بخشی از مقاله
چکیده
اهداف این پژوهش کمّیسازی تغییرپذیری مکانی برخی از ویژگیهای فیزیکی خاک بود. بنابراین 60 مکان آزمایشی با شبکهبندی منظم و به فواصل 500*500 متر ایجاد گردید . ویژگیها شامل کربن آلی - OC - ، میانگین وزنی قطر خاکدانهها - MWD - ، بافت خاک و عملکرد گندم اندازهگیری شد. نتایج نشان داد که درصد سیلت کمترین و MWD بیشترین تغییرات را داشت.
همبستگی خطی معنیداری بین برخی از ویژگیها وجود داشت. بهترین مدل برای نیمتغییرنمای منفرد درصد رس، شن، سیلت و درصد کربن آلی مدل کروی، برای میانگین وزنی قطر خاکدانهها مدل نمایی بود. بهترین میانیاب برای درصد رس، درصد شن، میانگین وزنی قطر خاکدانهها و درصد کربن آلی کریجینگ، برای درصد سیلت وزندادن عکس فاصله بود. مقدار رس از غرب به شرق افزوده شد اما مقدار شن و سیلت عکس مقدار رس بود. بیشترین مقدار MWD در غرب دشت پاسارگاد مشاهده شد. مقادیر کربن آلی خاک از شمال به جنوب دشت پاسارگاد کاهش داشت.
مقدمه
دشت پاسارگاد یکی از مناطق مهم کشاورزی استان فارس محسوب میشود. این دشت در تولید محصولات زراعی و به ویژه گندم از اهمیت ویژهای برخوردار است. نخستین بار کمپبل - 1978 - تجزیه و تحلیلهای مکانی میزان شن خاک را انجام داد. محمدی - 1385 - نیز با استفاده از زمینآمار برخی از خصوصیات خاک را برآورد نمود. نتایج مطالعه آن نشان دادکه روش کریجینگ بهعنوان روش برتر نسبت به روشهای معمولی برآورد دادههای مکانی مطرح میباشد.
بیژنزاده و همکاران - - 2014 در مطالعهای نشان دادند که بهترین مدل برای تهیه نقشه درصدهای شن، سیلت و رس، مدل نمایی میباشد.کرمی و بصیرت - 1394 - نیز نشان داد که در دشت ارسنجان فارس بهترین مدل برای نیمتغییرنمای منفرد درصد رس مدل نمایی، برای درصد سیلت و شن مدل گوسی و برای کربن آلی خاک مدل کروی بود.
در مطالعه دیگری ترابی گلسفیدی - 1395 - نشان داد که بهترین مدل واریوگرام برازش داده شده برای کربنآلی مدل کروی، برای رس و سیلت مدل نمایی و برای شن، مدل گوسی بود.
میول - 2003 - برای برآورد متغیّر سیلت خاک در بلژیک روش کریجینگ جامع را از بین سایر روشها انتخاب و بهعنوان بهترین و دقیقترین روش معرفی کردند . بهدلیل اینکه بهرهبرداریها مدتاًع بدون شناخت کافی از محیط خاک و در طول سالیان متمادی انجام گرفته است، باعث کاهش تدریجی کیفیت خاک و بهدنبال آن اختلال و کاهش توانایی خاک در حمایت از فرآیند تولید غذا شده است
در نتیجه این عوامل موجب گشته تا دستیابی همزمان به هدف توسعه پایدار و استفاده بهینه از اراضی کشاورزی کشور دچار چالشهای مهمی شود.
مسأله تخریب خاک در اراضی کشاورزی یکی از مهمترین مسائل دنیای امروز تلقی میشود به گونهای که اکثر متخصصین بر این باورند که تخریب خاک در اثر مدیریت نادرست، عامل اصلی کاهش تولیدات کشاورزی در واحد سطح می باشد
ارزیابی کیفیت فیزیکی خاک نیز برای هر منطقه، بهمنظور دستیابی به نوع مدیریت مناسب و پایدار و کمّی کردن مفهوم مدیریت پایدار ضروری میباشد
کربن آلی خاکهای کشاورزی نقش کلیدی را در حاصلخیزی خاک، خاکورزی خاک، تولید زراعی و به طور کلی پایداری خاک ایفا نموده و به عقیده بسیاری به عنوان شاخص پایداری مدیریت اراضی محسوب میگردد
مواد آلی خاک علاوه بر تأمین عناصر غذایی بر بسیاری از ویژگیهای شیمیایی، فیزیکی و بیولوژیکی خاک تأثیرات شگرفی را دارد.
شالیکار و همکاران - 1387 - ، تأثیر تناوبهای زراعی را بر روی شاخصهای مختلف کیفیت خاک از جمله چگالی ظاهری، میانگین وزنی قطر خاکدانهها در سه قطعه زمین تحت کشت برنج آبی در مدیریتهای یکسان و در منطقهی دشتسر آمل، مورد ارزیابی قرار دادند. نتایج نشان داده که تناوب زراعی طولانیمدت برنج با محصولاتی از خانوادهی بقولات - شبدر و باقلا - ، باعث بهبود کیفیت خاک در مقایسه با تناوب زراعی برنج- آیش میشود.
خادمی و همکاران - 1385 - در مقایسهی شاخصهای کیفیت فیزیکی خاک در انواع مدیریتهای مرتع قرق، مرتع تحت چرای شدید، دیم رها شده و کشت آبی گیاهان گندم و یونجه از اراضی شهرستان بروجن شاخصهای مختلفی شامل درصد کربنات کلسیم، مادهی آلی، چگالی ظاهری و هدایت هیدرولیکی نشان دادند که درصد مادهی آلی و هدایت هیدرولیکی در مقایسه با سایر شاخصها، تغییرات کیفیت خاک را بهتر نشان میدهند.
فلاحزاده و حاجعباسی - 1390 - شاخصهای فیزیکی کیفیت خاک را در سه کاربری زمینهای شور، زمینهای زیر کشت گندم و یونجه اندازهگیری کردند و نتیجه گرفتند که در بیشتر لایههای زمین زیر کشت یونجه، میزان مادهی آلی و پایداری ساختمان خاک، بیشتر از زمینهای زیر کشت گندم بوده که این نشاندهندهی بهتر بودن کیفیت فیزیکی خاک و زیادتر بودن پتانسیل ترسیب کربن در این زمینها میباشد.
مارچتی و همکاران - 2012 - در تحقیق خود تغییر مکانی مواد آلی خاک را به وسیله روشهای زمینآماری بهعنوان شاخصی جهت بیان کاهش پایداری خاک در شرایط اقلیم مدیترانهای واقع در مرکز ایتالیا مطالعه نمودند. نتایج آنها نشان داده که درصد مواد آلی خاک در بیشتر مناطق مورد مطالعه - %87 - حداقل وابستگی را با بافت خاک داشته اما همبستگی مطلوبی با نسبت C/N در 50 درصد منطقه داشته است.
با کاربرد روشهای زمینآماری خصوصیات فیزیکی و شیمیایی کیفیت خاک در روشهای مختلف مدیریتی برای منطقهای در زاگرس میانی درونیابی شده است و نتایج حاکی از دقت قابل قبول روش مزبور در بیان اطلاعات مکانی بوده است
مزوکو و همکاران - 2005 - تغییرپذیری معنیدار خواص خاک شامل شاخص تراکم خاک، رنگ خاک سطحی، کربن آلی، ساختمان، ضریب جذب آب به خاک و مقدار آب سطحی را در مزارع تولیدی گزارش کردند. با توجه به اهمیت و نقش ویژگیهای فیزیکی خاک در مطالعه تغییرات کیفیت خاک، این تحقیق در دشت پاسارگاد با اهداف: ارزیابی و تحلیل تغییرپذیری مکانی ویژگیهای فیزیکی خاک در اراضی تحت کشت گندم دشت پاسارگاد به عنوان عاملی از جنبههای مهم شناخت تخریب و یا بهبود شرایط خاک، مقایسه روشهای مختلف زمین آماری در برآورد ویژگیهای فیزیکی خاک، تهیه نقشه پراکنش مکانی ویژگیهای فیزیکی خاک و بررسی محدودیتها، پتانسیلها و ارائه راهکارهای مناسب بهمنظور استفاده پایدار از اراضی مورد مطالعه انجام شد.
مواد و روشها
این پژوهش بهمنظور تخمین و تعیین پراکندگی مکانی و ارزیابی ویژگیهای فیزیکی خاک برای مدیریت و بهرهبرداری بهینه از اراضی کشاورزی گندم در دشت پاسارگاد انجام شد. وسعت منطقه موررد مطالعه در این دشت 1200 هکتار بود. منطقه پاسارگاد از نظر آب هوایی دارای اقلیم نیمهخشک است. متوسط بارندگی نوزده ساله منطقه 348/1 میلیمتر است. میانگین دمای آن 12/5 درجه، میانگین تبخیر، طی دوره هفده ساله 1830 میلیمتر است.
از روش شبکهای منظم - محمدی، - 1385 با ابعاد 500 در 500 متر در 60 نقطهی مختلف نمونهبرداری انجام آمد. با استفاده از GPS نقاط مطالعاتی شناسایی و از عمق صفر تا 30 سانتیمتری نمونه خاک و از دو متر مربع نمونه گندم تهیه شد. برای اندازهگیری توزیع اندازه ذرات خاک از روش هیدرومتری - جی و بادر، - 1986 و توزیع اندازه خاکدانهها از سری الک خشک با قطرهای 0/42، 0/84، 2، 4/75، 6/4، 12/7 و 38 میلیمتر - دیاز-زوریتا و همکاران، - 2002 استفاده شد و سپس دادههای مزبور بهمنظور تعیین میانگین وزنی قطر خاکدانهها استفاده گردیدند - لارنی، - 2008، میزان مادهی آلی به روش اکسیداسیون تر - والکی و بلک، - 1934 تعیین گردیدند.
پارامترهای آماری - شامل بیشینه، کمینه، میانگین، چولگی، کشیدگی، واریانس و ضریب تغییرات دادهها - با استفاده از نرمافزار SPSS محاسبه و ارزیابی شدند. همچنین، توزیع دادهها به دو روش هیستوگرام و بررسی چولگی و کشیدگی مورد بررسی قرار گرفت و در صورت نرمال نبودن توزیع دادهها، از تبدیل لگاریتمی و یا ریشهی دوم استفاده شد. برای تشریح پیوستگی مکانی متغیرها، نیمتغییرنمای تجربی دادهها با استفاده از نرمافزار زمینآماری GS+ محاسبه شد. در روش زمینآمار، نخست تغییرات مکانی ویژگی مورد مطالعه در قالب یک متغیر ناحیهای بررسی و تغییرات ساختاری و تصادفی دادهها ارزیابی شدند.
مقدار نیم تغییرنما با استفاده از دادههای حاصل محاسبه و پارامترهای اثر قطعهای - C0 - آستانه - C+C0 - و محدوده وابستگی مکانی - A0 - محاسبه شد. از کریجینگ به عنوان بهترین تخمینگر خطی نااریب - Best Linear Unbias Estimator - ، که بر اساس منطق میانگین متحرک وزندار استوار است، استفاده شد - ایونارت و ماتئوس، . - 2002 علاوه بر کریجینگ از روشهای وزن دادن عکس فاصله - IDW - ، و کوکرجینگ برای تخمین در نقاط فاقد داده و میانیابی استفاده شد.
برای انتخاب بهترین مدل زمینآماری علاوه بر پارامترهای C0، C+C0، A0 از ضریب تبیین - R2 - ، مجموع مربعات باقیماندهها - RSS - نیز استفاده شد. برای انتخاب بهترین میانیاب از آمارههای میانگین مطلق خطاها - MAE - ، میانگین اریبی خطاها - MBE - ، ریشه دوم میانگین مربعات خطا - RMSE - - واکرناگل، - 2002 استفاده شد . با استفاده از بهترین مدل زمینآماری و بهترین روش میانیابی، پراکنش مکانی ویژگیها تعیین و با سطوح مناسب، نقشه پهنهبندی شاخصهای فیزیکی ترسیم شد.
نتایج و بحث
بر اساس اطلاعات توصیفی ویژگیهای اندازهگیری شده با آمار کلاسیک، دامنه ویژگیها در بیشتر موارد زیاد است. دلیل این گستردگی و وجود تغییرات زیاد، بهدلیل وسعت زیاد منطقه و ناهمگن و ناهمگون بودن آن است. مقادیر درصد رس و سیلت بالا میباشند، در بیشتر قسمتهای منطقه بافت خاک لوم رسی است. کلاس تغییرپذیری ضریب تغییرات بر اساس معیار ارائه شده بهوسیله ویلدینگ - 1985 - بدین صورت بدست آمده است که اگر ضریب تغییرات کمتر از 15 درصد باشد در کلاس تغییرپذیری کم و اگر ضریب تغییرات بین 15 تا 35 درصد باشد در کلاس تغییرپذیری متوسط و اگر ضریب تغییرات بیشتر از 35 درصد باشد در کلاس تغییرپذیری زیاد قرار میگیرد. درصد سیلت کمترین ضریب تغییرات - 10/19 - را داشت و MWD بیشترین ضریب تغییرات را داشت.
به غیر از دادههای شن که با تبدیل لوگ نرمال، دادهها توزیع نرمال پیدا کردند دادههای سایر ویژگیها توزیع نرمال داشتند. با استفاده از ضریب همبستگی پیرسون ضرایب همبستگی ساده بین ویژگیهای خاکی و عملکردی تعیین شد . نتایج نشان داد که درصد رس خاک همبستگی منفی و معنیداری در سطح یک درصد با درصد شن و سیلت داشت. ولی بین درصد شن و سیلت همبستگی مثبت و معنیداری در سطح یک درصد وجود داشت. بین وزن هزار دانه، عملکرد دانه و عملکرد کل همبستگی مثبت و معنیداری در سطح یک درصد وجود داشت. وجود همبستگی بین ویژگیها بیانگر ارتباط بین آنهاست. هر چه عدد همبستگیها بیشتر باشد، ارتباط مزبور قویتر است. بیشترین دامنه، برای درصد شن و برابر 9110 متر و کمترین دامنه برای درصد سیلت 2972 متر محاسبه شد بنابراین انتخاب فواصل 500 متر برای پارامترهای خاکی از دقت کافی برخوردار بوده است
جدول -1 مدلهای برازش داده شده بر نیمتغییرنمای تجربی و خلاصهای از اطلاعات زمین آماری آنها
