این سایت در حال حاضر پشتیبانی نمی شود و امکان دارد داده های نشریات بروز نباشند
پژوهش های آبخیزداری، جلد ۳۸، شماره ۳، صفحات ۱۰۰-۱۱۹

عنوان فارسی توزیع مکانی کربن آلی خاک سطحی در گونه های گیاهی مراتع آبخیز چهلگزی شهرستان سنندج، استان کردستان
چکیده فارسی مقاله مقدمه و هدف
کربن آلی خاک، بر تمام ویژگی­ های فیزیکی، شیمیایی و زیستی خاک تأثیرگذار است و سبب حاصلخیزی خاک می‌شود و یکی از مهم‌ترین شاخص ­های کیفیت خاک است. کربن آلی خاک در بوم‌نظام ­های خشکی از جنبه­ های گوناگونی همچون کاهش اثرات گازهای گلخانه ­ای، افزایش عملکرد و حاصلخیزی خاک، کاهش فرسایش ­پذیری خاک، افزایش ظرفیت ­نگهداری آب و مواد غذایی و غیره، حائز اهمیت است. ازاین‌رو، امروزه در زمره عامل‌های تعیین‌کننده سلامت خاک طبقه ­بندی‌شده است و از آن با عناوینی همچون قلب کشاورزی پایدار و بخش حیاتی سامانه ­های تولید  یاد می ­شود. مدیریت کربن آلی به‌ویژه در خاک­هایی با کربن آلی کمتر از یک درصد (که بخش بزرگی از خاک­های ایران را شامل می ­شوند)، ضرورت اجتناب‌ناپذیری است. هدف این پژوهش، ارزیابی توان عامل‌های طیفی و غیرطیفی خاک به‌منظور پیش ­بینی توزیع مکانی کربن آلی خاک سطحی در مراتع نیمه ­خشک چهلگزی سنندج با استفاده از تحلیل عاملی و وایازی خطی چندگانه بود.
مواد و روش‌ها
داده ­های ماهواره ­ای استفاده‌شده در این پژوهش از پایگاه سازمان زمین­ شناسی آمریکا (USGS) دریافت شد. این داده‌ها از نوع اطلاعات سطح یک ماهواره لندست 8 در تاریخ 2019/06/18 بود و شماره مسیر و ردیف آن به‌ترتیب 167 و 35 بود. برای تهیه نقشه مدل طبقات ارتفاعی منطقه، از نقشه ­های پستی‌بلندی 1:25000 منطقه مطالعه‌شده به شماره‌های 5360-1 NE و 5360-1NW  و 5361-2 SWبه‌ترتیب به نام ­های ساتیله، تودارملا و هانه‌گلان استفاده شد. با انجام بازدید­های میدانی و به‌کارگیری روش فیزیونومی- فلوریستیک، مرز واحدهای همگن، اصلاح و تدقیق شد و نقشه نهایی گونه‌های گیاهی منطقه تهیه شد. برای برآورد متغیر‌های درصد پوشش تاجی، لاشبرگ، سنگ و سنگریزه و خاک لخت موجود در هر گونه گیاهی، از روش گام نقطه استفاده شد. سپس، از خاک گونه‌های مختلف مرتعی آبخیز چهلگزی، با استفاده از روش تصادفی طبقه ­بندی شده، نمونه ­برداری شد. به این منظور، تعداد 135 پایگاه تعلیمی در واحدهای کاری همگن انتخاب شد. از این تعداد، اطلاعات 105 پایگاه برای واسنجی مدل و اطلاعات 30 پایگاه برای اعتبارسنجی آن به‌کار گرفته شد. در هر یک از پایگاه ­های تعلیمی به شیوه تصادفی، یک نمونه خاک ترکیبی متشکل از نه مشاهده از ژرفای صفر تا 20 سانتی‌متری خاک سطحی برداشت شد. در هر نمونه، محتوای کربن آلی خاک با استفاده از روش تیتراسیون والکلی-بلاک اندازه‌گیری شد. به‌منظور تعیین یک مدل مناسب برای پیش ­بینی کربن آلی خاک سطحی، 21 متغیر بررسی شد. این متغیرها مشتمل بر 14 متغیر طیفی و هفت متغیر شکل معیار بودند. با استفاده از فن تحلیل عاملی مبتنی بر روش اکتشافی متغیرهای مد نظر به سه عامل (رنگ خاک، پوشش گیاهی، گیتاشناسی همراه با ویژگی‌های فیزیکی خاک طبقه ­بندی شدند. این سه عامل در مجموع 80/356% تغییرات داده ­ها را تبیین کردند. با استفاده از وایازی خطی چندگانه، یک معادله وایازی مناسب (0/66=R2) برای پیش ­بینی کربن آلی خاک سطحی محاسبه شد.
نتایج و بحث
نقشه واحدهای همگن از روی­ هم ­اندازی سه لایه اطلاعات مربوط به طبقه‌های بلندی، شیب و جهت­ های دامنه­ ای و حذف واحدهای خرد، زمین صخره­ای و غیرقابل دسترس و زمین­ های کشاورزی تهیه شد و مشتمل بر 32 واحد همگن بود. نقشه پوشش گیاهی منطقه شامل پنج گونه گیاهی غالب بود. در این پژوهش، متغیرهای طیفی انعکاسی مشتمل بر 14 متغیر، از تصویرهای ماهواره‌ای استخراج شد. متغیرهای غیرطیفی (شکل معیار) نیز شامل هفت سنجه بلندی نسبی، شیب، جهت دامنه تبدیل‌شده، انحنای عمومی دامنه، انحنای عمودی و افقی دامنه و شاخص رطوبت پستی‌بلندی بودند که از مدل رقومی ارتفاع منطقه به‌دست آمدند. سپس، با انجام آزمون تحلیل عاملی شاخص کفایت نمونه برداری (KMO) بررسی شد و متغیرهای با ضریب همبستگی کمتر از 5/0 حذف شدند. این آزمون تا دستیابی به نتیجه مناسب، تکرار شد و سرانجام 8 متغیر (آلبیدوی سطح، شاخص گیاهی تفاضلی بهنجار، شاخص‌های­ سبزینگی، روشنایی و رطوبت تبدیل تسلدکپ، شاخص رس، شیب و بلندی از سطح تراز دریا) به­ عنوان متغیرهای مناسب برای ورود به مدل تحلیل عاملی انتخاب شدند. جذر میانگین مربعات خطا و میانگین نسبی خطای مطلق مدل پیشنهادی به‌ترتیب 0/191 و 0/117 محاسبه شد. مقایسه میانگین ذخیره کربن آلی خاک سطحی در گونه ­های گیاهی موجود در منطقه پژوهش‌شده با استفاده از تجزیه وردایی، معنی­ دار بود (0/01< p). بر اساس نتایج این پژوهش با تحلیل نمودار میانگین بهنجار یک ­طرفه، گونه­ های گیاهی بررسی‌شده در دو گروه بیشتر از میانگین کل کربن آلی رویشگاه (گونه ­های 1، 2 و 5) و کمتر از میانگین کل کربن آلی رویشگاه (گونه ­های 3 و 4)، طبقه ­بندی شدند.
نتیجه‌گیری و پیشنهادها
نتایج تجزیه وردایی میانگین ذخیره کربن آلی در خاک سطحی 5 گونه­ گیاهی موجود در منطقه مطالعه‌شده نشان داد که اختلاف میانگین کربن آلی خاک در گونه ­های گیاهی مد نظر معنی­ دار بود (0/01< p). میانگین وزنی کربن آلی در خاک سطحی مراتع منطقه پژوهش‌شده 1/26% به‌دست آمد. بر پایه نتایج این پژوهش و بر اساس مساحت و پستی‌بلندی منطقه و تعداد نمونه‌های برداشت‌شده، پیشنهاد می‌شود برای فراهم آوردن شرایط تغییر میانگین وزنی کربن آلی در خاک سطحی مراتع منطقه، تعداد نمونه‌ها را افزایش داد و نقاط نمونه‌برداری را با پراکنش مناسب‌تری تعیین کرد.
کلیدواژه‌های فارسی مقاله تحلیل عاملی اکتشافی،کربن آلی خاک،لندست8،متغیرهای شکل معیار،متغیرهای طیفی،مراتع نیمه‌خشک،وایازی خطی چندگانه،

عنوان انگلیسی Spatial Distribution of Surface Soil Organic Carbon in Vegetation Types of Chehelgazi Rangelands, Sanandaj City, Kurdistan Province
چکیده انگلیسی مقاله Introduction and Goal
Soil organic carbon affects all physical, chemical, and biological properties of the soil, causes soil fertility and is one of the most important soils qualities. Soil organic carbon is important in terrestrial ecosystems from various aspects such as reducing greenhouse gas effects, increasing soil yield and fertility, reducing soil erodibility, increasing water and nutrient retention capacity, etc. Therefore, today it is classified as one of the determinants of soil health and is referred to as the heart of sustainable agriculture and a vital part of production systems. Organic carbon management is an inevitable necessity, especially in soils with organic carbon less than one percent (which includes most of the soils in Iran). The aim of this study was to evaluate the power of spectral and non-spectral soil factors to predict the spatial distribution of topsoil organic carbon in the semi-arid Chehelgazi rangelands of Sanandaj using factor analysis and multiple linear regression.
Materials and Methods
The satellite data used in this study was obtained from the United States Geological Survey (USGS) database. This data is Level 1 data from the Landsat 8 satellite dated 18/06/2019, with path and row numbers 167 and 35, respectively. To prepare the elevation model map of the region, 1: 25,000 topographic maps of the study area, numbers 5360-1 NE, 5360-1NW, and 5361-2 SW, respectively named Satile, Todarmala, and Haneh-Gallan, were used. By conducting field visits and applying the physiognomic-floristic method, the boundaries of homogeneous units were modified and refined, and the final map of the plant species was prepared. In order to estimate the parameters of the percentage of canopy cover, litter, stones and pebbles, and bare soil in each plant type, the step-point method was used. Soil samples from different types of rangeland in the Chehelgazi watershed were taken using a stratified random sampling method. In this regard, a number of 135 training sites were selected in the homogeneous units. Of these sites, 105 sites were used to calibrate the model and 30 sites were used to validate it. In each of the training sites, a mixed soil sample includes of 9 observations was taken from a depth of 0 to 20 cm of the surface soil, randomly. In each sample, the SOC content was determined by Walkley-Black titration method. In order to determine an appropriate model for predicting the topsoil SOC, the 21 variables were used. These variables include 14 spectral variables and the seven morphometric variables. Using Factor Analysis (EFA), technique based on exploratory method, the considered variables were classified into three factors (soil color, vegetation, lithology and physical characteristics of the soil). These three factors explained a total of 80.356% of the data changes. Using multiple linear regression, a suitable regression equation (R2=0.66) was calculated to predict topsoil organic carbon.
Results and Discussion
The map of homogeneous units was prepared by overlaying three information layers of elevation classes, slope and slope directions and eliminating micro-units, rocky and inaccessible lands and agricultural lands and consists of 32 homogeneous units. A vegetation map of the region including five major vegetation types. In this study, reflectance spectral variables included 14 variables extracted from satellite images. The non-spectral variables (criterion form) also include seven variables of relative elevation, slope, transformed slope direction, general slope curvature, vertical and horizontal slope curvature, and topographic moisture index, which were obtained from the digital elevation model of the region. Then Measure of sampling adequancye (KMO) was examined by performing a factor analysis test, and variables with a KMO less than 0.5 were eliminated. This test was repeated until a suitable result was achieved, and finally 8 variables (surface albedo, normalized differential vegetation index, vegetation indices, brightness and moisture of the Tesselcap transformation, clay index, slope, and height above sea level) were selected as suitable variables to enter the factor analysis model. The root mean square error and relative mean absolute error of the proposed model were calculated as 0.191 and 0.117, respectively. The comparison of the average topsoil organic carbon capacity in plant species in the studied area using regression analysis was significant (p<0.01). Based on the results of this study, by analyzing the one-way normalized mean plot, the studied plant species were classified into two groups: those with more than the average total organic carbon of the habitat (species 1, 2, and 5) and those with less than the average total organic carbon of the habitat (species 3 and 4).
Conclusion and Suggestions
The results of the regression analysis of the average organic carbon storage in the topsoil of the 5 plant species in the study area showed that the average soil organic carbon in the plant species in the study area differed significantly (p < 0.01). The average weighted of organic carbon in the topsoil of the rangelands of the study area is 1.26%. According to the results of this study, the area and elevation of the region, and the number of samples collected, it is suggested that in order to provide conditions for changing the average weight of organic carbon in the topsoil of the region's rangelands, the number of samples should be increased and sampling points should be determined with a more appropriate distribution.
کلیدواژه‌های انگلیسی مقاله تحلیل عاملی اکتشافی,کربن آلی خاک,لندست8,متغیرهای شکل معیار,متغیرهای طیفی,مراتع نیمه‌خشک,وایازی خطی چندگانه

نویسندگان مقاله صلاح‌الدین زاهدی |
استادیار بخش تحقیقات حفاظت خاک و آبخیزداری، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان کردستان، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، سنندج، ایران

رستم خلیفه زاه |
پژوهشگر گروه مرتع مؤسسه تحقیقات جنگل‌ها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران


نشانی اینترنتی https://wmrj.areeo.ac.ir/article_133169_b5185d78ed1db14b093ef68a7b29f0fb.pdf
فایل مقاله فایلی برای مقاله ذخیره نشده است
کد مقاله (doi)
زبان مقاله منتشر شده fa
موضوعات مقاله منتشر شده
نوع مقاله منتشر شده
برگشت به: صفحه اول پایگاه   |   نسخه مرتبط   |   نشریه مرتبط   |   فهرست نشریات