امکانسنجی برآورد شکلهای شیمیایی آهن در خاک های جنگلی آکاسیاویکتوریا با روش طیفسنجی مرئی و مادون قرمز نزدیک

آهن از عناصر غذایی ضروری گیاهان است که به شکل های مختلف در خاک وجود دارد و فراهمی و نقش آن در خاک و محیط زیست به توزیع نسبی شکل های شیمیایی آن بستگی دارد. بنابراین اندازه گیری دقیق شکل های آهن اهمیت ویژه ای دارد. روش های معمول آزمایشگاهی سخت، گران و زمان بر هستند و لازم است از روش های جدید که مشکلات مذکور را نداشته باشند استفاده شود. روش طیف سنجی مرئی-مادون قرمز نزدیک در مقایسه با روش های سنتی آزمایشگاهی، سریع، غیرمخرب و کم هزینه است. هدف این مطالعه، برآورد شکل های شیمیایی آهن خاک با استفاده از داده های بازتاب طیفی در محدوده مرئی-مادون قرمز نزدیک با روش های رگرسیون حداقل مربعات جزئی (PLSR) و رگرسیون چندمتغیره خطی گام به گام و در نهایت توسعه توابع انتقالی طیفی بود. پس از اندازه گیری شکل های شیمایی آهن و بازتاب طیفی ۱۳۰ نمونه خاک، ابتدا از مدل سازی PLSR برای پیش بینی شکل های آهن و شناسایی باندهای طیفی موثر استفاده شد. باندهای انتخاب شده براساس مقادیر انحراف معیار ضرایب رگرسیون، به مدل SMLR وارد شدند تا توابع طیفی ساده و کاربردی توسعه یابند. مدل ها با داده های آموزش ساخته شده و با داده های آزمون اعتبارسنجی شدند. برای ارزیابی مدل ها از ضریب تعیین، ریشه میانگین مربعات خطا و خطای میانگین استفاده شد. مقادیر R²  اعتبارسنجی مدل های PLSR به ترتیب برای آهن کربناتی، آهن تبادلی، آهن متصل به ترکیبات آلی، اکسیدهای آهن بی شکل، اکسیدهای آهن بلوری، آهن متصل به اکسیدهای منگنز، آهن باقی مانده و آهن کل  ۳۷/۰، ۶۳/۰، ۵۳/۰، ۶۷/۰، ۶۸/۰، ۵۹/۰، ۵۱/۰ و ۵۴/ بودند. مقادیر برای توابع طیفی مبتنی برSMLR ۴۱/۰، ۵۵/۰، ۴۴/۰، ۴۱/۰، ۶۵/۰، ۰۵۳/۰، ۴۸/۰ و ۴۸/۰ بودند. هرچند کارایی PLSR بهتر از توابع طیفی بود، اما در برخی ویژگی ها تفاوت چشمگیر نبود. بنابراین طیف سنجی Vis-NIR ترکیب شده با مدل های رگرسیونی به ویژه PLSR روشی موثر، کم هزینه و غیرمخرب برای برآورد شکل های آهن خاک است. پیشنهاد می شود توابع طیفی توسعه یافته پیش از کاربرد، در خاک های غیرآهکی اعتبارسنجی شوند.

کلیدواژه ها:

خاک آهکی ، رگرسیون چند متغیره خطی ، رگرسیون حداقل مربعات جزئی ، توابع انتقالی طیفی ، داده های بازتاب طیفی مرئی و مادون قرمز نزدیک