مقایسه دو روش برازش خط مرزی در آنالیز خلا عملکرد: مطالعه موردی گندم دیم در استان گلستان

در سال‎های اخیر به علت نگرانی‎های به وجود آمده در مورد مباحث امنیت غذایی، مطالعات نیز در این زمینه در سطح جهان رو به افزایش است و نیاز است تا با روش‎های آماری مناسب اقدام به برآورد عملکرد پتانسیل و شناسایی عوامل محدود کننده‎ی عملکرد پتانسیل نمود. در مدیریت زراعت دیم، بهینه‎سازی رشد رویشی قبل از مرحله گلدهی در جهت حداکثر بهره‎برداری از آب موجود در خاک یک اصل اساسی می‎باشد و عوامل مدیریتی مانند تاریخ کاشت، میزان بذر مصرفی و میزان کود نیتروژن (N) مصرفی می‎توانند تعیین کننده‎ی میزان رشد رویشی تا قبل از گلدهی باشند. آنالیز خط مرزی یک روش آماری است که به کمک آن می‎توان واکنش عملکرد به یک عامل محیطی یا مدیریتی در شرایطی که سایر عوامل نیز متغیر باشند را مشخص کرد. اهداف تحقیق حاضر عبارت از معرفی، استفاده و مقایسه دو روش آنالیز خط مرزی جهت تعیین همزمان بهترین مدیریت‏ها، برآورد پتانسیل‎ها و محاسبه خلا عملکرد گندم دیم در سه شهرستان آق‎قلا، گمیشان، و کلاله در استان گلستان بوده است؛ یکی روش معمول بر مبنای استفاده از روش حداقل توان‎های دوم (LS) و دیگری روشی بر مبنای برنامه‎ریزی خطی (LP) که در آن اصل بر این است که هیچ نقطه‎ای بالاتر از خط رسم شده قرار نگیرد. برای این مطالعه اطلاعات مورد نیاز از 332 مزرعه گندم در سه شهرستان آق‎قلا، گمیشان و کلاله در طی دو سال زراعی 93-1392 و 94-1393 جمع‎آوری شدند. عوامل مدیریتی مورد بررسی شامل تاریخ کاشت، میزان بذر مصرفی و میزان کود نیتروژن (N) مصرفی (به صورت پایه و سرک) ، بودند. برای برازش خط مرزی به روش LS با استفاده از قانون حداقل توان‎های دوم یک خط از میان حداکثر عملکردها برازش داده شد. اما در روش LP، یک تابع بر لبه‏ی بالایی پراکنش داده‏ها برازش داده شد به گونه‎ای که هیچ نقطه‎ای در بالای این خط قرار نگیرد. برای این منظور، به نحوی پارامترهای معادله مورد نظر تغییر داده شد که مجموع باقی‎مانده‎ها در کمترین حد ممکن باشد، با این شرط که هیچ تک باقی‎مانده‎ی منفی نیز وجود نداشته باشد. در ادامه حد بهینه هر عامل مدیریتی مشخص و در نهایت با برآورد پتانسیل‎ها و کم کردن متوسط عملکرد در هر شهرستان، خلا عملکرد برای هر عامل و در مجموع محاسبه شد. نتایج آنالیز خط مرزی، حد بهینه‎ی عوامل مدیریتی جهت دستیابی به عملکرد پتانسیل در هر شهرستان را نشان داد و تاریخ کشت مطلوب، میزان بذر مصرفی و میزان نیتروژن (N) مصرفی بهینه در هر شهرستان تعیین شدند. متوسط عملکرد گندم دیم در سه شهرستان آق‎قلا، گمیشان و کلاله در حدود 2600 کیلوگرم در هکتار و عملکرد پتانسیل نیز بر اساس روش LS در حدود 4700 کیلوگرم و بر اساس روش LP در حدود 4800 کیلوگرم برآورد شد که نشان از خلا عملکردی در حدود 2100-2000 کیلوگرم در هکتار (44 تا 45 درصد) دارد. لازم به ذکر است که نتایج این تحقیق دارای قطعیت نبوده و برای دستیابی به حدود بهینه هر شهرستان نیاز به چندین سال آزمایش وجود دارد.
نتیجه‎گیری:از مزایای روش LP این است که احتیاج به تقسیم‎بندی عامل مستقل به محدوده‎های مشخص و تعیین نقاط مرزی ندارد، همچنین برازش خط با مشارکت تمامی نقاط انجام می‎شود و به عبارتی تمامی نقاط بر روی خط رسم شده تاثیرگذار هستند. شاید ضعف این روش را بتوان در عدم دخالت تجربه کاربر در برازش این خط مرزی دانست، اما به نظر می‎رسد هر کدام از این روش‎ها در شرایط خاصی بسته به نوع و پراکندگی داده‎ها می‎توانند مفید باشند و کاربر باید بعد از رسم پراکندگی نقاط بهترین روش برازش خط را برای آن داده‎ها انتخاب کند.