علوم خاک
فاطمه جنتی؛ فریدون سرمدیان
چکیده
مدیریت صحیح و منطقی و طراحی برنامههای کاربری اراضی در تأمین تقاضای غذا در سراسر جهان مفید بوده است. ارزیابی و تعیین تناسب زمین در حصول اطمینان از استفاده بهینه از منابع اراضی و درعین‌حال حفظ پتانسیل آن برای نسلهای آینده مفید است. هدف اصلی این مطالعه ارزیابی رقومی تناسب اراضی برای کشت آبی محصولات زراعی گندم، جو و یونجه در منطقه ...
بیشتر
مدیریت صحیح و منطقی و طراحی برنامههای کاربری اراضی در تأمین تقاضای غذا در سراسر جهان مفید بوده است. ارزیابی و تعیین تناسب زمین در حصول اطمینان از استفاده بهینه از منابع اراضی و درعین‌حال حفظ پتانسیل آن برای نسلهای آینده مفید است. هدف اصلی این مطالعه ارزیابی رقومی تناسب اراضی برای کشت آبی محصولات زراعی گندم، جو و یونجه در منطقه آبیک دشت قزوین است. بدین‌منظور از اطلاعات 288 تعداد پروفیل خاک برای محاسبه شاخص اراضی استفاده گردید. همچنین متغیرهای توپوگرافی شامل مشتقات اولیه و ثانویه مدل رقومی ارتفاع و متغیرهای مستخرج از تصاویر سنجش‌ازدور (ماهواره لندست 8) شامل شاخصهای طیفی بهعنوان متغیرهای محیطی جهت مدلسازی نقشه تحت کلاس تناسب اراضی برای سه محصول یونجه، گندم و جو و همچنین تهیه نقشه رده‌بندی خاک در سطح فامیل استفاده شدند. هشت عامل توپوگرافی، خاک و اقلیمی شامل درصد شیب، اقلیم، بافت، گچ، کربنات کلسیم معادل، هدایت الکتریکی (EC) و نسبت جذب سدیم (SAR) بهعنوان عوامل مؤثر در ارزیابی تناسب زمین برای گندم، جو و یونجه شناسایی شدند. در ادامه از روش پارامتریک (ریشه دوم) برای محاسبه درجات تناسب سرزمین برای محصولات مورد نظر استفاده شد. مدل یادگیری ماشین جنگل تصادفی نیز جهت مدلسازی مکانی، تهیه نقشه پهنهبندی و تعیین درجه اهمیت متغیرهای محیطی مورداستفاده قرار گرفت. نتایج پیشبینی مکانی نشان داد که مدل جنگل تصادفی تناسب اراضی را برای گندم، جو و یونجه بهترتیب با ضرایب کاپا 81، 84، 85 درصد و دقت کلی 86، 88 و 89 درصد طبقه‌بندی کرد. بهترتیب نتایج ارزیابی تناسب اراضی نشان داد که بیشترین کلاس تناسب اراضی مربوط به جو با 40 درصد، یونجه با 5/35 درصد و گندم با 32 درصد از کل مساحت منطقه در کلاس S1 بود. در بین متغیرهای محیطی پیشبینی کننده برای محصول جو متغیرهایDiffuse ،SHt و MrVBF، برای محصول گندم متغیرهای Diffuse، MrVBF و TWI و برای محصول یونجه سه متغیر MrVBF، Diffuse و Valley_depth مهم‌ترین مشاهده گردیدند. بطور کلی، مهم‌ترین عوامل محدود کننده برای زراعت آبی محصولات مورد نظر مربوط به ویژگیهای خاک بود، بهنحویکه در نواحی شمالی بافت و در نواحی جنوبی ویژگیهای درصد آهک، گچ، شوری و قلیاییت خاکها بهعنوان مهم‌ترین عوامل محدودکننده شناسایی شدند.
علوم خاک
گردآفرین رضایی؛ فریدون سرمدیان؛ علی محمدی ترکاشوند؛ جواد سید محمدی؛ مریم مرعشی علی آبادی
چکیده
آگاهی از توزیع مکانی شوری و کربن آلی خاک منجر به دستیابی به اطلاعات ارزشمندی میگردد که در اتخاذ تصمیمات مدیریتی برای فعالیتهای کشاورزی موثر است. این مطالعه با هدف بررسی تغییرات مکانی قابلیت هدایت الکتریکی (EC) به عنوان بیانگر وضعیت شوری خاک و کربنآلی خاک (SOC) در دو لایه سطحی (صفر تا30 سانتیمتر) و زیرسطحی (30-60 سانتیمتر) با ...
بیشتر
آگاهی از توزیع مکانی شوری و کربن آلی خاک منجر به دستیابی به اطلاعات ارزشمندی میگردد که در اتخاذ تصمیمات مدیریتی برای فعالیتهای کشاورزی موثر است. این مطالعه با هدف بررسی تغییرات مکانی قابلیت هدایت الکتریکی (EC) به عنوان بیانگر وضعیت شوری خاک و کربنآلی خاک (SOC) در دو لایه سطحی (صفر تا30 سانتیمتر) و زیرسطحی (30-60 سانتیمتر) با استفاده از چهار الگوریتم یادگیری ماشین جنگل تصادفی (RF)، درخت تصمیم (DTr)، رگرسیون بردار پشتیبان (SVR) و شبکه عصبی مصنوعی (ANN) در دشت قزوین انجام شد. بدین منظور، از 278 خاکرخ مطالعاتی نمونهبرداری گردید و پس از عبور از الک دو میلیمتر، مقادیر EC و SOC آنها اندازهگیری گردید. متغیرهای کمکی مستخرج از مدل رقومی ارتفاع و ماهواره لندست 8، شامل ارتفاع (Elevation)، تابش پخشیدگی (Diffuse)، شاخص همواری کف دره با درجه تفکیک بالا (MrVBF)، شاخص تفاوت پوشش گیاهی نرمال شده (NDVI)، شاخص خیسی ساگا (SWI) و شاخص جهت باد (WE) بهعنوان نمایندگان عوامل خاکسازی مورد استفاده قرار گرفتند. نتایج نشان داد که مدل RF برای پیشبینی EC خاک در لایه سطحی با R2 برابر با 74/0 و RMSE 36/0 و nRMSE 07/0وهمچنین پیشبینی کربنآلی در هر دو لایه سطحی و زیر سطحی با R2 بهترتیب برابر با 90/0 و 80/0 و به دنبال آن مدل DTr برای پیشبینی شوری خاک در لایه زیرسطحی با R2 77/0 و RMSE/ 9/0 و nRMSE 17/0 نسبت به سایر مدلها دارای صحت بالاتری بودند. همچنین، متغیرهای توپوگرافی شامل ارتفاع، شدت تابش پخشیدگی و شاخص همواری کف دره با درجه تفکیک بالا بیشترین ارتباط را با تغییرات شوری و کربنآلی خاک در هر دولایه سطحی و زیرسطحی داشتند. به طور کلی مدلهای RF و DTr به همراه متغیرهای توپوگرافی توانستند تغییرات شوری و کربنآلی سطحی و زیرسطحی خاک را با صحت قابل قبول در منطقه مورد مطالعه ارائه نمایند؛ که نقشههای تهیه شده میتوانند برای اعمال تصمیمهای مدیریتی لازم در مورد خاکهای منطقه مورد استفاده قرار گیرند.
علوم خاک
فریدون سرمدیان؛ سجاد تیموری بردیانی؛ شهلا رحمانی سیالرز؛ نیلوفر صیادی
چکیده
کشاورزان و محصولات کشاورزی با خطرات زیادی از جمله آب‌وهوای نامساعد، آفات، بیماری‌ها و تغییر در قیمت محصولات، قوانین و مقررات مواجه هستند. اولین قدم در مدیریت و به‌حداقل‌رساندن بسیاری از این خطرات اغلب انتخاب محصولات مناسب برای مناطق زیر کشت است؛ بنابراین، دانستن اینکه آیا این اراضی برای یک محصول خاص مناسب است یا خیر، میتواند ...
بیشتر
کشاورزان و محصولات کشاورزی با خطرات زیادی از جمله آب‌وهوای نامساعد، آفات، بیماری‌ها و تغییر در قیمت محصولات، قوانین و مقررات مواجه هستند. اولین قدم در مدیریت و به‌حداقل‌رساندن بسیاری از این خطرات اغلب انتخاب محصولات مناسب برای مناطق زیر کشت است؛ بنابراین، دانستن اینکه آیا این اراضی برای یک محصول خاص مناسب است یا خیر، میتواند موفقیت یا شکست استراتژی‌های کشاورزی را تعیین کند. ارزیابی چندمعیاره (MCE) یکی از روش‌های آنالیز مکانی است که میتواند به ارزیابی اراضی کمک کند. هدف از این مطالعه بسط دادن روش‌های استاندارد MCE بر پایه GIS، با استفاده روش امتیازدهی منطقی ترجیحی(LSP) برای ارزیابی اراضی است تا در کنار بررسی معیارهای متعدد برای ارزیابی اراضی و انطباق آنها، از تلفیق خصوصیات شیمیایی و فیزیکی با مسائل اجتماعی و اقتصادی بتوان به یک ارزیابی اراضی کاملتر دست‌یافت. در این تحقیق، به دو روش پارامتریک و امتیازدهی منطقی ترجیحی ارزیابی اراضی انجام شد. منطقه موردمطالعه در محدوده کرج- قزوین، شهرستان آبیک قرار گرفته است. در منطقه 60 خاک رخ حفر، نمونهبرداری شد و آزمایش‌های مربوطه انجام شد. بررسی درجه تناسب اراضی برای کشاورزی به‌طوری‌که علاوه بر خصوصیات خاک و اراضی، مسائل اقتصادی و اجتماعی و زیست‌محیطی هم مطرح باشد، برای این منطقه انجام شد. نقشههای تناسب اراضی برای هر دو روش پارامتریک و LSP تهیه شد. روش LSP با استفاده از تعداد بیشتری از پارامترها، ارزیابی دقیق‌تری را ارائه داد و 25/31 درصد از اراضی برای کشت گندم، جو، ذرت دارای تناسب عالی بودند. بر اساس روش پارامتریک برای گندم 28%، برای جو 36% و برای ذرت 20% از اراضی برای کشاورزی مناسب بودند.
علوم خاک
سید روح اله موسوی؛ فریدون سرمدیان؛ محمود امید؛ پاتریک بوگارت
چکیده
کربنات کلسیم معادل یکی از ویژگیهای کلیدی خاکهای مناطق خشک و نیمه‌خشک است که بررسی تغییرات سطحی و عمقی آن از اهمیت ویژهای در بهرهبرداری پایدار از خاکهای زراعی برخوردار است. هدف از این تحقیق مدلسازی مکانی کربنات کلسیم معادل (CCE) در پنج عمق استاندارد 100-60، 60-30، 30-15، 15-5 و 5-0 سانتیمتر متناظر با پروژه جهانی نقشه خاک با استفاده ...
بیشتر
کربنات کلسیم معادل یکی از ویژگیهای کلیدی خاکهای مناطق خشک و نیمه‌خشک است که بررسی تغییرات سطحی و عمقی آن از اهمیت ویژهای در بهرهبرداری پایدار از خاکهای زراعی برخوردار است. هدف از این تحقیق مدلسازی مکانی کربنات کلسیم معادل (CCE) در پنج عمق استاندارد 100-60، 60-30، 30-15، 15-5 و 5-0 سانتیمتر متناظر با پروژه جهانی نقشه خاک با استفاده از سه الگوریتم یادگیری ماشین جنگل تصادفی (RF)، رگرسیون درخت تصمیم (DTr) و k-نزدیک‌ترین همسایگی (k-NN) بود. مطالعات میدانی و آزمایشگاهی شامل حفر 278 خاکرخ، نمونهبرداری و انجام تجزیههای فیزیکوشیمیایی موردنظر بود. متغیرهای کمکی شامل مشتقات مدل رقومی ارتفاع، شاخصهای سنجش‌ازدور، دادههای اقلیمی و خاک بودند که انتخاب دسته مناسب آنها با استفاده از روش تجزیه مؤلفه‌های اصلی (PCA) و نظر کارشناس انجام گردید. همسانسازی مقادیر CCE در اعماق استاندارد به‌وسیله تابع عمق اسپیلاین اجرا گردید. بر اساس روش PCA در مؤلفه‌های اول تا پنجم با توجیه بیش از 80% واریانس تجمعی، متغیرهای کمکی شاخص همواری دره با وضوح مکانی بالا (MrVBF)، میانگین دمای سالانه (MAT)، شاخص سبزینگی (Greenness)، احتمال افق کلسیک (Cal.hr) و شاخص اثر باد (Wind Effect) و براساس نظر کارشناس، درصد رس (Clay) انتخاب گردیدند. الگوریتم RF در مقایسه با دو الگوریتم دیگر (DTr،k-NN) با دامنه مقادیر R2 برابر 0/83 – 0/76 و RMSE برابر 2/14- 3/21 درصد بالاترین میزان دقت و حداقل خطا را ارائه نمود. در سه عمق سطحی تغییرات مکانی CCE متأثر از متغیر Clay بود، در حالی‌که در اعماق زیرین Cal.hr مهم‌ترین فاکتور پیشبینی کننده آن بود. به‌طورکلی استفاده از رویکردهای نوین نقشهبرداری در تهیه نقشه CCE به دلیل تأثیر این ویژگی بر روی قابلیت دسترسی رطوبت خاک و جذب عناصر غذایی توسط گیاهان بسیار کاربردی است.
سونا آذرنشان؛ فرهاد خرمالی؛ فریدون سرمدیان؛ فرشاد کیانی؛ کامران افتخاری
چکیده
ارزیابی کیفیت خاک اراضی کشاورزی امری ضروری برای موفقیت‌های اقتصادی و پایداری محیط‌زیست در مناطق درحال‌توسعه می‌باشد. در حال حاضر انواع بسیار زیادی از روش‌ها برای ارزیابی کیفیت خاک استفاده می‌شوند که هر کدام معیارهای متفاوتی را به کار می‌گیرند. با توجه به اینکه قزوین یکی از مهم‌ترین قطب‌های تولید کننده در منطقه و نیز ایران می‌باشد ...
بیشتر
ارزیابی کیفیت خاک اراضی کشاورزی امری ضروری برای موفقیت‌های اقتصادی و پایداری محیط‌زیست در مناطق درحال‌توسعه می‌باشد. در حال حاضر انواع بسیار زیادی از روش‌ها برای ارزیابی کیفیت خاک استفاده می‌شوند که هر کدام معیارهای متفاوتی را به کار می‌گیرند. با توجه به اینکه قزوین یکی از مهم‌ترین قطب‌های تولید کننده در منطقه و نیز ایران می‌باشد و نظر به اهمیت ارزیابی کیفیت خاک بهعنوان شاخصی از کشاورزی پایدار و بهرهبرداری بهینه از منابع طبیعی، در این تحقیق کیفیت خاک بخشی از اراضی دشت قزوین با استفاده از شاخص کیفیت خاک تجمعی (Integrated quality index) و شاخص کیفیت نمرو (Nemero quality index) در ترکیب با دو روش انتخاب معیار کل مجموعه داده‌ها (Total data set) و حداقل مجموعه داده‌ها (Minimum data set) ارزیابی شد. مجموعاً 19 پارامتر خاک درروش TDS مورد استفاده قرار گرفتند. سپس این چهار ترکیب روش-های ارزیابی کیفیت خاک به‌منظور تعیین بهترین روش در منطقه مورد مطالعه از طریق مقایسه با عملکرد آنالیز شدند. نتایج نشان داد روش TDSIQI بیشترین همبستگی را در منطقه با میزان عملکرد دارد و نتایج حاصل از ارزیابی کیفیت خاک طبق این روش به ترتیب: 82/2% اراضی دارای درجه کیفیت خیلی خوب (I)،56/53% اراضی دارای درجه کیفیت خوب (II)،65/30% اراضی دارای درجه کیفیت متوسط (III) و 97/12% اراضی دارای درجه ضعیف (IV). همچنین روش TDSIQI بالاترین میزان همبستگی را با MDSIQI (9/77= R2) نشان داد؛ بنابراین روش MDS جایگزین خوبی برای سایر روش-های مطالعه کیفیت خاک می‌باشد و استفاده از آن میتواند موجب صرفه‌جویی در وقت و هزینه مطالعات گردد.
روح الله تقی زاده مهرجردی؛ علیرضا امیریان چکان؛ فریدون سرمدیان
چکیده
ظرفیت تبادل کاتیونی خاک از جمله خصوصیات مهم خاک می باشد که در پایگاه های داده ای مربوط به خاک و به عنوان ورودی در مدل های زیست محیطی و نیز مدل های مربوط به خاک به کار می رود. این مقاله از یک روش جدیدبرای پیش بینی تغییرات مکانی ظرفیت تبادل کاتیونی خاک به طور پیوسته (تا عمق یک متر) در منطقه دورود استان لرستان بهره می گیرد. در مطالعه حاضر از ...
بیشتر
ظرفیت تبادل کاتیونی خاک از جمله خصوصیات مهم خاک می باشد که در پایگاه های داده ای مربوط به خاک و به عنوان ورودی در مدل های زیست محیطی و نیز مدل های مربوط به خاک به کار می رود. این مقاله از یک روش جدیدبرای پیش بینی تغییرات مکانی ظرفیت تبادل کاتیونی خاک به طور پیوسته (تا عمق یک متر) در منطقه دورود استان لرستان بهره می گیرد. در مطالعه حاضر از ترکیب معادلات عمق اسپیلاین با نواحی یکسان و تکنیک نقشه برداری رقومی خاک بهره گرفته شد تا با استفاده از تعداد محدودی نقطه (103 نقطه)، تغییرات سطحی و عمقی ظرفیت تبادل کاتیونی خاک در کل محدوده مورد مطالعه بررسی شود. جهت ارتباط دادن ظرفیت تبادل کاتیونی خاک و متغیرهای کمکی به دست آمده از تصاویر ماهواره ای و مدل رقومی ارتفاع، از مدل رگرسیون درختی استفاده شد. نتایج نشان داد که در پیش بینی پارامتر مذکور، بعضی از پارامترهای کمکی از جمله باند سه تصویر ماهواره و مساحت اصلاح شده حوزه دارای اهمیت بیشتری بودند. همچنین نتایج نشان داد که مدل درختی به خوبی متغیر هدف را در پنج عمق استاندارد با ضریب تبیین 84/0، 84/0، 84/0، 66/0، 27/0 و میانگین ریشه مربعات به ترتیب 75/1، 84/1، 84/1، 11/2، 16/2 پیش بینی کرده است که بیانگر قابل قبول بودن نتایج در همه اعماق (بجز عمق پنجم) می باشند. نتایج تحقیق حاضر نیز نشان داد که استفاده از نقشه برداری رقومی، رگرسیون درختی و معادله اسپیلاین با نواحی یکسان ابزارهایی قدرتمند جهت برآورد تغییرات مکانی ظرفیت تبادل کاتیونی خاک به صورت جانبی و عمقی می باشند.
محمدجواد محبی صادق؛ احمد حیدری؛ فریدون سرمدیان؛ غلامرضا ثواقبی
چکیده
توزیع کبالت در خاک بسته به خصوصیات خاک متفاوت می باشد. تجمعات آهن و منگنز به عنوان یکی از عوامل جذب کننده فلزات سنگین از جمله کبالت مورد توجه هستند. به منظور مطالعه عوامل موثر بر توزیع کبالت و نقش تجمعات آهن و منگنز در انباشت کبالت در خاک، هفت خاکرخ حاوی تجمعات آهن و منگنز با رده بندی یکسان بررسی شدند. آهن (Fet) و منگنز (Mnt) قابل استخراج با ...
بیشتر
توزیع کبالت در خاک بسته به خصوصیات خاک متفاوت می باشد. تجمعات آهن و منگنز به عنوان یکی از عوامل جذب کننده فلزات سنگین از جمله کبالت مورد توجه هستند. به منظور مطالعه عوامل موثر بر توزیع کبالت و نقش تجمعات آهن و منگنز در انباشت کبالت در خاک، هفت خاکرخ حاوی تجمعات آهن و منگنز با رده بندی یکسان بررسی شدند. آهن (Fet) و منگنز (Mnt) قابل استخراج با اسید نیتریک، آهن غیربلورین (Feo) و اکسیدهای آهن آزاد (Fed) و برخی خصوصیات خاک (OC، CEC، Clay، pH) اندازه گیری و همبستگی آنها با میزان کبالت (Cot) قابل استخراج با اسید نیتریک بررسی شد.همچنین تجمعات آهن و منگنز و خاک مجاور آنها از هم جدا گردیده و Fet، Mnt، Cot، Feoو Fed در هر دو آنها اندازه-گیری شدند. ضریب غنی شدن (k) برای عناصر استخراج شده محاسبه گردید. بررسی کانی شناسی به وسیله دستگاه تفرق اشعه ایکس (XRD) و مطالعات میکروسکوپ الکترونی (SEM) و تجزیه عنصری (EDS) نیز بر روی تجمعات انجام شد. نتایج نشان داد که کبالت (Co t ) با منگنز و آهن غیربلورین همبستگی مثبت و معنی دار و با میزان رس و اکسیدهای آهن آزاد که از عوامل اصلی کنترل CEC در این خاکها هستند، رابطه منفی و معنی دار دارد. همبستگی کبالت با Feo و Mnt نشان دهنده حضور آن در شرایطی است که مانع تبلور کانی ها می شود و همبستگی منفی آن با Fed و رس بیانگر تاثیرپذیری اندک توزیع کبالت از توزیع رس و اشکال بلورین آهن و به تبع آنها CEC است. میانگین ضرایب غنی شدن Mnt،Fet، Feo و Fed در تجمعات به ترتیب 3/12، 19/1، 19/2 و 34/1 بود. ضریب غنی شدن کبالت نیز بین 43/4 - 4/13 با میانگین 28/7 به دست آمد. این مسئله بیانگر توانایی این تجمعات در انباشت کبالت و اثر آنها در توزیع عناصر سنگین به ویژه کبالت می باشد.
