مقایسه تخمین‌گرهای مکانی در برآورد نفوذ آب در خاک‌های آهکی، شور و سدیمی (مطالعه موردی: دشت مرودشت)

Abstract

سابقه و هدف: نفوذ آب به خاک نقش مهمی در مدیریت صحیح آبیاری، ذخیره رطوبت در خاک به‌ویژه در مناطق خشک و نیمه‌خشک و افزایش عملکرد زراعی ایفا می‌نماید. آگاهی از نفوذ آب به خاک اهمیت زیادی در طراحی و اجرای راهکارهای حفاظت آب، کنترل سیل و روان‌آب و مدیریت فرسایش خاک دارد. همچنین، سنجش دقیق مقادیر نفوذ آب به خاک با توجه به زمان برای برآورد آب ذخیره شده در ناحیه ریشه گیاه، اهمیت زیادی در طراحی و برنامه‌ریزی‌های آبیاری و مدیریت زراعی دارد. بنابراین، تهیه نقشه‌های دقیق از نفوذپذیری خاک می‌تواند در مدیریت اراضی و پیاده‌سازی کشاورزی دقیق نقش مهمی داشته باشد. هدف پژوهش حاضر، بررسی امکان تخمین نفوذ آب به خاک در زمان‌های مختلف با استفاده از توابع پیش‌بینی مکانی خاک و تخمین‌گرهای مکانی بود. مواد و روش‌ها: در این مطالعه، 72 نمونه خاک به‌صورت تصادفی از زمین‌های دشت مرودشت، استان فارس برداشت شد. در نقاط انتخاب شده چگالی ظاهری خاک، میزان شن، سیلت، رس، pH، قابلیت هدایت الکتریکی، کربنات کلسیم معادل خاک، سدیم محلول، کلسیم و منیزیم محلول و کربن آلی خاک اندازه‌گیری شدند. به‌منظور اندازه‌گیری نفوذ آب به خاک از روش استوانه‌های مضاعف استفاده شد. برای پی‌ریزی توابع پیش‌بینی مکانی خاک به‌منظور برآورد نفوذ تجمعی آب به خاک در زمان‌های 5، 10، 20، 45، 90، 150، 210 و 270 دقیقه از انواع مدل‌ها از قبیل رگرسیون، شبکه ‌عصبی ‌مصنوعی و تخمین‌گرهای مکانی استفاده گردید. در پژوهش حاضر، از داده‌هایی شامل خصوصیات زودیافت خاک اندازه‌گیری شده به همراه متغیرهای محیطی (اطلاعات سنجش از دور و توپوگرافی) در قالب توابع پیش‌بینی مکانی خاک استفاده گردید. یافته‌ها: نتایج حاصل از ارزیابی مدل‌‌های رگرسیونی و شبکه عصبی مصنوعی پی‌ریزی شده براساس آماره‌های ارزیاب شامل میانگین خطا، ریشه میانگین مربعات خطا و ضریب تبیین در فاز آزمون نشان داد که مدل‌های شبکه عصبی مصنوعی توسعه یافته در مطالعه حاضر در مقایسه با مدل‌های رگرسیونی برای برآورد نفوذ تجمعی آب به خاک در زمان‌های مختلف برتری داشتند. افزون بر این، نتایج ارزیابی تخمین‌گرهای مکانی متفاوت در منطقه مورد مطالعه نشان داد که تخمین‌گر مکانی تلفیقی شبکه عصبی-کریجینگ در مقایسه با تخمین‌گر مکانی کریجینگ معمولی، از کارآیی بیشتری در برآورد نفوذ تجمعی آب به خاک برخوردار بود.نتیجه‌گیری: نتایج این مطالعه نشان داد که به‌کارگیری توابع پیش‌بینی مکانی خاک (استفاده از اطلاعات کمکی به همراه ویژگی‌های زودیافت خاکی جهت تخمین نفوذ تجمعی آب به خاک در زمان‌های مختلف)، پتانسیل بسیار خوبی در تخمین مکانی نفوذ تجمعی آب به خاک در اکثر زمان‌های مورد نظر برخوردار بود.

Keywords

• تخمین‌گرهای مکانی
• رگرسیون خطی چندگانه
• شبکه عصبی مصنوعی
• نفوذ آب به خاک