بخشی از مقاله
مقدمه
مدیریت پایدار اکوسیستم مستلزم شناخت و ارزیابی تغییرات مکانی و زمانی در خصوصیات آن به منظور بهرهبرداری بهینه و پایدار از منابع میباشد. از مهمترین فاکتورهای مؤثر در مدیریت پایدار اکوسیستم حفظ کیفیت خاک آن میباشد. به این منظور درک چگونگی توزیع مکانی خصوصیات خاک در عرصه مهم است - چنگ و همکاران،. - 2006 تغییر در خصوصیات خاک ممکن است منشأ اولیه و ثانویه داشته باشد. منشأ اولیه تغییرات در خصوصیات خاک تحت تأثیر عوامل خاکزایی است در صورتی که منشأ ثانویه تغییرات مکانی در محدوده وسیعی از خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و زیستی خاک مشاهده میشود.
امروزه محققان از روشهای زمینآماری جهت ارزیابی توزیع مکانی خصوصیات خاک استفاده میکنند. در زمینآمار میتوان بین مقادیر یک کمیت در جامعه نمونهها و فاصله و جهت قرار گرفتن نمونهها نسبت به یکدیگر ارتباط برقرار کرد. بنابراین در این روش ابتدا به بررسی وجود یا عدم وجود ساختار مکانی بین دادهها پرداخته میشود و در صورت وجود ساختار مکانی تحلیل دادهها انجام میشود. بنابراین تخمین زمینآماری شامل دو مرحله است: مرحله اول شناخت و مدلسازی ساختار فضایی متغیر است که بوسیله آنالیز واریوگرام قابل بررسی است و مرحله دوم تخمین متغییر مورد نظر بوسیله توابع زمینآماری از جمله کریجینگ و کوکریجینگ میباشد - حسنیپاک،. - 1377
استفاده از روشهای زمینآماری در علوم خاک توسط محققین مختلفی بکار گرفته شده است. آده و همکاران - - 1995 روشهای زمینآماری مانند کریجینگ به دلیل اینکه بهترین برآورد نااریب خطی را برای تعیین مقادیر مجهول در مناطق نمونهبرداری نشده به دست میدهند، در مطالعات خاکشناسی بسیار استفاده شده است. نییل و همکاران - - 2004 خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک در روشهای مختلف مدیریتی برای منطقهای در زاگرس را با کاربرد زمینآمار و روشهای آماری درونیابی کردند.
دوفرا و همکاران - - 2006 توزیع مکانی خصوصیات خاک را بوسیله دو مدل ترکیبی واریوگرام و تحلیل مؤلفههای اصلی بررسی کرده و به این نتیجه رسیدند که میتوان خصوصیات فیزیکی خاک را به دو دسته تقسیم کرد. یک دسته که با نقشههای واحدهای خاک ارتباط دارند مثل بافت خاک و گروهی که با واحدهای خاک ارتباطی ندارند مثل تخلخل.از آنجا که شناخت چگونگی توزیع مکانی خصوصیات خاک در یک عرصه کمک شایانی به مدیریت هر چه بهتر آن مینماید. بنابراین مطالعه حاضر با هدف بررسی تغییرات مکانی برخی خصوصیات خاک صورت گرفته است.
موادوروشها خصوصیات و مؤقعیت منطقه مطالعاتی
منطقه مورد مطالعه در بخشی از دشت سیرجان، از محدوده حوزه آبریز کویر سیرجان در عرض جغرافیایی َ29 21تا َ29 37 و طول جغرافیاییَ55 26تا َ55 44 واقع شده است. حداکثر ارتفاع حوزه برابر 3813 متر در ارتفاعات شمال شرقی و حداقل آن برابر با 1650 متر در کویر غربی - کفه نمک - و متوسط وزنی ارتفاع دشت برابر 1770 متر میباشد. متوسط بارندگی در محدوده مورد مطالعه 135/5میلیمتر و متوسط دما 18 درجه سانتیگراد است و در قسمت غربی شهرستان سیرجان در استان کرمان واقع شده است. موقعیت منطقه موردمطالعه در شکل 1 نشان داده شده است.
دادههای میدانی و تجزیههای آزمایش
در این تحقیق نمونه برداری به روش سیستماتیک - شبکههای - 1000 1000 به همراه نقاط الحاقی انجام شد. تعداد 120 نمونه مرکب از عمق 0-15 برداشت شد. پس از عملیات نمونه برداری، نمونههای خاک به آزمایشگاه منتقل و هوا خشک گردد و پس از کوبیدن و عبور از الک 2 میلیمتری، هدایت الکتریکی - - Ec و اسیدیته - - pH در عصاره 1:2 خاک و آب، مواد آلی به روش اکسیداسیون تراندازهگیری شد.
روش های آماری
خلاصه آماری آنالیزهای آزمایشگاهی با استفاده از نرمافزار Statistica6.0 ،تجزیه و تحلیل ساختار مکانی دادهها و محاسبه نیمتغیرنما با استفاده از بسته نرمافزاریGeoeas ,variowin، بهمنظور تهیه نقشههای پراکنش خصوصیت مورد مطالعه از روش کریجینک معمولی جهت تخمین این خصوصیت در سطح منطقه مطالعاتی استفاده شد، ترسیم نقشههای کریجینگ و خطای تخمین با استفاده از بسته نرم افزار Surfer9 انجام شد.تغییرنما یک تابع ریاضی است که تغییرات فاصلهای یا ساختار تغییرپذیری یک متغیر ناحیهای را صورتبندی میکند - محمدی،. - 1385
قبل از کاربرد تجزیه و تحلیل زمینآماری، هر متغیر تحلیل همسانگردی با استفاده از تغییرنمای رویه انجام شد. برای مقایسه دو کمیت در دو نقطه به مختصات مختلف، بررسی اختلاف آنها طبیعیترین روش مقایسه است. بر این اساس برای تمام مؤقعیتها میتوان، توان دوم این اختلاف را تحت عنوان نیمتغییرنما به صورت معادله [1] محاسبه کرد:که در آن, N - h - تعداد جفتهای جدا شده در فاصله گام - - h - , Z - Xiمقدار متغیر اندازهگیری شده در نقطهXi و Z - Xi+h - مقدار متغیر اندارهگیری شده در موقعیت مکانی Xi+h است - محمدی,. - 1385 یک تغییرنمای ایدآل دارای سه پارامتر شامل اثر قطعهای, حدآستانه و دامنه مؤثر میباشد.
اثر قطعهای بیان کننده مؤلفه غیرساختاری یا تصادفی واریانس میباشد. حدآستانه تقریبی از واریانس کل را ارائه نمود و مقدار دامنه بیانگر فاصلهای است که در ماورای آن نمونهها را میتوان مستقل از یکدیگر به حساب آورد - محمدی,. - 1385 شدت و درجهی وابستگی مکانی یک متغیر ناحیهای را میتوان از تقسیم اثر قطعهای به واریانس کل یا حدآستانه بهدست آورد. گاهی اوقات این نسبت در عدد 100 ضرب و بهصورت درصد بیان میشود. اگر نسبت مزبور کمتر از 25 درصد باشد, متغیر دارای کلاس وابستگی مکانی قوی و اگر این نسبت بین 25 تا 75 درصد باشد، آنگاه متغیر مورد نظر دارای کلاس وابستگی مکانی متوسط میباشد.
اگر نسبت بیش از 75 درصد باشد, متغیر دارای کلاس وابستگی مکانی ضعیفی خواهد بود. در مطالعه حاضر, از مدل نظری نمایی جهت برازش واریوگرامهای تجربی هدایت الکتریکی استفاده شد.که در آن - h - مقدار تغییرنما، c حد آستانه، rرا اصطلاحاً فاکتور فاصله وh فاصله هستند - محمدی،. - 1385بین دادههای دو متغیر اسیدیته و مادهآلی هیچ ساختار مکانی وجود نداشت. در مرحله بعد, پس از محاسبه و مدلسازی واریوگرامهای تجربی، اقدام به پهنهبندی متغیرهای مورد نظر با استفاده از تخمینگر کریجینگ گردید. بهطور کلی کریجینگ نامی تعمیم یافته برای کلیه روشهای آماری تخمین و برآورد متغیرهای ناحیهای است. از مهمترین ویژگی کریجینگ که آن را از دیگر تخمینگرها متمایز میسازد ویژگی حداقلسازی واریانس خطا است.
نتایج و بحث
خلاصهای از آمارههای توصیفی متغیرهای مورد مطالعه در جدول 1 آمده است. میانگین غلظت هدایت الکتریکی 5/ 61ds/m، pH و مادهآلی به ترتیب 7/67 و1/59 میباشد. با توجه به مقادیر چولگی و کشیدگی در جدول 1 و آزمون کولوموگروف- اسمیرنوف ملاحضه گردید که دادههای اسیدیته و مادهآلی دارای توزیع نرمال ولی دادههای هدایت الکتریکی نرمال نیستند و به مبنای لگاریتمی تبدیل شدند.پس از اطمینان از عدم وجود ناهمسانگردی اقدام به محاسبه و ترسیم واریوگرامهای تجربی همهجهته گردید.
شکل2 واریوگرام تجربی بههمراه مدل نظری برازش داده شده بر متغیر Ec را نشان میدهد. دادههای اسدیته و مادهآلی از هیچ مدل تجربی تبعیت نکردن، فاقد وابستگی مکانی میباشند. دلیل این امر را میتوان به شرایط اقلیمی و محیطی، نحوه و فواصل نمونهبرداری نسبت داد. نتایج آنالیز همبستگی مکانی متغیر Ec نشان داد میانگین خطا و میانگین مجذور خطا کاهش یافته جدول2، این مطلب نشان دهنده دقت بالای تخمین است.
