نقشه‌برداری رقومی شاخص کیفیت خاک (مطالعه موردی: قروه، استان کردستان)

Abstract

سابقه و هدف: کیفیت خاک یکی از خصوصیات بسیار مهم خاک بوده که بررسی تغییرات مکانی آن، جهت مدیریت و تخریب خاک مهم می‌باشد. رویکرد کمی کردن کیفیت خاک با استفاده از شاخص‌های کیفیت، جهت فهم بهتر اکوسیستم‌های خاک به طور گسترده‌ای به‌کار برده شده است. شاخص کیفیت خاک از طریق اندازه‌گیری یکسری خصوصیات خاک محاسبه می‌شود که اندازه‌گیری این خصوصیات گران و زمان‌بر می‌باشد که یکی از راه‌ها جهت این کاهش هزینه و زمان، استفاده از تکنیک نقشه‌برداری رقومی خاک است که می‌تواند خصوصیات خاک را با استفاده از داده‌های کمکی و مدل‌های داده‌کاوی به صورت رقومی پیش‌بینی کند. هدف از این تحقیق استفاده از مدل جنگل تصادفی و داده‌های کمکی برای نقشه‌برداری شاخص کیفیت خاک می‌باشد. <br /> مواد و روش‌ها: بر اساس نقشه ژئومورفولوژی، 17 پروفیل خاک و 105 نمونه اوگر از عمق 20-0 سانتی‌متری در منطقه قروه استان کردستان (با وسعت 6500 هکتار) برداشت شد و بافت خاک، کربن آلی، ظرفیت تبادل کاتیونی، هدایت الکتریکی، اسیدیته، کربنات کلسیم معادل، ازت کل، فسفر در دسترس، شدت تنفس میکروبی، نسبت جذب سطحی سدیم (SAR)، جرم مخصوص ظاهری و درصد سنگریزه اندازه‌گیری و محاسبه شدند و سپس شاخص کیفیت وزنی تجمعی خاک محاسبه شد. متغیرهای محیطی در این پژوهش نقشه ژئومورفولوژی، پارامترهای سرزمین و داده‌های تصویر +ETM بودند. نقشه ژئومورفولوژی بر اساس روش زینک تهیه شد. پارامترهای سرزمین ( شامل 10 پارامتر)، شاخص تعدیل شده خاک (SAVI)، شاخص روشنایی (BI) و شاخص گیاهی نرمال شده (NDVI) به ترتیب با استفاده از نرم‌افزار SAGA و ArcGIS10.3 محاسبه و استخراج گردید. جهت ارتباط بین شاخص کیفیت خاک و متغیرهای کمکی از مدل جنگل تصادفی استفاده شد و با استفاده از روش اعتبارسنجی دوجانبه و پارامترهای آماری شامل ضریب تبیین، میانگین خطا و میانگین ریشه مربعات خطا مورد ارزیابی قرار گرفت. <br /> یافته‌ها: بر اساس آنالیز واریانس مشترک (سهم هر ویژگی) جرم مخصوص ظاهری خاک، شن، ظرفیت تبادل کاتیونی و رس دارای بیشترین وزن (1/0 ≥) و سنگریزه و SAR دارای کمترین وزن (05/0 ≤) در میان ویژگی‌های کیفیت خاک بودند. برای پیش‌بینی شاخص کیفیت خاک، متغیرهای کمکی شامل شیب، شاخص SAVI، شاخص خیسی، شاخص MrVBF، فاکتور LS، ارتفاع، شاخص NDVI و نقشه ژئومورفولوژی مهم‌ترین بودند. نتایج این تحقیق نشان داد که مدل جنگل تصادفی با 65/0، 042/0 و 062/ به ترتیب0برای ضریب تبیین، میانگین خطا و میانگین ریشه مربعات خطا دارای دقت نسبتا مناسب برای پیش‌بینی شاخص کیفیت خاک بودند. شاخص کیفیت خاک در محدوه بین 65/0 -3/0 قرار داشت و میانگین مقادیر آن در واحدهای ژئومورفولوژی (مناطق مرتفع شمال، شمال‌غربی و شمال‌شرقی) با شیب زیاد و عمق کم خاک (Mo131، Mo141 و Hi231) کمترین و در واحدهای با شیب کم و عمق زیاد خاک (Pi111،Pi311، Pi322،Pi211 و Pi312) بیشترین بود که از لحاظ آماری هم این اختلافات معنی‌داری می‌باشند. <br /> نتیجه‌گیری: در پژوهش حاضر از مدل جنگل تصادفی جهت بررسی تغییرات مکانی شاخص کیفیت خاک در منطقه قروه استان کردستان استفاده شد. شرایط ژئومورفولوژیک منطقه مطالعاتی بسیاری از خصوصیات خاک و متعاقبا شاخص کیفیت خاک را در منطقه تاثیر قرار داده است. مدل جنگل تصادفی برآورد نسبتا دقیقی از شاخص کیفیت خاک داشت. لذا پیشنهاد می‌گردد جهت نقشه‌برداری خصوصیات خاک از تکنیک‌های پدومتری (همچون جنگل تصادفی) و داده‌های کمکی از قبیل نقشه ژئومورفولوژی، اجزاء سرزمین و تصاویر ماهواره‌ای استفاده شود.