نقشه برداری زمانی مکانی کربن آلی خاک با استفاده از رویکرد مدلسازی معکوس : مطالعه موردی حوضه آبخیز زاینده رود استان اصفهان

تغییرات زمانی و مکانی کربن آلی خاک تحت تاثیر عوامل متعددی از جمله کاربری اراضی، شرایط اقلیمی، توپوگرافی و فعالیت های انسانی قرار دارد. با توجه به جایگاه کربن آلی در بهبود کیفیت خاک، پژوهش حاضر با هدف بررسی تغییرات زمانی و مکانی کربن آلی خاک (SOC) با استفاده از رویکرد مدلسازی معکوس بر مبنای مدل مکانی تهیه شده در سال ۲۰۲۴ و تعمیم آن به سال های ماقبل ۲۰۱۵، ۲۰۱۰ و ۲۰۰۰ با استفاده از متغیرهای محیطی در حوضه آبخیز زاینده رود انجام گردید. همچنین سه مدل یادگیری ماشین جنگل تصادفی (RF)، رگرسیون بردار پشتیبان (SVR) و درخت تقویت شده با گرادیان افراطی (XGBoost) برای بررسی ارتباط بین فاکتورهای محیطی و SOC به همراه دو رویکرد کمی سازی عدم قطعیت پیش بینی شامل بوتسراپت و k-فولد استفاده گردید. نتایج اعتبارسنجی کارایی مدل های یادگیری ماشین حاکی از دقت بالاتر مدل RF نسبت به دو مدل دیگر بود. اگرچه بطور مشابه در هر سه مدل روند دقت پیش بینی SOC از سال ۲۰۲۴ به ۲۰۰۰ کاهش یافت. همچنین رویکرد عدم قطعیت بوتسراپت بر اساس آماره های انحراف معیار و میانگین عدم قطعیت از اطمینان بالاتری در پیش بینی SOC برخوردار بود. اهمیت نسبی متغیرهای محیطی نیز نشان دهنده فاکتورهای اقلیمی و توپوگرافی از درجه اهمیت بالاتری در پیش بینی SOC بودند. همچنین، تغییرات مکانی SOC با روند الگوی پراکنش متغیرهای اقلیمی و توپوگرافی همخوانی داشت، به طوری که مناطق با بارش و ارتفاع بیشتر به همراه دمای پایین تر، محتوای SOC بیشتری را نشان دادند. نقشه های پیش-بینی مکانی و زمانی نیز بیانگر افزایش سطح اراضی با محتوای SOC بسیار پایین (کمتر از ۵/۰ درصد) در طی دوره زمانی بلند مورد بررسی از ۲۰۰۰ تا ۲۰۲۴ بود. بطورکلی رویکرد مورد استفاده در این پژوهش می تواند به عنوان یک چارچوب مناسب برای دست یابی به روند تغییرات ویژگی های خاک در مناطقی باشد، که بطور عمده فاقد پایگاه داده های اطلاعات مکانی خاک در گذشته می باشند.