امكان پيش بيني ظرفيت تبادل كاتيوني خاكهاي استان مازندران با استفاده از طيف سنجي مرئي مادون قرمز نزديك

Possibility of CEC prediction in Soils of Mazandaran province using visible near infrared reflectance spectra

تعيين ظرفيت تبادل كاتيوني خاك (CEC) به عنوان يكي از شاخصهاي حاصلخيزي خاك، با استفاده از روشهاي معمول آزمايشگاهي زمانبر و پر هزينه است. اين پژوهش با هدف بررسي توانايي آناليزطيفي خاك در برآورد مقدار CEC خاكهاي سطحي استان مازندران انجام شد. تعداد130 نمونه مركب خاك سطحي استان مازندران جمع آوري شد. مقدار CEC خاك به روش استاندارد اندازهگيري شد. آناليز طيفي خاكهاي مورد نظر با استفاده از دستگاه طيف سنج فيلداسپكت با طول موج بين 350 تا2500 نانومتر اسكن شد. پس از ثبت طيفها انواع روشهاي پيشپردازش و از رگرسيون حداقل مربعات جزئي (PLSR) براي پيش بيني CEC استفاده شد. مقادير بالاي همبستگي و RPDو همچنين كمترين RMSE از پيش پردازش مشتق اول+فيلتر ساويتزكي وگلاي بدست آمد و روش PLSR به خوبي توانست تغييرات CEC را تخمين بزند. لذا به نظر ميرسد روش طيفسنج مرئي/فروسرخ ميتواند به عنوان يك روش جايگزين براي آناليز آزمايشگاهي مطرح باشد و به كاهش هزينههاي آناليز خاك با امكان بررسي تعداد بسيار زيادي نمونه با پراكنش مناسب در پروژه هاي مديريت خاك، منابع طبيعي و آبخيزداري مورد استفاده قرار گيرد.

Determination of cation exchange capacity (CEC), as a soil fertility index, in laboratory is labor and time consuming. In this research, the main objective was to test the performance of visible/near infrared reflectance spectra for predicting of CEC in soils of Mazandaran province. The 130 soil composite samples were collected across the province and analyzed for CEC in laboratories and also scanned from 350 to 250 nm by Fieldspec device. Several pre processing were applied and the Partial Least Squares Regression (PLSR) was used as prediction model for CEC forecasting. The R2, RMSE and RPD statistics showed that the pre processing of first derivative in accompany with Savisky Golay smoothing had the best prediction of soil CEC. Results heroin show that the visible/near infrared reflectance spectra can be a good alternative for low cost determination of CEC in high intense sampling of an area for soil management, natural resources and watershed studies