بخشی از مقاله
مقدمه
امروزه خاک یکی از منابع کلیدی و قابل مدیریت در تولید غذا و زیست توده، اصلاح تغییرات اقلیمی - ترسیب کربن اتمسفری - ، حفاظت محیط زیست و تولید انرژیهای زیستی به شمار میرود - اسکنیتزر، . - 1989 در مزارع کشاورزی تغییرپذیری عملکرد تابعی از خصوصیات خاک، توپوگرافی مزرعه، اقلیم، فاکتورهای بیولوژیکی و مدیریت میباشد - جیانگ و تلن، . - 2004 از طرفی وجود تغییرات مکانی در خصوصیات خاک امری طبیعی میباشد، ولی شناخت این تغییرات به ویژه در اراضی کشاورزی جهت برنامهریزی دقیق و مدیریت امری اجتنابناپذیر است. برای درک بهتر تاثیر عواملی مانند مدیریت و دستیابی به عملیات زراعی مناسب، مشخص کردن و کمی کردن غیریکنواختی و تغییرپذیری خصوصیات خاک لازم است - بوسان و کیجیو، . - 2003
مس یکی از عناصر غذایی کم مصرف ضروری است که گیاهان به غلظتهای مختلفی از آن برای رشد بهینه نیاز دارند و اغلب به حالت یون دو ظرفیتی و یا کلات جذب گیاه می شود. هدف از این مطالعه با توجه به صرف هزینه و زمانبر بودن اندازهگیری مس، تخمین و بررسی تغییرات مکانی این عنصر با استفاده از برخی خصوصیات خاک به عنوان متغیر کمکی با روشهای کوکریجینگ و شبکه عصبی مصنوعی و مقایسه کارایی این روشها در بخشی از ایستگاه تحقیقات کشاورزی سراب چنگایی خرم آباد - استان لرستان - میباشد.
مواد و روش ها
وضعیت عمومی محل انجام تحقیق: ایستگاه تحقیقات کشاورزی سراب چنگایی واقع در حدود 10 کیلومتری جنوب غربی خرمآباد - مرکز استان لرستان - واقع شده که بین30 َ̋16ْ48 تا24 َ̋17ْ48 طول شرقی ̋و 45َ27ْ33 تا45 ̋ َ27ْ 33 عرض شمالی قرار گرفته است. متوسط ارتفاع از سطح دریا 1155متر، میانگین بارندگی سالانه 450 تا 500 میلیمتر و میانگین دمای سالانه 18/5درجه سانتیگراد در منطقه مطالعاتی میباشد. از نظر زمینشناسی، سنگ مادر خاکها عمدتا سنگ آهک و دولومیت دوره کرتاسه است. رژیم رطوبتی و حرارتی خاکهای مطالعه شده در منطقه به ترتیب زریک و ترمیک میباشد. فیزیوگرافی محل اجرای طرح دشت دامنهای - پیدمونت - بوده و خاک مورد تحقیق دارای طبقه بندی Fine, mixed, thermic, vertic Calcixerepts است.
نمونه برداری خاک و تجزیههای آزمایشگاهی: نمونه برداری خاک به صورت سیستماتیک منظم - فاصله نمونهبرداری برابر با یک متر - از عمق 20-0 سانتیمتری صورت گرفت و در نهایت 100 نمونه خاک برداشت شد. اسیدیته خاک در حالت گل اشباع با استفاده از دستگاه pHمتر دارای الکترود شیشهای، هدایت الکتریکی با استفاده از دستگاه هدایتسنج الکتریکی در عصاره اشباع - پیج و همکاران، - 1982، کربن آلی با اکسیداسیون توسط دیکرومات پتاسیم - والکلی وبلاک، - 1934، کربنات کلسیم معادل به روش خنثی کردن مواد خنثی شونده با اسید کلریدریک و تیتراسیون اسید اضافی با سود - پیج و همکاران، - 1982، فسفر به روش اولسن - اولسن و سومر، - 1982، پتاسیم به روش شعله سنجی - ریچارد، - 1954 و مس به روش عصارهگیری با EDTA با استفاده از دستگاه جذب اتمی اندازهگیری شدند.
شکل.1 موقعیت منطقه مورد مطالعه و پراکنش نقاط اندازهگیری شده
توصیف آماری دادهها: به منظور بررسی چگونگی توزیع دادهها و دستیابی به خلاصهای از اطلاعات آماری هر خصوصیت، توزیع فراوانی آن با کمک ویژگیهایی شامل میانگین، میانه، حداقل، حداکثر، انحراف معیار، ضریب تغییرات، چولگی و کشیدگی توسط نرمافزار SPSS مورد بررسی قرار گرفت. پس از استانداردسازی دادهها، برای آموزش شبکه عصبی از شبکه MLP1 با نرمافزار Matlab 7.13 استفاده گردید. فرآیند آموزش تا جایی که تفاوت بین دادههای واقعی - برای دادههای آزمون - و دادههای پیشبینی شده به حداقل برسد انجام شد. قاعده آموزشی لونبرگ- مارکوات شامل استفاده از تابع آستانه Tansing در یک لایه پنهان و نیز لایه خروجی به کار گرفته شدند. در نهایت بهترین ساختارهای شبکه برای پارامتر مس بر اساس کمترین میزان ریشه مربع خطا - RMSE - انتخاب گردیدند. لازم به ذکر است جهت انجام درونیابی و پهنهبندی خصوصیات خاک نرمافزار ArcGIS 9.3 مورد استفاده قرار گرفت.
نتایج و بحث
جدول 1 نتایج بررسی آماری خصوصیات مطالعه شده را نشان میدهد. همچنین جهت بررسی آزمون نرمال بودن توزیع متغیرها، از آزمون کولموگروف - اسمیرونوف و برای بررسی روابط بین خصوصیات خاک از ضریب همبستگی پیرسون استفاده گردید - جدول. - 2 سپس براساس ارتباط بین خصوصیات خاک با یکدیگر، پارامتر با ضریب همبستگی بالاتر به عنوان متغیر کمکی برای دو روش کوکریجینگ و شبکه عصبی مصنوعی در نظر گرفته شد. که نتایج همبستگی جدول 2 با نتایج بورونن و همکاران - 2004 - مطابقت دارد.
اولین گام در استفاده از روش کوکریجینگ بررسی وجود ساختار مکانی در بین دادهها توسط آنالیز واریوگرام می باشد، بدین منظور اقدام به ترسیم واریوگرام با استفاده از دادههای نرمال گردید. تجریه و تحلیل ساختار مکانی دادهها از طریق محاسبه نیم تغییرنما و با استفاده از بسته نرم افزاری Variowin 2.2 - شین و همکاران، - 2000 انجام شد. به عبارتی تغییرنما یک تابع ریاضی است که تغییرات فاصلهای یا ساختار تغییرپذیری یک متغیر ناحیهای را صورتبندی میکند - محمدی، . - 1385 شکل 2 تغییرنما پارامترهای هدایت الکتریکی، فسفر و مس را نشان میدهد. ضمنا برای تشخیص ناهمسانگردی در این تحقیق از تغییرنمای سطحی1 استفاده شد.
