محققان طرح هایی را برای کنترل عمق در ادوات خاکورزی بر اساس کنترل موقعیت، کنترل کشش و کنترل ترکیبی موقعیت کشش پیشنهاد کردند. کنترل موقعیت به این معنی است که پس از تعیین مقدار هدف عمق خاک ورزی، مهم نیست که مقاومت خاکورزی چگونه تغییر کند، عمق شخم مقدار تعیین شده را حفظ می کند. هنگامی که تراکتور در حال انجام خاک ورزی کم عمق است، مقاومت خاکورزی کم است، بنابراین استفاده از کنترل موقعیت مناسب تر است. با این حال، زمانی که تراکتور خاک ورزی عمیق انجام می دهد، بار موتور زیاد است و افزایش مقاومت خاک در هنگام خاک ورزی ممکن است باعث اضافه بار و از کار افتادن موتور شود. بنابراین برای تنظیم عمق شخم با توجه به تغییر مقاومت تولید شده توسط دستگاه، کنترل کشش مورد نیاز است. هنگامی که مقاومت شخم کمتر از آستانه تعیین شده باشد، عمق خاک ورزی گاوآهن تغییر نمی کند، اما زمانی که مقاومت شخم یا کشش از یک حدی فراتر رود، عمق خاک ورزی کاهش می یابد تا مقاومت خاکورزی کاهش یابد و از اضافه بار موتور جلوگیری شود. فرآیند کنترل عمق توسط سیستم سنتی هیدرولیک-مکانیکی پیچیده است. سیستم‌های کنترل هیدرولیک-الکترونیکی انعطاف‌پذیری و عملکرد در زمان واقعی بهتری دارند که توسعه و کاربرد آن برای محققان راحت است. در مقایسه با سیستم مکانیکی-هیدرولیک، سیستم کنترل هیدرولیک-الکترونیکی راندمان کشش عملیات تراکتور را بهبود می بخشد و عمق خاک ورزی در شرایط مختلف مزرعه پایدارتر است.محققان طرح هایی را برای کنترل عمق در ادوات خاکورزی بر اساس کنترل موقعیت، کنترل کشش و کنترل ترکیبی موقعیت کشش پیشنهاد کردند. کنترل موقعیت به این معنی است که پس از تعیین مقدار هدف عمق خاک ورزی، مهم نیست که مقاومت خاکورزی چگونه تغییر کند، عمق شخم مقدار تعیین شده را حفظ می کند. هنگامی که تراکتور در حال انجام خاک ورزی کم عمق است، مقاومت خاکورزی کم است، بنابراین استفاده از کنترل موقعیت مناسب تر است. با این حال، زمانی که تراکتور خاک ورزی عمیق انجام می دهد، بار موتور زیاد است و افزایش مقاومت خاک در هنگام خاک ورزی ممکن است باعث اضافه بار و از کار افتادن موتور شود. بنابراین برای تنظیم عمق شخم با توجه به تغییر مقاومت تولید شده توسط دستگاه، کنترل کشش مورد نیاز است. هنگامی که مقاومت شخم کمتر از آستانه تعیین شده باشد، عمق خاک ورزی گاوآهن تغییر نمی کند، اما زمانی که مقاومت شخم یا کشش از یک حدی فراتر رود، عمق خاک ورزی کاهش می یابد تا مقاومت خاکورزی کاهش یابد و از اضافه بار موتور جلوگیری شود. فرآیند کنترل عمق توسط سیستم سنتی هیدرولیک-مکانیکی پیچیده است. سیستم‌های کنترل هیدرولیک-الکترونیکی انعطاف‌پذیری و عملکرد در زمان واقعی بهتری دارند که توسعه و کاربرد آن برای محققان راحت است. در مقایسه با سیستم مکانیکی-هیدرولیک، سیستم کنترل هیدرولیک-الکترونیکی راندمان کشش عملیات تراکتور را بهبود می بخشد و عمق خاک ورزی در شرایط مختلف مزرعه پایدارتر است.

سازگاری ماشین آلات کشاورزی با خصوصیات مختلف خاک با تنظیم ضریب جامع موقعیت -کشش افزایش می یابد. از نظر کنترل موقعیت-کشش تراکتور، الگوریتمی را برای تنظیم جامع کنترل موقعیت-کشش تراکتور بر اساس سنسور بار مقاومتی نصب شده بر روی دو بازوی پایینی اتصال سه نقطه ای ارائه کردند و یک هیدرولیک الکترونیکی را توسعه دادند. دیگر محققان یک سیستم کنترل هیدرولیک الکترونیکی بر اساس حسگر بار مقاومت مکانیکی سنتی را توسعه دادند که با هدف کنترل لغزش چرخ های محرک تراکتور و افزایش راندمان کشش در خاک های با رطوبت بالا انجام می شود. برخی تحقیقات همچنین پارامتر نرخ لغزش چرخ محرک را در کنترل مختلط موقعیت-کشش معرفی کردند.

کنترل عمق در زیرشکنی

خاک به عنوان بستر توسعه سیستم ریشه، مواد مغذی، آب و هوای مورد نیاز برای رشد محصول را فراهم می کند. خاک مناسب برای رشد محصول دارای چگالی ظاهری، تخلخل کل و سختی مطلوبی است که شاخص های مهمی هستند که بر نفوذپذیری خاک و همچنین شاخص های تعیین کننده برای ارزیابی کیفیت خاکورزی تأثیر می گذارند. چگالی ظاهری کم نشان می دهد که خاک دارای تخلخل زیاد، هوادهی خوب و نفوذپذیری است که برای جذب و استفاده از آب و مواد مغذی توسط ریشه گیاه مفید است. با این حال، به دلیل تأثیر بارندگی، یخ زدگی – ذوب شدن و رسوب گذاری تحت خاکورزی معمولی طولانی مدت، چگالی ظاهری و سختی خاک افزایش می یابد در حالی که تخلخل کاهش می یابد. علاوه بر این لایه هاردپن فشرده شده زیر سطح خاک بیشتر تشکیل شده است که از تکثیر ریشه جلوگیری می کند، نفوذ ریشه را مهار می کند و فعالیت فیزیولوژیکی را کاهش می دهد و در نتیجه باعث اختلال در عملکرد ریشه و از بین رفتن مواد مغذی و جذب آب می شود و در نتیجه منجر به کاهش عملکرد می شود.

خاک ورزی زیرشکنی قادر به سست کردن خاک و شکستن لایه سخت فشرده بدون برگرداندن یا مخلوط کردن لایه های خاک است که قادر به کاهش چگالی ظاهری و سختی و افزایش تخلخل و نفوذپذیری است. به لطف این اثرات به‌دست‌آمده، این فناوری برای بهبود ساختار خاک، ذخیره و حفظ آب، و افزایش طول ریشه عمیق‌تر در خاک مفید است. چگالی ظاهری مطلوب را می‌توان با زیرشکن‌ به‌دست آورد و با افزایش عمق زیرشکن‌، چگالی ظاهری روند نزولی نشان می‌دهد. با بهره‌مندی از افزایش تخلخل خاک پس از زیرشکنی، ظرفیت ذخیره‌سازی آب در خاک افزایش می‌یابد که این میزان آبیاری روزانه را کاهش می‌دهد. در مقایسه با خاک‌ورزی معمولی، ریشه‌ها در خاک‌های عمیق‌تر طولانی‌تر و سنگین‌تر هستند و نفوذپذیری بهتری در هر دو جهت افقی و عمودی پس از خاک‌ورزی بهتر دارند که به طور قابل‌توجهی میانگین تراکم طول ریشه را 13 درصد افزایش می‌دهد.
عمق خاک ورزی شاخص مهمی است که بر کیفیت زیرشکن و کارآیی انرژی تأثیر می گذارد. در حین عملیات زیرشکن سازی، اگر عمق کاری به اندازه مطلوب نباشد، کف فشرده با خاک نمی تواند به طور کامل شکسته شود و در نتیجه خواص خاک با کیفیت پایینی بهبود حاصل می شود. در مقابل اگر عمق کاری بیش از حد باشد، توان مصرفی و هزینه بهره برداری با عمق کاری بیش از حد، افزایش می یابد و در نتیجه بازده انرژی کاهش می یابد. در حال حاضر، عمق خاک‌ورزی عمدتاً به صورت دستی در نقاط انتخاب شده در ردیف زیر خاک اندازه‌گیری می‌شود. این روش قادر به بدست آوردن داده های تغییر عمق خاک ورزی مداوم با زمان نیست و سختی کار بالا و راندمان کار پایینی دارد. به ویژه دقت اندازه گیری آن به شدت تحت تأثیر عوامل انسانی است، بنابراین دارای خطاهای اندازه گیری زیادی است. در همین حال، تنظیم عمق زیرشکن عمدتاً به تجربه کاری راننده بستگی دارد، بنابراین نمی توان به طور دقیق و به موقع عمق را با عمق خاک ورزی مورد نیاز تنظیم کرد.
جدای از کارهای تحقیقاتی، برخی از شرکت‌های ماشین‌آلات کشاورزی مانند تاپکن (Topcon) جان دیر و کیس، سیستم‌های نظارت و کنترل عمق خاک‌ورزی را توسعه داده‌اند و از آن‌ها در ماشین‌های خاک‌ورزی استفاده می‌کنند. سیستم تشخیص عمق خاکورزی نوراک (NORAC) توسط تاپکن طراحی شده است که به چهار حسگر اولتراسونیک برای تشخیص عمق خاکورزی چهار گروه دیسکی وابسته است. ویژگی آن این است که می تواند عمق خاک ورزی هر گروه دیسک را به طور مستقل با توجه به تغییرات سطحی تنظیم کند. سیستم مانیتورینگ تروست (TruSet) و سیستم هیدرولیک (AccuDpthTM) و سیستم نظارت هوشمند عمق خاکورزی AFS (سیستم کشاورزی پیشرفته) و سیستم هیدرولیک پشتیبان به ترتیب توسط جان دیر و کیس مورد استفاده قرار گرفته اند. این سیستم مانیتورینگ و کنترل، قادر به تشخیص و تنظیم دقیق عمق خاک ورزی به مقدار مورد نیاز می باشند.

کنترل عمق در کشت

قرارگیری صحیح بذر از نظر دستیابی به عمق کاشت مورد نیاز تحت تأثیر عوامل زیادی از جمله نوع خاک ورزی است. خاک ورزی خاک را برای کشت محصول آماده می کند. خاک ورزی به دو دسته خاک ورزی معمولی یا سیستم های خاک ورزی حفاظتی طبقه بندی می شود. خاکورزی سنتی شامل درگیری با شدت بالا و برگردان کردن کامل خاک با استفاده از گاوآهن می باشد. در حالی که سیستم های خاکورزی حفاظتی مانند کم خاکورزی یا بی خاکورزی شامل خاکورزی با شدت صفر تا کم خاک ورزی است. در بی خاکورزی در تمام طول سال خاک را دست نخورده باقی می گذارد در حالی که کم خاکورزی به میزان کمتری نسبه به خاکورزی سنتی خاک را بر هم می زند. انتخاب یک سیستم خاکورزی به عملکرد زراعی منطقه، آب و هوا و شرایط خاک بستگی دارد.

خاک‌ورزی معمولی عمدتاً برای کاهش علف‌های هرز، که به دلیل آب و هوای خنک منطقه رایج است، انجام می‌شود. با این حال، گزارش شده که برخی خاک‌های، متشکل از خاکستر آتشفشانی و رس سنگین، با افزایش کاربرد خاک‌ورزی سنگین، به دلیل نسبت بالای فضای منافذ و حجم کم این نوع خاک، خطر فرسایش بادی و آبی بیشتری دارند. همچنین گزارش شده که خاک های با محتوای رس بالا مشکلات بیشتری را در ارتباط با خاکورزی حفاظتی نشان می دهند. علاوه بر این، دوره طولانی یخبندان در بعضی مناطق، با توجه به زمان بر بودن عملیات خاکورزی، دوره های کوتاه تری را برای آماده سازی خاک قبل از شروع بذر در اختیار کشاورزان قرار می دهد. جایگزینی خاکورزی سنتی با خاکورزی حفاظتی به رفع این مشکلات کمک می کند. علاوه بر این، استفاده از خاکورزی حفاظتی کیفیت خاک را بهبود می بخشد، فشردگی خاک را کاهش می دهد و از لحاظ اقتصادی و سازگاری با محیط زیست، بهتر است.
قرار دادن صحیح بذر در خاک ورزی حفاظتی به دلیل سختی سطح خاک و جابجایی بقایای گیاهی نیازمند استفاده از بذرکارهای تجاری تخصصی است. با این حال، این کارنده های تجاری برای مزارع کوچک، به دلیل اندازه های بزرگ، وزن سنگین و عرض بیشتر ادوات مناسبی نیستند. بذرکار تبدیل شده باید بقایای گیاهی را کنترل کند، عمق بذر را تنظیم کند، به خاک سخت نفوذ کند، بذرها را بپوشاند و تماس کافی خاک با بذر را فراهم کند.