بخشی از مقاله
مقدمه
روشهای مدیریتی اعمال شده بر منابع خاک و اراضی می تواند تاثیر زیادی بر کیفیت خاک در ارتباط با افزایش یا کاهش بهره وری از منابع خاک و همینطور حفاظت از محیط زیست داشته باشد . - Ogle et al., 2012 - از این رو بهبود و حفاظت از کیفیت خاک و همینطور جلوگیری از تخریب و فرسایش اراضی از اهمیت بالای برخوردار بوده بخصوص در ارتباط با مدیریت پایدار منابع خاک . - Bone et al., 2010 - روشهای متداول برای اندازه گیری و ارزشیابی فاکتورهای کیفیت خاککه اصولاً براساس اندازه گیری های آزمایشگاهی و میدانی بوده، نیازمند به دانش تئوری ، وقت و هزینه زیادی می باشند .
بنابراین توسعه یک روش سریع و دقیق به منظور ارزیابی کمی کیفیت خاک که توانایی و حساسیت لازم برای تشخیص اثرات روشهای مدیریتی بر کیفیت خاک را داشته باشد، می تواند ابزار بسیار سودمندی برای مدیران اراضی و محققان فراهم کند . - Askari et al., 2013 - در دو دهه اخیر بررسی های طیف سنجی جهت اندازه گیری خصوصیات خاک، قابلیت بالای این روش برای اندازه گیری برخی از خصوصیات اساسی مرتبط با کیفیت خاک را نشان می دهد از این رو استفاده از طیفهای بازتابشی خاک می تواند روشی ارزان با قابلیت تولید مجدد سریع برای ارزیابی چند منظوره کیفیت خاک فراهم کند. - Cécillon et al., 2011 - و می تواند به عنوان یک روش سودمند به مدیران اراضی به منظور اتخاذ تصمیمات بهتر در ارتباط با اعمال سیستمهای مدیریتی صحیح و به موقع بر منابع خاک، کمک کند.
در این تحقیق تاثیر روشهای مدیریتی در اراضی کشاورزی و مراتع کشور ایرلند بر کیفیت خاک با استفاده از طیفهای بازتابشی - VIS-NIR - مورد بررسی قرار گرفت و اهداف این تحقیق عبارتند از: توسعه شاخصهای کیفیت خاک برای اراضی کشاورزی و مراتع، ارزیابی تاثیر سیستمهای مدیریتی بر کیفیت خاک و بررسی قابلیت طیفهای بازتابشی خاک جهت ارزیابی سریع کیفیت خاک.
مواد و روشها
منطقه مورد تحقیق شامل 40 سایت در کشور ایرلند بین عرضهای جغرافیایی 52 8 1 و54 19 1 و طولهای جغرافیایی : 6 24 و: 8 17 قرار دارد. - متوسط دمای روزانه در زمستان 4 تا 8 در جه سانتی گراد و در تابستان 12 تا 16 درجه سانتی گراد با متوسط بارندگی سالیانه 750 تا 1000 میلی متر - . 20 سایت در اراضی کشاورزی با سیستمهای مدیریتی شخم متداول در مقایسه با شخم حداقل و تک محصولی در مقایسه با چند محصولی و 20 سایت در مراتع با تراکم مدیریتی مختلف انتخاب شد.
اطلاعات مدیریتی لازم طی مصاحبه های جداگانه با کشاورزان و مدیران اراضی برای هر سایت جمع آوری گردید. در هر سایت یک پلات 30 متر مکعبی با جهت گیری تصادفی انتخاب و در هر پلات 5 ساب-پلات در قطر پلات اصلی بصورت تصادفی برای جمع آوری نمونه های خاک - در کل 200 نمونه - و اندازه گیریهای میدانی انتخاب شد. ارزیابی بصری شرایط خاک در هر ساب-پلات به منظور طبقه بندی کلی کیفیت خاک بر طبق روش ارزیابی کیفی خاک که با جزئیات کامل توسط Askari et al. - 2013 - شرح داده شده است، صورت گرفت.
بیست خصوصیت خاک که در مقالات چاپ شده به عنوان شاخصهای مناسبی جهت ارزیابی کیفیت خاک معرفی شده اند، توسط روشهای استاندارد در مدت زمان مطالعات میدانی و در آزمایشگاه اندازه گیری شد. طیفهای بازتابشی نمونه های خاک با استفاده از یک فاس اسپکترومتر - Foss NIR-VIS systems - 6500 در طول موجهای 400 تا 2498 نانومتر با کانتراست 2 نانومتر اندازه گیری شد.
پارامترهای اندازه گیری شده مورد نیاز به منظور ایجاد اندکس های کیفیت خاک بر اساس آنالیزهای آماری انجام شده بین کلاسهای کیفی خاک، انتخاب و به عنوان کل پارامترهای لازم و مرتبط با کیفیت خاک در اراضی کشاورزی و مراتع معرفی گردید. حداقل داده های مورد نیاز در هر دو کاربری بر اساس آنالیزهای چند معیاره، مشخص و چهار ایندکس کیفیت خاک بر اساس معادلات خطی و غیر خطی، و روشهای تلفیقی وزنی و ساده تعیین گردید.
در اراضی کشاورزی روشهای مدیریتی به چهار کلاس شخم متداول، شخم حداقل، مزارع تک محصولی و چند محصولی تفکیک گردید و در مراتع سه کلاس تراکم مدیریتی کم، متوسط و زیاد تعیین گردید با استفاده از روش K-means cluster و اطلاعات مدیریتی از جمله نوع مزارع، تناوب زمانی بذر پاشی، تعداد و نوع دامها و روشهای مدیریت چرا و برداشت علوفه. با بهره گیری از اندکسهای کیفیت خاک تاثیر روشهای مدیریتی بر روی کیفیت و شرایط خاک بررسی گردید. در نهایت به منظور ایجاد روشی سریع برای ارزیابی کیفیت خاک، طیفهای اندازه گیری شده از نمونه های خاک برای مدل کردن کیفیت خاک مورد استفاده قرار گرفت. مدلهای طیفی اندکسهای کیفیت خاک با به کارگیری روش regression تعیین و با استفاده از پارامترهای آماری مورد ارزیابی قرار گرفت.
نتایج و بحث
ارزیابی بصری کیفیت خاک و فاکتورهای کمی اندازه گیری شده در ارتباط با کیفیت خاک نشان داد که بطور کلی روشهای مدیریتی اعمال شده در اراضی کشاورزی در ایرلند تاثیر مخربی بر کیفیت خاک و کاهش بهره برداری از آن ندارند ولی در مجموع تاثیر روشهای مدیریتی با استفاده از هر دو روش کیفی - Askari et al., 2013 - و اندکس های کیفیت خاک - جدول - 1 قابل تفکیک و تشخیص است. کیفیت و شرایط خاک در روش کشت با حداقل شخم با تناوب چند محصول تا حدی از شرایط مناسب تری بر خوردار است.
طبقه بندی تراکم مدیریتی در مراتع نشان داد پارامترهای اندازه گیری شده دارای شرایط نامناسب تری در کلاسهای با تراکم بیشتر مدیریتی هستند که نشان دهنده تاثیر مخرب افزایش تراکم فعالیتهای مدیریتی بر مراتع ایرلند است . - McCarthy et al., 2011 - پایداری ساختمان خاک، وزن مخصوص خاک، مقدار کربن آلی و کربن کل، نسبت کربن به نیتروژن، پتاسیم و ضرفیت تبادل کاتیونی به عنوان پارامترهای خاک موثر در ارزیابی کیفیت خاک در مراتع ایرلند و نفوذ پذیری، پایداری ساختمان، مقدار نیتروژن کل، نسبت نیتروژن به کربن و مقدار منیزیم به عنوان پارامترهای موثر در اراضی کشاورزی در این کشور تشخیص داده شد.
