذ 5/7 درجه و طول تیغه 15 سانتیمتر دارای کمترین مقاومت ویژه بود. همچنین زیرشکن بالهدار با باله به طول 20 سانتیمتر داری کمترین مقاومت ویژه با در نظر گرفتن مساحت مورد نیاز برای گسترش ریشه نیشکر بود. نتایج مقایسه زیرشکنی به روش مرسوم با خاکورزی عمیق نواری بیان داشت که استفاده از خاک ورز نواری نیروی کشش مورد نیاز را به مقدار 29 درصد و مساحت سطح بهم خورده خاک را به مقدار تقریبی 91 درصد افزایش داده و در نهایت مقاومت ویژه خاک ورز را به مقدار 33 درصد کاهش داده است. همچین تفاوت معنی-داری بین دانه بندی خاک در هر دو روش خاکورزی مشاهده نشد. نتایج بررسی انرژی مصرفی در خاکورزی به روش نواری در مقایسه با روش مرسوم بیان داشت که استفاده از روش خاکورزی نواری مقدار انرژی مستقیم را به مقدار 2/57 % ، مقدار انرژی غیر مستقیم را به مقدار 9/88 % و انرژی کل را به مقدار 02/58 % کاهش داد. ارزیابی مدل توسعه داده شده برای برآورد نیروی کشش بیانگر حداکثر خطای 22/9 % بود که خطای بسیار قابل قبولی است.

واژههای کلیدی: خاکوری مرسوم، خاکورزی نواری، کنترل تردد، سطح بهم خورده خاک، مقاومت ویژه، قوانین مکانیک خاک، مصرف انرژی