تراکم خاک به فرایندی گفته می­شود که سبب افزایش چگالی ظاهری خاک شده و موجب کاهش حجم و پیوستگی منافذ، کاهش نفوذپذیری آبی و هوایی خاک، افزایش مقاومت مکانیکی خاک و تغییر در پیکره خاک می­شود. تراکم خاک می­تواند در اثر: 1) ویژگی­های ذاتی مربوط به پیدایش و تکامل خاک، 2) انقباض طبیعی در اثر خشک­شدن، 3) آبیاری سطحی که موجب باز­شدن کلوخه­ها و خاک­دانه­های ناپایدار خاک شده و موقعیت ذرات را نسبت به یکدیگر تغییر می­دهد، 4) تحکیم بخشی موضعی و تراکم طبیعی و مجدد خاک در طول فصل زراعی و 5) عبور تراکتور و سایر ماشین­های کشاورزی روی و یا در خاک به ویژه در حالتی که مقاومت مکانیکی خاک به علت زیاد­بودن مقدار رطوبت خاک کم بوده و امکان صدمه به ساختمان خاک وجود دارد، ایجاد شود [].
وقتی خاک متراکم می­شود، تغییراتی در خصوصیات فیزیکی و مکانیکی خاک، مثل ساختمان، حجم، اندازه و پیوستگی منافذ، قوام خاک (چسبندگی و دگر چسبی) به وجود می­آید که نقش مهمی را در توسعه و رشد ریشه گیاهان بازی می­کنند []. تراکم خاک باعث تخریب ساختمان خاک، کاهش نفوذ پذیری آب و هوا و بالاخره کاهش عملکرد زراعی می­گردد. [].
تراکم خاک ایجاد شده در لایه­های زیرین را می­توان با عملیات زیرشکن­زنی (Subsoiling) اصلاح کرد []. شکافتن خاک متراکم شده توسط یک عمیق­کار مرسوم (زیرشکن) در عمق مورد نظر، نیازمند نیروی کششی بالا وهمچنین باعث افزایش مصرف سوخت، افزایش استهلاک ابزار خاک­ورز وتولید کلوخه­های بزرک می­شود []. همچنین در صورتی­که ابزار خاک­ورز عمقی (زیرشکن) زیر عمق بحرانی (عمقی که در زیر آن خاک به­جای حرکت به بالا و کاهش در چگالی ظاهری آن، تمایل به حرکت به سمت جلو و کناره­ها داشته و در نتیجه افزایش در حجم به­هم خوردگی در خاک مشاهده نمی­شود) کار ­کند، مقدار جحم به­هم خوردشدگی آن ناچیز و عملیات خاک­ورزی عمیق ناموثر می­شود[]..
ازجمله روش­های استفاده شده برای کاهش مقاومت ویژه ابزار خاک­ورز عمیق­کار وکاهش اندازه کلوخه­های ایجاد شده، باله­ها به ابزار عمیق­کار و استفاده از ابزار خاک­ورز در عمق کمترو در جلوی ابزار عمیق­کار نصب می­باشد. گادوین واسپور (1987) گزارش نمودند که اضافه کردن باله (wing) به ابزار عمیق­کار و استفاده از ابزار سطحی­کار (Shallow leading tine) در جلوی ابزار خاک­ورز عمیق­کار (زیرشکن) می­تواند منجر به افزایش حجم به­هم­خوردگی و آرایش موثرتر قطعات خاک در عمق، کاهش مقاومت ویژه و افزایش عمق بحرانی ابزار عمیق­کار گردد (گادوین واسپور، 1987).
گادوین واسپور )1977( گزارش کردند که در دو سطح­کار با آرایش زیگزاگ، عمق بهینه برای ابزار­های جلویی، برابر عمق ابزار عقبی، فاصله­ی عرضی بهینه برای دو سطحی­کار ، 5/2 برابر عمق ابزار عقبی و فاصله­ی طولی بهینه، بین ابزار جلویی و عقبی، بزرگ­تر یا مساوی 5/1 برابر عمق ابزار عقبی می­باشد[]. گادوین و اسپور (1984)، گزارش کردند که هنگامی که یک سطحی­کار به صورت هم­راستا در جلوی یک عمیق­کار استفاده شود، مقاومت کششی مورد نیاز افزایش می­یابد و این افزایش در مقاومت کششی زمانی ماکزیمم می­شود که عمق ابزار سطحی­کار، نصف عمق ابزار عمیق­کار باشد []. در به کارگیری ابزار­های چند سطح­کار، حمزه و همکاران (2011) گزارش نموداند که متصل کردن بیش از یک ابزار سطحی­کار در جلوی ابزار اصلی به صورت هم­راستا تاثیر معنی­داری در کاهش نیروی کشش نداشت []. در تعیین عمق مطلوب ابزار سطحیکار که در جلوی عمیق­کار (که در آن نسبت خاک به­هم­خورده به نیروی لازم بیش­ترین مقدار باشد) در یک آرایش دو سطح­کار هم­راستا کار می­کند، کاسیسیرا و همکاران (2005) گزارش دادند که برای بهینه کردن انرژی مورد نیاز، مطلوب­ترین عمق برای ابزار جلویی (سطحی­کار) ، زمانی به­دست می­آید که عمقی برابر با 80% عمق ابزار عقبی(عمیق­کار) داشته باشد [].
حمزه و همکاران (2011) که عملکرد ابزار دو و سه سطح­کار را با ابزار یک سطح­کار در بازه عمق­های 10، 20 و 30 سانتی­متری در یک خاک رسی مقایسه نمودند؛ نتیجه گرفتند سه­سطح­کار، علاوه بر کاهش مقاومت کششی، کلوخه های بسیار کوچکتر ایجاد و امکان خاک­ورزی در بازه رطوبتی بیشتر را ممکن می­سازند. آنها موثرترین پیکربندی را دوسطح­کار پیشنهاد کردند که در آن، ابزار سطحی­کار در عمقی حدود ½ تا ⅓ عمق ابزار عمیق­کار قرار داشته باشد [].
پژوهش در خصوص استفاده از چندسطح­کارها به منظور خاک­ورزی عمیق در دنیا و به­ویژه ایران نادر است، لذا در این پژوهش سعی شد عملکرد یک زیرشکن باله­دار (یک­ سطح­کار) با دو سطح­کار و سه سطح­کار ازمنظر مقاومت ویژه و درجه خردشدگی خاک با هم مقایسه شود.

اهداف

• مقایسه پارامتر­های عملکردی ( مقاومت کششی، سطح مقطع خاک به­هم­خورده، مقاومت ویژه، سطح مقطع بالاآمدگی خاک، قطر متوسط وزنی کلوخه­ای و درصد کاهش چگالی ظاهری خاک پس از عملیات خاک­ورزی) یک عمیق­کار سه سطح­کار در دو آرایش هم­راستا و زیگزاگ با یک عمیق­کار یک و دهسطح­کار در عملیات خاک­ورزی عمیق و

• مقایسه پارامتر­های عملکردی یک دو سطح­کار با دو آرایش هم­راستا و زیگزاگ با تک سطح­کار در عملیات خاک­ورزی سطحی.

فصل دوم

بررسی منابع

2-1- روش­های خاك­ورزی

خاك­ورزی از جمله عوامل مدیریتی مهمی است که می­تواند موجب تخریب یا بهبود ساختمان خاک شود. روش معمول خاك­ورزی با حداکثر به­هم خوردگی خاک با استفاده از ادوات خاک­ورز نظیر گاوآهن برگرداندار و دیسک، طی چند مرحله موجب به­هم خوردن ساختمان طبیعی خاک سطحی می­گردد []. گاوآهن برگرداندار معمولا برای مدفون کردن بقایا، علف­های هرز، کود­های دامی و بهبود شرایط فیزیکی خاک استفاده می­شود []. استفاده از گاوآهن برگرداندار برای عملیات خاك­ورزی، نیاز به زمان و انرژی زیاد دارد. در دهه­های 1980-1970، تحول چشمگیری در مفهوم نیاز به خاك­ورزی برای تولید محصولات زراعی به وجود آمد. به همین لحاظ سامانه­های خاك­ورزی حفاظتی از جمله کم­خاك ورزی، بدون خاك ورزی و ورز-کاشت مورد توجه قرار گرفت []. لال و همکاران (1994) تغییرات زیادی در خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیک خاک، پس از 28 سال اعمال روش بی‏خاک­ورزی از جمله بهبود در وضعیت دانه‏بندی، مواد­­آلی و نفوذ آب در خاک گزارش کردند[]. مالی و اوسولیوان (1990) دریافتند که پس از 5 سال اعمال تیمار بی‏خاك­ورزی مقاومت به نفوذ در خاک سطحی نسبت به تیمار با خاک­ورزی مرسوم افزایش پیدا کرد ولی تاثیر زیادی بر عمق‏های پایین‏تر خاک نگذاشت []. بررسی‏های یالسین و همکاران (2005) نشان داد کشت مستقیم بهترین نتیجه را از نظر مصرف سوخت و راندمان خاک­ورزی با 9/8 لیتر در هکتار و 25/1 هکتار در ساعت در مقایسه با خاک­ورزی مرسوم و حداقل خاک­ورزی بدست می‏دهد؛ اگر چه خاک­ورزی مرسوم بستر بذر خوب و بدون علف هرز و عملکرد خوب را تهیه می‏کند اما کشت مستقیم تقریبا 6 برابر مصرف سوخت و 4 برابر زمان عملیات را کاهش داد []. چهار روش تهیه بستر بذر و کاشت گندم آبی توسط همت (1375) در منطقه اصفهان انجام گردید. این روش‏ها شامل دیسک­زدن بعد از شخم و کاشت با خطی­کار غلات، خاک­ورزی با خاک­ورز دوار (روتیواتور)، ورز-کاشت و بی‏خاک­ورزی بود. نتایج نشان داد كه روش دیسک زدن، به طور معنی‏داری بیش­ترین درصد سبز نهایی و بیش­ترین شاخص سرعت سبزشدن را داشت و روش بی‏خاک­ورزی به طور معنی‏داری کمتر از روش دیسک زدن بود. روش ورز-کاشت به طور معنی‏داری دارای کم­ترین درصد سبز نهایی بذر و شاخص سرعت سبز شدن بود [].

2-1-1- خاك­ورزی اولیه

خاك­ورزی اولیه خاک را برش داده و خرد می­کند و سطح خاک را خشن و ناهموار­تر رها می­کند. بقایای گیاهی ممکن است با برگردان کردن دفن شوند و یا با لایه­های خاک مخلوط شوند یا اساساً دست نخورده رها گردند. معمولا در خاك­ورزی اولیه از ابزار­هایی مانند گاوآهن برگرداندار، گاوآهن قلمی یا چیزل ،پنجه غازی عریض، دیسکو دیگر ابزار های­مشابه استفاده می­شود [].

2-1-2- خاك­ورزی ثانویه

پس از شخم، در عمقی معمولا برابر با عمق خاک­ورزی کلوخه می­شود. بستر بذر در صورتی آماده خواهد شد که کلوخه­های سطحی در عمق کم­تر ( حدود نصف) از عمق شخم، شکسته شوند و در صورت لزوم لایه­ی سطحی خاک تثبیت شود []. خاك­ورزی ثانویه برای تهیه بستر بذر انجام می­شود. ضمناً از ادوات خاك­ورزی ثانویه جهت از بین بردن علف­های هرز، مخلوط کردن بقایای گیاهی وعلف­کش­ها با خاک استفاده می­شود [].

2-2- تراکم خاک

هنگامی که خاک متراکم شده باشد، برای حرکت ریشه درون خاک، عملیات خاک­ورزی برای از بین بردن و مدیریت تراکم خاک ممکن است ضروری باشد. خاک­ورزی بیش­تر از عمق 350 میلی­متری را عملیات زیرشکن­زنی (subsoiling) می­نامند. اگر چه عملیات خاک­ورزی برای چند هزار سال به منظور نرم کردن خاک سطحی استفاده می­شد، عملیات زیر شکن زنی، تقریبا یک عملیات جدیدی محسوب می­شود که فقط از زمانی که تجهیزات کشاورزی به دلیل وزن زیاد و تردد زیادشان خاک را به شدت متراکم کرده­اند، استفاده می­شود. تا قبل از قرن 20 ،توانایی خاک­ورزی در اعماق زیاد به دلیل نبود نیروی کشنده، امکان نداشت. اخیرا عملیات زیرشکن زنی، در سراسر جهان رواج پیدا کرده است. خاک­های زیادی به عملیات زیرشکن­زنی پاسخ مثبت دادند و وضعیت تراکم خاک بهبود پیدا کرده است. ابزار­هایی که برای خاک­ورزی استفاده می­شود محدوده­ی وسیعی دارند و در نتیجه از نظر توانایی نفوذ در خاک، نیروی کششی مورد نیاز، سطح مقطع خاک به هم خورده متفاوت می باشند. به هر حال عملیات زیرشکن­زنی یک عملیات پر هزینه می­باشد که بایستی به صورت درست انجام شود تا بیش­ترین فایده را داشته باشد [].
شاخص مخروطی ، قابل قبول­ترین معیار برای اندازه گیری تراکم خاک می باشد که برای تخمین زدن این که ریشه توانایی حرکت در خاک را دارد یاخیر،استفاده می شود . شاخص مخروطی با زاویه­ی مخروط 30 درجه به منظور تخمین این نیرو استاندارد شده است . اگر مقدار­های شاخص مخروطی نزدیک 5/1 تا 2 مگا پاسکال باشد بدین معنی است که ریشه برای حرکت در خاک با محدودیت رو به رو شده است [].
نکته­ی حائز اهمیت دیگر این است که باید توجه داشت که این عملیات در رطوبت مناسب انجام شود. حد خمیری ،معیاری برای تشخیص بهترین وضعیت خاک برای خاک­ورزی می باشد [].در برخی از خاک­ها که از بین بردن تراکم خاک لازم نیست، با عملیات زیرشکن­زنی افزایشی در محصول ایجاد نمی­شود. همچنین زیرشکن­زنی، هنگامی که آبیاری در دسترس باشد، افزایش در محصول ایجاد نمی­کند [].
خاکی که با عملیات زیرشکن زنی تراکم آن از بین رفته است، ممکن است که با رفت و آمد در همان منطقه دوباره خاک متراک شود. محققان نشان دادند که دوبار تردد تراکتور روی یک خاک، باعث می­شود که به وضعیت تراکم خاک به حالت قبل از عملیات زیرشکن­زنی برگردد [].اگر تردد کنترل شود، مزایای عملیات زیرشکن زنی میتواند طولانی مدت و برای رشد محصولات سودمند باشد [].
زیرشکن­ها برای به­هم­زدن خاک در عمق بیش­تر از عمق کاری وسایل خاک­ورزی مرسوم و برای شکستن لایه ­ی سخت خاک که نتیجه­ی تراکم ناشی از تردد ماشین­آلات سنگین و همچنین عملیات مکرر خاک­ورزی در یک عمق سطحی می­باشد، استفاده می­شود. بنابراین، آن­ها باید دارای یک ساق محکم باشند تا بتوانند در عمق 45 تا 75 سانتی­متر و یا حتی بیش­تر، کار کنند []. استفاده از زیرشکن باعث نفوذ پذیری خاک نسبت به رطوبت و ریشه­ها می­شود و افزایش محصول ناشی از کاربرد صحیح آن 50 تا 400 درصد گزارش شده است []. هر ابزار عمیق­کار دارای یک عمق بحرانی است که اگر عمق کار آن بیشتر از آن (زیر عمق بحرانی) باشد؛ به­هم خوردگی خاک اتفاق نمی افتد ولی مقاومت کششی ابزار به مقدار زیادی افزایش می­یابد. بنابراین، برای بهینه کردن عملیات خاک­ورزی عمیق باید از راه­کارهایی که می­توان عمق بحرانی را افزایش داد، استفاده نمود.

2-3- مقاومت کششی، سطح مقطع خاک به هم خورده و مقاومت ویژه

اندازه­گیری مقاومت کششی و توان مورد نیاز یک ابزار خاک­ورز برای تعیین نوع و اندازه تراکتور جهت استفاده از آن ابزار بسیار مهم می­باشد[]. ازآنجا که کاهش مقاومت کششی ابزار­های خاک­ورز همواره یکی از جنبه­های مهم عملیات خاك­ورزی می­باشد؛ بهینه سازی ادوات به­منظور کاهش مقاومت کششی از اهمیت بالایی برخوردار است []. 

خرید متن کامل این پایان نامه در سایت nefo.ir

توان کششی مورد نیاز ابزار خاک­ورز تابعی از ویژگی­های خاک، هندسه ابزار، عمق کار و سرعت پیشروی ابزار می­باشد []. عوامل متعددی بر نحوه عملکرد ابزار­های خاک­ورز موثر اند. میزان مصرف انرژی و نیروی مورد نیاز جهت حرکت یک وسیله ابزار خاک­ورز در خاک تابعی از متغیر­هایی نظیر شکل هندسی تیغه، نحوه حرکت تیغه در خاک و شرایط اولیه خاک می­باشد []. رطوبت اولیه خاک، سرعت پیشروی، عمق و عرض کار تیغه و نیز زاویه حمله و تمایل تیغه نیز از جمله عواملی هستند که بر عملکرد برش و جابجایی خاک موثر می­باشد [].
زاویه حمله ابزار خاک­ورز یکی از عوامل موثر بر مقاومت کششی ادوات خاک­ورز به حساب می­آید. تحقیقات نشان داده که چنان­چه زاویه حمله تیغه ادوات خاک­ورز کوچک­تر باشد (تا زاویه 5/67 درجه)، نفوذ وسیله به داخل خاک راحت­تر صورت می­گیرد []. مک کیز و ماسوار (1997) تأثیر پارامترهای هندسی ابزار خاک ورز بر مقاومت کششی، خرد شدگی و برش خاک را مورد بررسی قرار دادند. نتایج نشان داد که زاویه حمله، عرض تیغه و عمق کار بر مقاومت کششی تأثیر معنی­داری داشت. با افزایش زاویه حمله از 30 به 90 درجه مقاومت کششی افزایش یافت و با افزایش دو برابری عرض کار، مقاومت کششی 35 درصد افزایش یافت []. آلوکو و سیج (2000) تأثیر زاویه حمله بر نوع و ویژگی های شکست خاک در جلوی تیغه پهن را بررسی نمودند. نتایج نشان داد که با افزایش زاویه حمله تیغه، سطح تماس بین خاک و فلز افزایش یافت که موجب افزایش مقاومت کششی شد [].
زونه (1956) فرایند بریدن ، خرد­شدن ، شتاب­یافتن و بالابری خاک توسط یک تیغه صلب را مطالعه نمود و نتیجه گرفت حدود 60 درصد مقاومت موجود در برابر حرکت تیغه در خاک به علت اصطکاک بین خاک و تیغه واصطکاک داخلی خاک است [].
شکافتن خاک متراکم شده توسط یک عمیق­کار مرسوم در عمق مورد نظر، نیازمند نیروی کششی بالا و همچنین باعث افزایش مصرف سوخت، افزایش استهلاک وتولید کلوخه­های بزرک می­شود []. بررسی ولف و گارنر []. درمورد انرژی لازم برای خاک­ورزی در سه عمق مختلف در خاک­های لوم شنی، حاکی از این است که عمق زیرشکن­زنی اثر معنی­داری بر مقاومت کششی و انرژی مکانیکی لازم برای خاک­ورزی دارد. در آزمایش­های آنها، وقتی که عمق از mm280 به mm440 تغییر نمود، مقاومت کششی برای هر شاخه زیرشکن از kN 5/2 به kN2/6 افزایش یافت []. دربررسی اثرشکل زیرشکن، اسمیت و ویلفورد )1988( گزارش نمودند که مقاومت کششی زیرشکن نوع پارابولیک، کمتر از زیر­شکن معمولی یا تریپلیکس بود و بیش­ترین نیروی عمودی (پایین­سو ) و کم­ترین مقدار لغزش چرخ­ها مربوط به زیرشکن پارابولیک بود []. پاین و تانر (1959) در تحقیقی جامع، اثر تغییر زاویه حمله زیرشکنمرسوم[5] را بر مقاومت کششی و سطح مقطع به­هم خورده خاک مورد بررسی قرار دادند. افزایش زاویه حمله از 20 به 60 درجه بطور معنی­دار موجب افزایش مقاومت کششی گردید؛ اما سطح مقطع به­هم خورده خاک تغییر معنی­داری نداشت [].گادوین (2007) مطابق با شکل (2-1) نشان داد که مقاومت کششی ابزار خاک ورز با افزایش زاویه حمله افزایش می­یابد [].
همت و همکاران (1379) در بررسی اثر ارتعاش گزارش نموده­اند که استفاده از ارتعاش موجب کاهش مقاومت کششی و مقاومت ویژه زیر­شکن به ترتیب به اندازه 33 و 34 درصد گردید []. نارایانارو و ورما )1982( یک کاهش 52 درصدی در مقاومت کششی یک زیر­شکن ساق ارتعاشی در دامنه mm4 و فرکانس Hz5 و سرعت پیشرویkm/h 05/2 بدست آوردند []. ساکای و همکاران (8) یک کاهش 60 درصدی در مقاومت کششی یک زیر­شکن چهار­شاخه ساق ارتعاشی در دامنهmm 5 و فرکانسHz 4/3 بدست آوردند [].
 

شکل 2-1- تغییرات مقاومت کششی ابزار خاک ورز با افزایش زاویه حمله
 
نوع و درجه بهم خوردگی خاک یکی از عوامل تعیین کننده در انتخاب ادوات خاک­ورزی می­باشد ولی باید نیروی موررد نیاز برای کشش و نفوذ آن برای عملکرد موثر در نظر گرفته شود.
 
طبق نتایج مک کیز و ماسوار (1997) تأثیر عرض و عمق کار بر سطح گسیختگی تأثیر معنی­داری داشت و با افزایش عمق و عرض کار سطح گسیختگی افزایش یافت، ولی تغییر زاویه حمله تأثیر معنی­داری بر سطح گسیختگی نداشت [].
کاهش مقدار مقاومت ویژه ابزار(نسبت مقاومت کششی به سطح مقطع بهم خورده خاک) بسیار مهم­تر از کاهش مقاومت کششی آن می­باشد []. با افزایش زاویه حمله، مقاومت ویژه افزایش یافت و حداقل مقاومت کششی در عمق کم­تر و زاویه حمله کوچک­تر بود [].
ازجمله تکنیک­های استفاده شده برای کاهش مقاومت ویژه خاک وکوچک کردن کلوخه­های ایجاد شده، استفاده کردن از عامل­های خاک­ورزی در عمق کم­تر، در جلوی ابزار اصلی و همچنین استفاده کردن از باله­ها روی زیرشکن­ها می­باشد.
اسپور و گادوین (1978) گزارش کردند که اضافه کردن باله به پاشنه ابزار زیرشکن، به ازای افزایش30 درصد در نیروی کششی باعث دو برابر شدن به­هم­خوردگی شد. این افزایش معنی­دار در سطح مقطع خاک به­هم­خورد، باعث کاهش 30 درصدی در مقاومت ویژه شد [].
گادوین و اسپور (1984)، گزارش کردند که فاصله­ی عرضی بهینه برای کاهش مقاومت ویژه بین دو زیرشکن بدون باله، هنگامی که آن­ها در یک عمق کار می­کنند، 5/1 برابر عمق کاری آن­ها می­باشد ولی این در حالی است که برای 2 زیرشکن با باله، این فاصله 2 برابر عمق کاری زیرشکن­ها می­باشد [].
استفاده کردن ازابزار سطحی­کار جلوی ابزار اصلی موجب افزایش عمق بحرانی خاک می­شود [] و موجب کاهش در نیروی کششی و تولید خاک زراعی بهتر می­شود [] وهمچنین موجب بهبود راندمان کاری (حجم خاک نرم شده تقسیم بر نیروی کششی مالبندی) در شکافنده­های عمیق­کار می­شود [].
گادوین واسپور )1977( گزارش نمودند که اضافه کردن باله و ابزار سطحی­کار جلوی ابزار عمیق­کار منجر به افزایش به­هم­خوردگی خاک در عمق، کاهش مقاومت ویژه، افزایش عمق بحرانی و آرایش موثر­تر خاک شده است. همچنین گزارش نمودند که فاصله­ی موثر بین عامل­های خاک­ورزی با استفاده از ابزار سطحی­کار جلوی ابزار عمیق­کار وباله، افزایش می­یابد آن­ها گزارش کردند که عمق بهینه برای ابزار جلویی، برابر عمق ابزار عقبی، فاصله­ی عرضی بهینه برای دو سطحی­کار در آرایش زیگزاگ، 5/2 برابر عمق ابزار عقبی و فاصله­ی طولی بهینه، بین ابزار جلویی و عقبی، بزرگتر یا مساوی 5/1 برابر عمق ابزار عقبی می­باشد[].
گادوین و اسپور (1984)، گزارش کردند که هنگامی که یک سطحی­کار به صورت هم­راستا در جلوی یک عمیق­کار استفاده شود، مقاومت کششی مورد نیاز افزایش می­یابد. این افزایش در مقاومت کششی زمانی ماکزیمم می­شود که عمق ابزار سطحی­کار، نصف عمق ابزار عمیق­کار باشد. این درحالیست که سطح مقطع خاک به­هم­خورده نسبت به تک شاخه عمیق­کار کاهش می­یابد. در نتیجه مقاومت ویژه به صورت معنی­داری افزایش پیدا می­کند. طبق گزارشات آن­ها اضافه کردن دو سطحی­کار در جلوی عمیق­کار به صورت زیگزاگ نسیت به تک شاخه­ی عمیق­کار (زیرشکن)، مقاومت کششی، تغییر معنی­داری نداشت ولی سطح مقطع خاک به­هم­خورده در آرایش زیگزاگ به صورت معنی­داری بیش­تر بود، در نتیجه مقاومت ویژه در آرایش زیگزاگ به صورت معنی­داری کم­تر شد [].
کاسیسرا و همکاران (2005) در تعیین مطلوب­ترین عمق ابزار سطحی­کار جلوی عمیق­کار (که در آن نسبت خاک به­هم­خورده به نیروی لازم بیش­ترین مقدار باشد) در آرایش دو سطح­کار هم­راستا، برای بهینه کردن انرژی مورد نیاز،گزارش دادند که مطلوب­ترین عمق برای ابزار جلویی، زمانی خواهد بود که عمقی برابر 80% عمق ابزار عقبی (عمیق­کار) داشته باشد، زیرا تنها در این حالت است که هر دو ابزار جلویی و عقبی، هر دو بالای عمق بحرانی کار می­کنند و اگر این نسبت رعایت نشود، حداقل یکی از ابزار­ها، زیر عمق بحرانی کار می­کنند آن­ها برای مطلوب ترین فاصله­ی طولی نیز معادله­ی 2-1 را پیشنهاد دادند