برای از بین بردن فشردگی خاک در عمق بیش از 30 سانتی متر و یا لایه شخم(که به واسطه شخم مداوم طی سالیان متداول در یک عمق ثابت انجام شده) از گاوآهن های زیر شکن استفاده می شود. شاید این سوال مطرح شود: از خیش های تا عمق 50 سانتی متری که توسط ترکتورهای سنگین کشیده می شود می توان استفاده نمود؟ هر چند ممکن است فشردگی از بین برود؛ ولی با این کار خاک غیرحاصخیز عمقی به سطح آورده می شود(2). زیر شکن ها در انواع مختلف ساخته می شوند و عمدتاً تواسط تراکتورهای سنگین و نیمه سنگین قابل استفاده هستند. زیرشکن های متداول عموماً دارای یک ساقه پیشانی قابل تعویض در بخش جلویی و نیز یک کفشک فلزی به عرض 7.5 سانتی متر هستند که توسط چیزل حمایت می شود. این وسیله به نیروی کششی زیادی نیاز دارد. به عنوان نمونه برای زیرشکنی خاک های رسی تا عمق 45 سانتی متر نیروی کششی برای هر ساقه به عرض 1.2 متر، تا 17 کیلو نیوتن می باشد. افزودن بال در طرفین زیر شکن در مقایسه با زیر شکن های معمولی 3 تا 4 برابر بیشتر خاک زیرین را خرد می کند. در حالی که نیروی کششی به میزان 20 الی 30 درصد افزایش می یابد. در صورت نصب ساقه های پیشین در جلوی زیرشکن میزان به هم خوردگی خاک افزایش می یابد. این ساقه های کم عمق میزان کل نیروی کششی مورد نیاز را افزایش نمی دهند و غالباً موجب کاهش آن نیز می شوند. در این حالت تیغه های A شکل در عمق 5 تا 7.5 سانتی متری و به دنبال آن ساقه هایی در عمق 18 سانتی متری واقع می شوند و ساقه های زیر شکن نهایتاً در عقب ادوات فوق قرار می گیرند. این اصل بنام اصل پیشرفته معروف است که در آن به هم خوردگی خاک تا حد زیادی در طی یک مرحله عملیات انجام شده و نیاز به نیروی کششی ندارد. زیرشکن ها معمولاً به 2 شکل مستقیم و خمیده وجود دارند(شکل 1).
نتایج تحقیقاتی حاکی از آن است که زیر شکن خمیده به نیروی کششی کمتری نیازمند است. در خاک های فشرده و چسبیده نیروی کششی لازم برای کشش زیرشکن در مقایسه با زیرشکن نوع مستقیم در حدود 7 تا 20 درصد کمتر می باشد.
تاثیر فشردگی خاک بر روی عملکرد و گسترش ریشه از دید تحقیقات
محققان اثر فشردگی خاک را بر روی گسترش ریشه های فرعی ریشه لوبیا مورد مطالعه قرار دادند و نتایج این تحقیق حاکی از آن است که فشردگی خاک رشد کلی گیاه را کاهش می دهد. علاوه بر این میزان جذب عناصر غذایی توسط ریشه های فرعی، در یک خاک فشرده شده به شدت کاهش می یابد(3). بقایای C و N و Ca در خاک فشرده شده در مقایسه با شرایط بدون فشردگی بیشتر می باشد. فشردگی، مقدار آب موجود در خاک و همچنین میزان نفوذ آب در خاک را تحت تاثیر قرار می دهد. این مسئله به واسطه اصلاح توزیع اندازه خلل و فرج خاک است. در این حالت خلل و فرج بزرگ خاک کاهش می یابد(شکل 2). این روند اولاً باعث کاهش درصد مقدار آب در خاک شده و ثانیاً هدایت الکتریکی اشباع خاک را کاهش می دهد. لذا میزان آب سهل الوصول برای گیاه به شدت کاهش می یابد. مضافاً مقدار اکسیژن لازم برای گیاه کاهش می یابد.
زیرشکنی باعث بهبود نفوذ ریشه در خاک می شود. این موضوع توسط محققان زیادی مورد بررسی قرار گرفته است که در اینجا مجال پرداخت به همه آن ها وجود ندارد. در اینجا نتایج یک طرح تحقیقاتی که بر روی ذرت انجام گرفته به صورت تصویری بیان شده است(شکل 3). عملیات زیرشکنی عمدتا باعث کاهش جرم مخصوص ظاهری خاک شده که پس از گشت حندین سال، مجدداً حالت فشردگی در خاک به وجود می آید و جرم مخصوص به حالت اولیه برمی گردد(2). عملیات خاک ورزی در خاک با بافت لومی-رسی و در رطوبت های خیلی پایین تاثیر چندانی در سست و پوک کردن ذرات خاک نداشته و فقط تاثیر کمی در بهبود شرایط زهکشی دارد(3). بنابراین زیرشکنی می بایستی در شرایط رطوبتی مناسب انجام گیرد. در یک مطالعه تحقیقاتی سه روش زیرشکنی(استفاده از زیرشکن مرسوم، زیرشکن بالدار و استفاده از دانه های یکپارچه به دنبال زیرشکن) مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج این تحقیق نشان داد در عمق 55 تا 60 سانتی متر استفاده از زیرشکن بالدار باعث افزایش حجم خاک به هم خورده می شود. در عمق 25 تا 30 سانتی متر سه روش نتایج مشابه ای را ارائه داده است(9). همچنین در آزمایشی که در اراضی ایستگاه تحقیقات دیم به مدت سه سال به منظور بررسی اثر کاربرد زیر شکن بر روی حفظ و ذخیره رطوبت خاک و عملکرد محصول گندم در زراعت دیم انجام شد، این نتیجه بدست آمد که اجرای عملیات زیر شکنی با فاصله 75 سانتی متر بین دو ساقه موجب افزایش رطوبت خاک و عملکرد محصول گندم به ترتیب به میزان 15 و 21 درصد می گردد(نسبت به روش بدون استفاده از سابسویلر)(1).
دو نکته مهم:
بر اساس تحقیقات انجام شده در آمریکا جهت گسیختگی کامل خاک، فاصله مناسب شاخه های زیرشکن بایستی 60 تا 80 درصد بیشتر از عمق عملیات زیرشکنی باشد(4). در صورت مناسب بودن فاصله بین شاخه های زیرشکن، سطوح گسیخته شده در عمق خاک به یکدیگر برخورد نموده ودر نتیجه تمامی ذرات خاک بین شاخه ها تحت تاثیر قرار گرفته و کاملاً خرد می شوند(5). و در پایان باید اشاره نمود در صورتی که خاک متراکم نباشد و مشکل لایه شخم را نداشته باشیم و یا این که بافت خاک سبک باشد، استفاده از زیرشکن مقرون به صرفه نیست و نباید از سابسویلر استفاده کنیم.
