کمال نبی اللهی

خاک مهم ترین منبع طبیعی تجدید پذیر هر کشور بوده که به عنوان حلقه ی رابط بین اقلیم و نظام های زمین شیمیایی، نقشی مهم در توانایی بوم سامان های خشکی برای تامین نیازهای بشری ایفا می کند. امروزه مدیریت منطقی منابع پایه، برای تامین غذا و مواد لیفی متناسب با خواسته های جمعیت آینده، بیش از هر زمان دیگری نیازمند به دست آوردن مقادیر زیادی اطلاعات دقیق از خاک است. از این رو درک ارتباط بین خاک و زمین نما به منظور مدیریت پایدار از اهمیت زیادی برخوردار است. بدین منظور این مطالعه در سه بخش شامل بررسی و تعیین بهترین الگو نمونه بردای خاک و اثر تراکم بر آن، قابلیت و کارایی داده های طیفی در تخمین ویژگی های خاک در محدوده مرئی، مادون قرمز نزدیک و میانی و پیش بینی ویژگی های خاک با استفاده از مدل-های مبتنی بر یادگیری ماشین در منطقه ای به مساحت تقریبی 110903 هکتار در بخشی از اراضی استان کردستان با برداشت 346 نمونه انجام شد. به منظور رسیدن به اهداف این مطالعه در بخش های مختلف از داده های متفاوتی استفاده شد که به صورت کلی شامل مجموعه ای از شاخص های استخراج شده از تصاویر ماهواره ای، مدل رقومی ارتفاع، نقشه زمین شناسی، نقشه های موضوعی و طیف های بازتابی خاک بودند. نتایج بررسی الگو و تراکم نمونه بردای خاک نشان داد که با افزایش تراکم نمونه ها پارامترهای آماری زیرمجموعه به جامعه اصلی نزدیک تر می شود و روش CLHS توانایی بیشتری در الگوبندی نمونه برداری خاک دارد. نتایج ارزیابی تکنیک های طیف سنجی در محدوده 350 تا 2500 نانومتر برای پیش بینی درصد رس، شن، سیلت، کربن آلی خاک، کربنات کلسیم معادل، هدایت الکتریکی و پ-هاش خاک با استفاده از مدل های MLR، PLSR، SVM، RF، GPR و پیش پردازش های CR، Detrend، SGD، SNV و MSC نشان داد که عملکرد برای درصد رس (91/1= RPIQ)، سیلت (87/1= RPIQ)، کربن آلی خاک (65/1= RPIQ) مناسب و عملکرد در پیش بینی درصد شن (21/2= RPIQ)، درصد کربنات کلسیم معادل (41/3= RPIQ) و پ-هاش (29/2= RPIQ) عالی بود. ضعیف ترین عملکرد در پیش بینی هدایت الکتریکی (16/1= RPIQ) مشاهده شد. نتایج تخمین ویژگی های خاک با استفاده از طیف های بازتابی در محدوده استفاده شده گویای این مهم بود که این روش به عنوان یک روش غیرمستقیم می تواند، برای برآورد ویژگی های خاک مورد استفاده قرار بگیرد. نتایج پیش بینی مکانی ویژگی های خاک نشان داد که ترکیبی از شاخص های سنجش از دور، مشتقات توپوگرافی، نقشه-های موضوعی و ویژگی های خاک بهترین عملکرد را در پیش بینی فلزات سنگین و ویژگی های مغناطیسی خاک داشتند. علاوه بر این نتایج نشان داد که ترکیب متغیرهای سنجش از نزدیک با متغیرهای ذکر شده در مدل های پیش بینی ویژگی های خاک، می تواند نقش بسزایی را ایفا کند. تجزیه و تحلیل اهمیت متغیرهای ورودی نشان داد که بر اساس سناریوهای استفاده شده برخی از ویژگی های خاک مانند مقادیر رس و سیلت، کربنات کلسیم، کربن آلی خاک و پ-هاش، ویژگی های توپوگرافی مانند ارتفاع و عمق دره، داده های سنجش از دور باندهای 1،2،3، شاخص پوشش گیاهی تبدیل شده، شاخص آهن، گوسان و لاتریت و نقشه های موضوعی مانند زمین شناسی و فاصله تا معادن و مولفه های اصلی بدست آمده از طیف های بازتابی خاک و پارامترهای پذیرفتاری مغناطیسی حائز اهمیت بودند. نتایج مدل سازی و اعتبارسنجی متقابل نشان داد که جنگل تصادفی و کیوبیست نسبت به مدل ماشین بردار پشتیبان توانایی بیشتری در پیش بینی پارامترهای خاک دارند. این مطالعه توانایی بالای روش های یادگیری ماشین در استفاده از داده های محیطی برای پیش بینی ویژگی های خاک مورد مطالعه در مقیاس بزرگ که برای تصمیم گیری در مدیریت پایدار کشاورزی و زیست محیطی ضروری هستند، ثابت کرد.

منافذ خاک جزئی کلیدی از پیکره خاک را تشکیل داده و شبکه های منافذ خاک دارای عملکرد اساسی نظیر هدایت آب یا هوا، ایجاد فضای کافی جهت رشد مطلوب ریشه و حفاظت از موجودات خاک زی در اکوسیستم ها می باشند. نوع خاک و کاربری اراضی از اصلی ترین عوامل تاثیرگذار بر خصوصیات گوناگون ماکروپورها می باشند. باتوجه به تضاد شدید در میرایی اشعه ایکس به وسیله منافذ خاک و مواد جامد همراه، تمیز آن ها در تصاویر سی تی نسبتا آسان است که این واقعیتی است که جهت کمی سازی شبکه های منافذ به محققین کمک می کند. هدف اصلی این پژوهش بررسی امکان استفاده از تجزیه و تحلیل تصاویر سی تی اسکن برای محاسبه منافذ درشت خاک در دو رده خاک متفاوت می باشد. منطقه مطالعاتی جهت انجام این پژوهش ایستگاه تحقیقاتی سارال در استان کردستان بود. در این ایستگاه دو قطعه ارضی مجاورهم (با شرایط کاملا یکسان از لحاظ شیب و مواد مادری) که تحت کاربری های کشاورزی و مرتع بودند، جهت نمونه برداری انتخاب شدند. در هر کاربری یک نیمرخ خاک حفر، سپس تشریح و از لایه های ژنتیکی آنها نمونه برداری انجام گردید. علاوه براین در هر کاربری 3 نمونه دست نخورده برای اندازه گیری جرم مخصوص ظاهری و 3 نمونه هم به وسیله لوله های پی وی سی (پلی وینیل کلراید( جهت انجام تصویربرداری اشعه ایکس برداشت شدند. دستگاه سی بی سی تی اسکن Planmeca ProMax 3D برای تصویربرداری، نرم افزار ImageJ برای محاسبه منافذ کل و نرم افزار Avizo جهت رسم منحنی توزیع قطر منافذ مورد استفاده گردید. توابع انتقالی جهت تخمین خصوصیات هیدرولیکی خاک از طریق خواص اصلی خاک مورد استفاده و جهت مقایسه با آنالیز تصاویر سی تی اسکن قرار گرفت. برای ارزیابی نتایج به دست آمده از آنالیز تصاویر سی بی سی تی اسکن آماره های ضریب تبیین(R2)، ریشه میانگین مربعات خطا(RMSE)، نش سات کلیف(NSE) و درصد میانگین خطای مطلق(MAPE) استفاده گردید. خاک تحت کاربری زراعت و مرتع به ترتیب در رده اینسپتی سولز و مرتع طبقه بندی شدند. پس از مقایسه فیلترهای مختلف، فیلتر میانه (Median)، به عنوان مناسب ترین فیلتر برای به حداقل رساندن نویز تصاویر استفاده شد. مقدار آستانه گذاری 53/1 بود که توسط الگوریتم آستانه Otsu و Intermodes در ImageJ تعیین شد. این دو روش آستانه گذاری بهترین نتایج داشتند و برای تقسیم بندی تصاویر استفاده شدند. نتایج اعتبارسنجی روش سی بی سی تی اسکن برای رده انسپتی سولز تحت کاربری زراعت به ترتیب 98/0، 15/0، 78/0 و 04/18 و برای رده مالی سولز تحت کاربری مرتع ترتیب 99/0، 12/0، 95/0 و 56/10 بودند که نشان دهنده قابل قبول بودن روش آنالیز تصاویر سی تی اسکن می باشد. نتایج مقایسه میانگین به روش آزمون T نشان داد که رده مالی سولز تحت کاربری مرتع دارای منافذ بیشتری در مقایسه با رده اینسپتسی سولز تحت کاربری زراعت بود.

در سال های اخیر استفاده از سیستم های خاک ورزی حفاظتی در ایران توجه زیادی را به خود جلب کرده است. این مطالعه به منظور بررسی اثرات سیستم های مختلف خاک ورزی بر روی ویژگی های مختلف خاک و نیز عملکرد گندم دیم انجام شد. بدین منظور آزمایشی 5 ساله در ایستگاه تحقیقاتی سارال در استان کردستان در قالب طرح کرت های نواری انجام شد. تیمارهای اصلی این طرح عبارت بودند از: نوع سیستم خاک ورزی در سه سطح خاک ورزی سنتی، کم خاک ورزی، بدون خاک ورزی و تیمارهای فرعی عبارت بودند از: سه نوع تناوب مختلف گلرنگ، ماشک و نخود هر کدام با گندم. عامل اصلی و فرعی در سه تکرار در قالب طرح مربع لاتین و بلوک های کامل تصادفی در مجموع 27 کرت اجرا گردید. در سال چهارم طرح، ویژگی های مختلف خاک ها شامل جرم مخصوص ظاهری، جرم مخصوص حقیقی، تخلخل، آب قابل استفاده، نفوذ پذیری، مادۀ آلی، ازت کل، عناصر ماکرو، عناصر میکرو، عناصر ثانویه، تنفس میکروبی، EC و pH اندازه گیری شد. در این میان نفوذ پذیری در کل پروفیل خاک و سایر ویژگی ها در 15-0 سانتی متری خاک در 27 نمونه خاک برداشته شده از هر کرت، اندازه گیری شد. مقدار عملکرد گیاه گندم در کرت های مختلف آزمایشی نیز اندازه گیری گردید. علاوه بر این کیفیت خاک ها با استفاده از شاخص کیفیت نمرو محاسبه گردید. نتایج بدست آمده نشان داد که سیستم های خاک ورزی حفاظتی نسبت به خاک ورزی سنتی باعث کاهش معنی دار جرم مخصوص ظاهری، افزایش معنی دار رطوبت ظرفیت زراعی، رطوبت نقطه پژمردگی دائم، تخلخل و آب قابل استفاده شده است. همچنین تیمارهای اثرات متقابل خاک ورزی- تناوب نیز دارای اثر معنی داری بر روی جرم مخصوص ظاهری، رطوبت ظرفیت زراعی، رطوبت نقطه پژمردگی دائم و آب قابل استفاده گیاه بودند. بر اساس نتایج بدست آمده، اثر تیمارهای آزمایشی برروی ویژگی های شیمیایی خاک تاثیر معنی داری نداشت، هرچند که تا حدودی باعث بهبود این پارامترها گردید. تنفس میکروبی در خاک های تحت سیستم های خاک ورزی حفاظتی افزایش معنی داری از خود نشان داد که می توان آن را به افزایش ناشی از فعالیت میکروارگانیسم های خاک نسبت داد. شاخص کیفیت خاک نمرو در تیمارهای خاک ورزی حفاظتی نسبت به خاک ورزی سنتی بهبود یافته است. تیمارخاک ورزی و تناوب بر روی عملکرد گندم اثر معنی داری داشت، در حالی که تیمار خاک ورزی، اثرات متقابل خاک ورزی- تناوب بر عملکردگندم تاثیر معنی دار نداشت.

تغییرات کاربری اراضی و در نتیجه کاهش ذخیره کربن خاک ناشی از آن یکی از مشکلات زیست محیطی در سراسر جهان است که ارزیابی دقیق آن برای تعیین راهکارهای مناسب برای مقابله با تغییر کاربری اراضی با هدف مدیریت پایدار زمین ضروری می باشد. در این پژوهش از تصاویر ماهواره ای سری های زمانی و تکنیک سنجش از دور برای تعیین و آشکارسازی تغییرات کاربری اراضی طی یک دوره زمانی 30 ساله (1988-2018) استفاده شد. مساحت منطقه مورد مطالعه 17748 هکتار می باشد که در شهرستان کامیاران در استان کردستان واقع شده است. بر اساس روش نمونه-برداری تصادفی طبقه بندی شده و با استفاده نقشه کاربری اراضی و کلاس های شیب، 186 نمونه دست نخورده و دست خورده از دو عمق (0-20)، (20-50) سانتی متری در منطقه مورد نظر نمونه برداری شد و سپس جرم مخصوص ظاهری، درصد کربن آلی خاک، درصد سنگریزه و ذخیره کربن اندازه گیری محاسبه شدند. همچنین برای تهیه نقشه ذخیره کربن آلی خاک از مدل رگرسیونی چندگانه و متغیرهای کمکی استفاده شد. شاخص کاپا و صحت کلی نقشه های کاربری اراضی براساس روش طبقه بندی نظارت شده و الگوریتم حداکثر احتمال به ترتیب بین 82 تا 84 درصد و 85 تا 87 درصد متغیر می باشد. بر اساس تجزیه و تحلیل پس از طبقه بندی سطح پوشش گیاهی طبیعی (جنگل و مرتع متراکم) تقریبا 29/5286 هکتار از منطقه را پوشش می دهدکه 78/29- درصد کاهش را در طول دوره زمانی دارد. نتایج آنالیز واریانس داده ها نشان داد میانگین مقادیر ذخیره کربن خاک در کاربری مرتع متراکم و جنگل در خاک سطحی، عمقی و کل به طور قابل توجهی بیشتر از سایر کاربری ها می باشد. تبدیل و تغییر کاربری (جنگل و مرتع متراکم) به ترتیب باعث از بین رفتن 03/15494 مگاگرم کربن در هکتار در سطح، 94/15475 مگاگرم کربن در هکتار در عمق و 47/3211 مگاگرم کربن در هکتار در کل خاک می شود. از دلایل عمده تخریب پوشش گیاهی و تغییر کاربری اراضی در منطقه می توان به افزایش نرخ رشد جمعیت، درآمد پایین روستاییان، چرای بیش از حد دام، مهاجرت روستاییان به دلیل عدم حمایت دولت، افزایش قیمت زمین، عدم سیاست های حفاظت از پوشش گیاهی و نظارت مناسب و مدیریت از طریق دولت اشاره کرد. بنابراین عملیات کشاورزی حفاظتی ( همچون تراس بندی، خاک-ورزی حداقل)، حمایت مالی و اجتماعی دولت و جلوگیری از تبدیل کاربری های با پوشش طبیعی (جنگل و مرتع متراکم) به سایر کاربری ها پیشنهاد می شود. نتایج اعتبارسنجی نقشه اندوخته کربن آلی خاک در سال 1988 و 2018 به ترتیب برای آماره های درصد میانگین ریشه مربعات خطا، درصد میانگین خطا و درصد ضریب تبیین (80/0، 60/0، 65/0) و (74/0، 55/0، 60/0) بود. نقشه های ذخیره کربن آلی خاک نشان داد که عمده ذخیره کربن در مناطق کوهستانی و کاربری های جنگل و مرتع متراکم متمرکز شده است. نتایج این مطالعه برای پایش کاربری اراضی، تصمیم گیری، برنامه ریزی پوشش گیاهی طبیعی و سایر زمینه های تحقیق و توسعه در استان کردستان می تواند مفید باشد.

امروزه مدیریت و پایش مطلوب خاک ها با توجه به روند صعوی جمعیت و کاهش سطح زیر کشت، استفاده از تکنیک های نوین در نقشه برداری خاک ها را امری ضروری نموده است. با توجه به پیشرفت های صورت گرفته در علوم خاک، بهره گیری از تکنیک های نقشه برداری رقومی و طیف سنجی می تواند گامی مهم و اثرگذار در نیل به تهیه آسان و مطلوب نقشه های خاک باشد. هدف از این پژوهش ارزیابی قابلیت استفاده از داده های طیفی خاک به عنوان داده کمکی در ارتقاء پیش بینی برخی خصوصیات خاک ها شامل هدایت الکتریکی، pH، SAR، کربنات کلسیم معادل، شن، سیلت و رس در منطقه قروه با وسعت تقریبی 37000 هکتار می باشد. 220 نمونه خاک از عمق 20-0 سانتی متری برداشت و در تمامی نمونه ها خصوصیات شوری، pH، SAR، کربنات کلسیم معادل، شن، سیلت و رس اندازه گیری شدند. داده های کمکی جهت پیش بینی این خصوصیات در قالب دو سناریو تعریف گردید که در سناریو اول داده های کمکی شامل پارامتر های سرزمین استخراج یافته از مدل رقومی ارتفاع، داده های تصاویر ماهوره ای لندست 8، نقشه طبقه بندی شده زمین شناسی، نقشه واحد های فیزیوگرافی و در سناریو دوم شامل داده های کمکی مورد استفاده در سناریو اول به علاوه داده های طیفی بودند. برای ایجاد ارتباط بین داده های کمکی با داده های مشاهداتی خاک از مدل جنگل تصادفی استفاده گردید. نتایج نشان داد که تکنیک فیلتر ساویتزکی و گلای مطلوب ترین روش پیش پردازش بر روی داده های طیفی می باشد. نتایج آنالیز حساسیت هم نشان داد که مهم ترین داده کمکی در سناریو اول جهت پیش بینی خصوصیات خاکی مورد مطالعه (شوری، pH، SAR، کربنات کلسیم معادل، شن، سیلت و رس) مشتقات مدل رقومی ارتفاع و داده های تصویر ماهواره ای بوده و در سناریو دوم داده های طیف سنجی مهم ترین داده کمکی بودند. مقادیر R2 در سناریو اول برای این خصوصیات به ترتیب 68/0، 52/0، 59/0، 46/0، 42/0، 45/0 و 43/0 و در سناریو دوم 76/0، 58/0 و 69/0، 51/0، 58/0، 57/0 و 58/0، مقادیر RMSE در سناریو اول به ترتیب 22/2، 95/0، 91/7، 12/11، 01/19، 58/10 و 11/11 و در سناریو دوم 19/1، 63/0، 55/4، 90/8، 48/14، 66/8 و 84/8 و مقادیر MAE در سناریو اول به ترتیب 27/1، 71/0، 18/5، 95/8، 76/18، 02/9 و 17/10 و در سناریو دوم 05/1، 50/0، 88/4، 88/6، 23/14، 01/7 و 98/7به دست آمد. به طور کلی نتایج نشان داد که سناریو دوم نسبت به سناریو اول دارای پیش بینی بهتری می باشد و استفاده از داده های طیف سنجی به عنوان داده کمکی می توانند منجر به دقت بیشتر نقشه ها گردند.

گلسنگ ها اولین گیاهانی هستند که قادرند روی صخره های برهنه زنده بمانند. یکی از مهم ترین نقش های گلسنگ ها در شکل گیری دنیای طبیعی به لحاظ فیزیکی و بیولوژیکی، در نظر گرفتن آنها به عنوان یکی از عوامل موثر در خاکسازی است. آنها همچنین شاخص خوبی برای تشخیص آلودگی هوا هستند. با توجه به اینکه در منطقه ی سنندج استان کردستان هیچ گونه اطلاعاتی درباره ی توزیع عناصر سنگین در گلسنگ ها و خاک تشکیل شده در زیر آنها، تاثیر آنها در هوازدگی سنگ مادری و فرآیندهای خاکسازی و جذب آلودگی های جوی توسط گلسنگ ها وجود ندارد، در این پژوهش با هدف بررسی موارد ذکر شده، سطح مشترک گلسنگ-سنگ مورد بررسی قرار گرفت و با سنگ مادری بدون پوشش گلسنگ مقایسه شد. گونه ی گلسنگ Lecanora Ach (1809) Lecanorceae رشد کرده برروی چهار نوع سنگ مادری دیوریت پورفیروئید، آندزیت دگرسان، توف ماسه سنگی و هورنبلند گابرو در چهار سایت نمونه برداری، دوسایت در منطقه ی شهری و دو سایت در منطقه ی روستایی، مورد بررسی قرار گرفت. در مجموع از هر سایت 15 نمونه گلسنگ و خاک تشکیل شده در زیر آن و 15 نمونه سنگ مادری بدون پوشش گلسنگ و در کل 60 نمونه گلسنگ و 60 نمونه سنگ مادری بدون پوشش گلسنگ جمع آوری و مورد مطالعه قرار گرفتند. غلظت فلزات سنگین آهن، منگنز، روی، مس، کبالت و کروم در گلسنگ ها و سنگ های مادری پس از عصاره گیری با اسید نیتریک 6 نرمال، به وسیله ی دستگاه جذب اتمی اندازه گیری شد. به غیر از عنصر کبالت بین عناصر سنگین در گلسنگ ها و سنگ های مادری همبستگی معنی داری مشاهده شد، که نشان دهنده ی منشا توارثی این عناصر در گلسنگ ها است. پس از آماده سازی نمونه های گلسنگ و سنگ مادری مقدار پارامترهای مغناطیسی شامل پذیرفتاری مغناطیسی در فرکانس پایین KHz 46/0 (χlf) و KHz 6/4 (χlf) در نمونه ها اندازه گیری و همچنین پذیرفتاری مغناطیسی وابسته به فرکانس (fdχ) محاسبه شد. میزان پذیرفتاری مغناطیسی در فرکانس پایین در گلسنگ ها نسبت به سنگ مادری کاهش پیدا کرده است که می تواند به دلیل تخریب کانی های فرومغناطیس اولیه در طی هوادیدگی و تبدیل آنها به کانی های غیرمغناطیس در سیستم باشد. میزان پذیرفتاری مغناطیسی وابسته به فرکانس در نمونه های گلسنگ نسبت به سنگ مادری افزایش چشم گیری داشت که در مناطق شهری نسبت به مناطق روستایی خیلی بیشتر است و نشان دهنده ی جذب آلاینده های جوی توسط گلسنگ ها می باشد. برخی از ویژگی های شیمیایی از قبیل pH، هدایت الکتریکی، درصد کربنات کلسیم و ماده آلی در نمونه ها اندازه گیری شد. برای بررسی اثرات هوازدگی گلسنگ ها بر سنگ های مادری از سطح مشترک گلسنگ-سنگ مقطع نازک تهیه شد و توسط میکروسکوپ پلاریزان مورد بررسی قرار گرفت. در این نمونه ها به خوبی اثر نفوذ هیف قارچی در سنگ مادری مشاهده شد و تجمع اکسیدهای آهن و رس نیز مشاهده شد.

نقشه برداری رقومی خاک یک مدل مفهومی برای استنباط مکانی خاک است. تناسب اراضی جهت شناخت توان تولید و اختصاص آن اراضی به بهترین و در عین حال پایدارترین نوع بهره وری، ارزیابی می شود. در این پژوهش، سه هدف اصلی پیگیری شده است: 1) نقشه برداری رقومی ویژگی ها و کلاس های طبقه بندی خاک و تناسب اراضی با استفاده از متغیرهای کمکی محیطی، 2) معرفی بهترین مدل-های پیش بینی کننده، 3) برآورد پتانسیل تولید گندم دیم و ارزیابی کمی تناسب اراضی. منطقه موردمطالعه با وسعتی حدود 6700 هکتار در جنوب شهرستان قروه استان کردستان واقع شده است. متوسط درجه حرارت سالیانه ی هوا 07/12درجه سانتی گراد و میانگین بارندگی سالیانه 346 میلی متر است. داده های کمکی تهیه، محل 125 نقطه مشاهداتی بر اساس روش ابر مکعب لاتین تعیین شد، شناسایی خاک ها از طریق تشریح خاکرخ و نمونه برداری از افق های خاکرخ ها انجام، اندازه گیری های فیزیکی و شیمیائی و کانی شناسی، طبقه بندی خاک ها و اندازه گیری عملکرد گندم دیم نیز صورت گرفت. در مرحله بعد، مدل سازی انجام، نقشه های رقومی کلاس های خاک و تناسب اراضی و ویژگی های خاک تهیه و ارزیابی مدل ها صورت گرفت. در مرحله آخر، پتانسیل های تولید گندم دیم، برآورد و تناسب کمی اراضی مورد ارزیابی قرار گرفت. متغیرهای کمکی مهم و تاثیرگذار در پیش بینی سطوح طبقه بندی خاک عبارت اند از ژئومرفولوژی، مشتقات مدل رقومی ارتفاع و پوشش گیاهی. با وجودیکه متغیر کمکی سنگ مادر در مدل های پیش بینی کننده وارد نشد، ولی در نقشه های سطوح مختلف طبقه بندی خاک، اثر خود را در پیش بینی این سطوح به خوبی نشان داد. بر اساس روش اعتبارسنجی کافلد 10 مکانی، بهترین مدل برای پیش بینی اغلب سطوح طبقه بندی خاک و کلاس های تناسب اراضی، رگرسیون لجستیک ترکیبی است. بر اساس این روش، دقت و صحت مدل های رگرسیون لجستیک ترکیبی و جنگل تصادفی، از رده به طرف فامیل به طور منظم سیر نزولی داشتند. این روند کاهشی نشان می دهد که اگر نقشه های پیش بینی سطوح طبقه بندی سری و فاز سری تهیه شوند، دقت و صحت لازم را نخواهند داشت. این در حالی است که برای تعیین تناسب زمین، نقشه های دقیق پیش بینی سری و فاز سری کاربرد بیشتری دارند. بر اساس روش اعتبارسنجی کافلد 10 مکانی، بهترین مدل برای پیش بینی تمام ویژگی های خاک، شاخص زمین و عملکرد گندم دیم، رگرسیون چند متغیره خطی ترکیبی است. برای پیش بینی حدود 70 درصد ویژگی های خاک، ژئوپدولوژی بیشترین اهمیت را دارا است. قرار گرفتن اقلیم منطقه مورد مطالعه در کلاس S3 به خاطر کمبود بارندگی در مرحله رسیدن دانه، پایین بودن درجه حرارت متوسط سیکل رشد و درجه حرارت متوسط مرحله رشد سبزینه ای است. همیشه کلاس تناسبی که از فرمول استوری به دست می آید، پایین تر است از کلاس تناسبی که از فرمول ریشه دوم حاصل می شود. بر این اساس، در تحقیق حاضر، هروقت که از فرمول استوری استفاده شد، کلاس های تناسب فقط شامل N1 و N2 گردید. زمانی که فرمول ریشه دوم بکار رفت، کلاس های تناسب شامل S3 هم شد. نقطه ضعفی که روش دوم پیش بینی کلاس های تناسب اراضی (با استفاده از متغیرهای کمکی و مدل های پیش بینی کننده) نسبت به روش اول (بدون استفاده از متغیرهای کمکی و مدل های پیش بینی کننده) دارد اینست که در روش دوم، مشخصات مربوط به پستی و بلندی و خیسی خاک دو بار در تعیین کلاس تناسب بکار می روند. در روش پیش بینی کلاس تناسب، بدون استفاده از متغیرهای کمکی و مدل ها، واحدهای کلاس تناسب N1 از پراکندگی کمتری برخوردارند. متغیرهای کمکی مهم در پیش بینی کلاس های کیفی تناسب اراضی، به دست آمده از طریق فرمول ریشه دوم، به ترتیب اهمیت عبارت اند از: خصوصیات ژئومورفولوژی و بعضی از مشتقات مدل رقومی ارتفاع. پتانسیل تولید گندم دیم در اثر تنش آبی از 12229 (RTPP) به 2490 (ARPP) کیلوگرم در هکتار کاهش می یابد. پتانسیل تولید اراضی کشت شده بین 336 و 2213 کیلوگرم در هکتار متغیر است. کلاس تناسب اراضی که بر اساس عملکرد در واحد سطح بدست آمد، S1 یا S2 تعیین گردید. از جمله ایراداتی که به روش های استفاده شده در این تحقیق برای تعیین تناسب اراضی وارد است اینست که اولاً درجه اهمیت ویژگی های تاثیرگذار بر تولید زمین، یکسان در نظر گرفته شده و ثانیاً، تغییرات مکانی این ویژگی ها گسسته فرض گردیده است.

در مطالعات تناسب اراضی رابطه بین اراضی و نوع استفاده آن بر اساس اصل پایدار مشخص می شود و میزان تولید هم پیش بینی می شود. گندم آبی، یونجه و سیب زمینی از مهم ترین محصولات زراعی در استان کردستان می باشند که نفشه های تناسب اراضی و تولید پیش بینی شده می تواند به انتخاب بهترین واحد اراضی برای کشت این محصولات زراعی مهم کمک کند. هدف از این تحقیق تعیین شاخص تناسب اراضی و تولید پیش بینی شده برای گندم آبی، یونجه و سیب زمینی و تهیه نقشه آنها به دو صورت سنتی و زمین آماری می باشد. منطقه مورد مطالعه دارای مساحت 6500 هکتار می باشد که در منطقه قروه واقع شده است. ابتدا نقشه اجزاء اراضی به روش فیزیوگرافی ماهلر تهیه و سپس بر اساس آن 17 پروفیل شاهد خاک در هر اجزاء واحد اراضی حفر، تشریح و نمونه برداری شدند. علاوه بر این 105 نمونه اوگر در سه عمق (0-20، 20-50 و 50-100 سانتی متری) برداشت شد. در کل نمونه ها خصوصیات بافت خاک، اسیدیته، کربن آلی، کربنات کلسیم، گچ، ESP، ٍهدایت الکتریکی و سنگریزه اندازه گیری شد. با استفاده از خصوصیات اقلیم، خاک و توپوگرافی شاخص تناسب اراضی گندم آبی، یونجه و سیب زمینی محاسبه شد. سپس نقشه سنتی کلاس تناسب اراضی این محصولات بر اساس نقشه اجزاء واحد اراضی تهیه گردید. همچنین نقشه تناسب اراضی گندم آبی، یونجه و سیب زمینی با استفاده از تکنیک زمین آمار تهیه و دقت آن با نقشه سنتی مقایسه گردید. علاوه بر این تولید پتانسیل و پیش بینی شده گندم آبی، یونجه و سیب زمینی بر اساس مدل فائو محاسبه گردید. منطقه مورد مطالعه دارای حدود 88/34 ، 61/36 و 08/39 درصد کلاسN2 (به ترتیب برای گندم آبی، یونجه و سیب زمینی)، 72/21، 22/6 و 92/60 درصد کلاسN1 (به ترتیب برای گندم آبی، یونجه و سیب زمینی) و 40/43 ،17/57 و 0 درصد کلاس S3 (به ترتیب برای گندم آبی، یونجه و سیب زمینی) می باشد. محدودیت های اصلی منطقه برای کشت این محصولات عمدتاً توپوگرافی، سنگریزه و pH می باشد. میزان تولید پتانسیل به ترتیب برای گندم آبی، یونجه و سیب زمینی (01/9، 32/23 و 85/51 تن در هکتار) محاسبه شد. نتایج شاخص کاپا نشان داد که نقشه زمین آماری تناسب اراضی (24/0، 23/0 و 18/0 به ترتیب برای گندم آبی، یونجه و سیب زمینی) دارای دقت کمتری در مقایسه با نقشه سنتی تناسب اراضی (49/0، 46/0 و 36/0 به ترتیب برای گندم آبی، یونجه و سیب زمینی) می باشد. همچنین نتایج نشان داد که بیشترین مقادیر شاخص تناسب اراضی و تولید پیش بینی شده در واحدهای اراضی دشت دامنه ای و فلات مشاهده شد.

گندم یکی از مهم ترین گیاهان زراعی در ایران و استان کردستان می باشد.کیفیت خاک شامل کیفیت فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی است که نقش مهمی در عملکرد گندم دارد. پایش تغییرات شاخص کیفیت خاک، روشی ساده و معمول جهت ارزیابی کیفیت خاک است. این پژوهش به منظور )الف) تعیین مجموعه حداقل ویژگی های موثر(MDS) بر کیفیت خاک مزارع گندم دیم، )ب( ارزیابی وضعیت کیفیت خاک با استفاده از شاخص وزنی تجمعی کیفیت خاک، )ج ) بررسی رابطه بین شاخص کیفیت خاک و عملکرد گندم دیم )د( بررسی اثر نوع خاک بر کیفیت خاک و عملکرد گندم دیم و (ح) ارزیابی روش های وزن دهی در منطقه ای به مساحت 5300 هکتار در قروه انجام شد. بر اساس نقشه خاک (در دو رده انتی سولز و اینسپتی سولز) 100 نمونه خاک و عملکرد گندم جمع آوری شد. شش ویژگی شامل رس، CEC، شن، فسفر، پتاسیم و تنفس میکروبی به عنوان مجموعه حداقل داده (MDS) در مزارع گندم با استفاده از روش تجزیه به مولفه های اصلی (PCA) تعیین شدند. سپس کیفیت خاک با استفاده از شاخص وزنی تجمعی کیفیت خاک در دو مجموعه کل داده (TDS) و مجموعه حداقل داده (MDS) و روش های وزن دهی رگرسیون چندگانه (M) و تجزیه عامل (P) ارزیابی شد. در نهایت شاخص های کیفیت خاک بر اساس دو روش وزن دهی (SQI-P و SQI-M) محاسبه شد. شاخص کیفیت خاک محاسبه شده با استفاده از روش وزن دهی رگرسیون چندگانه (SQI-M) همبستگی معنی داری بیشتری با عملکرد گندم دیم (62/0=r) در مقایسه با شاخص کیفیت خاک محاسبه شده با استفاده از روش وزن دهی تجزیه عامل (SQI-P) داشت (59/0=r). علاوه بر این نتایج نشان داد که میانگین شاخص های کیفیت خاک ( SQI-MوSQI-P) و عملکرد گندم دیم در رده اینسپتی سولز بیشتر از رده انتی سولز بود، اگرچه تفاوت ها معنی دار نبود. بر اساس هر دو شاخص کیفیت خاک (SQI-P، SQI-M)، در رده انتی سولز کلاس های کبفیت خاک یک و دو در مقایسه با رده اینسپتی سولز کمتر بود.

در مطالعات تناسب اراضی رابطه بین زمین و نوع بهره وری از آن مشخص می شود، سپس بر اساس آن استفاده مناسب برای بهره برداری پایدار توصیه می شود. روش ارزیابی تناسب اراضی یک سیستم ارزیابی اراضی پیشنهادی از طرف سازمان خوار و بار جهانی (فائو) است، که یکی از رایج ترین و کاربردی ترین روش ها می باشد. گندم و جو از مهم ترین محصولات زراعی در ایران و استان کردستان می باشند که نفشه تناسب اراضی می تواند مناسب ترین واحد اراضی را برای کشت این گیاهان با توجه به خصوصیات اراضی مشخص کند. هدف از این پژوهش تعیین شاخص اراضی برای محصولات زراعی گندم و جو و تهیه نقشه تناسب اراضی آنها به دو صورت سنتی و رقومی می باشد. حوضه مورد مطالعه در منطقه قروه واقع شده که مساحت 6500 هکتار را پوشش می دهد. ابتدا نقشه اجزاء اراضی به روش فیزیوگرافی ماهلر تهیه و سپس بر اساس آن 17 پروفیل شاهد خاک در هز اجزاء واحد اراضی حفر، تشریح و نمونه برداری شدند. همچنین 105 نمونه اوگر (بر اساس روش هایپرکیوب) در سه عمق (0-20، 20-50 و 50-100 سانتی متری) برداشت شد. در تمامی نمونه ها خصوصیات بافت خاک، اسیدیته، کربن آلی، کربنات کلسیم، گچ، ESP، ٍهدایت الکتریکی و سنگریزه اندازه گیری شد. با استفاده از خصوصیات اقلیم، خاک و توپوگرافی شاخص تناسب اراضی گندم دیم و جو محاسبه گردید. سپس نقشه سنتی کلاس تناسب اراضی بر اساس نقشه اجزاء واحد اراضی تهیه گردید. علاوه بر این نقشه تناسب اراضی رقومی با استفاده از تکنیک نقشه برداری رقومی و با استفاده از مدل شبکه عصبی مصنوعی تهیه و دقت آن با نقشه سنتی مقایسه گردید. منطقه مورد مطالعه دارای حدود 61/36 درصد کلاسN2 ، 32/40 درصد کلاسN1 و 53/22 درصد کلاس S3 برای گندم دیم می باشد. همچنین برای جو 61/35 درصد دارای کلاس N2، 61/37 درصد کلاس N1 و 78/26 درصد کلاس S3 می-باشد. محدودیت های اصلی منطقه برای کشت این محصولات عمدتاً اقلیم، توپوگرافی، سنگریزه و pH می باشد. برای پیش بینی شاخص های اراضی گندم و جو در روش رقومی داده های کمکی شامل نقشه اجزاء واحد اراضی، شاخص MRRVF، شیب، فاکتور LS، شاخص MRVBF، باند 5 و 2 مهم ترین بودند. نتایج اعتبارسنجی مدل به ترتیب برای گندم و جو بر اساس شاخص های آماری میانگین ریشه مربعات خطا، میانگین خطا و ضریب تبیین 56/6، 81/4، 68/0 و 75/6، 31/4، 68/0 بود. همچنین نتایج شاخص کاپا نشان داد که نقشه تناسب اراضی به روش رقومی (72/0 و 54/0 به ترتیب برای گندم و جو) دارای دقت بیشتری در مقایسه با نقشه سنتی تناسب اراضی (45/0 و 43/ به ترتیب برای گندم و جو) می باشد.

با توجه به سرعت بسیار بالای تکنولوژی و ظهور پیوسته روشهای نوین تر، سریع تر و ارزان تر لازم است تا ابزارهای اندازه گیری در تمامی حوزه های علوم به روز شوند. در این پژوهش سعی شده است تا از تکنیک TDR در زمینه مانیتور نمودن رفتار توده های لغزشی، شناسایی موقعیتهای نشتی و اندازه گیری سطح آب زیرزمینی استفاده شود. در این تحقیق از تکنیک بازتاب سنجی حوزه زمان یا TDR که یکی از روشهای الکترومغناطیس کاربردی است استفاده شده است. دستگاه TDR یک پالس الکترومغناطیس به درون یک محیط ناشناس ارسال می کند و انعکاسهای آن را با انعکاسهای ناشی از یک امپدانس استاندارد مقایسه می کند. و با این مقایسه می توان به ویژگیهای محیط تحت آزمون پی برد. در این پژوهش برای دستیابی به اهداف تحقیق مطالعات میدانی و آزمایشگاهی انجام گردید. مطالعات میدانی در ساختگاه سد داریان و به موازات آن مطالعات آزمایشگاهی در آزمایشگاه علوم خاک دانشگاه کردستان انجام شدند. آزمونهای آزمایشگاهی شامل بخش عمده شناسایی موقعیتهای نشت در مصالح خاکی و بهبود دقت محاسبه موقعیتهای چندگانه نشت با استفاده از سیستم TDR بود. برای این هدف آزمونهای مختلفی انجام شد تا دقت روش TDR در نشت یابی مورد ارزیابی قرار گیرد. در مرحله اول تعداد نقاط نشتی شبیه شازی شده ( نقاط تماس سنسور TDR با آب ) به صورت تدریجی افزایش داده شد و در مرحله دوم گسترش نشت (افزایش طول تماس سنسور TDR با آب ) و اثر آن بر دقت روش TDR مورد ارزیابی قرار گرفت. آزمونهای صحرایی نیز به دو بخش شناسایی تغییر شکلهای زیر سطحی و شناسایی سطح آب زیرزمینی در چاه های مشاهده ای سد داریان با TDR عمده تقسیم شدند. بررسی ها نشان داد که هرچه تعداد نقاط تماس کابل TDR با آب بیشتر باشد دقت موقعیت یابی سیستم TDR کاهش می یابد. به عیارت دیگر دقت موقعیت یابی یک نقطه نشت تحت تاثیر نقاط نشتی نزدیک تر از خود به تولید کننده پالس قرار می گیرد. همچنین در آزمون دیگری نویسندگان نشان دادند هر چه طول تماس کابل TDR با آب در نقاط نزدیکتر به یونیت TDR بیشتر باشد دقت موقعیت یابی نقاط دورتر از تولید کننده پالس با خطای ببیشتری همراه خواهد بود. برای بهبود دقت سیستم نشت یاب TDR نویسندگان با ایجاد تغییراتی در هندسه کابل دو رشته ای مورد استفاده در چند نقطه، تعدادی نقاط رفرنس ایجاد کردند به گونه ای که انعکاس مربوط به آن به آسانی

شوری و قلیایی بودن خاک یکی از مشکلات عمده ی مناطق خشک و نیمه خشک می باشد. شور شدن خاک را می توان به عنوان یک خطر قابل توجه برای جوامع بشری در نظر گرفت که دامنه آن روز به روز در حال افزایش است. برای مدیریت خاک ها تحت تاثیر نمک اطلاعات زیادی لازم است و برای بدست آوردن اطلاعات نیاز به نمونه برداری زیادی می باشد. از آنجا که اندازه گیری مستقیم ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک مشکل، زمان بر و پرهزینه است. لذا روش های سریع، کم هزینه و دقیق تعیین شوری خاک، می تواند یک اقدام بسیار ارزشمند برای مدیریت بلند مدت این خاک ها باشد،که طیف سنجی یکی از این روش هاست. بنابراین، هدف این پژوهش ارزیابی توانمندی طیف سنجی انعکاسی در برآورد شوری خاک و خصوصیات وابسته به آن در خاک های واقع در دشت شهرستان قروه در استان کردستان بود. در مجموع 100 نمونه خاک جمع آوری شد. نمونه ها به صورت دست خورده از عمق30 -0 سانتی متری سطح خاک به روش تصادفی طبقه بندی شده برداشته شد و پارامترهای بافت خاک، هدایت الکتریکی، اسیدیته، ماده ی آلی، پایداری خاکدانه، نسبت جذب سدیم، ظرفیت تبادل کاتیونی و کربنات کلسیم معادل خاک در شرایط آزمایشگاهی اندازه گیری شد. آنالیز طیفی نمونه های خاک با استفاده از دستگاه طیف سنجی زمینی در گستره طول موج 2500- 350 نانومتر انجام شد. پس از ثبت طیف ها، تاثیر انواع مختلف روش های پیش پردازش بر طیف ها مورد ارزیابی قرار گرفت. سپس با استفاده از روش های مختلف داده کاوی همچون رگرسیون خطی چندگانه گام به گام (SMLR) و شبکه عصبی مصنوعی (ANN) با بهره گیری از داده های طیفی خاک، پارامتر های مورد مطالعه پیش بینی شدند. به منظور ارزیابی دقت مدل های پیشنهادی از آماره های مختلفی همچون ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE)، ضریب تبیین (R2)، شاخص انطباق (d) و درصد انحراف نسبی (RPD) استفاده شد. بهترین نتایج حاصل از آماره ضریب تبیین (R2) دو روش شبکه عصبی و رگرسیون خطی در قسمت صحت سنجی برای کربن آلی 68/0 و 66/0 و هدایت الکتریکی 88/0 و 45/0 بدست آمد. در مجموع نتایج این پژوهش نشان داد، استفاده از داده های طیفی خاک می تواند به عنوان روشی غیرمستقیم در برآورد برخی ویژگی های خاک های مبتلا به نمک مورد استفاده قرار گیرد.

کیفیت خاک عبارت از توانایی خاک جهت حفظ توان تولید بیولوژی، بهبود کیفیت آب و هوا و همچنین تامین سلامت انسان، گیاه و حیوان است. تخریب جنگل و تغییر کاربری اراضی یکی از عوامل موثر بر کیفیت خاک می باشد. منطقه مریوان در استان کردستان جزو مناطق جنگلی زاگرس می باشد که با توجه به افزایش جمعیت در چند دهه اخیر و افزایش نیاز به غذا مورد تهدید قرار گرفته و بخش هایی از آن تحت کشت زراعت رفته است. هدف از این تحقیق، ارزیابی اثر جنگل تراشی بر روی کیفیت خاک با استفاده از شاخص های کمی کیفیت خاک می باشد. 8 نیمرخ خاک در جایگاه های مختلف (شانه شیب، پشته شیب، پای شیب و پنجه شیب) دو شیب تپه مجاور هم، تحت کاربری جنگل تغییریافته به زراعت (با شرایط یکسان) حفر و تشریح شدند. علاوه بر این در هر کاربری در هر موقعیت شیب، 3 نمونه خاک از عمق 20-0 سانتی متری برداشت شد. ویژگی-های بافت خاک، شن ریز، کربن آلی، ظرفیت تبادل کاتیونی، رطوبت معادل ظرفیت زراعی، رطوبت معادل نقطه پژمردگی دائم، جرم ویژه ظاهری، تخلخل، هدایت الکتریکی، اسیدیته (pH)، آهک، ازت کل، فسفر و پتاسیم قابل دسترس، شدت تنفس میکروبی و نسبت سدیم جذب سطحی-شده (SAR) خاک اندازه گیری شد. کیفیت خاک با استفاده از دو مدل شاخص کیفیت وزنی تجمعی (SQIw) و شاخص کیفیت نمرو (SQIn) و در دو مجموعه کل (TDS) و حداقل (MDS) داده ها ارزیابی شد. نتایج نشان داد دو کاربری (جنگل و زراعت) از لحاظ مقدار جرم مخصوص ظاهری، تخلخل، سلیت، رس، آهک، شن ریز، اسیدیته ، ماده آلی، شدت تنفس میکروبی، ازت-کل، رطوبت قابل دسترس، ظرفیت تبادل کاتیونی و شاخص های کیفیت وزنی تجمعی و نمرو دارای اختلاف معنی داری بودند و تغییر کاربری اراضی جنگلی به زراعی منجر به تخریب مالی سول ها شده است. همچنین نتایج نشان داد که موقعیت های پایین شیب (پنجه شیب و پای شیب) دارای مقادیر بیشتر رس، کربن آلی، رطوبت قابل دسترس، شن ریز، سیلت، ازت کل، فسفر قابل دسترس، پتاسیم قابل دسترس، ظرفیت تبادل کاتیونی، شدت تنفس میکروبی و شاخص های کیفیت وزنی تجمعی و نمرو و مقادیر کمتر آهک، هدایت الکتریکی، فرسایش پذیری، pH و SAR در مقایسه با موقعیت های بالای شیب بودند. خاک های تشکیل شده در موقعیت های پایین شیب دارای عمق و تحول بیشتری در مقایسه با موقعیت های بالای شیب بودند. همبستگی مثبت و معنی داری بین شاخص های کیفیت خاک در دو مجموعه کل

کربن آلی خاک به عنوان بزرگترین منبع کربن اکوسیستم خاکی نشان دهنده ی تبادلی مهم ما بین اتمسفر و خاک از طریق فرآیند های فتوسنتز و تجزیه ی ماده ی آلی خاک است. کربن آلی خاک فقط یک منبع برای کربن نیست، بلکه خواص فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی خاک را نیز تحت تاثیر قرار می دهد این امر تاثیر قابل توجهی بر پایداری کشاورزی دارد. بنابراین کربن آلی خاک شاخصی از کیفیت خاک و پایداری محیط زیست خاک است. ذخیره کربن آلی خاک با فعالیت های اخیر بشر مانند تغییر کاربری و مدیریت زمین به شدت کاهش یافته است. مطالعات نشان داده است که میزان انتشار گازهای گلخانه ای به اتمسفر و تشدید گرمایش جهانی با ترسیب کربن آلی در خاک کاهش یافته است. در این زمینه درک تعادل بین ورودی و خروجی کربن آلی خاک و مکانیسم ها و عوامل کنترلی آن راهکاری برای بهبود ترسیب کربن آلی در خاک است تا وظایف مهم اکوسیستم مانند حفظ تنوع زیستی، تولید مواد غذایی و زیست توده به خوبی انجام پذیرد. بنابراین اطلاعات پایه ای مربوط به ذخیره ی کربن آلی خاک برای توصیف پویایی و مبادله ی کربن ضروری است. هدف از تحقیق حاضر، نقشه برداری رقومی کربن آلی خاک در شهرستان مریوان با بهره گیری از داده های کمکی (پارامترهای اراضی و تصاویر ماهواره ای) و مدل شبکه عصبی است. 137 نمونه خاک از عمق 30-0 سانتی متری خاک از منطقه موردمطالعه به وسعت 20000 هکتار برداشت شد و بافت، هدایت الکتریکی، کربن آلی و واکنش خاک اندازه گیری شد. داده های کمکی از تصویر ماهواره ای لندست 8 سنجنده +ETM و مدل رقومی ارتفاع استخراج گردید. جهت برقراری ارتباط بین پارامترهای کمکی و کربن آلی خاک از مدل شبکه عصبی استفاده شد و در نهایت با استفاده از این مدل کربن آلی خاک منطقه برآورد و نقشه آن تهیه شد. بر اساس نتایج آنالیز حساسیت، شاخص تفاضلی نرمال شده ی پوشش گیاهی، باند 3، شاخص خیسی، شاخص همواری دره و فاکتور شیب- طول شیب، به ترتیب بیشترین تاثیر را در تخمین کربن آلی خاک داشتند. نتایج نشان داد مقدار کربن آلی خاک بین 45/8-26/0 درصد متغیر بوده و بیشترین مقدار کربن آلی خاک در مناطقی که عمدتاً دارای پوشش جنگلی و فیزیوگرافی کوه و تپه هستند و مناطق تحت پوشش تالاب اطراف دریاچه زریبار تخمین زده شد. داده های کمکی در کاربری های مختلف از لحاظ آماری دارای اختلاف معنی داری بودند که ارتباط داده های کمکی با کربن آ

شوری و قلیائیت خاک یکی از مشکلات عمده در مناطق خشک و نیمه خشک می باشد. در چنین شرایط اقلیمی، نمک های محلول در سطح خاک تجمع یافته و باعث کاهش عملکرد و حاصلخیزی خاک می شوند. شناسایی و نقشه برداری خاک های مبتلا به نمک می تواند به اصلاح و بهبود مدیریت آن ها کمک کند. هدف از تحقیق حاضر نقشه برداری رقومی شوری خاک در منطقه ی قروه با بهره گیری از داده های کمکی (پارامترهای اراضی و تصاویر ماهواره ای) و مدل رگرسیون درختی می باشد. 150 نمونه خاک از عمق 30-0 سانتی متری خاک منطقه مورد مطالعه به وسعت 30000 هکتار برداشت و هدایت الکتریکی، کاتیون ها و آنیون های محلول و pH اندازه گیری شد. داده های کمکی از تصویر ماهواره ای لندست 8 سنجنده +ETM و مدل رقومی ارتفاع استخراج گردید. جهت برقراری ارتباط بین پارامترهای کمکی و هدایت الکتریکی خاک از مدل رگرسیون درختی استفاده شد و در نهایت با استفاده از این مدل هدایت الکتریکی خاک منطقه برآورد و نقشه آن تهیه شد. بر اساس نتایج آنالیز حساسیت شاخص شوری، شاخص MrVBF، شاخص NDVI، شاخص خیسی، باند 7 و باند 3 به ترتیب بیش ترین تاثیر را در تخمین شوری خاک داشتند. نتایج نشان داد مقدار شوری خاک بین 93/6-23/0 دسی زیمنس بر متر متغیر بوده و بیشترین مقادیر شوری خاک در مناطق مرکزی با فیزیوگرافی اراضی پست و کاربری اراضی بایر می باشد. در مناطق مرکزی با شوری زیاد، داده های کمکی شامل شاخص شوری، شاخص MrVBF، شاخص خیسی، باند 7 و باند 3 بیشترین مقدار و شاخص NDVI کم ترین مقدار را داشتند. نتایج مقایسه میانگین پارامترهای کمکی در دو کلاس شور و غیر شور صحت این مطالب را هم تایید می کند؛ به طوری که دو کلاس شور و غیر شور دارای اختلاف آماری معنی داری (05/0p<) از لحاظ پارامترهای کمکی شاخص MrVBF، شاخص NDVI، شاخص شوری و شاخص خیسی بودند. نتایج اعتبار سنجی مدل به روش اعتبارسنجی متقاطع بر اساس شاخص های آماری (205/0، 25/0، 042/0 و 63/0 به ترتیب برای ریشه میانگین مربعات خطا، خطای استاندارد نسبی، میانگین خطا و ضریب تبیین) نشان دهنده دقت نسبتاً مطلوب مدل رگرسیون درختی جهت تخمین شوری خاک می باشد.

نقش فرسایش خاک در کاهش حاصلخیزی خاک و تولید رسوب و پر شدن مخازن سدها از اهمیت فراوانی برخوردار است. به دلیل فقدان ایستگاه های هیدرولوژی در اکثر مناطق، خصوصاً ایران، به منظور محاسبه میزان فرسایش خاک و رسوب و رواناب تولید شده، از مدل سازی استفاده می شود. به همین منظور در این تحقیق میزان رواناب حوزه سد گاوشان با استفاده از مدل GeoWEPP در سه مقیاس زمانی الف) ماهانه ب) میانگین ماهانه در بلند مدت و ج) سالانه، شبیه-سازی شد. برای ارزیابی نتایج مدل از شاخص های نش ساتکلیف (NSE) و ضریب تبیین(R2) استفاده شد. نتایج نشان داد که مدل GeoWEPP در مقیاس ماهانه کارایی کمی در برآورد رواناب دارد، با این حال دقت آن در مقیاس میانگین ماهانه برای برآورد رواناب (59/1-NSE=، 14/0R2=) و رسوب (NSE<0) نسبت به مقیاس های دیگر بهتر بود. در گام بعد با توجه به تاثیر زیاد پارامترهای اقلیمی روی نتایج حاصل از مدل، مدل با استفاده از پارامترهای شدت بارندگی نیم ساعته و زمان پیک شدت بارش، واسنجی شد. نتایج بدست آمده حاکی از افزایش دقت مدل در هر سه مقیاس زمانی پس از واسنجی بود (NSE>0). در این حالت نیز کارایی مدل در مقیاس میانگین ماهانه برای رواناب (16/0NSE= و 45/0R2=) بیشتر از دیگر مقیاس ها بود. نتایج حاصل از این پژوهش نشان می دهد در صورت انجام واسنجی می توان دقت قابل قبولی را از مدل GeoWEPP برای برآورد رواناب انتظار داشت.

تعیین دقیق هدایت هیدرولیکی اشباع (Ks) در مدل سازی جریان آب و انتقال املاح در خاک، طراحی سیستم های آبیاری و زهکشی، مدل سازی آب های زیر زمینی و فرایندهای زیست محیطی ضروری است. در تعیین Ks از روش های صحرایی و آزمایشگاهی مختلفی استفاده می شود. این روش ها چه در صحرایی و چه آزمایشگاه، پر هزینه، زمان بر و دشوار بوده و معمولاً به دلیل غیرهمگن بودن خاک و خطاهای آزمایشگاهی غیرقابل اعتماد می باشند. یکی از راهکارهای جایگزین جهت غلبه بر این مشکل، استفاده از روش های غیرمستقیم همچون توابع انتقالی خاک می باشد. در این پژوهش کارایی شبکه های عصبی مصنوعی و رگرسیون های آماری، با بهره گیری از ویژگی های زودیافت خاکی و داده های عوارض زمین، در تخمین Ks ارزیابی شد. جهت اشتقاق توابع، برخی از ویژگی های زودیافت خاکی و همچنین هدایت هیدرولیکی اشباع 95 نقطه مطالعاتی از زیرحوزه های آبخیز چرداول - چمشیر در استان ایلام با استفاده از پرمامتر گوالف اندازه گیری شد. داده های عوارض زمین این نقاط نیز با استفاده از مدل رقومی ارتفاع استخراج گردید. سپس اعتبار توابـع اشـتقاق یافتـه در تعیین هدایت هیدرولیکی اشباع خاک، با استفاده از جذر میانگین مربعات خطا (RMSE)، میانگین خطا (ME) و ضریب همبستگی پیرسون (r) ارزیابی شد. با توجه به نتایج، هدایت هیدرولیکی اشباع با میانگین هندسی قطر ذارت و مقدار شن دارای بیشترین همبستگی بود (به ترتیب دارای ضـرایب همبستگی 58/0 و 56/0). بین داده های عوارض زمین و هدایت هیدرولیکی اشباع خاک همبستگی معنی داری (05/0p<) وجود نداشت. نتایج نشان داد که هدایت هیدرولیکی اشباع خاک می تواند با دقت متوسطی با استفاده از توابع انتقالی اشتقاقی توسط رگرسیون خطی چندگانه گام به گام برآورد شود (0.61 = r و RMSE=1.01 Ln (mm/hr)). نتایج همچنین بیان گر این موضوع بود که هدایت هیدرولیکی اشباع می تواند با استفاده از ویژگی های زودیافت خاکی توسط شبکه عصبی مصنوعی نیز پیش بینی شود (0.75 = r و RMSE=9.34 mm/hr). با توجه به نتایج، استفاده از داده های عوارض زمین به همراه ویژگی های زودیافت خاکی می تواند منجر به برآوردهایی دقیق تر از هدایت هیدرولیکی اشباع خاک گردد (0.86 = r و RMSE=4.09 mm/hr). این در حالی است که بهره گیری از داده های عوارض زمین به تنهایی در شبکه های عصبی برآوردهایی قابل قبول از هدایت هیدرولیکی اشباع خاک ندا

شاخص فرسایش پذیری خاک بیان کمی و کیفی حساسیت ذاتی ذرات خاک به جدا شدن و انتقال آن ها به وسیله عوامل فرسایشی است و در واقع بیانگر تاثیرگذاری بسیاری از خصوصیات خاک و تاثیرات متقابل آن هاست. هدف از تحقیق حاضر پهنه بندی رقومی فرسایش پذیری خاک در منطقه دهگلان استان کردستان با استفاده از داده های کمکی (سنجش از دور و پارامترهای سرزمین) و مدل شبکه عصبی مصنوعی می باشد. 100 نمونه خاک از عمق 30-0 سانتی متری لایه سطحی خاک منطقه مورد مطالعه به وسعت 48701 هکتار برداشت شد و سپس کلاس ساختمان خاک، درصد شن، سیلت، رس، شن ریز، آهک، ماده آلی، هدایت الکتریکی و pH در آزمایشگاه اندازه گیری شد. علاوه بر این نفوذپذیری پایه خاک در صحرا با استفاده از استوانه های مضاعف اندازه گیری شد. سپس از طریق معادله ویشمایر اسمیت مقدار فرسایش پذیری خاک منطقه مورد مطالعه محاسبه گردید. همچنین داده های کمکی از تصویر ماهواره ای لندست 8 و مدل رقومی ارتفاع استخراج گردید. در نهایت با استفاده از مدل شبکه عصبی مصنوعی، فرسایش -پذیری خاک منطقه برآورد و نقشه آن تهیه شد. مقدار فرسایش پذیری خاک بین 45/0-0 تن در هکتار ساعت بر هکتار مگا ژول میلی متر متغیر بود. نتایج نشان داد بیشترین مقادیر فرسایش پذیری خاک در مناطق مرتفع جنوبی حوزه با پوشش گیاهی کم و شیب زیاد، تخمین زده شد. همچنین در این مناطق شاخص NDVI شاخص رس، شاخص خیسی و شاخص MrVBF کمترین مقدار را داشتند. نتایج نشان دهنده ارتباط بین فاکتور فرسایش پذیری خاک با داده های کمکی بود. هم چنین نتایج نشان داد که با استفاده از تعدادی محدودی داده می توان برآورد نسبتاً دقیقی از میزان فرسایش پذیری خاک منطقه مورد مطالعه داشت.

تغییرات غیر علمی و نا آگاهانه کاربری اراضی دارای اثراتی منفی بر ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک می باشد. بنابراین، ارزیابی تاثیر تغییر کاربری اراضی بر ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک جهت پرداختن به موضوع کشاورزی پایدار امری ضروری است. با توجه به گستردگی تغییرات کاربری اراضی در ایران به ویژه در استان کردستان، این پژوهش به منظور ارزیابی برخی ویژگی های فیزیکی و شیمیایی و اجزای کربن آلی خاک در کاربری های مختلف اراضی در منطقه بانه انجام شد. بدین منظور در سه کاربری مرتع، جنگل و اراضی زراعی سه ایستگاه به طور تصادفی انتخاب شد. در هر ایستگاه با کاربری معین، از دو عمق 15-0 و 30-15 سانتی متری خاک نمونه هایی دست خورده و دست نخورده در سه تکرار برداشت شده و در آزمایشگاه مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نتایج نشان داد که تاثیر تغییر کاربری اراضی بر درصد شن، سیلت و رس چندان مشخص و معنی داری نمی باشد. این در حالی است که تغییر کاربری اراضی سبب افزایش جرم مخصوص ظاهری، کاهش تخلخل، کاهش هدایت هیدرولیکی خاک و کاهش پایداری خاکدانه ها شده است. تغییر کاربری اراضی همچنین موجب افزایش هدایت الکتریکی و واکنش خاک شده و با افزایش عمق مقدار آن ها نیز افزایش یافته است. بر اساس نتایج بررسی پایداری خاکدانه ها، با کاهش اندازه خاکدانه ها، درصد خاکدانه های پایدار و مقدار کربن آلی آن ها کاهش می یابد. نتایج همچنین نشان داد که خاکدانه های درشت در مقایسه با سایر خاکدانه ها دارای حساسیت بیشتری به تغییر کاربری اراضی می باشند. بیشترین درصد خاکدانه های درشت (0/25-8 میلی متر) در جنگل و بیشترین درصد خاکدانه های ریز (25/0-053/0 میلی متر) در اراضی زراعی مشاهده گردید. همچنین نتایج این پژوهش نشان داد که تغییر کاربری اراضی دارای تاثیر معنی دار و کاهشی بر مقدار کربن آلی خاک می باشد. بر اساس نتایج به دست آمده متوسط کربن آلی در کاربری جنگل معادل 99/4 درصد و در اراضی زراعی و مراتع به ترتیب معادل 32/2 و 79/1 درصد می باشد. نتایج به دست آمده از بخش بندی اندازه ای کربن آلی خاک نشان داد در هر سه کاربری با کاهش اندازه ذرات از شن به رس، مقدار کربن آلی کاهش می یابد. بیشترین مقدار کربن آلی در ذرات هم اندازه شن در کاربری جنگل (62/4%) و کمترین مقدار آن در کاربری مرتع در بخش هم اندازه رس (7

شاخص فرسایش پذیری خاک بیان کمی و کیفی حساسیت ذاتی ذرات خاک به جدا شدن و انتقال به وسیله عوامل فرسایشی است و درواقع بیانگر تاثیرگذاری بسیاری از خصوصیات خاک و نیز تاثیرات متقابل آن هاست. هدف از تحقیق حاضر پهنه بندی رقومی فرسایش پذیری خاک شهرستان بانه (استان کردستان) با استفاده از مدل SOLIM می باشد. روش انجام تحقیق شامل عملیات صحرایی، مطالعات کتابخانه ای و استفاده از نرم افزارهایExcel, ArcGIS, SAGA, RETC, GS+, NeuroSolution5 و مدل SoLIM می باشد. در تحقیق حاضر بر اساس تکنیک هایپرکیوب 217 نمونه از خاک منطقه موردمطالعه وسعت 4000 هکتار در عمق 30-0 سانتی متری لایه سطحی خاک برداشت شده و سپس مقادیر آهک، کلاس بافت خاک، کلاس ساختمان خاک، درصد شن، سیلت، رس، ظرفیت تبادل کاتیونی، هدایت الکتریکی، واکنش خاک، گچ و ماده آلی در آزمایشگاه خاکشناسی اندازه گیری شده است. پس از تعیین پارامترهای مذکور از طریق معادله واعظی مقدار فرسایش پذیری خاک شهرستان بانه محاسبه گردید، سپس با استفاده از مدل SOLIM پهنه بندی رقومی فرسایش پذیری خاک شهرستان بانه برآورد گردیده است که مقدار آن بین (t.h/Mj.mm) (0095/0- 0094/0) متغیر می باشد. نتایج نشان داد که با استفاده از تعدادی محدودی داده می توان برآورد نسبتاً دقیقی از میزان فرسایش آبی و خاک ازدست رفته از منطقه موردمطالعه داشت. همچنین نتایج بررسی ها نشان داد بیشترین مقدار فرسایش پذیری در مناطق شمالی، شمال غربی و شرقی و جنوب غربی شهرستان بانه به دلیل برخورداری از پوشش گیاهی نسبتاً کم، تخمین زده شده که منجر به فرسایش آبی بیشتر در این مناطق شده است.

این پژوهش به منظور پارامتریابی و ارزیابی مدل CENTURY و شبیه سازی تولید، پویایی کربن آلی و نیتروژن در اکوسیستم های چمنزار دهگلان در کردستان انجام شده است. برای انجام این تحقیق چمنزارهای بلدستی و گردنه صلوات آباد، در نظر گرفته شد. ابتدا مقادیر کربن، نیتروژن، فسفر و گوگرد گیاه و خاک و همچنین لیگنین گیاه در مناطق مذکور اندازه گیری شد. سپس با استفاده از داده های تحقیق و منابع علمی پارامترهای مدل تعیین گردید. مقایسه کمیت های شبیه سازی شده با مشاهده شده نشان داد که کارایی مدل CENTURY در شبیه سازی تولید، نیتروژن گیاه و خاک و کربن آلی گیاه و خاک رضایت بخش است. مدل به خوبی اثر مدیریت های مختلف بر میزان تولید، مقدار نیتروژن گیاه و خاک و کربن آلی گیاه و خاک را نشان داد. نتایج پیش بینی های مدل در خصوص روند تغییرات تولید، نیتروژن و کربن آلی خاک تحت سناریوهای مختلف حاکی از آن است که در دراز مدت تفاوتی بین مولفه های (تولید، نیتروژن و کربن آلی خاک) چمنزار تحت چرای اصولی و با چمنزار تحت رعایت زمان چرا و ظرفیت چرا ایجاد نخواهد شد. در دراز مدت درو علوفه، چرای مفرط و چمنزار تبدیل شده به کشت گندم و یونجه باعث کاهش عملکرد اکوسیستم خواهد شد. بنابراین کاربری زمین به صورت چمنزار تحت چرای دام با رعایت زمان و ظرفیت چرایی به عنوان مناسب ترین گزینه پیشنهاد می گردد. با توجه به نتایج پیش بینی های مدل پیشنهاد می گردد با در نظر گرفتن سایر جنبه های استفاده از کودها، مقدار 100 کیلوگرم کود اوره جهت افزایش عملکرد اکوسیستم چمنزار در ابتدای شروع فصل رویش به چمنزار اضافه گردد.

بلوط وی ول (Quercus libani ( از درختان بومی استان کردستان و یکی از گونه های جنگلی مهم و شاخص در زاگرس شمالی است. دامنه گسترش آن مناطق محدودی از استان آذربایجان غربی و کردستان را در برمی گیرد. ارتفاع از سطح دریا از فاکتورهای مهم در پراکنش این گونه محسوب می شود. به منظور بررسی تاثیر ارتفاع از سطح دریا بر خصوصیات کمی و کیفی گونه وی ول در کردستان از بین رویشگاه های شناسایی شده، 108 قطعه نمونه 10 آری در سه طبقه ارتفاعی 1600-1400، 1800-1600 و 2000-1800 متری از سطح دریا برداشت شد. در هر طبقه ارتفاعی، جهات مختلف جغرافیایی(شرق، غرب، شمال و جنوب) و سه فرم زمین (یال، دره و دامنه) بررسی شد، در داخل هر قطعه نمونه، مشخصه های موردنظر شامل: قطر برابر سینه، ارتفاع درخت، سطح مقطع، تاج پوشش، کیفیت تنه، تقارن تاج، وضعیت زادآوری و رویش درختان مورد بررسی قرارگرفت. نتایج نشان داد که این گونه از لحاظ خصوصیات کمی و کیفی در ارتفاع 1800-1600 متر از سطح دریا با متوسط قطر برابر سینه 77/20 سانتی متر و ارتفاع 6 متر و تعداد 92 اصله در هکتار و سطح مقطح 75/3 متر مربع در هکتار و سطح تاج پوشش 21 درصد و حدود 7/40 درصد درختان دانه زاد و 9/37 درصد درختان با تاج متقارن و میزان رویش قطری سالیانه حدود 6/2 میلی متر در سال و 52 درصد زاد آوری با منشا دانه زاد در سطح 05/0 و 01/0 اختلاف معنی داری با طبقه ارتفاعی 1600-1400 متری داشت ولی اختلاف چندانی با طبقه ارتفاعی 2000-1800 متری ندارد. بهترین دامنه ارتفاعی درختان وی ول از نظر خصوصیات کمی و کیفی در طبقه 1800-1600 متری واقع است و بهترین حضور این گونه در فرم دره و جهت شرقی است که در سطح 01/0 و 05/0 اختلاف معنی داری با دیگر جهت های مختلف جغرافیایی و فرم زمین دارد.