فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

سابقه و هدف: نقشه‌های خاک یکی از نیازهای اصلی برای کاربران و تصمیم‌سازان علوم زمین می‌باشد. آگاهی دقیق از توزیع مکانی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک مانند ظرفیت تبادل کاتیونی برای تصمیم‌گیری مناسب در مدیریت مؤثر کشاورزی می‌تواند مهم باشد. ظرفیت تبادل کاتیونی خاک یکی از ویژگی‌های کلیدی برای مدیریت حاصلخیری و تولید گیاهی است و مدل‌سازی مکانی آن برای کشاورزان و مدیران این حوزه دارای اهمیت است.. مطالعات پیشین ثابت نموده است که می‌توان از روش‌های زمین‌آماری به طور موفقیت-آمیزی برای پیش‌بینی و پهنه‌بندی ویژگی‌های خاک استفاده نمود. از این‌رو با عنایت به اینکه اندازه‌گیری ظرفیت تبادل کاتیونی خاک به عنوان یکی از ویژگی‌های دیربافت و هزینه‌بر از چالش‌های پیش روی محققان محسوب می‌شود و همچنین در رابطه با بررسی روند تغییرات مکانی ظرفیت تبادل کاتیونی در دشت سیستان مطالعه‌ای انجام نشده است، لذا این مطالعه با هدف تهیه نقشه‌ پراکنش مکانی ظرفیت تبادل کاتیونی خاک و تعیین عوامل (متغیرهای) محیطی تاثیرگذار بر تغییرات مکانی این ویژگی و همچنین مقایسه روش‌های مختلف میان‌یابی در پیش‌بینی مقادیر ظرفیت تبادل کاتیونی اراضی دشت سیستان انجام شد. مواد و روش‌ها: به‌منظور انجام این پژوهش تعداد 422 نقطه به روش‌ نظارت شده تصادفی در دشت سیستان انتخاب و سپس در تابستان سال 1403 از خاک سطحی (عمق 20-0 سانتی‌متری) در نقاط پیشنهادی نمونه‌برداری شد. همچنین، در این مطالعه از داده‌های سنجش از دوری شامل تصاویر سنجنده OLI ماهواره لندست 8 (باندهای منفرد و شاخص‌های حاصل از نسبت‌گیری باندی) مربوط به نزدیک‌ترین زمان نمونه‌برداری از خاک استفاده شد. شاخص‌های سنجش از دوری مورد نظر با استفاده از نرم‌افزار ArcGIS نسخه شماره 10.8.2 محاسبه و استخراج شدند. هم‌چنین متغیر‌های محیطی مشتق شده از مدل رقومی ارتفاعی محدوده مطالعاتی با قدرت تفکیک مکانی 30 متر از پایگاه استر بارگیری شده و سپس با کمک نرم افزار SAGAGIS نسخه شماره7.5 استخراج شدند. سپس در نرم افزار ArcGIS مقادیر متناظر شاخص‌های حاصل از تصاویر ماهواره‌ای و مدل‌های رقومی ارتفاعی در نقاط نمونه‌برداری شده استخراج و به صورت جدول در نرم افزار Excel ذخیره گردید. در مجموع 81 متغیر محیطی در سه دسته متغیرهای خاکی، سنجش از دوری و مستخرج شده از مدل رقومی ارتفاع مورد سنجش قرار گرفتند. در گام بعد، متغیرهایی که همبستگی معنی‌داری با ظرفیت تبادل کاتیونی خاک نشان دادند وارد فرآیند مدل‌سازی و تجزیه و تحلیل‌های زمین‌آماری شدند. روش‌ وزن‌دهی معکوس فاصله (در سه حالت توان اول، دوم و سوم)، کریجینگ ساده و معمولی و کوکریجینگ ساده و معمولی به عنوان روش‌های زمین ‌آماری برای میان‌یابی و پیش‌بینی مقادیر ظرفیت تبادل کاتیونی در نقاط نمونه برداری نشده مورد استفاده قرار گرفتند. تأثیر تمامی متغیرهای محیطی منتخب به صورت جداگانه و ترکیبی در روش‌های کوکریجینگ ساده و معمولی بر دقت پیش‌بینی ظرفیت تبادل کاتیونی توسط این مدل‌ها بررسی گردید. همچنین، به منظور ارزیابی دقت مدل‌های مختلف از دو آماره ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) و میانگین خطا (ME) استفاده شد. یافته‌ها: نتایج نشان داد که میانگین ظرفیت تبادل کاتیونی در دشت سیستان 67/12 سانتی‌مول در هر کیلوگرم خاک می‌باشد. بهترین مدل تغییرنما بر اساس حداقل مجموع مربعات (RSS) و حداکثر مقدار ضریب تبیین (R2) برای پیش‌بینی تغییرپذیری مکانی ظرفیت تبادل کاتیونی در خاک‌های دشت سیستان، مدل گوسی (60/0 = R2 و 289 = RSS) به‌دست آمد. بررسی همبستگی مکانی ظرفیت تبادل کاتیونی در منطقه مطالعاتی متوسط به‌دست آمد که احتمالاً به دلیل پیچیدگی‌های ژئومورفولوژیکی منطقه و تغییرات در محیط‌هـای رسـوبگذاری است. نتایج تحلیل همبستگی بین ظرفیت نبادل کاتیونی و متغیرهای کمکی استفاده شده در این پژوهش حاکی از آن است که متغیرهای مستخرج از مدل رقومی ارتفاع بیشترین همبستگی را با ظرفیت تبادل کاتیونی خاک دارند. در بین متغیرهای خاکی، درصد رس، در بین متغیرهای سنجش از دوری، باند مادون قرمز نزدیک و در بین متغیرهای مستخرج از مدل رقومی ارتفاع ، ارتفاع منطقه از سطح دریا به عنوان موثرترین متغیرهای پیش‌بینی کننده ظرفیت تبادل کاتیونی تشخیص داده شدند. از بین روش‌های میان‌یابی استفاده شده، روش کوکریجینگ معمولی بهترین عملکرد (011/0- = ME و 116/7 = RMSE) را در مقایسه با روش‌های کریجینگ و وزن‌دهی عکس فاصله نشان داد و به عنوان مدل منتخب برای تهیه نقشه پراکنش مکانی ظرفیت تبادل کاتیونی در منطقه مورد استفاده قرار گرفت. از بین سناریوها و روش‌های مختلف میان‌یابی به‌کارگرفته شده در این پژوهش، روش کوکریجینگ معمولی با تلفیق هر سه متغیر درصد رس، باند مادون قرمز نزدیک و ارتفاع منطقه از سطح دریا به‌عنوان بهترین و دقیق‌ترین روش تهیه نقشه ظرفیت تبادل کاتیونی خاک در دشت سیستان انتخاب شد. بررسی الگوی پراکنش مکانی ظرفیت تبادل کاتیونی در منطقه نیز حاکی از آن است که مقدار ظرفیت تبادل کاتیونی خاک در قسمت‌های جنوب شرقی و بخش‌هایی از جنوب منطقه کمترین مقدار (کمتر از 6 سانتی‌مول در هر کیلوگرم خاک) است و در قسمت‌های شرقی، بخش‌هایی از جنوب و شمال غرب منطقه دارای مقدار کم تا متوسط (12-6 سانتی‌مول در هر کیلوگرم خاک) است. در بخش‌های مرکزی، شمال شرق و غرب منطقه مقادیر متوسط تا زیاد (24-12 سانتی‌مول در هر کیلوگرم خاک) و در بخش‌های کوچکی از شمال شرق و غرب منطقه بیشترین مقدار ظرفیت تبادل کاتیونی خاک (بیشتر از 24 میلی‌اکی‌والان بر 100 گرم خاک) مشاهده شد. نتیجه‌گیری: در کل می‌توان چنین نتیجه‌گیری نمود که الگوی پراکنش مکانی تغییرات مکانی ظرفیت تبادل کاتیونی خاک در منطقه به شدت تحت تاثیر پراکنش اندازه ذرات خاک، ژئومورفولوژی منطقه و شرایط هیدرولوژیکی است. یافته‌های این پژوهش حاکی از آن است که تلفیق متغیرهای محیطی منتخب در این پژوهش که منعکس کننده شرایط خاک‌سازی در منطقه و یا عوامل موثر بر آن هستند، همراه با استفادده از روش زمین‌آماری کوکریجینگ می‌تواند به تهیه نقشه‌های ظرفیت تبادل کاتیونی خاک با دقت خوب منجر شود.