بخشی از مقاله
چکیده
پهاش یکی از ویژگیهای بسیار مهم و تاثیرگذار در اغلب فرایندهای خاکی است. به دلیل تغییرات مکانی عوامل موثر بر پ-هاش، این ویژگی نیز در نقاط مختلف یک خاک متفاوت است. با توجه به اینکه آگاهی از تغییرات مکانی ویژگیهای خاک از جمله پهاش یکی از ملزومات کشاورزی دقیق و مدیریت بهینه اراضی است بنابراین این پژوهش با هدف بررسی تغییرات مکانی پهاش در بخشی از خاکهای زراعی حوضه میانجنگل فسا و با نمونه برداری از 21 نقطه واقع بر یک شبکه نمونه برداری نسبتا منظم از خاکهای سطحی منطقه انجام شد.
پس از آمادهسازی نمونه ها و اندازهگیری پهاش و پس از بررسی ویژگیهای آماری دادهها، بهمنظور بررسی تغییرات مکانی دادهها تغییرنما محاسبه و مدلسازی شد و با توجه به مشخصات مدل مناسب تغییرنما و با استفاده از روش کریجینگ-معمولی مقدار پهاش در نقاط فاقد اندازهگیری تخمین زده شد. دقت تخمینهای انجام شده با روش ارزیابی متقابل تعیین شد و سرانجام پهنهبندی پهاش با استفاده از مقادیر تخمین زده شده انجام شد. نتایج نشان داد توزیع دادهها تا حدود زیادی از توزیع نرمال انحراف داشت بنابراین برای انجام تحلیل زمینآماری توزیع دادهها با تبدیل لگاریتمی تا حد امکان به توزیع نرمال نزدیک شد.
مقادیر پهاش اندازهگیری شده در منطقه دارای وابستگی مکانی قوی - مدل کروی با نسبت اثر قطعهای به آستانه برابر صفر - میباشد. مقدار پهاش در هر نقطه مقدار این ویژگی را در سایر نقاط مجاور تا حدود 48 متر تحت تاثیر قرار میدهد. روش کریجینگمعمولی توانست پهاش را در نقاط فاقد اندازهگیری با ضریب تبیین 0/61 و خطای استاندارد 0/24 با دقت قابل قبول برآورد نماید. نقشههای پهنهبندی تهیه شده میتواند در کشاورزی دقیق و مدیریت هوشمند و بهویژه در مصرف کود و نهادهها بهکار گرفته شود تا از مصرف غیر-ضروری و مقادیر بیش از حد کود و نهادهها و در نتیجه زیانهای اقتصادی و آلودگیهای زیستمحیطی جلوگیری کرد.
مقدمه
خاک از مهمترین منابع طبیعی و از عوامل اصلی تولید هر کشور میباشد. بسته به نوع عوامل خاکساز، خاکهای با ویژگیهای متفاوت در مناطق مختلف تشکیل میشوند. ویژگیهای مختلف فیزیکی و شیمیایی خاک در استفاده از خاک برای کاربریهای مختلف، نوع و میزان رشد و نمو گیاهان و ریزجانداران خاک موثر است و میزان تولید محصول در خاک را تحت تاثیر قرار میدهد. واکنش خاک به مفهوم اسیدی، خنثی یا قلیایی بودن خاک است که نتیجه واکنش های شیمیایی و بیوشیمیایی انجام شده در خاک است æ با معیار پهاش سنجیده می شود.
با توجه به اینکه نوع، جهت و شدن واکنش های انجام شده در خاک به سایر ویژگیهای خاک از جمله نوع مواد مادری، شرایط تهویه، شرایط رطوبتی، تعداد و فعالیتهای ریزجانداران خاک بستگی دارد بنابراین میزان پهاش خاک نیز بسته به شرایط مذکور در نقاط مختلف خاک متفاوت خواهد بود. از طرفی پهاش خاک یکی از ویژگی خای خاکی بسیار مهم خاک است که بر اغلب ویژگی های خاک ازجمله نوع و میزان فعالیت و رشد و نمو گونه های گیاهی، تعداد و فعالیت ریزجانداران مفید - مانند باکتری های تثبیت کننده نیتروژن در خاک، ریزوبیوم - æ مضر - مانند ریزجانداران بیمارزایی که در خاک زندگی می کنند - ، قابلیت دسترسی عناصر غذایی موجود در خاک برای گیاه و توان تامین عناصر غذایی مورد نیاز گیاه - حاصلخیزی خاک - ، میزان تصعید æ هدررفت برخی کودهای افزوده شده به خاک - مانند کودهای نیتروژنه - و ظرفیت تبادل کاتیونی و توانایی نگهداشت عناصر - غذایی æ یا آلاینده ها - موثر است.
بنابراین به منظور مدیریت دقیق و هوشمند کشاورزی و مصرف هدفمند و اقتصادی نهاده های کشاورزی، اطلاع از میزان پهاش در نقاط مختلف خاک و بررسی تغییرات مکانی پهاش خاک ضروری است. در برخی پژوهشها تغییرات مکانی پهاش خاک بررسی و گزارش شده است. به عنوان نمونه موسوی و سپاسخواه - 2012 - گزارش کردند پهاش خاک سنگریزهای سری کوی اساتید در منطقه باجگاه دارای کلاس وابستگی مکانی متوسط بوده و مدل گوسی بهترتیب با شعاع تاثیر، سقف و اثر قطعه ای 42 متر، 0/00005 و 0/0015 مناسبترین مدل برازش داده شده به نیم تغییرنمای این ویژگی بود.
ایوبی و همکاران - 2007 - نیز کلاس وابستگی مکانی پهاش در خاکهای مورد مطالعه را متوسط گزارش کرد. آنان همچنین بیان کردند مدل کروی به ترتیب با مقادیر شعاع تاثیر، سقف و اثر قطعه ای 24 متر، 0/001 æ 0/0011 مناسبترین مدل برازش داده شده به نیم تغییرنمای این ویژگی بود. با توجه به اهمیت پهاش و عدم وجود تحقیقاتی در ارتباط با تغییرات مکانی پهاش در خاکهای زراعی آهکی حوضه میان جنگل شهرستان فسا، این پژوهش با هدف بررسی زمین آماری تغییرات مکانی پهاش در خاک های مذکور انجام شد.
مواد و روشها
منطقه مورد مطالعه در بخش میان جنگل شهرستان فسا در محدوده نصف النهارهای متقاطع جهانی 3225980 تا 3226090 شرقی و 736926 تا 737039 شمالی واقع شده است. متوسط بارندگی منطقه 296 میلیمتر و میانگین دمای منطقه 19 درجه سانتیگراد میباشد. در منطقه مورد مطالعه از 21 نقطه خاک سطحی 0 - تا 15 سانتیمتر - واقع بر شبکه نمونهبرداری نسبتاٌ منظم نمونه مرکب برداشته شد - شکل . - 1 نمونهها پس از هوا خشک شدن از الک 2 میلیمتری عبور داده شد و پس از انتقال به آزمایشگاه با افزودن آب مقطر به خاک، خمیر اشباع تهیه شد. در خمیرهای اشباع تهیه شده پس از رسیدن به تعادل پهاش خاک با استفاده از پ-هاش متر با الکترود شیشهای - توماس، - 1996 اندازهگیری شد.
شکل -1 پراکنش نقاط نمونهبرداری شده در منطقه مورد مطالعه
پس از پیش پردازش آماری دادهها و محاسبه آمارههای مرکزی - حداقل، حداکثر و میانگین - ، آمارههای پراکنش - ضریب تغییرات - و آمارههای شکل توزیع - ضرایب چولگی و افراشتگی - دادهها، نرمال بودن توزیع دادهها با آزمون کولموگروف-اسمیرنوف و با استفاده از نرم افزار SPSS بررسی شد و از آنجا که توزیع دادهها مقداری با توزیع نرمال فاصله داشت با اعمال تبدیل لگاریتمی روی دادهها توزیع دادهها تا حد امکان به توزیع نرمال نزدیک شد. پس از اطمینان از عدم وجود روند در دادههای اندازه گیری شده، به منظور تجزیه و تحلیل همبستگی مکانی بین مقادیر پهاش در نقاط اندازه-گیری شده، ابتدا با استفاده از نرم افزار GS+ 5.1 نیمتغییرنمای مسطحاتی تعیین و ناهمسانگردی موجود در پیوستگی مکانی پهاش بررسی شد.
سپس نیمتغییرنمای آزمایشی - تجربی - با استفاده از رابطه - 1 - محاسبه شد - گوائرت، 1999 و چاپلوت و همکاران، - 2006 و مدلهای مختلف نظری - معادلات 2 تا - 4 به نیمتغییرنما برازش داده شد - شکل - 2 و با در نظر گرفتن معیارهای بیشترین ضریب تبیین - R2 - و کمترین مجموع مربعات باقیماندهها - RSS - بهترین مدل انتخاب و ضرایب آن - دامنه تاثیر، اثر قطعهای و سقف - تعیین شد. به منظور بررسی دقت نتایج تخمین از روش ارزیابی جکنایف استفاده شد به این ترتیب که در هر مرحله یک نقطه مشاهدهای حذف و با استفاده از سایر دادهها، پهاش در آن نقطه برآورد شد.
سپس این نقطه به مجموعه نقاط برگردانده و عملیات گفته شده برای تمام نقاط مشاهدهای تکرار شد به گونهای که در انتها به تعداد نقاط مشاهدهای، برآورد وجود داشت. در پایان با داشتن مقادیر واقعی و برآورد شده و رسم آنا در مقابل یکدیگر در یک دستگاه مختصات، میزان خطا و انحراف روش تخمین استفاده شده با محاسبه شاخصهای آماری کنترل اعتبار نظیر، ضریب تبیین - R2 - و خطای استاندارد - SE - تعیین شد - شکل - 3 و نقشههای هممقدار با استفاده از نتایج تخمین ترسیم شد.
نتایج و بحث
نتایج خلاصه آماری مقادیر پهاش اندازه گیری شده در منطقه مورد مطالعه در جدول 1 نشان میدهد به طور کلی مقادیر پهاش در خاک مورد مطالعه بیش از هفت است و بنابراین خاک جز خاکهای قلیایی قرار می گیرد. همچنین با توجه به اینکه ضریب تغییرات پ-هاش در منطقه مورد مطالعه بسیار کم 1/36 - درصد - و کمتر از 15 درصد است. بنابراین پهاش در منطقه مورد مطالعه با در نظر گرفتن معیار ارائه شده به وسیله کامباردلا و همکاران - 1994 - در کلاس تغییرپذیری کم قرار می گیرد که حاکی از یکنواختی نسبی پهاش در منطقه مورد مطالعه است که احتمالا به دلیل سازندهای آهکی موجود در منطقه، مواد مادری و تشکیلات زمینشناسی و همچنین شرایط اقلیمی و رطوبتی و شرایط مدیریتی نسبتا یکسان در خاک-های مورد مطالعه می باشد.
کلیک و همکاران - 2012 - در بررسی پ-هاش اندازهگیری شده در کاربریهای مختلف گزارش کردند در بین ویژگی های مورد مطالعه کمترین میزان تغییرپذیری مربوط به پ-هاش می باشد. کوهن و همکاران - 2008 - نیز در بررسی پهاش خاکهای جنگلی و مرتعی به نتایج مشابهی دست یافتند و گزارش نمودن که تغییرات پهاش با ضریب تغییرات 7 درصد در بین سایر ویژگی های شیمیایی مورد بررسی کمترین مقدار است.
بررسی توزیع آماری مقادیر پهاش اندازهگیری شده در نقاط مختلف منطقه مورد مطالعه نشان داد که توزیع دادهها با مقادیر ضریب چولگی 1/74 و افراشتگی 2/61 به مقدار نسبتا زیادی از توزیع نرمال که لازمه تحلیلهای زمینآماری است انحراف دارد بنابراین برای انجام تحلیل زمینآماری، با اعمال تبدیل لگاریتمی توزیع دادهها تا حد امکان به توزیع نرمال نزدیک شد. نتایج تحلیل زمین آماری انجام شده - جدول 1 و شکل - 2 نشان داد مدل کروی با اثر قطعهای نزدیک به صفر، حد آستانه - سقف - 0/0002 و شعاع تاثیر حدود 48 متر بهترین مدل نظری برازش داده شده به تغییرنمای تجری محاسبه شده برای پهاش در منطقه مورد نظر است. شعاع - دامنه - تاثیر در واقع فاصلهای است که در آن تغییرنما ثابت میشود و به سقف میرسد.
نتایج نشان داد از نظر وسعت وابستگی مکانی، مقادیر پهاش در محدوده حدود 48 متر دارای وابستگی مکانی بوده و می توان در این فاصله از روش های زمینآماری برای تخمین پهاش در نقاط اندازهگیری نشده استفاده نمود. گاستون و همکاران - 2001 - گزارش کردند در یک مزرعه پیش از کشت پنبه نیز مدل کروی با شعاع تاثیر کمتر از 60 متر ، بهترین مدل برازش داده شده به تغییرنمای مقادیر پهاش اندازهگیری شده روی گریدهای 60 متری میباشد. کلیک و همکاران - 2012 - نیز در بررسی پهاش اندازهگیری شده در کاربریهای مختلف به نتایج مشابهی دست یافتند.
اثر قطعهای کمترین مقدار نیمتغییرنما - و نشاندهنده ناپیوستگی نیمتغییرنما در نزدیکی مبدا مختصات - و سقف - آستانه - حداکثر مقدار نیمتغییرنما میباشد. نتایج نشان داد تقریبا تمامی تغییرات پ-هاش در منطقه مورد مطالعه دارای ساختکار مکانی می باشند و تغییرات تصادفی در مقادیر پهاش خاک منطقه عملا نقشی ندارند. بنابراین بر اساس معیار ارائه شده توسط کامباردلا و همکاران - 1994 - نسبت اثر قطعه ای به سقف تغییرنما تقریبا برابر با صفر است که نشان می دهد بر اساس این معیار پهاش در کلاس وابستگی مکانی قوی قرار می گیرد. نتایج ارزیابی متقابل نشان داد روش کریجینگ معمولی با دقت قابل قبول و مناسبی قادر است مقادیر پهاش را در نقاط اندازهگیری نشده برآورد کند. به گونه ای که مقادیر ضریب تبیین و خطای استاندارد حاصل از ترسیم مقادیر اندازهگیری شده در برابر مقادیر برآورد شده به ترتیب برابر با 0/61 و 0/24 می باشد.
