ارزیابی قابلیت طیف‌سنجی بازتابی در پیش‌بینی کربنات‌های خاک (مطالعه موردی: منطقه جونقان در استان چهارمحال و بختیاری)

Abstract

<strong>در سال‌های اخیر طیف‌سنجی به‌عنوان یکی از تکنیک‌های ممکن در جایگزینی روش‌های مرسوم آزمایشگاهی در علوم خاک معرفی شده است. هدف از پژوهش حاضر، ارزیابی قابلیت این تکنیک در دو محدوده‌ی مرئی-مادون قرمز نزدیک (Vis-NIR) و مادون قرمز میانی (mid-IR) در پیش‌بینی کربنات‌های خاک در منطقه جونقان استان چهارمحال و بختیاری می‌باشد. به این منظور 272 نمونه‌ی خاک سطحی از عمق 10-0 سانتی‌متری جمع‌آوری و میزان کربنات هر یک با روش تیتراسیون برگشتی تعیین شد. اطلاعات طیفی خاک‌ها در گستره Vis-NIRبا استفاده از اسپکترورادیومتر زمینیFieldSpec 3, ASD-Analytical Spectral Devices, Boulder Colorado, USA))، در محدوده‌ی 2500-350 نانومتر با تفکیک طیفی 1 نانومتر و در محدوده mid-IR با اسپکترورادیومتر تبدیل فوریه مادون قرمز <strong>FT-IR</strong> (<strong>Thermo Fisher Scientific Inc., Waltham, MA</strong>)، در گستره cm^-14000-400 (25000-2500 نانومتر) با تفکیک طیفی 2/1 نانومتر استخراج شد. سپس انواع مختلف روش‌های پیش‌پردازش بر اطلاعات طیفی، اعمال شده، داده‌ها به دو گروه واسنجی (70%) و اعتبارسنجی (30%) تقسیم و چهار مدل، رگرسیون حداقل مربعات جزئی (PLSR)، ماشین بردار پشتیبان (SVM)، جنگل تصادفی RF)) و رگرسیون فرآیند گاوسی (GPR) برای پیش‌بینی کربنات‌ها از این اطلاعات، برازش یافت. نتایج نشان داد که ترکیب مدل SVM با داده‌های خام طیفی در محدوده‌ی Vis-NIR و ترکیب مدل PLSR با روش پیش‌پردازش منحنی حذف پیوستار (CR) در گستره mid-IR، به ترتیب با 81/0R²= و 86/0 R²= بهترین عملکرد را در پیش‌بینی کربنات‌ها داشته‌اند. همچنین نتایج نشان داد که عملکردگستره mid-IR در برآورد کربنات‌ها نسبت به Vis-NIR بالاتر بوده است. در مجموع می‌توان تکنیک طیف‌سنجی را به‌عنوان روشی سریع و البته دقیق در تخمین کربنات‌های خاک مطرح و موردارزیابی‌های بیشتر قرار داد.</strong>