مدلسازی پراکنش ماده آلی خاک با استفاده از سنجش از دور و مدل جنگل تصادفی و کریجینگ در شهرستان لنجان

خاک یکی از منابع طبیعی بسیار مهم است که تامین بیش از 97 درصد نیازهای غذایی بشر را به عهده دارد. ماده آلی خاک یکی از فاکتورهای مهم کیفی خاک است که بر ویژگی های فیزیکی، شیمیایی و زیستی خاک تاثیر زیادی دارد. مدلسازی و تهیه نقشه ویژگی های خاک برای بسیاری از کاربردهای محیط زیستی، اقلیمی، اکولوژیکی و هیدرولوژیکی ضروری است. هدف این مطالعه مدل سازی پراکنش ماده آلی و کربن آلی خاک با استفاده از تصاویر ماهواره ای سنتینل 2 و مدل جنگل تصادفی و کریجینگ در شهرستان لنجان است.

روش پژوهش: 

در این مطالعه ، نقشه های رقومی چهار پارامتر اصلی خاک شامل کربن آلی خاک، مواد آلی خاک، هدایت الکتریکی و اسیدیته خاک با استفاده از روش جنگل تصادفی و کریجینگ در محدوده شهرستان لنجان تهیه شد. براساس واحدهای زمینی همگن، در مجموع 110 نقطه در محدوده منطقه مورد مطالعه تعیین و از عمق 0 تا 30 سانتی متری سطح خاک در این نقاط اقدام به نمونه برداری شد. نمونه برداری در تیرماه 1400 انجام گرفته و تصاویر ماهواره ای سنتینل-2 نیز از همین ماه دریافت شد زیرا در این ماه به علت ابر کمتر و افزایش بازتاب مستقیم از سطح خاک، اطلاعات بهتری دسترس قرار می گیرد. به علاوه از 16 متغیر محیطی تاثیرگذار بر پراکنش پارامترهای خاک استفاده شد. متغیرهای کمکی مختلف از جمله NDVI، NDWI، DEM، Slope که همگی به صورت مستقیم یا غیر مستقیم از تصاویر ماهواره ای استخراج شده بود برای پیش بینی استفاده شد.

یافته ها: 

نقشه های به دست آمده از روش جنگل تصادفی از صحت بسیار بهتری نسبت به روش کریجینگ برخوردار بوده است. نقشه ی پهنه بندی تهیه شده با استفاده از روش جنگل تصادفی جزییات بسیار بیشتری را نسبت به نقشه کریجینگ نمایش می دهد. خروجی مدل جنگل تصادفی با ترکیب متغیرهای کمکی مختلف به ترتیب مقادیری معادل 312/0، 54/0، 73/0و 16/0 از خطای مدل سازی کربن آلی، مواد آلی، هدایت الکتریکی و اسیدیته خاک را نشان داد. در منطقه مورد مطالعه، مقادیر بیشینه کربن آلی و مواد آلی خاک در کاربری شهری  و بیشترین مقدار هدایت الکتریکی و اسیدیته خاک در زمین های کشاورزی مشاهده شد. مهم ترین متغیرهای موثر بر توزیع فضایی کربن آلی و مواد آلی خاک clay، slope و silt بودند. در حالی که در مدل سازی هدایت الکتریکی، silt، BI و Aspect و در مدل سازی اسیدیته متغیرهای MNDWI، NDWI و DEM مهم تر از سایر متغیرها ثبت شدند.

به طور کلی این مطالعه نشان داد که مدل های رگرسیون کاربری اراضی براساس روش جنگل تصادفی می تواند به ترسیم سریع تر و کارآمدتر پارامترهای خاک کمک کند. نیاز به روش های کارآمد و دقیق، از جمله رگرسیون کاربری اراضی، برای نظارت مستمر بر تغییرات کیفیت خاک در سیماهای سرزمین های مختلف به شدت وجود دارد. رگرسیون کاربری اراضی می تواند به توسعه نقشه های پیشرفته پارامترهای کیفیت خاک با استفاده از اطلاعات مکانی مقرون به صرفه و در دسترس کمک کند.