مقایسه عملکرد مدل­های نرو فازی، برنامه­ریزی بیان ژن و جنگل تصادفی در برآورد مقاومت فروروی خاک

مقاومت فروروی (PR) خاک یکی از ویژگی­های کلیدی و مهم در ارزیابی میزان فشردگی خاک در برابر تردد ادوات کشاورزی در اراضی زراعی به شمار می­رود. اندازه­گیری مستقیم PR در خاک وقت­گیر و پرهزینه بوده و به­دلیل خطای ابزاری ممکن است چندان قابل اعتماد نباشد. هدف اصلی این پژوهش، ارزیابی و مقایسه عملکرد سه مدل هوشمند نروفازی (NF)، برنامه­ریزی بیان ژن (GEP) و جنگل تصادفی (RF) در برآورد PR از روی ویژگی­های زودیافت خاک می­باشد. برای این منظور، داده­های مربوط به ۱۰۵ نمونه خاک زراعی دشت اردبیل شامل رطوبت خاک مزرعه، رطوبت اشباع، شن، سیلت، رس، میانگین و انحراف معیار هندسی قطر ذرات، جرم مخصوص ظاهری و حقیقی، تخلخل کل، کربن آلی، آهک و PR به­کار گرفته شد. برای آموزش مدل­ها از ۷۸ داده و برای آزمون مدل­ها از ۲۷ داده استفاده گردید. پانزده ترکیب متفاوت از متغیرهای زودیافت خاک به­عنوان ورودی مدل­های NF، GEP و RF برای برآورد PR انتخاب شد. رطوبت خاک مزرعه به­عنوان یک متغیر سهل الوصول و زودیافت در بهترین مدل NF، GEP و RF برای برآورد PR خاک مورد استفاده قرار گرفت. مقادیر آماره­های ضریب تبیین (R۲)، ریشه میانگین مربعات خطای نرمال شده (NRMSE)، میانگین خطا (ME) و ضریب نش-ساتکلیف (NS) براساس داده­های آزمونی برابر ۵۰/۰، ۱۹/۰، MPa ۰۳/۰ و ۵۱/۰ و ۵۱/۰، ۲۰/۰، MPa ۱۳/۰ و ۴۸/۰ و ۵۸/۰، ۲۰/۰، MPa ۳۱/۰ و ۵۰/۰ به­ترتیب برای بهترین مدل NF، GEP و RF در برآورد PR تعیین گردید. نتایج نشان داد که مدل NF با سه متغیر ورودی شامل جرم مخصوص ظاهری، شن و رطوبت خاک مزرعه در مقایسه با دو مدل هوشمند دیگر (GEP و RF) به دلیل داشتن NRMSE پایین و NS بالا توانست مقاومت فروروی خاک را با دقت نسبتا بالایی در اراضی زراعی دشت اردبیل برآورد نماید.

کلیدواژه ها:

اراضی زراعی ، مقاومت خاک ، مدل­های هوشمند ، ویژگی­های زودیافت