مقدمه :

يكي از دلايل اصلي كند بودن روند رشد مكانيزاسيون برنج در كشور، عدم دسترسي كشاورزان به ماشينها و تكنولوژيهاي مناسب است. در حال حاضر كشت برنج در كشور، بصورت نيمه مكانيزه مي باشد، بطوريكه برخي از عمليات در كشت و كار اين محصول، با كمك ماشين و برخي ديگر بصورت دستي اجرا مي گردند. با كمي تعمق در اين مساله مي توان پي برد كه عمليات زراعي همچون آماده سازي زمين و خرمنكوبي كه انجام آن با دست بسيار سخت و طاقت فرساست، با كمك ماشين و كارهايي همچون درو و نشاكاري كه كمي آسانتر از آنها هستند ولي در عوض نياز به دقت بيشتري دارند يا بعبارتي ديگر بايد با گياه مدارا يا تيمار داري نمود، توسط دست صورت مي گيرند.

اين مساله مويد آنست كه كشاورزان به اهميت و نقش ماشين در امر كشت برنج ( از لحاظ كاهش صعوبت كاري و كاهش نيروي انساني مورد نياز و كاهش هزينه توليد ) پي برده اند. در وراي اين مسائل، عدم استفاده اكثر كشاورزان از ماشين براي برخي عمليات، بيانگر آنست كه ماشينهاي موجود جهت انجام اين كار، مناسب نبوده و سبب افت كمي و كيفي محصول مي گردند . گرچه برخي از كشاورزان از ماشين براي انجام اين كار استفاده مي نمايند، صرفا بمنظور كاهش سختي كار و برداشت بموقع محصول مي باشد. استفاده از ماشينها و تكنولوژيهاي نامناسب، علاوه بر وارد نمودن خسارتهاي كمي و كيفي به محصول، خسارتهايي به مزرعه وارد مي نمايند كه اثر آنها در دراز مدت نمايان خواهند گرديد. در اين مقاله سعي گرديده است تا مشخصه هاي فني لازم براي ماشينهاي شاليزاري متناسب با شرايط موجود در كشور، جهت اطلاع كشاورزان عزيز بعنوان مصرف كننده و دست اندركاران محترم وزارت جهاد كشاورزي، بعنوان مروجان و متوليان در امر تامين ماشين آلات مورد نياز، بمنظور تصميم گيري صحيح در انتخاب آنها ( چه وارداتي و چه داخلي ) ، ارائه گردد.
كلمات كليدي: كوبنده جريان محوري ، مقاومت به ريزش ، ورس يا خوابيدن، سيستم كنترل تراز عرضي، شعاع فرمانگيري، قدرت ويژه، چرخ زنجيري، دو ديفرانسيل،

بررسي منابع:
در حال حاضر در كشور ما بيش از ۹۵% از عمليات تهيه زمين در مزارع شاليزاري ( شخم ، گل آب نمودن و تسطيح نهايي ) با كمك ماشين و در حدود كمتر از ۲% از عمليات نشاكاري با كمك ماشين و بقيه با دست صورت مي پذيرد. عمل وجين ، تقريبا در تمام مزارع بصورت دستي و با استفاده توام علف كشها انجام مي گيرد. عمده عمليات درو بصورت دستي و تقريبا تمام عمليات خرمنكوبي با استفاده از خرمنكوبهاي پشت تراكتوري ، كمباينهاي غلات و خرمنكوبهاي دستي صورت مي گيرد. عمل سمپاشي با كمك سمپاشهاي نوع پشتي موتور دار و بدون موتور و برخي با كمك سمپاشهاي پشت تراكتوري انجام مي گيرد. از مشكلاتي را كه در اثر استفاده از ماشينهاي موجود، با آن مواجه هستيم، به بالا بودن ميزان تلفات برنج ( بين ۱۶ – ۲۱ در صد)، گود شدن زمينها در اثر تخريب لايه سخت خاك و عدم امكان بكار گيري ماشينهاي مخصوص مزارع شاليزاري كه داراي ظرافت خاصي مي باشند، اشاره نمود.

مواد و روشها:
براي انتخاب ماشينها و تكنولوژيهاي مناسب براي كشت مكانيزه برنج، نياز است كه مطالعات وسيعي از جنبه هاي مختلف مديريتي و فني همچون جنبه هاي اقتصادي ، فرهنگي، جغرافيايي، شرايط مزرعه اي و گياهي صورت گيرد. تا ماشين يا تكنولوژي انتخاب گردد كه با شرايط موجود همخواني يا بعبارتي ديگر سازگاري داشته باشد. در زير، ابتدا بطور مختصر به اهميت اين موارد پرداخته و سپس جنبه هاي فني ماشينها بطور مفصل تر مورد بررسي قرار خواهد گرفت.

۱- وضعيت اقتصادي كشاورزان منطقه ؛ در صورت برخوردار بودن كشاورزان از وضعيت اقتصادي مطلوب و به تبع آن، بالا بودن قدرت خريد آنها، كه آنهم منوط به كسب در آمد بيشتر از اراضي زراعي است، قادر به تهيه ماشين با تكنولوژي برتر (كه قطعا هزينه اوليه بيشتري را بهمراه دارد ) و تامين هزينه هاي سرويس ونگهداري بموقع آنها خواهند بود و بالعكس.
۲- وضعيت اجتماعي كشاورزان ؛ نوع روابط و بافت اجتماعي كشاورزان يك منطقه، نقش مهمي را در تعيين نظامهاي بهره برداري ماشينها، خواهد داشت. با توجه به نظامهاي بهره برداري ماشينها ( تامين ماشين بصورت خصوصي ، تعاوني و خدماتي )، چنانچه روابط و بافت اجتماعي كشاورزان يك منطقه بهم وابسته تر و نزديكتر باشد، در صورت بر خورداري از سطوح كوچك مزارع ، تامين ماشين بصورت تعاوني و استفاده اشتراكي،صرفه اقتصادي بيشتري خواهد داشت. لازم به يادآوري است كه نظام بهره برداري ماشينها، نقش اساسي را در تعيين نوع و اندازه ماشينها دارد.

۳- وضعيت فرهنگي كشاورزان؛ برخورداري از سطح آگاهي و دانش بالاتر، امكان آموزش تكنولوژيهاي جديدتر را در پي خواهد داشت.
۴- شرايط مزرعه اي؛ از ديدگاه ماشيني شرايط مزرعه اي شاليزارها، كاملا متفاوت از خشكه زاريهاست كه در زير به برخي از آنها اشاره مي گردد؛
۱) كشت برنج بر خلاف ساير محصولات در مزارع غرقابي و باتلاقي يا همواره اشباع از آب صورت مي گيرد . از ديدگاه مكانيكي، خاك سطحي آن سست و با تحمل پذيري كم مي باشد. و اكثر عمليات كشاورزي و بخصوص عمليات تهيه زمين در شرايطي صورت مي پذيرد كه خاك آن در وضعيت خميري يا چسبنده مي باشد، در حاليكه در مزارع خشكه زاري، خاك بايد در وضعيت شكل پذير يا نسبتا خشك باشد وگرنه سبب آسيب رساندن به ساختمان خاك مي گردد.

۲ ) خاك مزارع شاليزاري، از لحاظ بافت ، عمدتاً از نوع سنگين و نيمه سنگين ميباشند كه از مشخصه هاي مهم آن ، مي توان به بالا بودن ميزان چسبندگي و پايين بودن مقدار اصطكاك داخلي ، اشاره نمود.
۳) در خاكهاي شاليزاري، بخاطر سست بودن خاك سطحي، بمنظور فراهم نمودن بستري مقاوم جهت تحمل وزن ماشين و فراهم نمودن امكان تردد ماشين در خاك، به يك لايه خاك سخت و مقاوم در عمق بين ۱۵ – ۱۰ سانتيمتري نياز است. در حاليكه در مزارع خشكه زاري، لايه سختي از خاك، كه در اثر تردد مكرر ماشينها و تجمع مواد معدني و املاح ( در اثر آبشويي ) در عمق خاك زراعي تشكيل مي گردد، مانع از ريشه دواني گياه مي گردد، كه در اينصورت، هرچند سال يكبار بايد با استفاده از شخم عميق يا زير شكن زني از بين برده شود. بايد با استفاده از شخم عميق يا زيرشكن زني ،از بين برده شود .

۵- بهنگام اجراي عمليات تهيه زمين در اراضي شاليزاري، بخاطر شرايط مناسب اقليمي و خصوصيت خاص محصول برنج كه پس از برداشت، رشد زايشي مجدد دارد، در اكثر مواقع سطح مزرعه داراي پوشش گياهي است كه اين عمل تاثير بسزايي در بكارگيري ماشينها و نحوه تنظيمات آنها همچون كاهش ميزان گيرايي بين چرخهاي ماشين وزمين، كيفيت خاك ورزي و كيفيت نشاكاري دارد.
۶- در حين اجراي عمليات تهيه زمين در اراضي خشكه زاري،حفظ ساختمان خاك بسيار حائز اهميت است، بطوريكه تا حد ممكن بايد از خردشدن زياده از حد خاك اجتناب نمود و اجراي عمليات خاك ورزي بايد تحت رطوبت خاصي از خاك مزرعه صورت گيرد، در حاليكه در اراضي شاليزاري در حين خاك ورزي، ساختمان آن بطور كامل در هم شكسته مي شود ، بطوريكه ايجاد حالت گل آب، وضعيتي مطلوب است.

۱-۴- رفتار فيزيكي خاك در مقابل حركت ماشين :
رابطه بين خاك و ماشين را مي توان با استفاده از رابطه كولمب بصورت زير بيان نمود.
در اين رابطه :
F = نيروي لازم براي كشش ماشين (N) (1)
A = سطح تماس بين چرخ ماشين و زمين (m2)
W= وزن ماشين (N)
= زاويه اصطكاك داخلي خاك
C = نيروي چسبندگي خاك ( N/cm2)

بر اساس اين رابطه، چون در خاكهاي شاليزاري مقدار چسبندگي خاك بالاست، بنابراين افزايش سطح تماس ماشين با خاك، سبب افزايش گيرايي يا نيروي كششي ماشين مي گردد. در ماشينهاي شاليزاري معمولاً جهت افزايش سطح تماس ماشين با زمين از چرخهاي زنجيري ( فلزي يا لاستيكي ) يا چرخهاي لاستيكي با آجهاي بلند استفاده مي گردد. از طرفي ديگر بخاطر پايين بودن مقدار زاويه اصطكاك داخلي، افزايش وزن ماشين تاثيرات چنداني در افزايش كشش يا گيرايي ماشين نداشته، بلكه سبب فرو رفتن ماشين در داخل زمين و در نتيجه سبب شكستن لايه سخت خاك مي گردد.
۵- شرايط گياهي :گياه برنج از ديدگاه ژنتيكي و فيزيولوژيكي تفاوتهاي زيادي با ساير غلات دارد كه در زير به برخي از اين تفاوتها كه در عملكرد يا بكارگيري ماشينها تاثير گذار مي باشند، اشاره مي گردد :
۱) ساقه باقيمانده برنج پس از درو، داراي رشد زايشي و حتي رتون دهي است در حاليكه در ساير غلات يا چنين ويژگي وجود ندارد يا در آنها بسيار ضعيف است .افزايش رشد زايشي پس از عمل درو، سبب افزايش بقاياي گياهي در سطح مزرعه مي گردد كه تا حد زيادي در كاركرد ماشينهاي مختلف، بخصوص ماشينهاي تهيه زمين ونشاكارها تاثير دارد.

۲) برنج در سه نوع Japonica، Javanica ، Indica تقسيم بندي مي گردند. انواع Japonica از لحاظ شكل ظاهري، داراي دانه هايي با طول كوتاه و تقريباً گرد و انواع Indica ،داراي طول بلند و نازك و با كرويت كم و انواع Javanica داراي طول و ميزان كرويت حد وسط بين دو نوع ديگر است . تحقيقات نشان دادند كه دانه هاي كوتاه تر و با درصد كرويت بالاتر، مقاومت بيشتري در مقابل ضربات مكانيكي مي باشند .
۳) گياه برنج در مقايسه با ساير غلات مقاومت كمتري در مقابل ورس يا خوابيدگي دارد. برنجهاي ارقام بومي، كه داراي طول ساقه بيشتري هستند، مقاومت كمتري در برابر ورس يا خوابيدگي دارند، ولي ارقام پر محصول كه طول ساقه كمتري دارند، مقاومت بيشتري دارند. اين خصوصيات در برنج تعيين كننده نوع مكانيزم بردارنده وهدايت كننده محصول به قسمت درو وخرمنكوبي در كمباين مي باشد.
۴) در برنج رسيده، نيروي مورد نياز جهت جدا كردن دانه ها از خوشه در مقايسه با ساير غلات كمتر است. در برنجهاي ارقام بومي مقدار اين نيرو در حد متوسط و در ارقام پر محصول حدودا پايين است. اين خصوصيات در تعيين زمان برداشت محصول با ماشين وهمچنين نوع مكانيزم خرمنكوب كمباين، نقشي اساسي دارد .

بحث و نتيجه گيري:
انتخاب ماشين؛

الف ) انتخاب تراكتور: معيارهاي فني اساسي كه در انتخاب تراكتور دخيل هستند عبارتند از،تك منظوره يا چند منظوره بودن تراكتور، نوع سيستم حركتي، ميزان قدرت مالبندي، ميزان قدرت محور تواندهي، وزن كل تراكتور، قدرت ويژه، نوع سيستم فرمان و … .
۱٫ با توجه به پايين بودن ميزان درآمد كشاورزان و ضعيف بودن بنيه مالي آنها، انتخاب تراكتوري تك منظوره يا با قابليت كاربري محدود، كه فقط در معدود ساعاتي از سال قابل استفاده باشد، توجيه اقتصادي نخواهد داشت. بنابر اين تراكتوري را بايد انتخاب نمود كه براي اكثر عمليات كشاورزي همچون كشيدن ادوات دنباله بند از قبيل ادوات خاك ورزي، وجين كنها، سمپاشها و همچنين تريلي، جهت حمل و نقل محصولات، قابل استفاده باشد. در اينصورت استفاده از تراكتورهاي چرخ زنجيري، عليرغم آنكه داراي بازده كششي بسيار بالا و مطلوبي در مزارع شاليزاري هستند، بخاطر قابل تردد نبودن در جاده ها( جهت انجام امور حمل و نقل )، توصيه نمي گردد.

۲٫ باتوجه به باتلاقي بودن مزارع شاليزاري و شرايط ويژه خواص مهندسي خاك، يعني بالا بودن مقدار چسبندگي و پايين بودن مقدار زاويه اصطكاك داخلي آن، افزايش سطح تماس چرخهاي تراكتور با زمين و كاهش وزن آن، امري الزامي است. بعلت محدوديت استفاده از تراكتورهاي چرخ زنجيري، از تراكتورهاي چرخ لاستيكي با اندازه آج بلند و با وزن كم و علاوه بر آن بمنظور افزايش ميزان توان كششي، استفاده از تراكتورهاي دو ديفرانسيل، اجتناب ناپذير است.

۳٫ از آنجاييكه قدرت تراكتور بر اساس ماكزيمم مقدار توان مورد نياز در سخت ترين شرايط كاري آن صورت مي گيرد، سخت ترين شرايط كاري تراكتورهاي شاليزاري ، اجراي عمليات خاكورزي يا تهيه زمين است، كه عمدتا براي انجام آن از روتيواتور ( روتاري) و پادلر استفاده مي گردد. بديهي است كه بكارگيري روتاري و پادلر به توان محور تواندهي بالا و توان مالبندي نه چندان زيادي نياز دارد، زيرا روتاري در حين كار كششي منفي ايجاد مي نمايد ولي در عين حال به گشتاور يا قدرت دوراني بالايي نياز دارد.

۴٫ اجراي عمليات خاك ورزي در شرايط باتلاقي كاري بسيار دشوار و انرژي بر مي باشد، بنابر اين بايد قدرت توليدي تراكتور بالا و وزن كل آن پايين مي باشد، در اينصورت قدرت ويژه آن ( نسبت قدرت توليدي به وزن كل آن ) بايد بالا باشد.

۵٫ دستيابي به مزرعه اي با كرتهاي كاملا هموار يا نسبتا دقيق در حين اجراي عمليات تهيه زمين (‌با حد اكثر ناهمواري مجاز ۴ +- سانتيمتر در داخل هر كرت )، جهت مديريت صحيح مزرعه، امري اجتناب ناپذير است. اجراي چنين تسطيحي با دقت بالا، با تراكتورهايي امكان پذير است كه علاوه بر دارا بودن سيستم كنترل كشش و موقعيت، مجهز به سيستم كنترل تراز عرضي، سيستم فرمان با نيروي كار انداز حداقل و شعاع فرمانگيري بسيار كم باشد. در صورت دارا بودن سيستم كنترل تراز عرضي، چنانچه در حين كار يكطرف از چرخ تراكتور، عميق تر از چرخ طرف مقابلش وارد خاك گردد( البته اين عمل بكرار در حين اجراي خاك ورزي مزارع شاليزاري حادث مي گردد)، و تراز عرضي تراكتور بهم مي خورد، اما ادوات پشت آن با وارد عمل شدن خودكار اين سيستم تراز ، بحالت تراز افقي باقي خواهد ماند. علاوه بر آن با كوچكتر بودن شعاع فرمانگيري آن، به هنگام دور زدن در قسمت حاشيه زمين،كمترين مقدار سطح مزرعه در اثر چرخهاي تراكتور برهم زده مي شود، كه نقش آن به خصوص درهنگام اجراي تسطيح نهايي بسيار حائز اهميت است.

ب ) انتخاب دنباله بندها؛ با توجه به سست بودن خاك سطحي در مزارع شاليزاري و در نتيجه آن، پايين بودن ميزان كشش تراكتورها در اين نوع خاك و همچنين بمنظور كاهش تعداد دفعات تردد ماشين، در داخل زمين ( جهت جلوگيري از وارد نمودن هرگونه آسيب به زمين و كاهش هزينه ها )، استفاده از روتاري داراي تيغه هاي داسي شكل و مجهز به چرخهاي تثبيت عمق بجاي اسكي هاي طرفين، بخاطر قابل استفاده بودن آن بودن آن هم براي خاكورزي اوليه و هم ثانويه، عدم نياز به توان كششي بالا ، امكان كنترل دقيق عمق كار، انعطاف پذير بودن آن جهت حصول خاك ورزي با شدت خرد شدن دلخواه در يك بار تردد، كمك در ايجاد تدريجي لايه سخت خاك بخاطر شكل خاص تيغه آن ( در طي سالهاي متمادي ) ، توصيه ميگردد.

براي انجام خاك ورزي، پس از روتاري، انتخاب ديسكي با مشخصات فني زير توصيه مي گردد؛ دو رديفه با قطر بشقابهاي حداكثر ۴۵ سانتيمتر، سبك وزن و ترجيحا با لبه هاي كنگره دار، به ترتيب بخاطر هموار باقي گذاشتن سطح مزرعه پس از اجراي عمليات، عدم نفوذ بيش از حد در داخل خاك ( حد اكثر cm 15 ) كاهش مقدار نيروي كششي مورد نياز و تسهيل در دفن بقاياي گياهي، بخصوص كنترل علفهاي هرز همچون بندواش كه حتما بايد در زير گل دفن گردند ) . در صورت نياز به گاواهن، استفاده از گاو اهن بر گرداندار با وزن سبك ، مجهز به چرخهاي تثبيت عمق ( با عمق كار كاملا قابل كنترل )، با حداكثر عمق نفوذ ۱۲ – ۱۰ سانتيمتر، مجهز به پيش بر بمنظور كاهش نيروي مقاومت خاك در مقابل برش و داراي صفحه برگردان نوع شكافدار و ترجيحا با پوشش تفلوني، بمنظور كاهش خاك چسبي، توصيه مي گردد.

شكل ۲ – نمونه اي از انواع گاو آهن ، ديسك و روتاري مخصوص مزارع شاليزاري
ج ) انتخاب كمباين مخصوص شاليزاري؛ انتخاب كمباينها معمولا پس از ارزيابي سيستمهاي زير صورت مي گيرد؛
۱) سيستم حركتي ؛ بمنظور كاهش ميزان فشار وارده از طرف ماشين بر زمين و جلوگيري از فرو رفتن ماشين در داخل زمين، بمنظور جلوگيري از وارد نمودن آسيب به زمين، استفاده از كمباين با چرخ زنجيري ( از نوع زنجير لاستيكي ) مناسب تر است.

۲) سيستم درو و بر دارنده محصول؛ درصورت تمايل زياد به ريزش دانه ها بخصوص در ارقام پرمحصول و ضعيف بودن گياه در مقابل ورس يا خوابيدن، انتخاب دروگر از نوع شانه اي توصيه مي گردد. براي انتخاب نوع بر دارنده محصول، چنانچه مقدار ريزش محصول در برابر صدمات مكانيكي، نسبتا كم باشد، يا محصول نسبتا خوابيده باشد، بردارنده از نوع پيك – آپ ( Pick – Up) و براي ارقامي كه مقدار ريزش آنها زياد باشد، يا محصول سرپا باشد، بردارنده از نوع چرخ فلك توصيه مي گردد