ارزیابی توابع انتقالی طیفی و توابع انتقالی خاک در پیش‌بینی نگهداشت آب در خاک

Abstract

ویژگی‌های هیدرولیکی خاک اثری مهم بر جریان آب، انتقال املاح و گازها در محیط خاک داشته و اهمیتی بسیاردرمطالعات هیدرولوژیک دارند. اگرچه اخیراً اطلاعات طیفی خاک در گستره مرئی، مادون قرمز نزدیک و میانی به عنوان روشی کم­هزینه، سریع و غیرمخرب در تخمین ویژگی‌های مبنایی خاک مورد استفاده قرار گرفته، لیکن مطالعات بسیار اندکی در مورد برآورد ویژگی‌های هیدرولیکی خاک به کمک داده‌های طیفی خاک صورت گرفته است. هدف از این پژوهش، ارزیابی عملکرد داده‌های طیفی خاک در مقایسه با ویژگی‌های مبنایی خاک به عنوان متغیرهای ورودی توابع انتقالی در مطالعه وضعیت نگهداشت آب در خاک بود. بدین منظور، تعداد 174 نمونه خاک جمع‌آوری و منحنی‌های بازتاب طیفی آنها در گستره 2500-350 نانومتر با استفاده از دستگاه اسپکترورادیومتر زمینی اندازه‌گیری شد. برخی ویژگی‌های فیزیکی خاک به همراه مقادیر رطوبت در پتانسیل­های ماتریک 330-، 1000-، 3000-، 5000-، 10000- و 15000- سانتی‌متر به روش صفحات فشاری اندازه‌گیری شد. چهار سناریو شامل توابع انتقالی طیفی (STFs)، توابع انتقالی خاک (PTFs)، توابع انتقالی مرکب (SPTFs) و توابع انتقالیRosetta مورد بررسی و مقایسه قرار گرفت. بر پایه نتایج به‌دست آمده، همبستگی بالا و معنی‌داری در سطح 1 درصد بین ویژگی‌های مبنایی و هیدرولیکی خاک با مقادیر بازتاب طیفی به‌ویژه در گستره مادون قرمز میانی مشاهده شد. STFsدر مقایسه با دیگر توابع انتقالی، دقت بیشتری (011/0=RMSR سانتی‌متر مکعب بر سانتی‌متر مکعب، 60/0<R²) در برآورد رطوبت خاک در همه مکش‌ها به ویژه در بخش میانی و انتهای خشک منحنی رطوبتی داشت. از طرفی، SPTFs و PTFs دقت تقریباً یکسانی داشتند، با این تفاوت که در انتهای مرطوب منحنی رطوبتی (330- و 1000- سانتی‌متر)، PTFs برآورد‌های نسبتاً بهتری ارایه کردند. تخمین‌های Rosetta در مقایسه با سه تابع انتقالی دیگر، دقتی کمتر در همه مکش‌ها به ویژه در انتهای مرطوب منحنی رطوبتی داشتند. به طور کلی، نتایج این پژوهش نشان داد داده‌های طیفی خاک می‌توانند به عنوان روشی غیرمستقیم در مطالعه وضعیت نگهداشت آب در خاک مورد استفاده قرار گیرند.