پيش‌بيني ميزان كربن ترسيب شده در خاك مراتع تحت تأثير عمق نمونه ‌برداري از خاك با استفاده از روش سطح پاسخ (RSM)

سابقه و هدف: كربن آلي خاك يكي از پارامترهاي مهم تعيين كننده ميزان حاصل خيزي خاك، قابليت توليد و شاخص مهمي در نشان دادن كيفيت خاك مخصوصاً خاك هاي مناطق خشك و نيمه خشك است. مراتع، در حدود نيمي از خشكي هاي جهان را تشكيل مي دهند و حاوي بيش از يك سوم ذخاير كربن زيست كره خاكي هستند. با توجه به اين كه مراتع به عنوان مهمترين اكوسيستم هاي خشكي، ذخاير طبيعي كربن به شمار مي روند، بسيار مورد توجه بوده و نحوه و ميزان ترسيب كربن در آن ها مهم است. مواد و روش ها: در اين تحقيق پس از انتخاب مراتع واقع در دامنه جنوبي كوه دماوند،  با توجه به وضعيت جغرافيايي و پوشش گياهي منطقه، 4 طبقه ارتفاعي از سطح دريا با نوع و تركيب پوشش گياهي يكسان همچنين شيب متوسط به گواهي بازديد ميداني و اطلاعات اداره منابع طبيعي ناحيه شامل طبقه ارتفاعي 1 (2664_2504 متر)، طبقه 2 (2896_2730 متر)، طبقه 3 (3050_2923 متر) و طبقه 4 (3545_3119 متر) جهت نمونه برداري از خاك در ارتفاع هاي متفاوت، معين گرديد. در هر طبقه ارتفاعي، 13 نقطه تصادفي مشخص و از هر نقطه، سه نمونه خاك (در نقش تكرار) از اعماق 15_0 و 30_15 سانتي متر تهيه گرديد. پس از اندازه گيري ميزان كربن ترسيب شده در هر نمونه خاك، داده ها مورد تجزيه و تحليل قرار گرفت. ميزان ترسيب كربن در خاك (گرم بر متر مربع) با ضرب ميزان كربن آلي خاك (درصد) در وزن مخصوص ظاهري(گرم بر سانتي متر مكعب) و عمق( سانتي متر) مورد مطالعه و عدد ثابت 10000به علت تبديل واحد، محاسبه شد. سپس اقدام به ايجاد معادلات رگرسيوني و روش سطح پاسخ (RSM) شده و دقت آن ها در پيش بيني ميزان ترسيب كربن با يكديگر مقايسه گشته و روش دقيق تر مشخص شد. براي ارزيابي دقت مدل هاي رگرسيوني و روش سطح پاسخ از ضريب تعيين (R^2) ميان داده هاي اندازه گيري شده و پيش بيني شده استفاده شد. نتايج: نتايج تجزيه واريانس داده ها نشان داد كه فقط عمق نمونه برداري، اثر معني داري بر ميزان ترسيب كربن خاك داشته و اثر ارتفاع نمونه برداري همچنين اثر متقابل عمق و ارتفاع نمونه برداري بر ميزان ترسيب كربن خاك بي معني بود. در حالت كلي، ميزان ترسيب كربن در عمق 30_15 سانتي متري بيشتر از 15_0 سانتي متر بوده و در هر دو عمق تحت بررسي، طبقه ارتفاعي 4 (3545_3119 متر) بيشترين ميزان ترسيب كربن خاك را داشت. به علاوه پس از طبقه ارتفاعي4، بيشترين ميزان ترسيب كربن مربوط به طبقه ارتفاعي1 (2664_2504 متر) بود. بيشترين ميزان ترسيب كربن به ميزان 604654 گرم در متر مربع مربوط به طبقه ارتفاعي4 و عمق 30_15 سانتي متر و كمترين ميزان ترسيب كربن در حدود 225000 گرم در متر مربع مربوط به طبقه ارتفاعي 2 و عمق 15_0 سانتي متر بود. در بخش مدل سازي، مدل درجه دوم روش سطح پاسخ با دقت بالاتر (0.7363=R^2) نسبت به مدل خطي همين روش (0.6014=R^2) و مدل كم دقت تر رگرسيوني (0.428=R^2)، ميزان ترسيب كربن خاك مراتع را پيش بيني نمود. به علاوه، روش سطح پاسخ موفق به بهينه سازي ورودي ها به صورت ارتفاع 3500 متري و عمق دوم به منظور يافتن ميزان ترسيب كربن در خاك به صورت 8088.117 گرم در متر مربع با رضايتمندي 0.976 گرديد. نتيجه گيري: روش سطح پاسخ (RSM) به عنوان يك ابزار نوين نه تنها در پيش بيني و بهينه سازي ميزان ترسيب كربن خاك مراتع تحت شرايط عمق و ارتفاع نمونه برداري متفاوت عملكرد مطلوبي دارد، بلكه مي توان از آن به عنوان ابزاري هوشمند در جهت پيش بيني پارامترهاي مختلف در علوم مرتع و مراتع تحت بررسي به عنوان مثال در پيش بيني حجم زيست توده زيرزميني و روزميني، نحوه پراكنش گونه هاي مرتعي و ... استفاده نمود.