شماره ركورد :
1191878
عنوان مقاله :
نقشه‌برداري رقومي شاخص كيفيت خاك (مطالعه موردي: قروه، استان كردستان)
عنوان به زبان ديگر :
(Digital mapping of soil quality index (Case study; Ghorveh, Kurdistan Province
پديد آورندگان :
رسولي، ليلا دانشگاه كردستان - گروه علوم و مهندسي خاك , نبي اللهي، كمال دانشگاه كردستان - گروه علوم و مهندسي خاك , تقي زاده مهرجردي، روح الله دانشگاه اردكان -گروه مديريت مناطق خشك و بياباني
تعداد صفحه :
18
از صفحه :
101
از صفحه (ادامه) :
0
تا صفحه :
118
تا صفحه(ادامه) :
0
كليدواژه :
كيفيت خاك , نقشه ژئومورفولوژي , لندست , خصوصيات سرزمين , جنگل تصادفي
چكيده فارسي :
سابقه و هدف: كيفيت خاك يكي از خصوصيات بسيار مهم خاك بوده كه بررسي تغييرات مكاني آن، جهت مديريت و تخريب خاك مهم مي‌باشد. رويكرد كمي كردن كيفيت خاك با استفاده از شاخص‌هاي كيفيت، جهت فهم بهتر اكوسيستم‌هاي خاك به طور گسترده‌اي به‌كار برده شده است. شاخص كيفيت خاك از طريق اندازه‌گيري يكسري خصوصيات خاك محاسبه مي‌شود كه اندازه‌گيري اين خصوصيات گران و زمان‌بر مي‌باشد كه يكي از راه‌ها جهت اين كاهش هزينه و زمان، استفاده از تكنيك نقشه‌برداري رقومي خاك است كه مي‌تواند خصوصيات خاك را با استفاده از داده‌هاي كمكي و مدل‌هاي داده‌كاوي به صورت رقومي پيش‌بيني كند. هدف از اين تحقيق استفاده از مدل جنگل تصادفي و داده‌هاي كمكي براي نقشه‌برداري شاخص كيفيت خاك مي‌باشد. مواد و روش‌ها: بر اساس نقشه ژئومورفولوژي، 17 پروفيل خاك و 105 نمونه اوگر از عمق 20-0 سانتي‌متري در منطقه قروه استان كردستان (با وسعت 6500 هكتار) برداشت شد و بافت خاك، كربن آلي، ظرفيت تبادل كاتيوني، هدايت الكتريكي، اسيديته، كربنات كلسيم معادل، ازت كل، فسفر در دسترس، شدت تنفس ميكروبي، نسبت جذب سطحي سديم (SAR)، جرم مخصوص ظاهري و درصد سنگريزه اندازه‌گيري و محاسبه شدند و سپس شاخص كيفيت وزني تجمعي خاك محاسبه شد. متغيرهاي محيطي در اين پژوهش نقشه ژئومورفولوژي، پارامترهاي سرزمين و داده‌هاي تصوير +ETM بودند. نقشه ژئومورفولوژي بر اساس روش زينك تهيه شد. پارامترهاي سرزمين ( شامل 10 پارامتر)، شاخص تعديل شده خاك (SAVI)، شاخص روشنايي (BI) و شاخص گياهي نرمال شده (NDVI) به ترتيب با استفاده از نرم‌افزار SAGA و ArcGIS10.3 محاسبه و استخراج گرديد. جهت ارتباط بين شاخص كيفيت خاك و متغيرهاي كمكي از مدل جنگل تصادفي استفاده شد و با استفاده از روش اعتبارسنجي دوجانبه و پارامترهاي آماري شامل ضريب تبيين، ميانگين خطا و ميانگين ريشه مربعات خطا مورد ارزيابي قرار گرفت. يافته‌ها: بر اساس آناليز واريانس مشترك (سهم هر ويژگي) جرم مخصوص ظاهري خاك، شن، ظرفيت تبادل كاتيوني و رس داراي بيشترين وزن (≤0/1) و سنگريزه و SAR داراي كمترين وزن (≥ 0/05) در ميان ويژگي‌هاي كيفيت خاك بودند. براي پيش‌بيني شاخص كيفيت خاك، متغيرهاي كمكي شامل شيب، شاخص SAVI، شاخص خيسي، شاخص MrVBF، فاكتور LS، ارتفاع، شاخص NDVI و نقشه ژئومورفولوژي مهم‌ترين بودند. نتايج اين تحقيق نشان داد كه مدل جنگل تصادفي با 0/65، 0/042 و 062/ به ترتيب براي ضريب تبيين، ميانگين خطا و ميانگين ريشه مربعات خطا داراي دقت نسبتا مناسب براي پيش‌بيني شاخص كيفيت خاك بودند. شاخص كيفيت خاك در محدوه بين 0/65 -0/3 قرار داشت و ميانگين مقادير آن در واحدهاي ژئومورفولوژي (مناطق مرتفع شمال، شمال‌غربي و شمال‌شرقي) با شيب زياد و عمق كم خاك (Mo131، Mo141 و Hi231) كمترين و در واحدهاي با شيب كم و عمق زياد خاك (Pi111،Pi311، Pi322،Pi211 و Pi312) بيشترين بود كه از لحاظ آماري هم اين اختلافات معني‌داري مي‌باشند. نتيجه‌گيري: در پژوهش حاضر از مدل جنگل تصادفي جهت بررسي تغييرات مكاني شاخص كيفيت خاك در منطقه قروه استان كردستان استفاده شد. شرايط ژئومورفولوژيك منطقه مطالعاتي بسياري از خصوصيات خاك و متعاقبا شاخص كيفيت خاك را در منطقه تاثير قرار داده است. مدل جنگل تصادفي برآورد نسبتا دقيقي از شاخص كيفيت خاك داشت. لذا پيشنهاد مي‌گردد جهت نقشه‌برداري خصوصيات خاك از تكنيك‌هاي پدومتري (همچون جنگل تصادفي) و داده‌هاي كمكي از قبيل نقشه ژئومورفولوژي، اجزاء سرزمين و تصاوير ماهواره‌اي استفاده شود.
چكيده لاتين :
Background and objectives: Soil quality is one of the most important soil properties which investigation of it's changes is essential to soil management and degradation. Quantifying soil quality using soil quality index to improve understanding of soil ecosystems is have been wieldy used. The soil quality index is calculated by measuring some soil characteristics which measuring these properties is expensive and time consuming. Therefore, one of the solutions is the use of digital soil mapping technique that can digitally predict soil properties using auxiliary data and data mining models. The purpose of this research is using a random forest model and auxiliary data for mapping the soil quality index. Materials and Methods: Based on the geomorphology map, 17 soil profiles and 105 auger samples were taken from a depth of 0-20 cm in the Ghorveh area of Kurdistan Province ( covers 6500 ha) and soil texture, organic carbon, cation exchange capacity, electrical conductivity, pH, carbonate calcium equivalent, total nitrogen, available phosphorus, microbial respiration rate, sodium adsorption ratio (SAR), bulk density, and gravel percentage were measured and calculated then the soil additive weighted index was calculated. Environmental variables in this research were map geomorphology, terrain attributes and data of ETM+ image. Geomorphology map was prepared based on zinc method. Terrain attributes (including 10 parameters), soil adjust vegetative index index (SAVI), and normalized difference vegetative index (NDVI), and brightness index (BI) were computed and extracted using SAGA and Arc GIS software, respectively. To make a relationship between soil quality index and auxiliary data, random forest (RF) model were applied and using cross validation method and statistic criteria including coefficient of determination (R2), mean error (ME) and root mean square error (RMSE) was validated. Results and Discussion: According to the communality (share of each soil indicator), bulk density, sand, cation exchange capacity and clay had the highest weight (≥ 0.1) and gravel and SAR had the lowest weight (≤0.05) among the soil quality properties. To predict soil quality index, auxiliary variables including slope, SAVI index, wetness index, MrVBF index, LS factor, elevation, NDVI index and geomorphology map were the most important. The results of this study showed that the random forest model with 0.65, 0.042 and 0.062 for determination of coefficient (R2), mean error (ME), and root mean square root (RMSE) had a fairly suitable accuracy for prediction of soil quality index. The soil quality index was ranged between 0.3-0.65 and its mean values in geomorphologic units with low gradient and low soil depth (Mo131, Mo141 and Hi231) were the lowest and in geomorphologic units with low slope and high soil depth (Pi111, Pi311, Pi322, Pi211 and Pi312) were the highest which these differences were statistically significant. Conclusion: In this research, a randomized forest model was used to study the spatial variation of soil quality index in Ghorveh area of Kurdistan province. The geomorphologic conditions of the study area have affected many soil characteristics and subsequently the soil quality index in the region. The soil quality index content was the lowest in highlands of north, northwest and northeast with high slope and low soil depth. The slope was the most important auxiliary variables to predict soil quality index in the region. Based on the results of statistical indices, random forest model also had relatively accurate estimation of the soil quality index. Therefore, it is suggested to map soil properties podometric techniques (such as randomized forest) and auxiliary data such as geomorphologic map, terrain attributes, and satellite images were applied.
سال انتشار :
1399
عنوان نشريه :
مديريت خاك و توليد پايدار
فايل PDF :
8259226
لينک به اين مدرک :
بازگشت