فروشگاه اینترنتی فایل ها این وبلاگ در زمینه فروش انواع مختلف فایل های آموزشی تحصیلی و دانشگاهی فعالیت می نماید

بررسی پراکنش مکانی برخی خصوصیات فيزيكی شيميايي خاک در منطقه نقدهword91

فهرست مطالب

 فصل 1مقدمه وهدف1

فصل 2کلیات و مروری بر منابع5

2-1تغییرات در خاک5

2-2تجزیه و تحلیل تغییرات به روش آمار کلاسیک6

2-2-1متغیر تصادفی7

2-3شاخص‌های موقعیت توزیع8

1-2-3میانگین8

2-3-2میانه8

2-4شاخص‌های پراکنش توزیع8

2-4-1واریانس8

2-4-2انحراف معیار9

2-4-3دامنه9

2-5شاخص‌های شکل توزیع10

2-5-1ضریب تغییرات10

2-5-2سنجش عدم تقارن10

2-5-3جداول فراوانی و نمایش گرافیکی داده‌ها11

2-6تاریخچه زمین‌آمار13

2-6-1 متغیر تصادفی 17

2-6-2 تابع تصادفی 17

2-6-3..................................... میدان تصادفی17

2-6-4.................................... متغیر ناحیه‌ای17

2-6-5 1 فرضیات ایستایی18

2-7تغییرنما تجربی21

2-7-1فرمول نیم‌تغییرنما22

2-7-2بخش‌های تغییرنما23

2-7-3رفتار تغییرنما در نزدیکی مبدأ24

2-7-4رفتار تغییرنما در بخش میانی24

2-8مدل‌های تئوری تغییرنما25

2-8-1تغییرنما سقف‌دار26

2-8-2تغییرنما‌های بدون سقف29

2-9تفسیر نیم‌تغییرنما32

2-9-1همسان‌گردی و ناهمسان‌گردی32

2-9-2اثر روند بلند دامنه بر تغییرنما35

2-9-3اثر گودی35

2-10تخمین و درون‌یابی مکانی36

2-10-1تخمین عام و تخمین موضعی36

2-10-2روش وزن‌دهی عکس فاصله (IDW)36

2-10-3کریجینگ (تخمین‌گر آماری)37

2-11 ارزیابی اعتبار روش‌های درون‌یابی41

2-11-1میانگین خطا....41

2-11-2میانگین مربعات خطای تخمین42

2-11-3ریشه میانگین مربعات خطا42

2-11-4واریانس تعدیل شده42

2-11-5ضریب تبیین 43

2-12تفاوت آمار کلاسیک و زمین‌آمار43

2-13مروری بر تحقیقات انجام شده44

فصل 3مواد و روش‌ها50

3-1موقعیت منطقۀ مطالعاتی50

3-2تعیین نقاط نمونه‌برداری52

3-3تجزیه‌های فیزیکی و شیمیایی53

3-3-1اندازه‌گیری بافت خاک با روش هیدرومتری53

3-3-2هدایت الکتریکی(EC) عصارۀ اشباع55

3-3-3pHبا روش گل اشباع55

3-3-4کربنات کلسیم معادل56

3-3-5کربن آلی با روش والکلی ‌و‌بلاک56

3-3-6 اندازه‌گیری ازت کل به روش کجلدال58

3-3-7اندازه‌گیری پتاسیم قابل تبادل59

3-3-8تعيين فسفر قابل جذب (Olsen-P)60

3-4تجزیه و تحلیل‌های آماری61

3-4-1آمار توصیفی61

3-4-2آمار مکانی63

3-4-3تخمین مقادیر در نقاط نمونه برداری نشده64

فصل 4نتایج و بحث69

4-1پارامترهای توزیع فراوانی جمعیت مورد مطالعه69

4-2آنالیز همبستگی75

4-2-1تغییر نما77

4-2-2ارزیابی مدل‌های تغییرنما77

4-2-3تفسیر مؤلفه‌های نیم‌تغییرنماهای برازش داده شده بر ویژگی‌های خاک82

4-3ارزیابی اعتبار روش‌های درون‌یابی83

4-4پهنه بندی پراکنش مکانی خصوصیات فیزیکوشیمیایی در منطقه مورد مطالعه86

فصل 593

5-1نتایج کلی و پیشنهادات93

5-2پیشنهادات94

 فهرست اشکال

شکل ‏2‑1. رفتار تغییرنما در نزدیکی مبدأ

شکل ‏2‑2 رفتار تغییرنما در بخش میانی

شکل ‏2‑3تغییرنما اثر قطعه‌ای

شکل ‏2‑4 مدل کروی

شکل ‏2‑5 مدل نمایی

شکل ‏2‑6 مدل گوسی

شکل ‏2‑7 مدل خطی

شکل ‏2‑8. مدل دویسین

شکل ‏2‑9 مدل سهمی‌گونه

شکل ‏3‑1 موقعیت منطقه مطالعاتی و الگوی نمونه برداری

شکل ‏3‑2 نقشه واحدهای فیزیوگرافی منطقه مطالعاتی

شکل ‏3‑3 نقشه واحدهای زمین‌شناسی منطقه مطالعاتی

شکل ‏4‑1 هیستوگرام و نمودار Q-Q متغیر رس

شکل ‏4‑2 هیستوگرام و نمودارQ-Q متغیر سیلت

شکل ‏4‑3 هیستوگرام و نمودار Q-Qواکنش خاک

شکل ‏4‑4 هیستوگرام و نمودارQ-Q ازت کل

شکل ‏4‑5 هیستوگرام داده‌های مربوط به متغیر شوری قبل و بعد از تبدیل لگاریتمی

شکل ‏4‑6 نموادر Q-Q داده‌های مربوط به متغیر شوری قبل و بعد از تبدیل لگاریتمی

شکل ‏4‑7نیم تغییرنمای تجربی مربوط به سه پارامتر رس، شن و شوری

شکل ‏4‑8 نیم تغییرنمای تجربی مربوط به متغیرهای سیلت، واکنش خاک، آهک و پتاسیم

شکل ‏4‑9 نیم تغییرنمای تجربی مربوط به متغیرهای کربن آلی، ازت کل و فسفر قابل استفاده

شکل ‏4‑10نمایش نقاط اندازه‌گیری شده در مقابل نقاط برآورد شده برای شن و پتاسیم

شکل ‏4‑11 نقشه پهنه بندی رس، سیلت، شن، هدایت الکتریکی و واکنش خاک به کمک کریجینگ معمولی

شکل ‏4‑12 نقشه پهنه بندی کربنات کلسیم معادل، کربن آلی، ازت کل، فسفر و پتاسیم به کمک کریجینگ معمولی

 فهرست جداول

جدول ‏4 -1 خلاصه آمار توصیفی خواص فیزیکی و شیمیایی اندازه‌گیری شده در منطقه مطالعاتی

جدول ‏4‑2گروه‌بندی خواص خاک برپایه ضریب تغییرات (%CV)

جدول ‏4‑3ماتریس ضرایب همبستگی خواص فیزیکوشیمیایی در منطقه نقده

جدول ‏4 -4 پارامترهای مدل‌های برازش داده شده بر نیم تغییرنمای برای هریک از صفات مورد مطالعه

جدول ‏4 -5 نتایج حاصل از آماره‌های ارزیابی خطا با روش کریجینگ معمولی

جدول ‏4 -6 نمایش ارزیابی دقت (ME) برای همه متغیرها با توان‌های مختلف روش IDW

جدول ‏2‑3 نمایش ارزیابی دقت (RMSE) برای همه متغیرها با توان‌های مختلف روش IDW

جدول ‏4 -8 ضریب همبستگی بین مقادیر پیش‌بینی شده و مقادیر مشاهده شده در روش کریجینگ معمولی

 فصل 1 مقدمه وهدف

مقدمه

محیط زیست[1] دائماً در دو بعد در حال تغییر است. ویژگی‌های محیطی نتیجه کنش‌ها و برهم‌کنش‌های فرآیندها عوامل گوناگون هستند. ممکن است هر فرآیند بطور همزمان در چند مقیاس مختلف، به شکل غیر خطی و با بازخورد مثبت محلی عمل کند. محیط زیست که حاصل این فرآیندهاست با پیچیدگی فراوانی، از محلی به محل دیگر و در بسیاری از مقیاس‌های مکانی (از مقیاس‌های میکرومتری[2] گرفته تا چندصد کیلومتری) تغییر می‌کند. تغییرات عمده محیطی به حد کافی واضح هستند، مخصوصاً زمانیکه آنها را در عکس‌های هوایی و تصاویر ماهواره‌ای مشاهده می‌نماییم. سایر تغییرات پیچیده‌تر هستند و خصوصیاتی مانند درجه حرارت و ترکیبات شیمیایی به ندرت قابل مشاهده هستند. از اینرو بایستی سراغ اندازه‌گیری‌ها و تجزیه تحلیل نمونه‌ها برویم. از طریق توصیف تغییرات در مقیاس‌های مختلف مکانی، اغلب می‌توانیم بینشی از فرآیندها و فاکتورهایی بدست بیاوریم که مسبب این تغییرات یا عامل کنترل‌کننده آن هستند و ازینرو آنها را در یک بعد مکانی پیش‌بینی نماییم و منابع را مدیریت کنیم. نوع مدیریت تأثیر معنی‌داری بر تغییرپذیری[3] خاک می‌گذارد. بررسی تغییرات خاک در میان مزرعه از طریق ارزیابی خاک، آزمایشات خاک و گیاه و بررسی عملکرد محصول صورت می‌گیرد، اما اغلب کشاورزان ترجیح می‌دهند که یک نوع مدیریت خاک و محصول را در سراسر مزرعه انجام دهند. چنین مدیریتی سبب افزایش هزینه‌های مدیریتی مزرعه، کاهش بازدهی اقتصادی، آلودگی آب‌های سطحی و زیرزمینی و همچنین هدر‌رفت انرژی می‌گردد. دستیابی به سود بهینه و حفاظت محیط‌زیست به این نکته بستگی دارد که چگونه مدیریت‌های کشاورزی براساس شرایط خاک اعمال شوند ( خرمی‌زاده، 1388). یکی از خصوصیات مشترک علوم محیطی، ماهیت داده‌های آن‌ها است. اغلب ویژگی‌های محیطی دارای پراکنش پیوسته در مکان بوده و از سوی دیگر نمونه‌برداری و اندازه‌گیری آن‌ها در تمام نقاط واقع در محدوده مطالعاتی غیرممکن است. تغییرات مکانی خاک، به عنوان یکی از متغیرهای محیطی، عبارت از تغییر در یک خصوصیت خاک به عنوان تابعی از موقعیت جغرافیایی است. پدولوژی[4] به عنوان زیر مجموعه‌ای از علوم خاک، نقش اساسی در مطالعه عوامل و فرآیندهای تشکیل خاک شامل کیفیت، وسعت، پراکنش و تغییرات مکانی خاک در مقیاس‌های مختلف برعهده دارد. از دیرباز تغییرات مکانی خاک‌ها مورد توجه خاکشناسان بوده و امروزه نیز چگونگی دستیابی به اطلاعات کمّی و دقیق از این تغییرات به منظور ارزیابی‌‌های کیفیت زیست محیطی خاک، ریسک آلودگی و سیر قهقرایی خواص خاک مورد توجه خاکشناسان است. اطلاعات در مورد توزیع مکانی ویژگی‌های خاک در منطقه مورد مطالعه، بخش ضروری اهداف مدیریتی، کشاورزی و سایر کاربرد‌های اراضی است. خاکشناسی علمی است که از روش‌های عددی[5] در مطالعاتش استفاده می‌نماید. روش‌هایی مانند زمین‌آمار[6]، سنجش از دور[7]، سیستم اطلاعات جغرافیایی[8] (GIS)، مدل‌سازی زمین‌نما[9] و تئوری فازی[10] را می‌توان از روش‌های قابل کاربرد در خاکشناسی مطرح نمود (چوکو و همکاران، 2010). امروزه سیستم اطلاعات جغرافیایی در تمامی علومی که به نحوی با اطلاعات مکانی[11] سر و کار دارند به کار می‌رود. ازجمله کاربردهای رایج سیستم‌های اطلاعات جغرافیایی در سراسر جهان، در علوم زمینی[12] و به ویژه علم خاکشناسی از شاخه کشاورزی است. امروزه از فناوری GIS برای ذخیره و نگهداری، تجزیه و تحلیل اطلاعات و بررسی روند تغییرات خصوصیات سطح زمین از جمله حاصلخیزی خاک، کاربری اراضی[13]، تهیه نقشه پراکندگی عناصر غذایی و غیره استفاده می‌گردد. تهیه نقشه ابزار نیرومندی برای درک توزیع فضایی خواص خاک در هر مقیاسی است، به علاوه اطلاعات مربوط به ویژگی‌های خاک، برای مدیریت اراضی زراعی و تصمیم‌گیری جهت انتخاب راهبردهای خاص برای مطالعه تفاوت ویژگی‌های خاک در مناطق گسترده‌تر کمک می‌نماید (خرمی‌زاده و همکاران، 1388). بین ویژگی‌های خاک از نظر مکانی اختلاف وجود دارد و تغییر پذیری خاک‌ها تصادفی است (وبستر، 2000).

تغییرات مکانی در خاک، به‌عنوان سیستمی پویا و چند مرحله‌ای را می‌توان در دو دسته کلی تغییرات ساختاری (سیستماتیک) و غیرساختاری (تصادفی) تقسیم نمود. تغییرات ساختاری در برگیرنده تغییرات مشخص و تدریجی خصوصیات خاک به عنوان تابعی از فیزیوگرافی، ژئومورفولوژی و بر هم‌کنش عوامل خاک‌سازی است. این نوع تغییرات را می‌توان با توجه به داده‌ها و عوامل دخیل در تشکیل خاک و ارتباط آن‌ها با چشم‌انداز اراضی درک و مورد شناسایی قرار داد، اما حتی پس از تقسیم‌بندی و پهنه بندی تغییرات خصوصیات کلی خاک‌ها در قالب واحدهای مختلف نقشه، هنوز با برخی از تغییرات مکانی خصوصیات خاک در هر واحد مواجه می‌باشیم. این نوع تغییرات مکانی را اصطلاحاً تغییرات غیرساختاری و یا تصادفی می‌نامند که عموماً در محدوده‌های کوچک جغرافیایی رخ داده و به همین دلیل آن‌‌ها را تغییرات کوتاه دامنه می‌نامند (محمدی، 1380).

مدیریت دقیق[14] یا کشاورزی دقیق از طریق نحوه کاربرد مقدار متغیر (مانند کود)، قابلیت تغییر مسیر مدیریتی خاک را دارا می‌باشد (فِرِیس و همکاران، 2001).

کشاورزی دقیق اصطلاحی است که مربوط به کاربرد روش‌های مدرن در راستای تولید محصولات کشاورزی می‌شود. با استفاده از این تکنولوژی، مدیریت اراضی وسیع آسان می‌گردد، به گونه‌ای که انگار چندین زمین کوچک مدیریت می‌شود. استفاده از رایانه، جی پی اس، اجرای روش‌های کشاورزی با نرخ متغیر، (GIS) ، هدایت و کنترل از راه دور ماشین آلات، اطلاعات بی‌سابقه‌ای را در اختیار مدیران اراضی زراعی قرار میدهد. اطلاعات مربوط به مدیریت دقیق در هر متر مربع مزرعه قابل دسترس هستند و نقطه مقابل اعمال نهاده‌ها به صورت یکنواخت در سرتاسر مزرعه هستند (مک کینون و همکاران، 2001)

[1] Environment

[2] micrometer

[3] variability

[4] pedology

[5] Numerical technique

[6] Geostatistics

[7] Remote sensing

[8] Geo-spatial Information System

[9] landscape

[10] Fuzzy theory

[11] Spatial informatin

[12] Earth science

[13] Land use

[14]

اقدامات مدیریتی دقیق بجای قرار دادن زمین‌های مختلف در یک گروه یکسان آنها را به واحدهای مدیریتی منفرد تفکیک می‌کند. این نوع گرایش به سمت مدیریت واحدهای کوچک مقیاس موجب چالش‌های جدیدی در مدیریت حجم کثیر اطلاعات شده است (ویلرز و همکاران، 2009).

در این پژوهش تغییر پذیری مکانی برخی خصوصیات فیزیکی شیمیایی خاک در منطقه نقده به منظور تعیین تأثیر بالقوه آنها در تولید محصول مورد رسیدگی قرار گرفت. شهرستان نقده واقع در استان آذربایجان غربی رتبه چهارم تولید محصولات باغی کشور را به خود اختصاص داده و از نظر تولید محصول چغندرقند به عنوان قطب اصلی شناخته شده است. لذا شناسایی الگوی پراکنش مکانی عناصر غذایی اصلی از جمله ازت، فسفر و پتاسیم و نیز برخی خواص پایه از جمله بافت، شوری، واکنش خاک، میزان آهک و نیز درصد کربن آلی خاک های این منطقه ضروری احساس شد.

اهداف مهم این تحقیق عبارتند از:

بررسی پراکنش مکانی برخی ویژگی‌های فیزیکی- شیمیایی خاک در منطقه نقده با استفاده از زمین آمار

تعیین منشأ ذاتی یا غیر ذاتی این تغییرات

تهیه نقشه پهنه‌بندی و پراکنش مکانی ویژگی‌های فیزیکی- شیمیایی یاد شده در منطقه مورد مطالعه

تعیین رابطه بین الگوی پراکنش عناصر غذایی مختلف و اعمال مدیریت صحیح کودی جهت نیل به کشاورزی پایدار.

 

Site- specific management