مصرف سوخت در خاکورزی و انرژی در سیستم های مختلف خاکورزی و عملکرد مربوطه محصول را در کشوری مثل اسلوونی مورد مطالعه قرار داد. سیستم های خاک ورزی و ادوات مورد استفاده عبارت بودند از: خاکورزی معمولی با استفاده از گاوآهن و دیسک هارو و ابزار ترکیبی. خاک ورزی حفاظتی (RT) با استفاده از گاوآهن مته و چند پنجه. و سیستم بدون خاک ورزی (NT).
پنج سیستم کامل خاکورزی را برای تولید گندم مقایسه شد. روشهای خاکورزی عبارت بودند از: گاوآهن برگرداندار + غلتک + خطی کار. چیزل + غلتک + خطی کار ؛ سیکلوتلر + غلتک + خطی کار; پنجه غازی + غلتک + خطی کار؛ و بدون خاکورزی. نتایج آنها نشان داد که مصرف انرژی در خاک‌ورزی با استفاده از حداکثر خاک‌ورزی و سیستم های بدون خاکورزی به ترتیب 5/32 و 19 درصد از کل انرژی مصرفی را تشکیل می دادند.
اثرات روشهای مختلف خاکورزی بر تولید گندم در مزارع آبی را مورد مطالعه قرار گرفته است. آزمایشات به مدت چهار سال به طول انجامید، با هدف یافتن یک سیستم خاکورزی مناسب (بهینه) بود. نتایج نشان داد که گاوآهن با استفاده از تیغه ساخت محلی که کمترین ظرفیت را دارد، به حداکثر سوخت نیاز دارد. مصرف سوخت برابر برای عملیات شخم با استفاده از گاوآهن های برگرداندار و خطی کار که در عمق مساوی کار می کنند گزارش شد. با این حال، روش کم خاک ورزی (خاک ورزی و خطی کاری در عمق 15 سانتی متری) را به عنوان جایگزین روش خاک ورزی معمولی توصیه می کنند.

افراد دیگری از زیرشکن و گاوآهن برگرداندار ترکیبی استفاده کردند و به این نتیجه رسیدند که ماشین ترکیبی باعث افزایش گسیختگی خاک و نیاز به انرژی کمتری در مقایسه با استفاده از زیرشکن و گاوآهن برگرداندار به طور جداگانه دارد.
دیگر محققان اثرات روشهای خاکورزی سطحی و مرسوم را بر عملکرد گندم از مزارع آبی مورد مطالعه قرار دادند. مقایسه دو روش خاک‌ورزی برای بذرهای کاشته شده مشابه نشان داد که روش سطحی منجر به عملکرد 92 درصدی محصول شد. با این حال، مصرف سوخت در خاکورزی و زمان بهره برداری در روش خاکورزی معمولی بیشتر بود و ابزارها فرسایش بیش از حد را نشان دادند که همگی منجر به افزایش هزینه تولید شد.

مصرف انرژی در خاکورزی

امروزه تراکتور هنوز هم در تقریباً تمامی فرآیندهای تولیدی در کشاورزی از جمله خاک ورزی، منبع توان اصلی است. ساختار سیستم‌های تراکتور ماشین‌آلات به پارامترهای زیادی بستگی دارد: سیستم بذر، شرایط خاک، سطح مزرعه و غیره. در مجموع، آنها به طور همزمان متغیرهای ورودی را در معیارهای انتخاب سیستم های تراکتور – ماشین نشان می دهند. روشی برای انتخاب تراکتور بهینه برای فناوری های مختلف خاکورزی در یک تحقیق ارائه شده است. نتایج به‌دست‌آمده نشان می‌دهد که مصرف انرژی سوخت برای تمامی تراکتورها در شرایط خاک‌ورزی متعارف در محدوده 412 تا 740 مگاژول در هکتار است. در مورد فناوری مالچ مصرف انرژی از 183 تا 266 مگا ژول در هکتار و در حالت خاک ورزی صفر، مصرف انرژی از 80 تا 284 مگاژول در هکتار متغیر بود. این نتایج تفاوت‌های آشکاری را در ورودی‌های انرژی با توجه به فناوری تولید کاربردی نشان می‌دهد.

به طور گسترده ای شناخته شده است که سیستم های کشاورزی معاصر نیازمند برنامه ریزی دقیق و درست و کنترل کلیه فرآیندهای بیولوژیکی، فنی، تکنولوژیکی و سایر فرآیندهای مرتبط هستند. پیش بینی دقیق و قابل اعتماد نتیجه نهایی برای هر عملیات مشخص شده و همچنین برای فرآیند کامل تولید محصول از اهمیت ویژه ای برخوردار است. تقاضاها در چند دهه اخیر معرفی روش های پیچیده تجربی، ریاضی، آماری، مکانیکی و غیره را در علوم کشاورزی و زیست شناسی تشدید کرده است. در سال های اخیر معیارهای اکولوژیکی بالایی بر کشاورزی و تولید مواد غذایی تحمیل شده است. معیارهای دقیق در مورد انتشار گاز منجر به ایجاد قوانین بسیار دقیق و خواستار در مورد کاهش گازهای آلاینده و انتشار ذرات NOx، HC و CO شده است. انتشار گازهای گلخانه ای را نباید در کشاورزی به ویژه در تولیدات اولیه گیاهی نادیده گرفت. بیشترین انرژی مصرفی در تولید گیاه از نظر مصرف سوخت خاکورزی است.

تولید مدرن

سیستم‌های تولید مواد غذایی مدرن، رقابتی و پایدار شامل خاک‌ورزی مکانیزه بسیار کارآمد و با کنترل دقیق است. در اکثر سیستم‌های کشت در اروپای شرقی، فرآیند خاک‌ورزی باید ساختار خاکی مناسب برای کنترل کافی هوا، آب، گرما و رژیم‌های غذایی در ناحیه ریشه گیاه را تشکیل دهد. یکی از اهداف اصلی خاک‌ورزی، تولید ساختار خاکی است که نشان‌دهنده سازش بین بهترین شرایط ممکن برای رشد و نمو گیاه از یک سو و حداقل سرمایه‌گذاری پول، نیروی کار، انرژی و غیره از طرف دیگر باشد.
با اینکه تراکتور همچنان به عنوان منبع توان اصلی در تولید محصولات زراعی می باشد. علاوه بر تراکتورها، ماشین‌های رانده اضافی نیز باید در فرآیند خاک‌ورزی گنجانده شوند. ترکیب سیستم های تراکتور-ماشین آلات به پارامترهای زیادی بستگی دارد: ساختار بذر، شرایط خاک، مساحت مزرعه، مصرف سوخت و غیره. علاوه بر این، توسعه فشرده کشاورزی در دهه های گذشته، تقاضاهای اقتصادی، انرژی و اکولوژیکی جدیدی را بر روی فناوری تولید کاربردی و مکانیزاسیون کشاورزی ایجاد کرده است. متأسفانه طراحی تراکتورهای قدیمی و ماشین های رانندگی برای حل موفقیت آمیز این مشکلات مناسب نیستند.
جدای از خواسته هایی که در بالا توضیح داده شد، یک سیستم فنی کافی باید معیارهای بهره وری را که توسط شرایط تولید محصول مورد نظر تحمیل می شود، برآورده کند. در بیشتر موارد، ظرفیت سیستم‌های تراکتور-ماشین‌آلات در مزارع بسیار بیشتر از سطح بهینه است و هزینه‌های تولید محصول را افزایش می‌دهد. امروزه، روش‌های بهینه‌سازی ریاضی موجود که توسط رایانه‌های با کارایی بالا پشتیبانی می‌شوند، می‌توانند به طور مؤثری انتخاب تراکتور را هدایت کنند علاوه بر این، تقریباً در تمام مشکلات از این نوع، نتیجه نهایی به طور اساسی به انتخاب تکنیک خاکورزی کاربردی بستگی دارد، تکنیک خاکورزی کاربردی باید انرژی ورودی را در تولید محصول به حداقل برساند.

انتخاب سیستم خاکورزی بر اساس عوامل متعددی است و قیمت سوخت مطمئناً یکی از مسائل مهم است. مصرف سوخت می تواند برای یک عملیات خاک ورزی خاص و برای یک سیستم خاک ورزی خاص، بسته به عمق خاک ورزی، نوع خاک، رطوبت خاک، سرعت مزرعه و طراحی ابزار درگیر کننده خاک، بسیار متغیر باشد.
با تنظیم این متغیرها، می توانید تفاوت های بالقوه بین سیستم های خاکورزی را مقایسه کنید. اگرچه مصرف واقعی سوخت برای هر تولید کننده و هر مزرعه متفاوت خواهد بود، این مقادیر معمولی دو نکته را در رابطه با این سوال نشان می دهد که آیا قیمت سوخت باید بر انتخاب سیستم خاکورزی تأثیر بگذارد یا خیر؟

بررسی هزینه ها

اگرچه مهم است، هزینه های سوخت برای عملیات خاکورزی نمی تواند تنها یا حتی مهم ترین عامل برای تصمیم گیری در مورد سیستم خاکورزی/تولید باشد. عملکرد پایدار محصول، کنترل علف های هرز، کنترل فرسایش خاک، در دسترس بودن نیروی کار، سبک مدیریت، حفاظت از آب خاک، و تناوب زراعی به عنوان معیارهای مهمتر هستند.
همچنین سهم نسبی هزینه سوخت برای عملیات خاکورزی با هزینه سوخت کل سیستم تولید (کاشت، برداشت، سمپاشی، حمل و نقل) و سهم نسبی سیستم خاکورزی انتخابی در درآمد خالص محصول را در نظر داشته باشید. صرفه جویی 15 دلاری در هر قطعه برای حذف عملیات خاک ورزی بحرانی، انتخاب خوبی نیست اگر مثلاً عملکرد ذرت را 10 تن در هر هکتار یا عملکرد چغندرقند را 1 تن در هکتار کاهش دهد. هنگام تصمیم گیری برای انجام یک عملیات خاک ورزی خاص، نحوه کمک آن به سیستم کلی تولید محصول را در نظر بگیرید و در صورت لزوم، آن عملیات را حذف کنید. هزینه های تخمینی عملیات جزء را برای دو سیستم خاکورزی – گاوآهن برگرداندار و دیسک تاندوم مشخص است. از آنها برای تخمین میزان صرفه جویی با حذف یک عملیات خاکورزی استفاده کنید.

آمار نسبی در مصرف سوخت

با توجـه بـه بررسـيهـاي انجـام شـده، مصـرف سـوخت بـراي خاكورزي مرسوم در مزرعه غلات حـدود 90 – 80 ليتـر بـر هكتـار تعيين شده است اين مقدار در مقايسه با مصرف سوخت ساير عمليـات كشاورزي (كاشت، داشت و برداشت) كه در مجموع حدود 35 ليتر بـر هكتار ميباشد بيشترين مصرف سوخت در عمليـات كشـاورزي را در برميگيرد. بيشترين مصرف سوخت به ميزان 58 و 8 لیتر بر هکتار به ترتيب مربوط به شخم با گاوآهن برگردان دار و ديسك سنگين بود.