spatial variability
در نشریات گروه آبخیزداری، بیابان، محیط زیست، مرتع-
ویژگی های مکانیکی خاک، مانند مقاومت برشی و مقاومت فروروی، نقش مهمی در افزایش سطح تولید محصولات کشاورزی و مدیریت منابع خاک دارند. هدف از این پژوهش تهیه نقشه رقومی مقاومت برشی و فروروی خاک با استفاده از درخت تصمیم تقویت شده با گرادیان (XGBoost)، جنگل تصادفی (RF) و مدل نزدیکترین -k همسایگی (k-NN) در حوزه آبخیز کیلانه واقع در استان کردستان با مساحت 12 هزار هکتار بود. مقاومت فروروی و برشی با دستگاه های نفوذسنج دستی و برش پره ای در 150 نقطه مشاهداتی لایه سطحی (0 تا 10 سانتی متری) خاک اندازه گیری شد. داده های طیفی و متغیرهای کمکی مستخرج از مدل رقومی ارتفاع و تصاویر ماهواره سنتینل-2 شاملCHND،VD ، RSP ، CHNBL، Brightness، WE، NDVI، Band12، Greenness، PLC و ویژگی های خاک شامل ماده آلی، آهک، جرم مخصوص ظاهری، میانگین هندسی قطر خاکدانه ها، اجزاء بافت خاک (درصد رس، شن، سیلت) و داده های طیف سنجی نزدیک خاک (LT) به عنوان نمایندگان عوامل خاک سازی برای برآورد مقاومت برشی و فروروی خاک استفاده شد. نتایج نشان داد که مدل XGBoost برای پیش بینی مقاومت برشی خاک در لایه سطحی با R2 برابر 61/0، nRMSE برابر 16/0 و مقاومت فروروی خاک در لایه سطحی با R2 برابر 60/0، nRMSE برابر 11/0 نسبت به سایر مدل ها دارای دقت بیشتری بودند. به طور کلی مدل XGBoost با استفاده از داده های طیفی به همراه متغیرهای توپوگرافی و پارامترهای خاک توانستند تغییرپذیری مکانی ویژگی های مکانیکی خاک را با صحت قابل قبول در منطقه مورد مطالعه برآورد نمایند. نقشه های تهیه شده در این پژوهش می توانند به عنوان الگویی کاربردی در تهیه نقشه های مدیریت پذیر خاک ها در مطالعات خاکشناسی کشور مورد استفاده قرار گیرند.
کلید واژگان: تغییر پذیری مکانی، متغیرهای محیطی، مدل سازی رقومی، یادگیری ماشینMechanical properties of soil, such as shear strength and penetration resistance, play a crucial role in optimizing crop productivity and proper soil management. The objective of the research was to produce digital map of soil shear strength and penetration resistance in Kielaneh watershed, located in Kurdistan Province, covering an area of 12,000 hectares using Gradient Boosted Decision Trees (XGBoost), Random Forest (RF), and k-Nearest Neighbors (KNN). Soil penetration resistance and shear strength were measured using handheld penetrometers and vane shear devices at 150 observation points from the surface soil layer (0 to 10 centimeters). Spectral data and auxiliary variables derived from the Digital Elevation Model and Sentinel-2 satellite images were used to predict soil shear strength and penetration resistance. These variables include CHND, VD, RSP, CHNBL, Brightness, WE, NDVI, Band12, Greenness, PLC, as well as soil parameters such as organic matter, calcium carbonate, bulk density, geometric mean particle size, soil texture (percentages of clay, sand, silt), and visible near-infrared spectral data as latent variable (LT), representing soil formation factors. The results showed that the XGBoost had higher accuracy compared to other models for predicting shear strength in surface soil layer with an (R2) of 0.61 and an nRMSE of 0.16, as well as for predicting penetration resistance in the surface soil layer with an (R2) of 0.60 and an nRMSE of 0.11. In conclusion, the XGBoost model, using spectral data along with topographic variables and soil parameters, was able to estimate the spatial variability of soil mechanical properties with acceptable accuracy in the study area. The generated maps can be used to make necessary management decisions regarding of the region.
Keywords: Digital Modeling, Environmental Variables, Machine Learning, Spatial Variability -
مقدمه
سامانه بارشی در بخش عمده ای از سرزمین ایران، از نوع مدیترانه ای است که در آن میزان ریزش های جوی در دوره رویش گیاهان کم است. علاوه بر این، وقوع بارش در دوره غیررویشی و یا اوایل دوره رویشی که گیاهان هنوز سطح زمین را به خوبی نپوشانده اند، از دلایل مهم فرسایش آبی در ایران است. از آنجایی که پوشش گیاهی نقش ویژه ای در مهار فرسایش خاک و نگهداشت رواناب دارد، هرگونه تغییر در ساختار و الگوی آن که بیان گر الگو و عملکرد سیمای سرزمین است، می تواند اثر قابل توجهی در تغییر فرایندهای هیدرولوژیکی داشته باشد. لذا، ارزیابی از هدررفت آب و خاک و کمی سازی ارتباط آن با سنجه های سیمای سرزمین، اطلاعات کلیدی به منظور توسعه راهبردهای مدیریتی کیفیت آب و خاک فراهم می کند.
مواد و روش هاپژوهش حاضر با هدف بررسی تغییرات مولفه های هیدرولوژیکی در ارتباط با سنجه های سیمای سرزمین در مقیاس کرت های صحرایی دو متر مربعی و با استفاده از باران شبیه سازی شده در شدت 32 میلی متر بر ساعت، در بخشی از مراتع شهرستان اردبیل انجام شد. در ابتدا، با در نظر گرفتن نوع و درصد پوشش گیاهی به عنوان متغیر اصلی، هشت گروه از ترکیب پوشش گیاهی به همراه یک گروه بدون پوشش گیاهی (شاهد) با سه تکرار در نظر گرفته شد. ترکیب و درصد پوشش گیاهی از گروه اول تا هشتم به ترتیب شامل غالبیت گرامینه با ارتفاع کم (45)، ترکیب بوته ای متراکم با گرامینه (43)، بوته ای با ارتفاع کم و پراکنش متوسط (37)، بوته ای پراکنده با ارتفاع عمدتا کم و متوسط (31)، ترکیب بوته ای پراکنده با گرامینه (56)، بوته ای متراکم در بالادست (54)، بوته ای با ارتفاع کم و پراکنش بسیار کم (15) و بوته ای متراکم با پوشش تقریبا یکنواخت (56) بوده است. پس از اندازه گیری رواناب و رسوب در خروجی کرت ها، مولفه های هیدرولوژیکی مختلف محاسبه شدند. سپس، کرت های دارای نه ترکیب مختلف از پوشش گیاهی در سه تکرار قبل و پس از شبیه سازی باران، تصویر برداری شدند. پس از انتقال تصاویر تهیه شده از کرت ها به محیط Arc/Map 10.8، نه سنجه مهم سیمای سرزمین محاسبه شد.
نتایج و بحث:
تغییرات میانگین سنجه های تراکم لکه (26.90-4.43)، شاخص بزرگ ترین لکه (86.75-54.16)، تراکم حاشیه (107.38-17.12)، شاخص شکل سیمای سرزمین (4.47-1.50)، میانگین اندازه لکه (37.46-4.16)، میانگین فاصله نزدیک ترین همسایه اقلیدسی (1.65-0.00)، شاخص گسستگی سیما (2.31-0.19)، میانگین شاخص شکل لکه (22.85-1.24) و اندازه شبکه تاثیرگذار (43.96-15.80)، نشان دهنده تاثیرپذیری متفاوت آن ها از درصد و ترکیب مختلف پوشش گیاهی بوده است. تحلیل ماتریس همبستگی اسپیرمن، ارتباط غیرمعنی داری (r<0.26 و p-value>0.10) بین مقادیر میانگین هدررفت خاک، حجم رواناب، ضریب رواناب و غلظت رسوب با سنجه های سیمای سرزمین نشان داد. کوچک بودن مقیاس کرت های مورد بررسی، عدم تنوع زیاد در ترکیب پوشش گیاهی و یکنواختی از نظر ارتفاع پوشش گیاهی را می توان از دلایل عدم همبستگی ذکر کرد. در حالت کلی، گروه هایی که مقادیر پوشش گیاهی بالای 50 درصد داشتند، از وضعیت بهتری از نظر LPI، AREA_MN و MESH برخوردار بودند که نشان دهنده پیوستگی بیشتر و تخریب کمتر است. افزایش پوشش گیاهی و ناهمگنی مکانی بالای سیمای سرزمین می تواند مسیر انتقال رسوب را تغییر داده، اتصال رسوب را کاهش داده است و منجر به کاهش رسوبگذاری شود.
نتیجه گیرینتایج به دست آمده، در تبیین مرجع مناسب به منظور بهینه سازی اقدامات حفاظت آب و خاک در مقیاس حوزه آبخیز کاربرد دارند. هر چند، پیشنهاد می شود که پژوهش های مشابه و جامع تر در مقیاس های مختلف از کرت های فرسایشی و نیز حتی در مقیاس دامنه صورت بگیرد تا با در نظر گرفتن طیف وسیعی از شرایط پوشش گیاهی، توپوگرافی، اقلیمی و نیز رگبارهای متوالی، امکان مقایسه نتایج، انتخاب بهینه مقیاس مطالعاتی و در نهایت، برنامه ریزی به منظور مدیریت و حفاظت از پوشش گیاهی و منابع آب و خاک، فراهم شود.
کلید واژگان: بررسی میدانی، پوشش مرتعی، تغییرپذیری مکانی، ضریب رواناب، هدررفت خاکIntroductionThe rainfall system of a major part of Iran is mediterranean, where the precipitation amount during the vegetation period is low. In addition, the occurrence of precipitation in the non-vegetation period or beginning of the vegetation period, which does not cover the surface of the earth well, is one of the important reasons for water erosion in Iran. Since vegetation has a special role in soil erosion control and runoff retention, any change in the vegetation structure and pattern, which expresses the landscape pattern and function, can have a significant effect on changing hydrological processes. Therefore, the assessment of soil and water loss and the quantification of its relationship with landscape metrics provide key information for the development of water and soil quality management strategies.
Materials and methodsThe current research was conducted to investigate the hydrological component changes with landscape metrics on 2 m2 plots using simulated rainfall at an intensity of 32 mm.h-1 in a part of rangelands of Ardabil County. At first, considering the type and percentage of vegetation as the main variable, eight groups of vegetation composition along with one group without vegetation (control) were considered with three replications. The composition (and percentage) of the vegetation from the first to the eighth groups, respectively, include low-height graminea predominance (45), the composition of dense bushes with graminea (43), bushes with low-height and medium-distribution (37), sparse bushes mostly with low and medium height (31), the composition of sparse bushes with graminea (56), dense bushes in upper parts (54), low-height bushes with very low distribution (15), and dense bushes with almost uniform distribution (56). After measuring the runoff and sediment at the plot outlets, different hydrological components were calculated. Then, plots with nine different vegetation combinations were imaged in three replicates before and after rainfall simulation. After transferring the images prepared from the plots to the Arc/Map10.8 environment, nine important landscape metrics were calculated.
Results and discussionChanges in the mean patch density (4.43-26.90), largest patch index (54.16-86.75), edge density (17.12-107.38), landscape shape index (1.50-4.47), mean shape area (4.16-37.46), mean Euclidean nearest neighbor distance (0.00-1.65), landscape division index (0.19-2.31), mean patch shape index (1.24-22.85), and the effective mesh size (15.80-43.96) indicate their different influence from different percentage and composition of vegetation cover. Spearman's correlation matrix analysis showed a nonsignificant relationship between the mean soil loss, runoff volume, runoff coefficient, and sediment concentration with landscape metrics (r<0.26 and p-value>0.10). The small scale of the studied plots, the lack of diversity in the vegetation composition, and the uniformity in terms of vegetation height can be cited as the reasons for the lack of correlation. In general, groups with vegetation values above 50% had a better condition in terms of LPI, AREA_MN, and MESH, which indicates more connectivity and less degradation. The increase in vegetation cover and spatial heterogeneity above the landscape surface can change the path of sediment transport, reduce sediment connectivity, and lead to a decrease in sedimentation.
ConclusionThe obtained results are applicable in explaining the appropriate reference to optimize water and soil protection measures on the watershed scale. However, It is suggested that similar and more comprehensive research be done in different scales of erosion plots and even in the landscape (slope) scale so that by considering a wide range of vegetation, topography, climatic conditions, as well as successive rains, it is possible to compare the results, optimum selection of study scale, and finally planning to manage and protect vegetation and water and soil resources.
Keywords: Field survey, Rangeland cover, Runoff coefficient, Soil loss, Spatial Variability -
Soil texture is variable through space and controls most of the soil’s Physico-chemical, biological and hydrological characteristics and governs agricultural production and yield. Therefore, determining its variability and generating accurate soil texture maps have a key role in soil management and sustainable agriculture. The purpose of this study is to introduce a numerical algorithm named Least Square Support Vector Machine for Regression (LS-SVR) as a predictive model in Digital Soil Mapping (DSM) of soil texture fractions and evaluating its performances based on modeling evaluation criteria. In this study, the soil texture data of 49 soil profiles in Tabriz plain, Iran, was used. The important covariates were selected using Genetic Algorithm (GA). The model evaluation results based on ME, MAE, RMSE, and R2 indicate the high performance of LS-SVR in predicting soil texture components. The prediction RMSE for sand, silt, and clay was 6.82, 5.08 and 6.06, respectively. Silt prediction had the highest ME and the lowest MAE and RSME values. The algorithm simulated the complex spatial patterns of soil texture fractions and provided high accuracy predictions and maps. Therefore, the LS-SVR algorithm has the capability to be used as predictive models in soil texture digital mapping. This study highlighted the potential of the LS-SVR algorithm in high precision soil mapping. The generated maps can be used as basic information for environmental management and modeling.Keywords: digital soil mapping, Soil Texture, Spatial Variability, Soil Management, Soil Physical property
-
تشدید بحران آب در سال های آینده با توجه به افزایش جمعیت، افزایش آلودگی ها، تخریب پوشش گیاهی، تغییر اقلیم و بروز خشکسالی ها اجتناب ناپذیر خواهد بود. حل بحران آب نیازمند همکاری و اراده جهانی است و آینده نگری و برنامه ریزی برای منابع آبی در جهان امری ضروری به نظر می رسد. در سال های اخیر لزوم تدوین و ارائه شاخص های جدید جامع و چند بعدی برای ارزیابی وضعیت موجود و پیش بینی روند آتی منابع آب سطحی و زیرزمینی از اهمیت بالایی برخوردار شده است. در همین راستا شاخص چندبعدی تحت عنوان شاخص فقر آب به منظور ارزیابی دسترسی به منابع آب ارائه گردیده است. در این مقاله به معرفی شاخص فقر آب، مطالعات انجام شده در کشورهای مختلف و چگونگی محاسبه ی آن پرداخته شده است. بر اساس نتایج، شاخص فقر آب بر اساس ترکیب وزنی پنج مولفه اصلی محاسبه می شود. مولفه های اصلی شاخص فقر آب شامل منابع (دسترسی، تغییرات فصلی و سالانه کمیت و کیفیت آب)، دسترسی (قابلیت دسترسی آب برای استفاده موثر)، ظرفیت (عوامل اقتصادی-اجتماعی در مدیریت منابع آب)، استفاده (میزان استفاده در بخش های مختلف) و محیط زیست (اثرات مدیریت آب بر یکپارچگی اکولوژیک) می باشند.
با توجه به ماهیت چند بعدی شاخص فقر آب و در نظر گرفتن تمامی عوامل موثر بر دسترسی یا کمبود منابع آب و نیز ویژگی های اقتصادی و اجتماعی می تواند ابزار مفیدی در اولویت بندی مناطق بحرانی و گامی موثر در برنامه ریزی استفاده ی بهینه از منابع آب باشد. شاخص فقر آب نشان دهنده تاثیر ترکیبی عوامل عوامل موثر بر کمبود و تنش منابع آبی است که امکان اولویت بندی و تدوین نسخه های مدیریتی برای مناطق مختلف را فراهم می نماید. باید توجه داشت که تعیین و تحلیل شدت کمبود و تنش منابع آب در مناطق مختلف بر اساس شرایط منابع آب منطقه مورد بررسی، قابلیت محاسبه شاخص و وجود داده ها و نوع معیارهای انتخابی متفاوت خواهد بود.کلید واژگان: کمبود آب، تغییرات مکانی، تغییرات جریان، ظرفیت اجتماعی، اقتصادیIt is predicted that the water scarcity will rise in the coming years due to a population growth, increased pollution sources, climate change and occurrence of droughts can ultimately affect the amount of available water resources. A global cooperation and foresight and joint planning of water resources is necessary to resolve the water crisis. In recent years, development and designing new multidimensional and comprehensive indices seems to be the most important issue for assessment of the current condition and predicting the future trend of surface and ground water resources changes. Towards this attempt, the Water Poverty Index (WPI) is recommended as a multi-dimensional indicator to assess the availability of surface water resources. Some applications of the WPI is highlighted at different countries and also its calculation steps is demonstrated through different criteria. According to the results, the WPI is derived based on the weighted combination of five components in different studies. Main WPI components are: resources (availability, seasonal and inter-annual variability and water quality), access (accessibility of water for effective use), capacity (managing water resources based on socio-economic variables), use (level of water use by different sectors), and environment (environmental impact of water management on ecological integrity). According to multidimensional nature of Water Poverty Index along with considering all affecting factors on water scarcity and availability behind social and economic characteristics can be a useful tool in prioritizing critical areas can be considered as an effective step in optimal planning of water resources. Water Poverty Index is a combination of influencing factors on water stress and scarcity, which provide a basis to prioritize and specifying management options for different watersheds. It should be noted that determination and analysis of water scarcity in different areas is depend on the condition of water resources, data availability and the employed sub-criteria in the calculation of water poverty index.Keywords: Water Scarcity, Spatial variability, Flow variations, Socio, Economic Capacity -
پژوهش حاضر با هدف مطالعه تغییرات مکانی تولید، تراکم و درصد تاج پوشش گونه درمنه کوهی(Artemisia aucheri) و بررسی وابستگی مکانی آن با خصوصیات خاکی و توپوگرافی در مراتع نیمه استپی بلده نور صورت پذیرفت. بدین منظور، تعداد 132 نقطه نمونه برداری در قالب یک شبکه به ابعاد 550 در 600 متر به روش سیستماتیک از طریق پلات گذاری در امتداد ترانسکت های 50 متری انجام شد. نمونه های خاک از عمق 0 تا 20 سانتی متری برداشت و همزمان طول و عرض جغرافیایی نمونه های برداشت شده و ارتفاع آن ها توسط GPS ثبت و درصد شیب با شیب سنج اندازه گیری شد. به منظور تعیین خصوصیات تولید، تراکم و درصد تاج پوشش گونه درمنه کوهی از پلات های 4 مترمربعی استفاده شد. همبستگی داده ها با استفاده از ضریب همبستگی پیرسون تعیین شد. برای انجام آنالیزهای زمین آماری و تهیه نقشه پراکنش مکانی از روش های میان یابی استفاده شد. بر اساس نتایج آنالیز همبستگی مکانی، در بین فاکتورهای خاکی و توپوگرافی مورد مطالعه، ماده آلی و درصد رس خاک وابستگی مکانی قوی تری را با گونه مورد مطالعه داشتند. درون یابی و تهیه نقشه های پراکنش مکانی خصوصیات پوشش گیاهی درمنه کوهی توسط روش های کریجینگ، کوکریجینگ و معکوس وزنی فاصله انجام گرفت. در این تحقیق، به جز تراکم، متغیرهای درصد تاج پوشش و تولید گونه درمنه کوهی ساختار مکانی ضعیفی را با استفاده از روش کریجینگ نشان دادند. این نشان می دهد این روش در برآورد تغییرات مکانی خصوصیات تولید و درصد تاج پوشش گونه درمنه کوهی از اعتبار چندانی برخوردار نیست. در صورتی که در روش کوکریجینگ وابستگی مکانی قوی برای متغیرهای مورد بررسی به دست آمد.کلید واژگان: تغییرات مکانی، تولید، تراکم، درمنه کوهی، زمین آمار، مراتع بلده نورThe aim of present study was performed for study of spatial variation of Artemisia aucheri yield, density and canopy cover and its spatial relationship with soil properties and topographical factors in Baladeh semi-steppe rangelands, Noor. For this reason, 132 sample points were carried out within the form of a network of 550 × 600 m with the systematic method by the plots in 50 m through transects. Soil samples were taken in depth of 0 to 20 cm and the samples elevation, latitude and longitude were registered by GPS device and the slope percent was measured using a slope meter. To determine the yield, density and canopy cover percentage of Artemisia aucheri was used plots of 4 m2. The data normality was determined using KolmogorovSmirnov test and correlation of data using Pearson correlation coefficient using SPSS software. To perform of geostatictics analyses and provide of spatial distribution map were used GS and Arc/GIS softwares. According to spatial correlation analysis, among soil properties and topographical factors, soil organic matter and clay showed, a more strong space structure with the study species, Interpolation and obtained maps for spatial distribution of Artemisia aucheri was performed using Kriging, Cokriging and inverse distance weighting methods. In this study, except density, yield and canopy cover of Artemisia aucheri showed a weak space structure using Kriging. This result shows that this method were not validated for spatial variability of yield and canopy cover of Artemisia aucheri but were obtained a strong space structure using Cokriging methods for studying variables.Keywords: Spatial Variability, yield, density, Artemisia aucheri, geostatistics, Baladeh rangelands, Noor
-
الگوی مکانی خصوصیات خاک می تواند یک عنصر کلیدی در شکل دهی جریان مواد غذایی و آب در اکوسیستم ها باشد و شناسایی این الگوها برای تشخیص فرایندهای خاک و سپس انجام عملیات مدیریتی کافی در این مناطق مهم است. یکی از عوامل موثر در فرسایش خاک، پایداری خاکدانه ها و عوامل موثر در تغییر آن است. در صورت تعیین عوامل موثر در پایداری خاکدانه ها و خاکدانه ای شدن خاک و مشخص کردن روش مناسب و نوع شاخصی که بتواند در برگیرنده تغییرات مکانی آنها نیز باشد، می توان نسبت به رفع محدودیت های موجود در این زمینه اقدام کرد. به همین منظور تحقیقی در بخشی از حوزه آبخیز طالقان به وسعت تقریبی3200 هکتار و عمدتا دارای سنگ بستر مارنی مربوط به دوران سوم زمین شامل واحدهای سنگی gy (گلسنگ قرمز و سیلت ژیپسی) و Ngm (گلسنگ قرمز و سیلت) انجام گرفته است. پایداری خاکدانه ها و عوامل موثر در خاکدانه ای شدن خاک به ترتیب با استفاده از روش Le Bissonnais و آزمون همبستگی پیرسون اندازه گیری شده است. تغییرات مکانی پایداری خاکدانه ها و عوامل موثر در آن نیز با استفاده از روش کریجینگ بررسی شده است. در بخش آمار کلاسیک نتایج حاکی از موثر بودن خصوصیات فیزیکو-شیمیایی مقدار رس، شن ریز، شن خیلی ریز، درصد رطوبت اشباع، آهک و ماده آلی بر پایداری خاکدانه ها در منطقه مورد مطالعه هستند. نتایج زمین آماری نیز دلالت بر ساختار مکانی ضعیف تا متوسط اکثر عوامل موثر در خاکدانه ای شدن خاک دارد به طوری که تنها خطای اندازه گیری ماده آلی بسیار کم است که حاکی از پیوستگی بالای توزیع این متغیر و واریانس تصادفی پایین آن در خاک های مورد بررسی است. به این معنی که مقدار ماده آلی در نمونه های نزدیک به هم بسیار مشابه و در نمونه های دور از هم مقادیر دورتری از هم داشته اند. شاخص های پایداری خاکدانه ها از نوع ناهمسانگرد و شعاع تاثیر کوچک و بزرگ آنها به ترتیب از 740 تا 2500 و 3250 تا 5940 متر است.کلید واژگان: پایداری خاکدانه ها، تغییرپذیری مکانی، زمین آمار، حوزه آبخیز طالقانThe spatial pattern of soil properties can be a key element in shaping water and nutrient flows in ecosystems and its identification is relevant for understanding soil processes in these areas, and then establishing adequate management practices. One of the factors affecting soil erosion is aggregate stability and its change. If factors affecting aggregate stability and soil aggregation are determined and also appropriate method and spatial variability index is characterized, it can overcome the limitation in this context. To this end, an investigation on the part of Taleghan watershed with area of approximately 3200 hectare and mainly bedrock marl of tertiary including rock units of gy (red mudstone and gypsum silt) and Ngm (red mudstone and silt) was conducted. Aggregate stability and factors affecting soil aggregation was measured using Le Bissonnais method and Pearson correlation test respectively. Spatial variability of aggregate stability and the factors affecting it was studied using kriging method. In classical statistic part, results showed that soil physico-chemical properties including clay, fine sand, very fine sand contents, moisture saturation, Caco3 and organic matter percentages are effective on aggregate stability in studied area. Geostatistical results also showed that spatial dependence of most of the factors affecting soil aggregation are weak to moderate, so that only measurement error of organic matter is low, which implies high dependencyand low random variance of variable distribution in studied soils. This means that organic matter content in samples close together is very similar and is very different from the ones farther. Aggregate stability indices are anisotropic and influence range min and max are from 740 to 2500 and 3250 to 5940 meters respectively.Keywords: Aggregate stability, Spatial Variability, geostatistics, Taleghanwatershe
-
روش های زمین آماری هم دارای ابزار تفسیر (واریوگرام) و هم ابزار تخمین (به عنوان مثال کریجینگ) برای مطالعه تغییرپذیری مکانی خاک است. آنالیز همبستگی بر اساس ساختار نیم تغییرنما که بیانگر وجود همبستگی مکانی است به شکل گسترده ای برای ارزیابی تغییرات مکانی در مطالعات خاک مورد استفاده قرار گرفته است. مطالعات مختلف خصوصیات خاک در شناسایی اثرات مدیریت های متفاوت در عرصه های کشاورزی و منابع طبیعی از جمله تخریب مراتع و جنگل ها و احیا اراضی از اهمیت زیادی برخوردار است که نوع استفاده از اراضی و تغییرات کاربری اراضی تاثیر زیادی بر خصوصیات خاک می گذارند. وضعیت کمی و کیفی درختان پارک چیتگر به طور کلی متوسط و در بعضی موارد نامطلوب گزارش شده است که از جمله دلایل آن به وجود سنگریزه فراوان، خاک نامناسب و کوبیدگی شدید خاک اشاره شده است. با توجه به گذشت بیش از چهار دهه از احداث پارک بررسی تاثیر نوع کاربری و پوشش بر روی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک می تواند به شناخت چگونگی توزیع مکانی این خصوصیات و شناخت وضعیت خاک و پیش بینی وضعیت حاصلخیزی خاک در آینده به منظور مدیریت و برنامه ریزی برای حاصلخیز نگه داشتن خاک و همچنین داشتن درختان با کیفیت و شاداب در منطقه کمک کند لذا در این مطالعه، تغییرات مکانی برخی از خصوصیات فیزیکی و شمیایی خاک از قبیل بافت، pH، مقدار کربن آلی، نیتروژن کل، نسبت کربن به نیتروژن، درصد کربنات کلسیم و هدایت الکتریکی در سه نوع کاربری در پارک جنگلی چیتگر تعیین گردید و با استفاده از روش های زمین آماری مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که خصوصیات مورد بررسی، به جز مقدار نیتروژن و هدایت الکتریکی، تغییرات مکانی ساختاردار را به خوبی نشان دادند. از تخمین گر کریجینگ به عنوان روشی دقیق به منظور درون یابی خصوصیات استفاده گردید. بر اساس نقشه های بدست آمده و نتایج آنالیز واریوگرام مقدار کربن آلی و نسبت کربن به نیتروژن تحت تاثیر نوع کاربری و فعالیت های مدیریتی پارک از قبیل آبیاری و شخم سطحی ناحیه جنگل کاری شده قرار گرفته بودند. تغییرات سایر ویژگی های مورد بررسی بیشتر تحت تاثیر شرایط طبیعی خاک بود.
کلید واژگان: پارک جنگلی چیتگر، تغییرات مکانی، خصوصیات خاک، زمین آمار، کریجینگGeostatistic has both interpretation (variogram) and estimation (i.e. Kriging) tools for studying spatial variability of soil properties. The analysis of dependence is based on the structure of the semivariogram, which demonstrates the existence of spatial dependence is increasingly used in the assessment of spatial variability in agronomy. In this study, determined spatial variability of soil chemical and physical properties includes, texture, pH, soil organic Carbon, CaCO3, total nitrogen, C:N ratio and Electrical conductivity and was surveyed by using of geostatistics. Results showed that all of the studied properties except EC and total N, showed structural spatial variations. Ordinary Kriging as the best estimator used to interpolation of properties. According to the map and variogram analysis showed that the amount of organic carbon and carbon to nitrogen ratio affected by land use type and management practice such as irrigation and surface plowing of afforest area. Variation of The other properties was affected by soil natural condition effects. These results suggest that Kriged maps can be used for planning and Management Park.Keywords: Chitgar Forest Park, Spatial Variability, Soil properties, Geostatistics, kriging -
مدیریت و برنامه ریزی مناسب خاک به منظور بهره برداری مناسب از آن امری لازم بوده،در این رابطه پراکنش مکانی ویژگی های خاک از اهمیت زیادی برخوردار است. اصولا بررسی های مکانی به وسیله روش های زمین آماری شامل تخمین گر های آماری غیر پارامتری نظیر روش های TPSS، میانگین متحرک وزنی و یا روش های پارامتری زمین آماری نظیر کریجینگ و کوکریجینگ صورت می گیرد. این تحقیق با هدف بررسی ساختار مکانی برخی خصوصیات خاک شامل درصد آهک و شن و رطوبت اشباع خاک که در حاصلخیزی خاک موثر هستند، در بخش جنوبی دشت ارومیه به مساحت 36690 هکتار در شهرستان ارومیه استان آذربایجان غربی به انجام رسیده است. فاصله نیمرخ های خاکی مورد مطالعه بین 1300 تا 4700 متر بود. برای برآورد خصوصیات خاکی مذکوردر نقاط نمونه برداری نشده، از روش های کریجینک، میانگین متحرک وزنی و کوکریجینگ در محیط GIS استفاده شده است. برای مقایسه کارآیی تخمین گرهای مکانی و انتخاب روش مناسب میان یابی، روش ارزیابی متقابل ومتغیرهای آماری MAE و MBE به کار گرفته شده است. پس از انتخاب روش مناسب میان یابی برای برآورد خصوصیلت خاکیمورد بررسی، نقشه های پراکنش مکانی آن هاتهیه شد. براساس تعداد و حدود تغییرات داده ها، از قانون استورجس برای تعریف تعداد و فاصله طبقات در تهیه و طبقه بندی نقشه های مربوطه استفاده شده است. نتایجبه دست آمده حاکی از این است که روش کریجینگ با ضریب همبستگی حداقل 0/83 و درصد خطای 3/98، برای برآورد مقادیر در نقاط فاقد داده های خاکی از دقت قابل قبولی برخوردار است.
کلید واژگان: پراکنش مکانی، زمین آمار، سامانه اطلاعات جغرافیایی، کریجینگ، کوکریجینگPlanning and suitable management is necessary for optimal use of soil and for this; spatial variability of soil characteristics is important which may be edcarried out through geostatistical methods of parametric and non-parametric predictors such as TPSS, WMA, Kriging and Co-kriging. This research work was done in Southern part of Uromieh plain with 36690 ha surface area in order to study the spatial variability of soil lime, sand and saturation moisture percentage. Distance between soil profiles ranged 1300 to 4700 meters. For estimation and prediction of them in non-sampled points, the Kriging, Co- kriging and Weighted Moving Average were used in Geographic Information System environment. For selecting suitable interpolation method, Cross validation and MAE and MBE parameters were used. Selected method was also used for estimating and mapping of the selected soil characteristics. The Sturges rule was used for defining map classification. Results showed that the Kriging method has the highest accuracy with correlation coefficient of 0.83 and error of 3.98 percent for prediction of soil characteristics in non-sampled points.Keywords: Co, kriging, Geostatistics, GIS, Kriging, Spatial Variability
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.