برآورد پارامترهای مدل‌های فرکتالی و تجربی منحنی نگه‌داشت آب در خاک با استفاده از توابع انتقالی خاکی و طیفی

Abstract

در چند دهه اخیر، استفاده از داده­های طیفی خاک به­عنوان روشی سریع، کم­هزینه و غیرمخرب در تخمین ویژگی­های مبنایی خاک به­مقدار زیادی مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش امکان استفاده از توابع انتقالی طیفی (STFs) و خاکی (PTFs) در برآورد پارامتر­های مدل­های فرکتالی و تجربی منحنی نگه­داشت آب در خاک (SWRC) بررسی شد. بدین منظور، تعداد 100 نمونه خاک سطحی جمع­آوری و منحنی­های بازتاب طیفی آن­ها با استفاده از دستگاه اسپکترورادیومتر زمینی در گستره 2500-350 نانومتر اندازه­گیری شد. برخی ویژگی­‌های فیزیکی خاک و پارامتر­های حاصل از برازش مدل­‌های فرکتالی و تجربی SWRC بر داده­‌های اندازه‌گیری شده تعیین گردید. پس از انجام پیش­پردازش­های طیفی، با استفاده از روش رگرسیونی خطی چندگانه گام­به­گام و بهره­گیری از داده­های مبنایی و طیفی خاک، روابطی ریاضی به­ترتیب تحت­عنوان توابع انتقالی خاکی (PTFs) و طیفی (STFs) پی­ریزی شد. با توجه به نتایج، تابع انتقالی پارامتریک (PTF) پی­ریزی­شده در برآورد بعد فرکتال توزیع اندازه ذرات خاک (Dpsd) از دقت بسیار بالایی برخوردار بود (R2 معادل 96/0)، حال آن­که توابع پارامتریک اشتقاق یافته در برآورد سایر پارامتر­های فرکتالی و هیدرولیکی مورد­مطالعه شامل DSWRC-TW، DSWRC-B، λBC، nvG و bC دارای دقت پیش­بینی متوسط بودند (R2 در محدوه­ای از 40/0 تا 59/0). نتایج همچنین نشان داد که توابع انتقالی طیفی (STFs) پیشنهادی، در برآورد Dpsd دارای دقتی متوسط (RPD معادل 40/1) و در برآورد DSWRC-TW، DSWRC-B، λBC، nvG و bC دارای دقتی ضعیف (RPD در محدوه­ای از 13/1 تا 37/1) می­باشند. بطورکلی نتایج این پژوهش نشان داد، برغم دقت نسبتاً کمتر توابع پارامتریک طیفی نسبت به توابع انتقالی خاک، استفاده از داده‌های طیفی خاک به­دلیل برآورد همزمان چند پارامتر، هزینه، زمان و داده­برداری صحرایی کمتر می­تواند به‌عنوان روشی غیرمستقیم، سریع و نوین (بخصوص با توسعه پایگاه­های اطلاعاتی خاکی و هچنین توسعه کتابخانه­های طیفی) در برآورد پارامترهای مدل‌های فرکتالی و تجربی SWRC مورد استفاده قرار گیرد.