بخشی از مقاله
چکیده
اندازهگیري میزان ماده آلی سطحی به روش عملیات زمینیعموماً پر هزینه و وقتگیر میباشد. برآورد میزان ماده آلی سطحی خاك توسط تکنیکهاي رایج قابل بررسی نمیس باشدح در تحقیق حاضر از تصاویر سنجنده ق1 ماهواره صهک2غهع تاریخ 31 آگوست 2011 و نمونههاي زمینی برداشت شده در اواخر شهریور1391 دشت سهرین واقع در استان زنجان استفاده گردید. همچنین به منظور مدل سازي مواد آلی خاك از مدلهاي MLR و RBF استفاده گشت. نتایج نشان داد روش RBF به دلیل در نظر گرفتن رابطه غیرخطی دقت بالاتري - R2=0.67 - را نسبت به مدل - R2=0.41 - MLR کسب نماید. نتایج نشان داد محدوده مادون قرمز میانی بیشترین حساسیت به مواد آلی خاك را دارا میباشد.
مقدمه
مواد آلی ترکیبات کربن داري میباشند که توسط گیاهان، ریز جانداران و جانوران در مراحل مختلف تجزیه، تولید شده و سبب بهبود خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی خاك میگردند. اطلاع از ویژگیهاي فیزیکی خاك و تغییرپذیري مکانی این خصوصیات براي دستیابی به کشاورزي دقیق لازم و ضروري است .[12] علاوه بر اهمیت مواد آلی خاك از دیدگاه کشاورزي، بین مقدار ماده آلی خاك و میزان دي اکسید کربن هوا، گرمایش جهانی زمین و بیابانزایی ارتباط عمیق و تنگاتنگی وجود دارد. ماده آلی خاك تأثیر قابل توجهی بر فعل و انفعالات خاك-گیاه داشته و ارتباط تنگاتنگی با کیفیت خاك دارد
این ماده نه تنها به عنوان شاخصی براي تخریب و فرسایش خاك بلکه به عنوان فاکتور تنظیمکننده فرایندهایی چون ظرفیت نگهداشت آب و نفوذپذیري، دسترسس پذیري زیستی4 ، سرنوشت بسیاري از آفت کشها، رفتار آفت کشها در خاك، دسترسی نیتروژن گیاه، توانایی خاك براي جذب عناصر غذایی ﻣﻮرد نیاز گیاه، تولید محصول، تشکیل ساختمان خاك و پایدار شدن آن، تنظیم و آزاد سازي مواد غذایی، تسریع فعالیتهاي بیولوژیکی و افزایش ظرفیت تبادل یونی خاك نیز اهمیت دارد.
تخمین دقیق مقدار ماده آلی خاك میتواند سبب تخمین دقیق نوع و مقدار وروديهاي شیمیایی، بهینهسازي تولید مزرعهاي، تعیین مقدار دقیق نیاز کودي، حفاظت از خاك در مقابل فرسایش، اصلاح شرایط فیزیکی و شیمیایی خاك، مدیریت کاربرد آفتکش و در نهایت به حداقل رساندن آلودگی آبهاي زیرزمینی گردد.
برخی از خصوصیات خاك از جمله مواد آلی خاك داراي تغییرات زمانی و مکانی بوده و بنابراین تعیین دقیق مقدار و توزیع آن میتواند کمک شایانی به نحوه مدیریت کشاورزي، تعیین مقدار دقیق کود و آفتکش مورد نیاز براي مزارع و باغات، تعیین میزان دقیق آب مورد نیاز در طول دوره رشد گیاه به حساب آید و به عنوان اطلاعات کمکی براي مقابله با مشکل گرمایش جهانی مورد استفاده قرار گیرد. اطلاع از غلظت ماده آلی در خاك به خصوص هنگامی که توزیع مکانی آن به دقت تعیین شده و هزینه آن پایین باشد میتواند مفید واقع شود.
از طرفی، واقع شدن اکثر مناطق ایران در منطقه خشک و نیمه خشک سبب گردیده بیش از %60 خاكهاي زیر کشت در ایران، داراي مواد آلی کمتر از %0/5 باشد .[2] پایین بودن بیش از حد میزان ماده آلی در خاكهاي زراعی کشور سازمان جهاد کشاورزي را موظف کرد تا بر اساس سند چشمانداز 20 ساله کشور، میانگین مقدار ماده آلی خاكها را تا یک درصد افزایش دهد و برنامهریزي لازم را در این خصوص اجرا نماید.
اندازهگیري میزان ماده آلی سطحی خاك و تهیه نقشه آن به روش عملیات زمینیعموماً پر هزینه و وقتگیر میباشد. از سویی دیگر، مقدار ماده آلی سطحی خاك در طبیعت داراي تغییرات زمانی و مکانی بوده که برآورد میزان و مقدار آن توسط تکنیکهاي رایج قابل بررسی نمیباشد. علاوه بر این، تحقیق در پایش محیط زیست، مدلسازي و کشاورزي دقیق نیاز به اطلاعات با کیفیت خوب و ارزان دارد. با توجه به مسئله بیان شده، نیاز به روشهاي کمهزینه و سریع براي آنالیز خاك احساس میگردد.
بررسی قابلیت دادههاي طیفی ماهوارهاي در این زمینه و در صورت اثبات کارایی این دادهها میتواند مشکلات فوق را تا حدودي مرتفع سازد. تصاویر ماهوارهاي داراي قابلیتهاي متمایزي نظیر پوشش تکراري، چند طیفی بودن، دید وسیع و تنوع فرم اطلاعاتی میباشد که میتواند به عنوان یک منبع جایگزین در تهیه اطلاعات در زمینههاي مختلف مطرح گردد. تصاویر ماهوارهاي توجه بسیاري از خاکشناسان را براي دیجیتالی کردن خصوصیات خاك در سالهاي اخیر جلب نموده است. همچنین محققان زیادي سعی کردند تا مقدار مواد آلی خاك را از روي بازتاب خاك تخمین بزنند
مواد و روشها
موقعیت و وسعت منطقه: شهرستان زنجان از شمال و شمال غرب به استانهاي آذربایجان شرقی و اردبیل، از شرق به شهرستان ماهنشان محدود است. این شهرستان در 47 درجه و 25 دقیقه تا 48 درجه و 55 دقیقه الی طول شرقی نصف انهار گرینویچ و 36 درجه و 27 دقیقه تا 37 درجه و 15 دقیقه عرض شمالی قرار گرفته است. منطقه مورد مطالعه در دشت سهرین واقع در شمال شهر زنجان با طول جغرافیایی48˚ 2020 شرقی و عرض36˚ 5552 شمالی قرار دارد. مساحت منطقه مورد مطالعه 3 کیلومتر مربع است. میزان بارندگی سالانه این منطقه از 300 تا 350 میلیمتر متغیر است. دشت مورد مطالعه داراي عمق آبرفت بین 80 تا 120 متر بوده و ضریب آبگذري آن نیز 13 متر در روز متغیر است.
شکل - 1 - موقعیت منطقه
اقلیم منطقه از نوع نیمه خشک بوده و میزان بارندگی متوسط سالانه منطقه بین 300 تا 350 میلی متر متغیر میباشد. متوسط دماي سالانه منطقه مورد مطالعه 10 درجه سانتیگراد و متوسط تعداد روزهاي یخبندان 117 روز و متوسط تبخیر و تعرق سالانه 1025 میلی متر برآورد گردیده است . با توجه به منحنی آمبروترمیک ایستگاه سینوپتیک زنجان، فصل خشک حدود 5 ماه طول میکشد که از اوایل خرداد شروع و تا اواخر مهرماه ادامه دارد.
دشت سهرین شامل 9 واحد فیزیوگرافی بوده و واحدهاي فیزیوگرافی 1-6 و 3-7 بیشترین وسعت را به ترتیب با 206.26 و 97.81 کیلومتر مربع به خود اختصاص دادهاند - شکل -2 الف - .
زمینشناسی منطقه شامل آندزیت، توفهاي روشن، گرانیت، کواترنر و توف آندزیت میباشد که نیمی از آن را کواترنر به خود اختصاص داده است - شکل -2 ج - .
آندزیت و گرانیت نیز به صورت پراکنده در مناطق شرقی و میانی واقعند. پوشش گیاهی منطقه دربرگیرندهي باغ، زمینهاي کشاورزي، مناطق شهري، زمینهاي دیم، پوشش جنگلی ضعیف و ... است که از میان این اراضی، اراضی دیم با وسعتی در حدود 197 کیلومتر مربع بیشترین مساحت را دارا میباشند - شکل – 2 ب - . همچنین مناطق شهري با وسعتی حدود 137645.152 مترمربع کمترین وسعت را در منطقه مورد نظر دارا میباشند.
شکل - 2 - نقشه واحدهاي اراضی، پوشش گیاهی، زمینشناسی
ابتدا تصویر ماهوارهاي سنجنده ق1 ماهواره لندست در تاریخ 30 آگوست سال 2011 براي منطقه مورد نظر از سایت USGS تهیه و تصحیحات هندسی، اتمسفري و رادیومتریک روي این تصویر اعمال گردید. سپس 20 نقطه در اواخر شهریور 1390 نمونه برداري گشته و مورد آنالیزهاي آزمایشگاهی قرار گرفتند. از طرفی به منظور اینکه اﻧﻌﻜﺎسﻫﺎي مربوط به آسفالت، پوشش گیاهی و ... در پردازش دادهها دخالت نکند از روش طیف خطی غیر مختلط1 به منظور حذف عوامل ذکر شده استفاده گردید. در نهایت انعکاسهاي هر باند از تصویر استخراج شده و در نهایت مدلسازي مواد آلی خاك با روشهاي رگرسیون و RBF صورت پذیرفت.
