استفاده از روش طیف سنجی بازتابی مرئی-فروسرخ در برآورد برخی ویژگی های خاک در خاک های گچی-آهکی

روش های طیف­ سنجی بازتابی مرئی-فروسرخ بر مبنای حساسیت ترکیبات آلی و معدنی خاک به بازتاب امواج مرئی و فروسرخ استوار شده است و از این ویژگی برای مطالعات کشاورزی و زیست محیطی خاک­ ها استفاده می­ شود. علی رغم مطالعات گسترده­ در زمینه طیف­ سنجی بازتابی مرئی-فروسرخ خاک ها، این مطالعات در خاک های گچی ایران انجام نشده است. هدف از این پژوهش، دستیابی به روشی است که بتواند از طریق طیف بازتابی مرئی-فروسرخ پیش بینی قابل قبولی از ویژگی های شیمیایی خاک های گچی-آهکی ارائه دهد. بدین منظور، تعداد ۱۰۲ نمونه خاک از عمق های ۳۰-۰ سانتی متری در پنج استان جمع­ آوری شد. در نمونه­ ها مقادیر گچ، کربنات کلسیم معادل، ظرفیت تبادل کاتیونی، شوری، pH، کاتیون های تبادلی کلسیم، منیزیم، سدیم و پتاسیم، مقادیر رس، شن و سیلت با روش های استاندارد، اندازه­ گیری شدند. سپس نمونه­ های خاک با دستگاه طیف­ بین با قدرت تفکیک یک نانومتر در دامنه ۳۵۰ تا ۲۵۰۰ نانومتر اسکن شدند. واسنجی بین داده­ های طیفی و آزمایشگاهی به روش اعتبارسنجی داخلی با کمک مدل های PLSR و BRT انجام شد. داده­ های خام طیف بازتاب و داده­ های مشتق اول به طور جداگانه و نیز داده­ های ترکیبی این دو مورد استفاده قرار گرفتند. سپس داده­ ها به طور تصادفی به دو گروه ۷۰ و ۳۰ درصدی تقسیم­ شدند و از هر دو گروه یک­ بار به عنوان سری واسنجی و ­بار دیگر به عنوان سری اعتبارسنجی استفاده شد. بر اساس نتایج، در بین ویژگی های خاک بهترین پیش­ بینی مدل ها برای گچ (۰.۷۹=R۲)، کربنات کلسیم معادل (۰.۷۱=R۲)، ظرفیت تبادل کاتیونی (۰.۷۲=R۲)، کلسیم تبادلی (۰.۸۱=R۲)، منیزیم تبادلی (۰.۶۷=R۲)، درصد رس (۰.۸۲=R۲)، درصد شن (۰.۸۵=R۲)، درصد سیلت (۰.۶۶=R۲) و مواد آلی خاک (۰.۷۹=R۲) به دست آمد. مقایسه دو مدل نشان داد که در حالت اعتبارسنجی داخلی، مدل BRT تقریبا در همه متغیرها برآورد بهتری داشت اما وقتی از دو سری جداگانه واسنجی و اعتبارسنجی استفاده شد، بین دو مدل تفاوت چندانی دیده نشد. با توجه به نتایج، به نظر می ­رسد که روش طیف­ سنجی مرئی-فروسرخ می­ تواند به عنوان یک روش جایگزین برای روش های مرسوم آزمایشگاهی در تعیین ویژگی های خاک مطرح باشد و به کاهش تعداد نمونه ­های خاک در پروژه­ های مدیریت منابع طبیعی و آبخیزداری کمک کند.

کلیدواژه ها:

اعتبارسنجی ، بازتاب خاک ، واسنجی ، BRT ، PLSR