بخشی از مقاله
چکیده
شاخص شکلپذیری خاک در خاکشناسی به عنوان یکی از پارامترهای فیزیکی مطرح است که در مدیریت زمان کاشت، داشت، برداشت و عملیات خاکورزی کاربرد دارد. اندازهگیری این شاخص با توجه به دشواری استفاده از روش مرسوم کاساگرانده موجب گردید که کاربرد مدل Aljarafe از زیرمجموعه سیستم میکرولیز مورد ارزیابی قرار گیرد. مقادیر ماده آلی، ظرفیت تبادل کاتیونی و رس خاک به عنوان دادههای ورودی این مدل بوده و خروجی آن شاخص شکلپذیری و مقدار رطوبت بهینه برای خاکورزی میباشد .
بدینمنظور تعداد 56 نمونه خاک به صورت سیستماتیک از عمق 0-50 سانتیمتری سطح خاک اراضی ایستگاه تولید بذر گیاهان دارویی و صنعتی سراب با مساحتی حدود 24 هکتار برداشته شد سپس نمونهها جهت انجام تجزیههای فیزیکی و شیمیایی به آزمایشگاه انتقال یافت. نتایج حاصل از کاربرد مدل Aljarafeنشان داد که این عموماً قادر به برآورد شاخص شکلپذیری و رطوبت بهینه برای خاکورزی در منطقه مورد مطالعه نبوده و نیاز به واسنجی دارد.
مقدمه
در گذشته بنابه دلایلی از جمله سطوح پایین تکنیکهای آموزشی و فقدان توجه کافی به کارایی مدلها در علوم کشاورزی و محیطی، علاقه کشاورزان به استفاده از سیستمهای کامپیوتری کمتر نشان داده شده بود - اسکاف و همکاران، . - 1999 ولی در سالهای اخیر استفاده از سیستمهای کامپیوتری مانند سیستم میکرولیز رایج شده است. سیستم میکرولیز شامل 12 مدل بیوفیزیکی هم به زبان اسپانیایی و هم به زبان انگلیسی در اختیار کاربران میباشد که این سیستم به عنوان یک روش جامع در برنامهریزی استفاده از اراضی توأم با مدیریت اراضی جهت رسیدن به کشاورزی پایدار توسط انیستیتو منابع طبیعی و اگروبیولوژی سویل اسپانیا پایهریزی شده است
یکی از بستههای اصلی سیستم تصمیمگیری میکرولیز بسته مهندسی و فنآوری1 میباشد که مدل Aljarafe از زیرمجموعه آن به منظور برآورد خاکورزی و کلاسبندی شاخص شکلپذیری خاک طراحی شده است - دلاروزا، . - 1979 مدل Aljarafe شاخص شکلپذیری را با استفاده از معادلات آماری و به کمک ویژگیهای سهلالوصول مانند مقادیر ظرفیت تبادل کاتیونی، ماده آلی و رس برآورد میکند
این مدل برای اولین بار در خاکهای فلوریدا استفاده شد از سوی دیگر از این خاکها برای کالیبراسیون مدل مذکور استفاده شده است - کلهون و کارلیسل، . - 1974 مدل Aljarafe برای اولین بار در ایران در شهرستان اهر توسط شهبازی - 1387 - مورد استفاده قرار گرفته و با توجه به قرارگیری مشخصات خاک منطقه مورد مطالعه در بازه دادههای ورودی، مدل مذکور بدون واسنجی به کار رفته و نتایج ایشان نشان دادکه با افزایش مقدار رس و درصد رطوبت خاک، میزان حساسیت به تخریبپذیری خاک افزایش پیدا میکند. با استفاده از عملیات لایهاندازی نقشه خاک بر روی نقشههای فوق می-توان نتیجه گرفت که هر سه پروفیل متعلق به رده آلفیسلها در منطقه مذکور تا رطوبت بین %20 الی %25 قابلیت انجام عملیات خاکورزی بدون هیچگونه حساسیت به تخریبپذیری را دارا میباشند.
شهبازی و همکاران - 1388 - در منطقهی صوما واقع در استان آذربایجان غربی با مطالعه 35 پروفیل در اراضی به وسعت تقریبی4100 هکتار، از مدل Aljarafe برای تعیین شاخص شکلپذیری نمونهها استفاده و پهنهبندی منطقه را در محیط GIS داده و گزارش نمودند که حداکثر رطوبت بهینه برای عملیات زراعی بر روی خاکهای مورد مطالعه بین %13/3 و %24/9 میباشد. با توجه به وقتگیر و زمانبر بودن روش کاساگرانده و رطوبت بهینه برای خاکورزی در این تحقیق سعی شده است با استفاده از مدل Aljarafe که بر اساس مقادیر ماده آلی، ظرفیت تبادل کاتیونی و مقدار رس به پیشبینی شاخص شکلپذیری و رطوبت بهینه برای خاکورزی پرداخته شده است.
مواد و روشها منطقه مورد مطالعه و آزمایشات فیزیکی و شیمیایی خاک
حدود 24 هکتار از اراضی ایستگاه تولید بذر گیاهان دارویی و صنعتی سراب - استان آذربایجانشرقی - واقع در محدودهی طول جغرافیاییً47 32 11 تاً47 32 34 شرقی و عرض جغرافیاییً37 54 59تا ً37 55 19 شمالی انتخاب و تعداد 56 نمونه از عمق 50 سانتیمتری با فواصل منظم 70 - متری - برداشته شده است. شایان ذکر است 2/21 هکتار از این اراضی دارای کاربری باغ میباشد. نمونهها پس از هوا خشک شدن از الک 2 میلیمتری عبور داده شده و برای انجام آزمایشات مقدماتی در آزمایشگاه آماده گردیدند. که در این پژوهش برای اندازهگیری رس خاک از روش هیدرومتر با قرائت چهار زمانه - گی و بادر، - 1986 و برای اندازهگیری ظرفیت تبادل کاتیونی درS+=8/2 از روش باور - باور و همکاران، - 1952 استفاده گردید.
همچنین برای تعیین کربن از روش اکسیداسیون تر - نلسون و سامرز، - 1982 استفاده گردید. برای اندازهگیری حدود آتربرگ - حد سیلان، حد شکلپذیری و شاخص شکلپذیری - از روش کاساگرانده - یانگ و وارکنتین، - 1966 و برای اندازهگیری رطوبت بهینه برای خاکورزی از رابطهی 1 - دکستر و بیرد، - 2001 استفاده شد در این رابطه Wop درصد وزنی رطوبت بهینه برای خاکورزی، PL درصد وزنی رطوبت خاک در حد شکلپذیری خاک میباشد
اساس کارکرد این مدل، روش رگرسیون چندگانه - گام به گام - میباشد که شاخص شکلپذیری خاک و رطوبت بهینه برای خاکورزی را برآورد میکند. دادههای ورودی در این مدل درصد رس، ظرفیت تبادل کاتیونی و درصد ماده آلی و دادههای خروجی شامل شاخص شکلپذیری و مقدار رطوبت بهینه برای خاکورزی میباشد. این مدل در خاکهایی کاربرد دارد که دامنه تغییرات رس، ظرفیت تبادل کاتیونی و ماده آلی طبق جدول - 1 - میباشد که نباید دامنه دادههای ورودی خارج از این محدوده باشد:
جدول-1 دامنه متغیرهای ورودی و خروجی مدل Aljarafe - دلاروزا و همکاران، - 2003
فرم کلی معادلات رگرسیونی برای تعیین شاخص شکلپذیری خاک و رطوبت بهینه برای خاکورزی در مدل Aljarafe به صورت روابط 2 - و - 3 است، در این رابطه:X1 درصد رس، X2 ظرفیت تبادل کاتیونی بر حسب سانتی مول بار بر کیلوگرم،X3درصد ماده آلی، Y1شاخص شکلپذیری بر حسب گرم بر صد گرم خاک و Y2 درصد وزنی رطوبت بهینه برای خاکورزی میباشد. همچنین این مدل قادر به کلاسبندی شاخص شکلپذیری خاک و رطوبت بهینه برای خاکورزی میباشد
نتایج و بحث
در جدول - 2 - برخی ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی خاکهای مورد مطالعه ارائه شده است. دامنه ظرفیت تبادل کاتیونی در خاکهای مورد مطالعه معادل 9/31-32/45 سانتیمولبار بر کیلوگرم و میانگین آن برابر 22/97 سانتیمولبار بر کیلوگرم میباشد و مقدار ماده آلی %1/1-%9/34 و میانگین آن %4/09 میباشد.مقدار رس %12/02-%56/67، دامنه رطوبت حد سیلان %42/19-68/37 و میانگین آن برابر %52/64 میباشد و دامنه رطوبت حد شکلپذیری %26/62-52/57 و میانگین آن برابر %34/1 میباشد.
دامنه شاخص شکلپذیری %12/93-29/65 و میانگین آن برابر %18/24 و دامنه رطوبت بهینه برای خاک-ورزی با استفاده از رابطه - دکستر و بیرد، 23/96 -47/32 - 2001 درصد و میانگین آن برابر 30/69 درصد میباشد. بنابراین بیشترین ضریب تغییرات مربوط به درصد رس و کمترین آن مربوط به رطوبت حد سیلان میباشد. خاکهای مورد مطالعه از نظر کلاس بافتی شامل 25 کلاس رسی، 14 کلاس لوم رسی، 4 کلاس لوم شنی، 1 کلاس لومی، 1 کلاس لوم سیلتی و لوم رس شنی میباشد
جدول -2 خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک 56 - نمونه -
*کربنات کلسیم معادل، ماده آلی و رس بر اساس - % - ، ظرفیت تبادل کاتیونی بر اساس - meq/100 gr - ، رطوبت حد سیلان، حد شکلپذیری، شاخص شکلپذیری و رطوبت بهینه برای خاکورزی براساس - % -
مدل Aljarafe
شاخص شکلپذیری و مقدار رطوبت بهینه برای خاکورزی با استفاده از مدل Aljarafe که در جدول - 3 - ارائه شده است. دامنه شاخص شکلپذیری با استفاده از مدل مذکور برابر %4/15-%15/5 و میانگین آن برابر %8/45 میباشد. دامنه رطوبت بهینه برای خاکورزی برابر %0/3 -% 20/3 و میانگین آن برابر % 7/03 است. نتایج مدل Aljarafe در این تحقیق نشان داد که مدل قادر به برآورد شاخص شکلپذیری و رطوبت بهینه در اکثر خاکهای مورد مطالعه نمیباشد.
نتایج جدول - - 3 نشان می-دهد که این مدل تنها قادر به برآورد 3 نمونه از شاخص شکلپذیری خاک و 33 نمونه از رطوبت بهینه برای خاکورزی با استفاده از سه ویژگی درصد رس، ماده آلی و ظرفیت تبادل کاتیونی خاکها در منطقه مورد مطالعه میباشد. علیرغم اینکه دامنه مقادیر رس، ماده آلی و ظرفیت تبادل کاتیونی نمونههای خاک در محدوده مشخص شده برای مدل Aljarafe مطابقت داشته است - جدول - 1 ولی نتایج نشان داد که این مدل قادر به برآورد شاخص شکلپذیری و رطوبت بهینه در کل محدوده مطالعاتی نمیباشد و مشکل اصلی به بالا بودن مقدار ماده آلی خاک مربوط میشود.
