ارزيابي زمين آماري تغييرات مكاني برخي از ويژگي هاي خاك سطحي دشت ارسنجان

Geostatistical Assessment of Spatial Variability of Some Surface Soil Properties in Arsenjan Plain

براي برنامه ريزي، بهره‌برداري و مديريت بهينه اراضي، شناخت پراكنش مكاني ويژگي هاي خاك ضروري است. اين پژوهش براي ارزيابي تغييرات مكاني ويژگي هاي خاك در 5000 هكتار از اراضي دشت ارسنجان در استان فارس انجام گرديد. بدين منظور، در 185 نقطه مطالعاتي EC، pH، درصد اندازه ذرات، سديم، پتاسيم و كربن آلي خاك در يك شبكه منظم 500×500 متر اندازه گيري شد. براي اين متغيّرها با استفاده از نرم افزارهاي GS+ و ArcGIS بهترين مدل واريوگرامي از بين مدل هاي خطي، نمايي، گوسي و كروي با بيشترين R2 و كمترين خطا تعيين گرديد. بهترين روش ميان-يابي نيز از بين ميان ياب هاي كريجينگ، كوكريجينگ و وزن دادن عكس فاصله براي تخمين داده در نقاط فاقد اطلاعات انتخاب شد. براي انتخاب بهترين روش ميان يابي، از روش ارزيابي متقاطع و آماره هاي MAE، MBE، MSE و RMSE استفاده شد. نقشه پراكنش مكاني ويژگي هاي خاك با بهترين روش درون ياب تهيه گرديد. نتايج نشان داد ويژگي هاي خاك تغييرپذيري بالايي دارند. شوري خاك از 44/0 تا 6/11 دسي زيمنس بر متر، رس خاك از 4/3 تا 42 درصد، سيلت از 8/5 تا 1/93 درصد و شن از 4/2 تا 79 درصد متغيّربودند، و بافت خاك در منطقه داراي كلاس هاي مختلف گرفت. بين ويژگي هاي خاك همبستگي معني دار وجود داشت. بهترين مدل براي نيم تغييرنماي منفرد مقادير شوري خاك، pH و درصد رس مدل نمايي، براي درصد سيلت و شن مدل گوسي و براي كربن آلي خاك مدل كروي بود. مدل هاي واريوگرامي ويژگي هاي خاك در بيشتر موارد اثر قطعه اي كوچك، همبستگي مكاني و ضريب تبيين بالا و مجموع مربعات خطا بسيار پاييني داشتند. گرچه پارامترهاي نيم تغييرنماي دوجانبه، مقادير قابل قبولي داشت، ولي روش كريجينگ براي متغيّرهاي مختلف در مقايسه با روش هاي وزن دادن عكس فاصله و كوكريجينگ تقريباً نااريب و از ارجحيت بيشتري برخوردار بود. بهترين روش ميان ياب براي درصد سيلت روش وزن دادن عكس فاصله و براي بقيه متغيّرها بهترين ميان-ياب كريجينگ بود. مقدار شوري و pH خاك از شمال به جنوب و مخصوصاً جنوب غربي افزايش داشت. مقدار رس و كربن آلي خاك از نيمه غربي به سوي نيمه شرقي كاهش نشان مي دهد. روند تغييرات سديم و پتاسيم خاك تقريباً مشابه و تحت تاثير كيفيت بد آب كاربردي از شمال به جنوب افزايش داشت كه بيانگر تخريب خاك و موجب شور و سديمه شدن خاك در قسمت جنوبي بود. اين مشكل رو به گسترش بوده و در آينده تهديد جدي بر منابع آب و خاك هاي دشت است.

For optimum planning, utilization, and management of lands, recognition of spatial variability of soil properties is necessary. This research was conducted to evaluate spatial variability of soil properties in 5000 ha of Arsenjan plain in Fars province. For this purpose, soil salinity, pH, particle size percentage, sodium, potassium, and organic carbon (OC) were measured on a systematic squared grid pattern with 500*500 m at 185 sites. For these variables, the best variogram model among linear, exponential, Gaussian, and spherical models with the highest R2 and the least error was determined using GS+, and ArcGIS software. The best interpolation method was also selected among kriging, co-kriging, and inverse distance weighted (IDW) methods for estimating data in non-sampled areas. To select desirable interpolation method, cross validation was used by statistical parameters of mean bias error, mean absolute error, mean square error, and root mean square error. The soil properties spatial variation maps were obtained with the best interpolation method. Results showed that soil properties had high variability. Soil salinity varied from 0.44 to 11.6 dS per meter, clay from 3.4% to 42%, silt from 5.8% to 93.1%, and sand from 2.4% to 79%. Soil texture had different classes at the study area, and there was significant correlation between soil properties. The best model for the single semi-variogram of soil salinity, pH, and clay percent was the exponential model; for silt and sand percent it was Gaussian model, and for OM the spherical model. In most cases, soil properties variogram models had small amount of nugget effect, high spatial correlation and high R2, and low amount of RSS. Although cross variogram parameters had acceptable amounts, soil variable kriging method was the unbiased estimator for most soil variables compared to co-kriging and IDW methods. The best interpolation method for silt percent was IDW, and for the other soil properties, kriging was the best one. Soil salinity and pH increased from north to south, especially toward south western. Clay percent, and OC decreased from west to east, and silt percent had the maximum amount in the center and east of the plain. Soil sodium and potassium had approximately similar trend, increasing from north to south and were affected by the low quality of irrigation water. This indicated that soil degradation and salinization has been occurring in the south part of the plain. Soil degradation and salinization is in progress and is a serious threat for the soil and water resource of this plain in the future.