قابليت روش طيف‌سنجي مرئي- مادون قرمز نزديك در پيش‌بيني چند ويژگي شيميايي خاك‌هاي استان اصفهان

Capability of vis-NIR Spectroscopy to Predict Selected Chemical Soil Properties in Isfahan Province

طيف‌سنجي مرئي مادون قرمز نزديك يك روش غيرمخرب، سريع، ارزان، داراي حداقل آماده‌سازي نمونه و بدون ضرر و تخريب براي محيط زيست مي‌باشد. تاكنون مطالعه‌اي در مورد استفاده از اين روش در برآورد ويژگي‌هاي خاك‌هاي كشورمان انجام نشده است. اين پژوهش با هدف بررسي توانايي اين روش در برآورد مقدار ماده آلي، كربنات‌ها و درصد گچ خاك‌هاي سطحي استان اصفهان انجام شد. تعداد 248 نمونه مركب خاك سطحي از كل استان اصفهان جمع‌آوري شد. مقدار ماده آلي، درصد گچ و آهك خاك با روش‌هاي استاندارد اندازه‌گيري شد. آناليز طيفي خاك‌هاي مورد نظر با استفاده از دستگاه طيف‌سنج زميني با دامنه طول موج 2500350 نانومتر انجام شد. پس از ثبت طيف‌ها انواع روش‌هاي پيش‌پردازش مورد ارزيابي قرار گرفت. سپس از رگرسيون حداقل مربعات جزئي براي پيش‌بيني پارامترهاي مورد نظر استفاده شد. نتايج نشان داد كه مقادير ضرايب تبيين براي ماده آلي، كربنات‌ها و گچ به‌ترتيب 61/0، 45/0 و 8/0 مي‌باشد. با توجه به مقادير(Ratio of Prediction to Deviation) RPD ، پيش‌بيني مدل براي درصد گچ كاملاً مناسب بود و براي ماده آلي نيز قابل قبول است اين در‌حالي است كه پيش‌بيني مدل براي درصد كربنات‌هاي خاك ضعيف مي‌باشد. بنابراين، روش طيف‌سنجي مرئي مادون قرمز نزديك قابليت اندازه‌گيري همزمان چند ويژگي خاك را دارا مي‌باشد و دقت مدل‌سازي نيز تا حد زيادي قابل قبول است.

VisNIR spectroscopy has been introduced as a nondestructive, fast, and cheap technique, with minimal sle preparation and no loss or damage to the environment. No investigation has yet been carried out to examine the ability of this method to estimate soil properties in Iran. The objective of this research was to investigate the capability of VisNIR spectroscopy to predict the amount of organic matter, carbonate and gypsum in surface soils of Isfahan province. A total of 248 surface soil sles were collected from the study area. Soil organic matter content, gypsum and carbonates percentages were measured by standard laboratory methods. Soil spectral analyses were performed by a field spectrometer using 3502500 nm wavelength range. Different preprocessing methods were evaluated after recording the spectra. Partial least squares regression was used to predict soil parameters. R2 values for organic matter, carbonates and gypsum were 0.61, 0.45 and 0.8, respectively. Based on RPD (Ratio of Prediction to Deviation) values, the precision of prediction model for gypsum was quite good, and acceptable for organic matter, whereas the prediction of the model for soil carbonates was poor. Consequently, visNIR spectroscopy is capable of predicting some soil properties simultaneously and the model accuracy is acceptable.