بخشی از مقاله
چکیده
روشهایی مانند تاپسیس در تحقیق مدیریت پایدار و استفاده مناسب خاک مهم بوده که در دهه اخیر به سرعت توسعه یافتهاند. این روش برای تعیین اولویت کشت گندم، جو و ذرت در 12000 هکتار از دشت مغان و با مطالعه 167 خاکرخ استفاده شده است
نهایتاً پس از نمونهبرداری، تجزیه نمونهها و ردهبندی خاکها، 8 ویژگی عمق خاک، آهک، گچ، pH، - &، - 63، شیب و اقلیم جهت محاسبات تعیین اولویت کشت با روش تجزیه به مؤلفههای اصلی انتخاب و وزنهای آنها بر اساس روش ماتریس مقایسه زوجی تعیین گردیدند. اولویت کشت تمام واحدهای اراضی به جز واحدهای 13 و 16 بهعلت محدودیت pH، به ترتیب به محصولات جو، گندم و ذرت اختصاص یافت. روش تاپسیس به دلیل ماهیت مقایسه توأم فاصله گزینه - محصول - از ایدهآل مثبت و منفی، استانداردسازی دادهها به روش نرم اقلیدسی و همچنین استفاده از معادلات و ماتریسهای ریاضی و وزنهای مناسب کار اولویتبندی را به نحو مناسبی انجام میدهد.
مقدمه
با افزایش جمعیت و نیاز به غذا و نیز محدودیت خاک تنها راهحل موجود، افزایش بهرهوری در واحد سطح از طریق ارزیابی تناسب اراضی برای استفادههای گوناگون کشاورزی میباشد
در واقع با استفاده از ارزیابی تناسب اراضی، محدودیتها و پتانسیل ذاتی واحدهای اراضی برای پشتیبانی از کاربریهای مشخص در مدت زمان طولانی شناسایی و باعث کاهش هزینههای اجتماعی، اقتصادی و زیستمحیطی میگردد
موارد بسیار مهمی در ارزیابی تناسب اراضی با روشهای تصمیمگیری چند معیاره وجود دارد که از آن جمله میتوان به فرض همگنی فضایی، تأثیرات واحد تجمیع و مقیاس مورد استفاده، نیاز به در نظر گرفتن اهمیت معیارها بهصورت وزن و همچنین چگونگی ترکیب اطلاعات گوناگون برای بهدست آوردن نتیجه نهایی اشاره نمود . - Kylili et al., 2016 - روشهای تصمیمگیری چند معیاره از جمله تاپسیس در سالهای اخیر مورد توجه بوده است این الگوریتم یک روش تصمیمگیری چند شاخصه جبرانی بسیار قوی میباشد و بهدلیل همپوشانی شاخصها در نقاط قوت و ضعف خود، اولویتبندی گزینهها از طریق شبیه نمودن آنها به جواب ایدهآل و حساسیت بسیار کم به روش وزندهی، توانایی زیادی در حل مسائل چند گزینهای دارد
روشنعلی و ذاکری - 1391 - تناسب اراضی استان مازندران را بر اساس عناصر اقلیمی برای کشت کلزا با استفاده از روش TOPSIS مورد بررسی قرار دادند و همخوانی زیاد نتایج بهدست آمده را با واقعیت گزارش نمودند
با استفاده از فرآیند تحلیل سلسله مراتبی فازی و تاپسیس فازی رتبه اولویت کاربریهای اراضی پس از حفر معدن از طریق چارچوب تناسب اراضی که متشکل از عوامل اقتصادی، زیست محیطی، تکنیکی و اجتماعی بود، استنتاج نمودند و اولویت اول به کاربری کشاورزی اختصاص یافت.
در این پژوهش تلفیق دو روش ذکر شده دقت کار را در اولویت دادن به کاربری کشاورزی افزایش داده است. از جمله جدیدترین تحقیقات انجام شده میتوان به تدوین مدل ارزیابی تناسب اراضی با استفاده از روشهای تصمیمگیری چند معیاره و طراحی و توسعه سیستمهای تلفیقی پشتیبان تصمیم در ارزیابی تناسب اراضی - Pettit et al., 2015 - اشاره نمود. با وجود تحقیقات انجام شده با روشهای نوین ارزیابی، مطالعات بسیار کمی با روش تاپسیس برای تعیین اولویت کشت در کشور ما صورت گرفته است.
با توجه به اهمیت محصولات گندم، جو و ذرت به عنوان محصولاتی استراتژیک، مهم بودن مطالعات ارزیابی اراضی در استفاده بهینه و پایدار از خاک و کمبود مطالعات صورت گرفته در منطقه مورد مطالعه با استفاده از روشهای چند معیاره، هدف از این پژوهش تعیین اولویت کشت تحت آبیاری بارانی، شناسایی و معرفی نواحی مستعد و غیرمستعد برای محصولات ذکر شده با استفاده از روش تاپسیس در بخشی از اراضی دشت مغان میباشد.
مواد و روشها
محدوده مورد مطالعه به مساحت 12000 هکتار بخشی از اراضی دشت مغان در حد فاصل 47 34 تا 47 48 طول شرقی æ 39 21 تا 39 28 عرض شمالی قرار دارد. جهت نیل به اهداف ذکر شده، خاکرخها به فاصله 1000 متر از هم بررسی و در بین آنها با فاصله 500 متر با مته کنترل صورت گرفت. در صورت وجود تفاوت به صورت خاکرخ انتخاب ونهایتاً در مجموع تعداد 167 خاکرخ حفر و بر اساس راهنمای تشریح و نمونهبرداری خاک سرویس حفاظت خاک آمریکا - USDA, 2012 - تشریح و پس از نمونهبرداری، نمونهها به آزمایشگاه منتقل گردید.
پس از تجزیه نمونهها و تجزیه-تحلیل نتایج، خاکها بر اساس کلید ردهبندی آمریکایی - Soil Survey Staff, 2014 - در رده اریدیسول قرار گرفتند. همچنین با تلفیق نقشه شیب منطقه در نقشه خاک، 66 واحد نقشه در سطح منطقه تفکیک گردید. 8 ویژگی برای استفاده در روش تعیین اولویت با روش تجزیه به مؤلفههای اصلی انتخاب شدند. در این روش، مقادیر بیشترین ضریب هر ویژگی برای مؤلفههایی که مقدار ویژه آنها بیشتر از یک است، مورد استفاده قرار میگیرد و با توجه به این ضرایب ویژگیها انتخاب میشوند.
روش تاپسیس: امروزه مدل تصمیمگیری چند معیاره تاپسیس یکی از کاربردیترین روشهای مدیریت و برنامهریزی محیطی است که بتوان از طریق آنها، با توجه به معیارهای کمی و کیفی متعدد، به انتخاب بهترین گزینه دست یافت. جهت بهرهگیری از روش تاپسیس باید مراحل زیر طی شوند :
-1 تشکیل ماتریس دادهها: بهطور کلی در روش تاپسیس ماتریس m×n که دارای m گزینه - محصول - و n معیار - ویژگیها - میباشد، رتبه هر گزینه نسبت به همه معیارها با اعمال وزن مناسب به معیارها مورد ارزیابی قرار میگیرد. در این الگوریتم ماتریس تصمیم بهصورت زیر فرض میشود:
-2 استاندارد کردن دادهها و تهیه ماتریس نرمال شده: بهدلیل آنکه احتمال قوی وجود دارد که مقادیر کمی تعلق گرفته به معیارها و شاخصها، دارای یک واحد نباشد، بایستی ابعاد و واحد آنها را از بین برده و این مقادیر کمی را به ارقام بیبعد تبدیل نمود. این عمل با استفاده از روش نرم اقلیدسی - رابطه - 2 صورت میگیرد و نتیجه آن رابطه 3 یا ماتریس Rij است.
-3 تعیین وزن هر یک از معیارها - Wj - بر اساس رابطه :4 در این مرحله وزن هر یک از معیارها بر اساس رویکردها، نظریات و قضاوتهای کارشناسانه همانند روش ماتریس مقایسه زوجی و بر اساس اهمیت هر معیار، محاسبه میگردد. باید توجه نمود که مجموع وزن معیارها برابر یک باشد.
-4 ایجاد ماتریس نرمال وزندهی شده - Vij - با اعمال Wj بهعنوان ورودی به الگوریتم: جهت هم ارزش نمودن مقادیر درایههای ماتریس نرمال شده، تکتک وزن پارامترها باید به صورت نظیر به نظیر در ستونهای این ماتریس ضرب گردد. ماتریس بهدست آمده از این فرآیند، ماتریس نرمال وزندهی شده است.
-5 مشخص نمودن ایدهآل مثبت - A+ - و ایدهآل منفی : - A- -
6 محاسبه فاصله گزینه ai از ایدهآل مثبت i+ -
- معیار با اثر مثبت - و J´ مربوط به معیار غیرایدهآل - معیار با اثر منفی - است. - d و از ایدهآل منفی : - di- -
-7محاسبه ضریب نزدیکی نسبی گزینه ai به ایدهآلها و رتبهبندی گزینهها بر اساس ترتیب نزولی :cli+
هر اندازه گزینه ai به ایدهآل مثبت نزدیکتر باشد ارزش cli+ به یک نزدیکتر شده و رتبه گزینه - محصول - اولیتر خواهد بود. مقدار شاخص cli+ بین صفر و 1 در نوسان است. در این راستا cli+=1 نشاندهنده بیشترین رتبه و cli+=0 نیز نشاندهنده کمترین رتبه است.
نتایج و بحث
پس از تعیین مقادیر ویژگیها، با استفاده از تجزیه به مؤلفههای اصلی از بین ویژگیهای محدود کننده هشت ویژگی شامل عمق خاک، آهک، گچ، pH، - &، - 63، شیب و اقلیم انتخاب شدند - جدول . - 1 البته مقدار ضریب AWC بیشتر بود ولی چون فقط در واحدهای اراضی 24 و 25 دارای محدودیت بوده که با اضافه کردن کود دامی با توجه به وسعت کم واحدهای اراضی فوق، ضمن برطرف شدن محدودیت AWC در این واحدها، کمبود کربنآلی نیز جبران میگردد.
