خاك‌ورزي و ادوات خاك‌ورزي

تاريخچه خاك‌ورزي
خاك‌ورزي يعني آماده سازي خاك براي كاشت و عمل سست نگهداشتن آن و تهي از علفهاي هرز در طي رشد محصولات. هدف‌هاي اصلي و منظوره‌هاي اساسي خاك‌ورزي در سه مرحله طبقه بندي مي‌شوند. :
۱) فراهم آوردن يك بستر بذر مناسب
۲) از بين بردن علفهاي هرز رقيب
۳) بهبود بخشيدن شرايط فيزيكي خاك

عمل اصلي خاك‌ورزي، خرد كردن خاك است در تدارك يك بستر بذر مناسب.
خرد كردن و سست نمودن خاك قديمي‌ترين مرحله خاك‌ورزي است و گاوآهن‌هاي مختلف را شامل مي‌گردد. بشر ما قبل تاريخ احتمالاً از ادوات چوبي ابتدائي يا وسيله ديگري استفاده مي‌كرده است كه با آنها مي‌توانست خاك را سست نمايد. شايد يك شاخه شكسته درخت اولين وسيله خاك‌ورزي بشر بوده است. بشر بعداً آموخت كه از آتش يا ادوات سنگي دستي بهره گرفته و بدان وسيله شاخه‌اي چنگال مانند را با سوزاندن يا كندن توسط سنگ از درخت جدا نمايد. از شاخه بلندتر چنگال براي سست كردن خاك و كنده آن به عنوان دستگيره استفاده نمود. بعداً ياد گرفته كه از نيروي دام بهره گيرد.

 

تاريخچه گاوآهن :
گاوآهن احتمالاً قديمي‌ترين وسيله كشاورزيست. تاريخ به زبان هيروگليفي و كونيفرم نشان مي‌دهد كه پيشينيان در هزاران سال قبل از ميلاد مسيح نوعي گاوآهن داشتند. به روايت تاريخ در حدود۹۰۰ سال قبل از ميلاد، اِليشاه را در حال شخم زدن با دوازده گاو در پيش روي خود يافتند. گاوآهن چوبي با خيش آهني، قرنهاست كه مورد استفاده قرار مي‌گيرد و ميليونها گاوآهن چوبي هنوز هم در كارند. قطعات چوبي گاوآهن معمولاً توسط ريسه‌هائي از پوست حيوانات بهم بسته مي‌شدند چون ميخ ، پيچ و مهره يا سيم وجود نداشت.

گاوآهن رومي كه بوسيله اسكاتلنديها تكامل يافت در حدود سالهاي ۱۷۳۰ وارد انگلستان شد. گاوآهن ESSEX در حدود سال ۱۷۵۶ داراي خيش آهني بود. گاوآهن چرخدار NORFOLK در سال ۱۷۲۱ از تيغه چدني و صفحه برگردان گرد شده استفاده مي‌كرد. صفحه برگردان انحناء دار در سال ۱۷۶۰ روي گاوآهن يك دسته‌اي SUFFOLT ظاهر گرديد. گاوآهن Rotherham بوسيله John small تكميل شد و او كسي است كه كتابي راجع به طرح گاوآهن در سال ۱۷۸۴ نوشت. در آخرين سالهاي قبل از شروع قرن نوزدهم بود كه گاوآهن‌هاي چوبي در انگلستان با گاوآهن‌هاي فلزي جايگزين شدند.

در آمريكا توماس جفرسون و دانيل وبستر در ميان اولين كساني بودند كه در تكامل گاوآهن‌ها كوشيدند . چارلز نيوبولد از برلينگتن نيوجرسي گاوآهن چدني خود را در سال ۱۷۹۷ به ثبت رسانيد. كشاورزان اين گاوآهن را نپذيرفتند چون تصور مي‌كردند كه خاك را مسموم مي‌كند. چترو وود در سال ۱۸۱۴ صفحه برگرداني با چنان انحنائي ساخت كه خاك را يكنواخت برگردان مي‌كرد. اولين گاوآهن فولادي از سه قسمت يك تيغه اره قديمي توسط جان لين در ۱۸۳۳ ساخته شد. او همچنين در سال ۱۸۶۸ پروانه اختراع فولاد سه لايه را كسب نمود كه امروزه نيز در ساختن صفحه برگردان مورد استفاده قرار مي‌گيرد. جان دير در ۱۸۳۷ در گراند ديتور ايلينوي يك گاوآهن فولادي (تيغه و صفحه برگردان يك تكه) از تيغه يك اره قديمي ساخت. ۱۰ سال بعد او كارخانه‌اي در مولاين ايلينوي برپا نمود.

جيمس اوليور در سال ۱۸۶۸ به كسب پروانه اختراع براي سخت كاري چدن موفق گرديد كه به نام آهن سرد شده معروف گشت.
ام. فورلي در ۱۸۵۶ گاوآهن يك خيشه صندلي دار يا چرخي را به ثبت رساند كه راننده مي‌توانست بر صندلي سوار شود . اف. اس. راون پورت در سال ۱۸۶۴ گاوآهن چرخدار دو خيشه‌اي را به ثبت رساند كه با چند اسب كشيده مي‌شود. گاوآهن‌هاي سه و چهار خيشه معمولاً نياز به ۱۰ تا ۱۲ اسب براي كشيده شدن داشتند.

گاوآهن‌هاي بزرگ ۱۰ تا ۱۵ خيشه در سالهاي ۱۸۹۰ به وسيله تراكتورهاي بخاري و در سالهاي ۱۹۹۰ تا ۱۹۱۰ توسط تراكتورهاي حجيم، كندرو و پر دردسر بنزيني كشيده مي‌شدند. گاوآهن‌هاي دو تا پنج خيشه اوليه كه به دنبال تراكتور كشيده مي‌شدند مجهز به اهرمي براي در آمدن از خاك بودند در اوايل سالهاي ۱۹۲۰ ، وسايل بلندكن مكانيكي اختراع شدند كه تا اختراع وسايل هيدروليكي در سال ۱۹۴۰ مورد استفاده قرار مي‌گرفتند. سيستم هيدروليك تراكتور و گاو آهن سوار در اوايل ۱۹۴۰ به وسيله فرگوسن اختراع شد. اين نوع گاوآهن امروزه بيش از انواع ديگر براي مزارع كوچك و متوسط كاربرد دارد.

 

گاوآهن‌ بشقابي
احتمالاً در ۱۸۹۰ ساخته شد. مدلهائي از آن در كاتالوگهاي سال ۱۸۹۵ ديده مي‌شوند. يكي از اولين گاوآهن‌هاي بشقابي توسط ام. ا. و آي. ام. كراوات از بلومينگتن ايلينوي به ثبت رسيده است. جي. ك. اندروود، دي. اچ. لين، و ام. تي. هنكاك گاوآهن بشقابي را تكميل كردند و آن را به صورت كاربردي درآوردند. گاوآهن‌هاي بشقابي از ۱۹۰۰ تاكنون همان روند تكاملي گاوآهن‌هاي برگداندار را پي گرفتند.

اثر گاوآهن‌ بر بشر

آن زمان كه بشر اولين تكه شاخه درخت را براي خرد كردن خاك در دست گرفت، اولين قدم را به سوي تمدن برداشت. با هر مرحله در پيشرفت گاوآهن‌، پيشرفت مناسبي در تمدن پديدار گشته است. در ابتدا اگر يك مرد تمام وقت خود را هم صرف مي‌كرد فقط مساحت كوچكي را مي‌توانست شخم كند با بكارگيري دام مساحت شخم شده – نفر فزوني مي‌گرفت. امروزه، با توان مكانيكي زياد موجود، مقدار مساحت – نفر به طور چشمگيري افزايش يافته است – بنابراين يك نفر ، امروزه، بيش از مقدار مصرف خود توليد مي‌كند كه مي‌تواند براي ديگراني تدارك ببيند كه بكارهاي ديگري اشتغال دارند. لذا مي‌توان گفت كه شخم، پايه گذار تمدن بوده است. در توليد انواع محصولات و آماده سازي بستر بذر براي تمامي آنها، گاوآهن‌ اولين وسيله‌ايست كه بكار گرفته مي‌شود. لذا اساسي‌ترين وسيله مزرعه به حساب مي‌آيد. زمين توسط گاوآهن‌ به قطعات ريزي خرد و شكسته شده و بقاياي گياهي مي‌تواند در سطح رها گشته يا در عمق دفن گردد.

كسي كه با طبيعت خاك، اثر آب، هوا و درجه حرارت بر حالت فيزيكي آن، و اثر گاوآهن‌ بر آن آشنائي نداشته باشد تصور مي‌نمايد كه گاوآهن‌ وسيله‌ ساده‌ايست كه تنظيمات كمي دارد و عملاً هيچ مراقبتي لازم ندارد، ولي آنان كه به شرايط خاك و تنظيمات گاوآهن‌ براي حصول بهترين نتيجه واقفند، مي‌دانند كه شخم خوب زدن موضوع ساده‌اي نيست. شخم مطلوب نياز به مداقه در عوامل بسياري، دارد.

انواع وسايل خاك‌ورزي
وسايل خاك‌ورزي را ممكن است به دو دسته عمومي: ۱) ادوات خاك‌ورزي اوليه و ۲) ادوات خاك‌ورزي ثانويه تقسيم بندي نمود.
وسايلي كه براي شكستن عمومي خاك و سست كردن آن براي تدارك يك بستر بذر مناسب بكار مي‌روند، ادوات خاك‌ورزي اوليه هستند. اين گروه شامل انواع گاوآهن‌هاي برگرداندار، گاوآهن‌هاي بشقابي، گاوآهن‌هاي زير شكن يا اسكنه‌اي، گاوآهن‌هاي بشقابي عمودي و دوار هستند.

وسايل شخم ثانويه شامل هرس‌ها، زيركن‌ها، كواليتواترها، وجين‌كن‌ها و ادوات مخصوص براي خاك‌ورزي سطحي به منظور حفظ رطوبت و از بين بردن علفهاي هرز مي‌باشند. نمونه‌‌اي از وسايل شخم اوليه در شكل زير ديده مي‌شود.

گاو آهن برگردان دار سه خیش دنباله بند

گاوآهن‌هاي برگرداندار
انواع گاوآهن‌
۱٫ يكطرفه يا دو طرفه : گاوآهن‌هاي يك طرفه ، خاك را فقط به يك طرف، معمولاً طرف راست مي‌اندازند ( موقعي كه از پشت به آن نگاه كنيم) در دو طرفه‌ها، خيش‌ها طوري نصب شده‌اند كه راست‌اندازها سريعاً و به سهولت قابل جايگزيني با چپ‌اندازها هستند. بنابراين در انتهاي نوار شخم ، گاو آهن را بلند كرده دور زده و در برگشت نواري در جوار نوار قبلي شخم مي‌زنيم. با گاوآهن‌ دو طرفه جوي بوجود نمي‌آيد و نقاط ناصاف و فرو رفته ايجاد نمي‌شود كاربرد گاوآهن‌هاي دو طرفه دو خيش براي شخم دوري، در دامنه‌ها كه خاك هميشه بايد به يك طرف انداخته شود ( طرف بالا دست) و در زراعت‌هاي آبي بسيار معمول است.

۲٫ اوآهن‌هاي سوار يا دنباله‌بند : گاوآهن‌هاي سوار را ممكن است مجتمع نيز ناميد چون ماشين و موتور به صورت يك پارچه در مي‌آيند. گاوآهن‌ سوار را كه با نيروي هيدروليك بلند مي‌شود به راحتي به خصوص در جاهاي كوچك مي‌توان جابجا نمود. گاوآهن‌هاي دنباله بند تا حدودي مشكل تر از آن سوار است. گاوآهن‌ را همچنين ممكن است بر حسب نوع تيغه و برگردان مشخص نمود. انواع آن بعداً توضيح داده مي‌شود. يك روش عادي تشخيص گاوآهن‌ها تعداد و اندازه خيش‌ها است. مثلاً گاوآهن‌ دنباله بلند چهار خيش ۱۶ اينچ (۴۰ سانتيمتر) . انتخاب گاوآهن‌ بايد بر اساس توان تراكتوري كه قرار است آن را بكشد صورت گيرد.

 

انواع گاوآهن‌هاي برگرداندار
۱٫ دنباله بند يا كشيدني
چرخ زمين براي بالا و پائين بردن گاوآهن‌ دنباله بند است كه با نيروي هيدروليكي يا وسيله مكانيكي بكار مي‌افتد. بلند كن هيدروليكي جكي است كه همانند شكل ۵۷ روي گاوآهن‌ نصب شده است. پمپ هيدروليكي و اهرمهاي كنترل آن روي تراكتور هستند و با شيلنگ‌هايي به جك متصل مي‌شوند. وسيله مكانيكي شامل كلاچي است كه روي محور چرخ زمين سوار شده و با طنابي كه از يك طرف به دسته كلاچ وصل شده و طرف ديگر به صندلي راننده مي‌رسد بكار مي‌افتد.

نمايشي از اين كلاچ در شكل ديده مي‌شود.

۲٫ گاوآهن‌ برگرداندار
اين نوع گاوآهن‌ بر تراكتور سوار شده و براي بلند شدن به نيروي هيدروليكي تراكتور متكي است. فيل گوشي قائمي در جلوي گاوآهن تعبيه شده كه به ساق وسط تراكتور متصل مي‌شود. اين اتصال به بلند شدن گاوآهن‌ كمك نموده و وسيله‌اي براي تنظيم تمايل خيش‌ها است. تمام وزن گاوآهن‌ موقعي كه از خاك درآمده باشد روي تراكتور مي افتد. از آنجا كه اين گاوآهن‌ها به تراكتور متصل‌اند، نيازي به چرخ ندارند. بهرحال اكثر گاوآهن‌هاي بزرگ از اين نوع، داراي يك چرخ شيار در عقب هستند. شكل زير تصاويري از پيش و پشت گاوآهن‌ سوار را نشان مي‌دهد.

توجه كنيد كه گاوآهن‌ داراي يك ميله دو سر لنگ در جلو هست كه هر لنگ به يكي از باوزهاي پائيني تراكتور وصل مي‌شود. يك فيل گوش قائم ثابت در جلو، نصب شده است ساق وسط تراكتور به اين فيل گوش متصل شده و مي‌توان براي تنظيم تمايل خيش از آن استفاده كرد.

گاو آهن سوار ۳- خیش متصل به تراکتور

قطعات خيش و طراحي آنها
خيش به هنگام گذر از داخل بسان يك گوه سه وجهي عمل مي‌كند. زير لبه برنده و كفش سطوح صافي هستند. و صفحه برگردان طرف انحناء دار آنست.
عمل مكانيكي خيش بر روي خاك به شرح زير است :

۱٫ بريدن و سست كردن لايه خاك
۲٫ سست يا دانه‌اي كردن خاك
۳٫ برگردان كردن لايه خاك تحت زاويه مطلوب ( ۵۰ درجه)
۴٫ پوشاندن كلش و مواد آلي

ويژگيها اهميت
۱٫ عرض خيش‌ها: “۱۲، “۱۴ ، “۱۶
(۳۰، ۳۵ و ۴۰ سانتيمتر) ظرفيت خيش، عرض برش و عمق كار را مشخص مي‌كند.
۲٫ تعداد خيش: ۱ تا ۸ عرض كار را تعيين مي‌نمايد
۳٫ ارتفاع قاب پرهيز از گير كردن در مزارع كلشي
۴٫ فاصله بين نوك تيغه‌ها فاصله كافي براي رد كردن سنگ‌ها و موانع
۵٫ عمق شخم (۸۰ تا ۶۰ درصد عرض خيش) بسته به شرايط كار و چرخ تنظيم عمق يا قاب گاوآهن‌ يا سيستم هيدروليك تعيين مي‌شود.
۶٫ نوع برگردان بر حسب نوع خاك، پوشش گياهي و سرعت كار

۷٫ نوع اتصال : گروه III , II , I براي گاوآهن‌هاي سوار و نيمه سوار بسته به اندازه تراكتور يا گاوآهن‌. گروه I براي ۱،۲ و ۳ خيشه، گروههاي II و III براي ۴ خيشه يا بيشتر
۸٫ نوع گاوآهن‌ : سوار، نيمه سوار، دنباله بند بسته به اندازه گاوآهن‌ و طرح تراكتور
۹٫ حفاظت در برابر سنگ‌ها و موانع

( آزاد كن، بازوي فنري و غيره) براي پرهيز از شكستن گاوآهن‌ در برخورد با موانع
۱۰٫ تعويض قطعات در صورت شكستگي يا فرسودگي تيغه‌ها، پيشاني‌ها و ساير قطعات در صورت ساييدگي يا صدمه ديدن بايد تعويض شوند.
۱۱٫ سرعت شخم زدن بسته به شكل برگردان، اندازه تراكتور و نوع خاك

قطعات اصلي خيش گاوآهن‌ برگرداندار
خيش مهمترين قطعه گاوآهن‌ است وسيله دقيقي است كه با دقت طراحي شده تا كار خود را به خوبي انجام دهد. براي تدارك فاصله بين لبه برنده و خاك نوك تيغه حدود اينچ (۲۵/۶ ميليمتر) به طرف زمين شخم نخورده تمايل دارد. قسمت‌هاي اصلي يك خيش در شكل ۶۱ نمايانده شده‌اند.

عمل و طراحي قطعات خيش :
۱٫ تنه : تنه محلي براي اتصال قطعات خيش به آنست. تنه، شكل گوه‌اي وار به خيش مي‌دهد. بعضي از سازندگان تنه‌هاي گوه‌ باريك و گوه پهن را براي خاكهاي مختلف و شرايط گوناگون شخم مي‌سازند.

۲٫ تيغه : تيغه، گوه‌اي را مي‌سازد كه لايه‌اي از خاك را بريده و سست مي‌كند. بلند شدن و پيچيدن لايه خاك از تيغه شروع مي‌شود.
انواع مختلفي از تيغه مناسب شرايط گوناگون شخم ساخته شده‌اند. شكل ۶۲، انواعي را كه فقط يكي از كارخانجات مي‌سازد نشان مي‌دهد.
۳٫ صفحه برگردان: صفحه برگردان خاك را در حال برگردان نمودن به ذراتي خرد مي‌كند. قسمت پائين صفحه برگردان جائي است كه بيشترين خرد شدن انجام مي‌گيرد.

نوع صفحه برگردان :
بافت خاكها از رسي تا شني سبك متغير است. از نظر فيزيكي ممكن است ساختار سست كاملاً دانه‌اي تا حالات سخت و فشرده دارا باشد. محتواي رطوبت خاكها نيز متغير است. هيچ گاوآهني وجود ندارد كه مناسب تمام اين خاكهاي گوناگون باشد.
صدها نوع گاوآهن‌ ساخته شده‌اند كه هر يك مناسب كار خاصي طراحي شده‌ است. بهرحال آنها را ممكن است به پنج نوع اصلي، كلشي، معمولي، معمولي سريع، شكافدار، و خرد كن دسته‌بندي نمود. اين خيش‌ها در شكل زير توضيح داده شده‌اند.

مواد ساختماني :
خاكها داراي ويژگيهاي فيزيكي گسترده‌اي هستند. دامنه آن از خاكهاي رسي خيلي ساينده تا رسي سنگين چسبنده تغيير مي‌كند. بعضي خاكها سنگ دارند كه با برخورد به خيش به آن ضربه مي‌زنند.

سازندگان از موادي براي ساختن خيش‌ها استفاده مي‌كنند كه براي شرايط كاري آنها مناسب‌تر باشند. مواد ساختماني خيش‌ها را ممكن است به شرح زير طبقه‌بندي نمود:
۱) فولاد ميان نرم ( سه لايه – م ) : اين خيش‌ها داراي سه لايه فولادي مجزا هستند. دو لايه بيروني با كربن زياد و وسطي با كربن كم. سه لايه را با گرما بهم چسبانده‌اند كه سبب مي‌شود در يكديگر نفوذ نموده و يك ورق را بسازند. در ضمن حرارت كاري دو لايه بيروني به دليل كربن زيادشان سخت مي‌شوند ولي مياني، نرم مي‌ماند. ( شكل پايين) اين فولاد يك سطح بسيار سخت و يك مغز مغز نرم و چكش‌خوار دارد كه ضربه را جذب مي‌كند. اين نوع خيش براي زمينهاي سنگ دار مناسب نيستند. مورد استفاده اصلي آنها در خاكهاي چسبنده است.

۲) فولاد سخت يا پرسي : خيش‌هاي فولاد سخت يا پرسي از يك نوع خيش بدون لايه‌هاي سخت و نرم ساخته مي‌شوند. اين فولاد، كربن كمتري نسبت به لايه‌ بيروني فولاد سه لايه دارد. بنابراين به آن اندازه سخت نبوده و مقاومت به سايش آن نيز كم است. در جاهايي مي‌توان استفاده نمود كه چسبندگي خاك مشكل آفرين نباشد. در مقابل ضربه‌ بسيار مقاومند ولي مقاومت به سايش خيلي بالائي در خاكهاي سائيده نشان نمي‌دهند.

۳) كفش : كفش يك پهلوي گوه‌اي را مي‌سازد كه همراه با تيغه تشكيل مي‌شود. قطعه فلز مسطح و درازي است كه به يك طرف تنه پيچ شده است. اين قطعه نيروهاي جانبي حاصل را برگردان خاك را جذب مي‌كند؛ همچنين به تعادل حركتي گاوآهن‌ كمك مي‌كند.

شرايط متغير شخم و طراحي‌هاي گاوآهن‌ نياز به طرحهاي متفاوتي از كفش دارد. شكل ۶۸ طرحهائي را نشان مي‌دهد كه يكي از كارخانجات ساخته است. بعضي از گاوآهن‌ها مجهز به كفش غلطان هستند يك كفش مسطح بسيار كوچك با چرخي كه خيلي نزديك به خيش عقبي گاوآهن‌ بسته شده است، تكميل مي‌گردد.

چرخ ميزان:(تاكنون به فارسي چرخ تنظيم يا تثبيت عمق نام نهاده بوديم– م) يك چرخ ميزان ممكن است براي شرايط بسيار متغير شخم روي گاوآهن‌هاي سوار و نيمه سوار بكار برد. اين چرخ را ممكن است براي يكنواخت نگهداشتن عمق شخم در حالات زير مورد استفاده قرار داد:
۱) اگر خاكهاي سخت و سست در يك مزرعه وجود داشته باشد، گاوآهن‌ را براي عمق معيني در قطعه سخت مزرعه تنظيم مي‌كنيم. اين چرخ موقعي كه گاوآهن‌ به قطعه سست برسد، مانع از فرو رفتن بيشتر گاوآهن‌ مي‌شود.

۲) در مزارع تپه‌اي كه كله‌هاي تند دارند، گاوآهن‌ بايد چنان تنظيم گردد كه در قسمت‌هاي گود (و يا مسطح – م) عمق يكنواختي را حفظ كند. چرخ ميزان از فرو رفتن گاوآهن‌ به عمق بيشتر در قسمت سست يا در سر تپه جلوگيري مي‌نمايد.