نقشه‌های خاک به‌منزلة یکی از نقشه‌های پایه در بسیاری از مطالعات مرتبط با محیط و منابع طبیعی اهمیت زیادی دارند. نقشه‌های رقومی خاک بر پایة ارتباط بین ویژگی‌های محیطی و خاک پایه‌ریزی شده‌اند. هدف از انجام پژوهش حاضر، بررسی خطا و عدم‌قطعیت کلاس‌های رقومی خاک پیش‌بینی‌شده در سطوح مختلف سامانة رده‌بندی آمریکایی با استفاده از مدل شبکة عصبی مصنوعی است. تعداد 120 خاک‌رخ برمبنای یک الگوی شبکه‌ای منظم در دشت شهرکرد حفر، تشریح و نمونه‌برداری شد. برای تخمین کلاس‌های خاک، دو گروه ویژگی‌های خاکی (کمی و کیفی) و داده‌های کمکی (شامل نقشة زمین‌شناسی، نقشة شکل اراضی، نقشة فاز شکل اراضی، نقشة خاک سنتی منطقه، شاخص تفاضل نرمال‌شدة پوشش گیاهی و بعضی مشتقات مدل ارتفاع رقومی) مدنظر قرار گرفت. پس از تهیة نقشه‌های ویژگی‌های خاک و اطمینان از صحت و دقت آنها، این نقشه‌ها به‌ همراه داده‌های کمکی برای تخمین کلاس‌های خاک با مدل شبکة عصبی مصنوعی در محیط نرم‌افزار R استفاده شدند و درنهایت دقت و عدم‌قطعیت مدل مزبور به‌ترتیب با صحت عمومی و شاخص درهمی ارزیابی شد. نتایج نشان داد ورود جزئیات بیشتر در رده‌بندی خاک‌ها در سطوح پایین طبقه‌بندی، ضمن افزایش تعداد کلاس‌ها، کاهش صحت عمومی و افزایش عدم‌قطعیت را به همراه داشته است. با توجه به حد پذیرفتة صحت عمومی (75درصد)، مدل شبکة عصبی مصنوعی از صحت لازم تا سطح گروه بزرگ برخوردار بوده است؛ اما عدم‌قطعیت زیادی را داشته‌ است؛ بنابراین صرف توجه به صحت مدل در انتخاب آن برای مدل‌سازی مؤثر نیست؛ بلکه در کنار خطای مدل، توجه به عدم‌قطعیت آن نیز بسیار مهم است. بر این اساس، به‌کارگیری روش‌های دیگری از محاسبات نرم برای مدل‌سازی در مناطق دشت یا مناطق با ناهمواری‌های کم پیشنهاد می‌شود.

سابقه و هدف: علاوه بر تأثیر وراثت بر ویژگی‌های رویشی و کیفی گیاهان دارویی، بسیاری از عوامل محیطی نیز بر این ویژگی‌ها تأثیرگذار می‌باشند. ویژگی‌های خاک و بستر رشد گیاه از عوامل مهم و تأثیرگذار بر چگونگی رشد و نمو و ماده مؤثره گیاهان دارویی هستند. با این وجود، تاکنون مطالعات اندکی پیرامون تأثیر ویژگی‌های خاک بر ویژگی‌های رویشی و کیفی گیاهان دارویی انجام شده است. از این رو، این پژوهش به‌منظور بررسی تأثیر ویژگی‌های خاک و کاربرد کود دامی بر ویژگی‌های رویشی و کیفی گیاه دارویی نعناع فلفلی انجام شد. مواد و روش‌ها: این پژوهش به صورت فاکتوریل و در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار و به‌صورت گلدانی انجام گردید. فاکتور‌های آزمایش شامل سه سری خاک (سفید‌دشت، بلداجی و چهار‌محال) از دشت شهرکرد استان چهارمحال و بختیاری و دو سطح کود دامی شامل شاهد (عدم مصرف کوددامی) و کاربرد کود دامی (147 گرم کود دامی پوسیده در گلدان، معادل 30 تن در هکتار) بود. ابتدا ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی خاک‌ها تعیین گردیدند و پس از دوره کشت، ویژگی‌های رویشی، عملکرد گیاه، درصد و عملکرد اسانس اندازه‌گیری شدند. یافته‌ها: نتایج تجزیه واریانس نشان داد که تأثیر خاک، کود دامی و اثر متقابل آن‌ها بر طول و عرض برگ، تعداد برگ در ساقه، ارتفاع ساقه، وزن تر و خشک برگ، وزن خشک ساقه، عملکرد بیولوژیکی و عملکرد اسانس در سطح احتمال 1 درصد در هر دو چین معنی‌دار شد. همچنین، مقایسه میانگین‌ها نشان داد که بین خاک‌های مختلف از نظر صفات مورد بررسی اختلاف معنی‌دار وجود دارد. به‌طوری‌که فسفر قابل جذب، پتاسیم و منیزیم بیش‌تر و کربنات کلسیم معادل کم‌تر خاک سفیددشت موجب افزایش رشد، عملکرد بیولوژیکی و عملکرد اسانس در هر دو چین گردید. از سوی دیگر، کود‌دهی بر طول و عرض برگ، تعداد برگ در ساقه، وزن تر و خشک برگ، عملکرد بیولوژیکی، درصد و عملکرد اسانس نقش مثبت و معنی‌داری داشت. مقایسه میانگین اثرات متقابل خاک و کود دامی گویای آن است که بیش‌ترین عملکرد بیولوژیکی و عملکرد اسانس در هر دو چین در خاک سفیددشت و با کاربرد کود دامی حاصل شده است. نتیجه‌گیری: نتایج این پژوهش حاکی از آن است که نوع خاک تأثیر عمده‌ای بر ویژگی‌های رویشی و عملکرد اسانس نعناع فلفلی داشته است. از بین سه نوع خاک مورد بررسی، خاک سفیددشت بهترین پتانسیل و خاک بلداجی ضعیف‌ترین شرایط را برای رشد و نمو و عملکرد نعناع فلفلی دارا می‌باشد. همچنین، نتایج گویای آن است که کاربرد کود دامی تأثیر مثبتی بر شاخص‌هایی مانند عملکرد برگ تازه، عملکرد برگ خشک، تعداد برگ در ساقه، عملکرد بیولوژیک، درصد اسانس و عملکرد اسانس داشته است. واژه‌های کلیدی: سری خاک، نعناع فلفلی، کود دامی، ویژگی‌های رویشی، اسانس.

سابقه و هدف: در روش نقشه‌برداری رقومی، تغییرات خاک بر اساس ارتباط پارامترهای محیطی با کلاس‌ها یا ویژگی‌های خاک تعیین می‌گردد. بنابراین، اگر دو منطقه از نظر پارامترهای محیطی مشابه باشند این انتظار وجود دارد که مدل به‌دست آمده برای تخمین کلاس‌های خاک در یک منطقه، قابل تعمیم به منطقه‌ی دیگر نیز باشد. از این رو، در این پژوهش قابلیت تعمیم-پذیری نتایج حاصل از مطالعات نقشه‌برداری رقومی به مناطق مشابه برای پیش‌بینی کلاس‌های خاک بر مبنای دو سامانه‌ی رده-بندی آمریکایی و رده‌بندی جهانی بررسی شد. مواد و روش‌ها: در اراضی دشت شهرکرد استان چهارمحال و بختیاری دو منطقه به‌عنوان نمونه و تعمیم در نظر گرفته شد. در منطقه‌ی تعمیم، 15 خاک‌رخ با فواصل تقریبی 750 متر حفر، تشریح و نمونه‌برداری شدند و ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی آن‌ها تعیین گردیدند. سپس، رده‌بندی خاک‌رخ‌ها بر مبنای سامانه‌های رده‌بندی آمریکایی (تا سطح گروه بزرگ) و رده‌بندی جهانی (تا سطح گروه مرجع) نهایی گردید. با استفاده از فاصله ماهالانوبیس میزان شباهت خاک‌های دو منطقه‌ی مذکور تعیین گردید. سپس، مدل‌های توسعه‌یافته (درختان تصمیم‌گیری تصادفی، رگرسیون درختی توسعه‌یافته، رگرسیون لاجیستیک چند جمله‌ای و شبکه‌های عصبی مصنوعی) در منطقه‌ی نمونه، برای پیش‌بینی کلاس‌های خاک در منطقه‌ی تعمیم استفاده شدند. بر اساس پارامترهای محیطی انتخاب‌شده در منطقه‌ی نمونه، پارامترهای محیطی برای منطقه‌ی تعمیم نیز تهیه گردیدند. کلاس‌های خاک برای منطقه‌ی تعمیم بر اساس مدل‌های موجود، پیش‌بینی شدند و بر اساس شاخص صحت عمومی کارایی مدل‌ها ارزیابی گردید. یافته‌ها: نتایج نشان داد که بر اساس فاصله‌ی ماهالانوبیس مناطق نمونه و تعمیم کاملا مشابه می‌باشند. همچنین، نتایج حاکی از آن است که مشابهت بسیار بالای مناطق مورد مطالعه موجب شده است که در سطوح رده و زیررده بر مبنای سامانه رده‌بندی آمریکایی و سطح گروه مرجع در سامانه‌ی رده‌بندی جهانی، تخمین صحیحی برای منطقه‌ی تعمیم صورت پذیرد. از سوی دیگر، نتایج گویای آن است که مقادیر صحت عمومی برای پیش‌بینی کلاس‌های خاک با افزایش سطح رده بندی (رده به گروه بزرگ) در هر دو منطقه نمونه و تعمیم، کاهش نشان داد. نتیجه‌گیری: نتایج پژوهش حاکی از آن است که روش نقشه‌برداری رقومی توانایی پیش‌بینی کلاس‌های خاک در شرایط مشابه (مشابه از نظر پارامترهای محیطی و فاکتورهای خاک‌سازی) را دارا می‌باشد اگرچه، برای سطوح پایین رده‌بندی در پیش‌بینی و تعمیم پذیری نتایج، ممکن است از صحت کافی برخوردار نباشد. به‌نظر می‌رسد سطح و سامانه‌ی رده‌بندی مورد نظر، توزیع مکانی خاک‌ها، تراکم نمونه‌برداری و نوع پارامترهای محیطی مورد استفاده از مهم‌ترین عواملی می‌باشند که می‌توانند صحت پیش‌بینی کلاس‌های خاک در مناطق تعمیم را تحت تأثیر قرار ‌دهند.

در این پژوهش، کارایی روش‌های رقومی برای پیش‌بینی کلاس‌های تناسب کیفی محصولات گندم، یونجه، سیب‌زمینی و ذرت علوفه‌ای در دشت شهرکرد استان چهارمحال و بختیاری مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور، 120 خاک‌رخ با فواصل تقریبی 750 متر حفر گردید و از اعماق مختلف، نمونه‌برداری صورت گرفت. بر اساس نتایج آزمایشگاهی، میانگین وزنی ویژگی‌های مورد نیاز تا عمق ریشه (برای گیاهان یک‌ساله و چندساله، به‌ترتیب عمق 100 و 150 سانتی‌متری) محاسبه گردید. سپس، ویژگی‌های خاک هر خاک‌رخ با معیارهای جدول نیازهای زمینی و ویژگی‌های اقلیمی مورد نیاز برای ارزیابی اقلیم منطقه با جدول‌های نیازهای اقلیمی محصولات مختلف مطابقت داده شدند. پس از آن، با استفاده از روش‌ پارامتریک (فرمول ریشه دوم)، کلاس نهایی تناسب کیفی اراضی برای تمامی محصولات مورد مطالعه تعیین گردید. زیرکلاس نیز بر اساس نامطلوب‌ترین کلاس مربوط به مشخصات اقلیمی یا اراضی تعیین شد. برای پیش‌بینی کلاس‌های تناسب اراضی، مدل‌های رگرسیون درختی توسعه‌یافته، درختان تصمیم‌گیری تصادفی، شبکه‌های عصبی مصنوعی و رگرسیون لاجیستیک چندجمله‌ای استفاده گردیدند. نتایج نشان داد که در سطوح کلاس و زیرکلاس، برای تمامی محصولات مورد نظر، مدل درختان تصمیم‌گیری تصادفی دارای بالاترین مقدار صحت عمومی می‌باشد (هر چند که تفاوت چشمگیری بین این مدل‌ها وجود ندارد). صرف‌نظر از نوع مدل و محصول مورد مطالعه، مقادیر صحت عمومی از سطح کلاس به زیرکلاس کاهش می‌یابند. همچنین، مهم‌ترین پارامترهای محیطی برای پیش‌بینی کلاس و زیرکلاس تناسب کیفی اراضی، اجزای سرزمین و شاخص‌های سنجش از دور (شاخص گیاهی عمودی و شاخص گیاهی تفاضلی نرمال‌شده) می‌باشند.

برای بررسی توانایی روش های نقشه برداری خاک (سنتی و رقومی) در توصیف پراکنش خاک ها در دشت شهرکرد استان چهارمحال و بختیاری، 120 خاک رخ با فواصل تقریبی 750 متر حفر، تشریح و نمونه برداری شدند. نقشه های سنتی خاک در دو مرحله ی جداگانه در سطوح گروه بزرگ و زیرگروه تهیه گردیدند. همچنین، نقشه های رقومی کلاس های خاک در دو سطح رده بندی مذکور با مدل رگرسیون لاجیستیک چندجمله ای تهیه شدند. سپس، واحدهایی که در نقشه های سنتی دارای فراوانی بیشتری بودند انتخاب و همان واحدها بر روی نقشه های رقومی قرار داده شدند. شاخص تفرق شانن در هر یک از نقشه ها برای دو سطح رده بندی مزبور تعیین گردید و اختلاف میانگین آن ها بین دو نقشه از نظر آماری مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که برای اکثر واحدها در هر دو سطح رده بندی، تفرق شانن برای نقشه های رقومی بیشتر از نقشه های سنتی است و در سطح گروه بزرگ و زیرگروه این اختلاف، به ترتیب، برای 75 و 50 درصد از واحدها در سطح احتمال 05/0 و 001/0 معنی دار می باشد. با توجه به واقعیت پیچیدگی پراکنش خاک ها و تغییرات پیوسته ی آن ها به نظر می رسد که جدا کردن مرز دقیق کلاس های خاک غیر ممکن است و شاخص های تفرق نیز این موضوع را تایید نموده و توانسته اند توانایی روش نقشه‌برداری رقومی را در بیان توصیف پراکنش خاک ها نشان دهند. پس از آگاهی از تغییرات مکانی خاک، نحوه ی مدیریت آن‌ چالش بسیار مهمی است که هنوز نیازمند بهبود و توسعه ی دستگاه‌ها و ابزارهای مدیریتی است و انتظار می‌رود در آینده ی نزدیک، شاهد تغییر نحوه ی مدیریت اراضی با فنون و روش‌های نوین باشیم.

سابقه و هدف: اطلاعات کافی از تغییرپذیری مکانی کلاس‌های تناسب اراضی می‌تواند گامی جدید در راستای بهره‌وری بهینه از اراضی باشد. در این راستا، تفرق خاک معیاری برای کمّی‌کردن این تغییرات است. از سوی دیگر، اطلاعات نقشه‌ خاک به‌طور عمده به‌عنوان نقشه‌ی پایه برای تهیه‌ نقشه‌های ارزیابی تناسب اراضی استفاده می‌شوند. با این وجود، تا کنون مطالعات اندکی به بررسی تغییرپذیری کلاس‌های تناسب اراضی با استفاده از شاخص‌های تفرق و روش‌های مختلف نقشه‌برداری پرداخته‌اند. پژوهش حاضر می‌کوشد تا با بررسی تفرق کارکردی در سطوح کلاس و زیرکلاس تناسب اراضی برای محصولات گندم، یونجه، ذرت و سیب‌زمینی در یک واحد اراضی مشخص، نقش روش‌های نقشه‌برداری سنتی و رقومی خاک را در بیان تغییرپذیری کلاس‌های تناسب اراضی بررسی نماید. مواد و روش‌ها: در مساحتی بالغ بر 10000 هکتار از اراضی دشت شهرکرد استان چهارمحال و بختیاری، 120 خاک‌رخ با فواصل تقریبی 750 متر حفر، تشریح و نمونه‌برداری شدند و ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی آن‌ها تعیین گردیدند. نقشه‌ خاک در سطح فامیل رده‌بندی آمریکایی تهیه شد و میانگین‌ وزنی ویژگی‌های خاک تا عمق ریشه (برای گیاهان یکساله و چندساله، به‌ترتیب عمق 100 و 150 سانتی‌متری) برای خاک‌رخ‌های شاهد آن محاسبه گردید. بر مبنای روش فائو، کلاس و زیرکلاس تناسب کیفی اراضی برای محصولات مورد نظر با استفاده از روش پارامتریک (معادله‌ی ریشه دوم) به‌دست آمدند. برای تمامی محصولات، با استفاده از اطلاعات تمامی خاک‌رخ‌ها، نقشه‌های رقومی تناسب اراضی در دو سطح مذکور با مدل درختان تصمیم‌گیری تصادفی تهیه شدند. سپس، به‌منظور بررسی تفرق کارکردی برای هر محصول، واحدی که در نقشه‌ی تناسب اراضی دارای مساحت بیشتری بود انتخاب و همان واحد بر روی نقشه‌ رقومی قرار داده شد. شاخص تفرق شانن در نقشه‌های سنتی، بر اساس اطلاعات تمامی خاک‌رخ‌ها و برای نقشه‌های رقومی بر اساس اطلاعات تمامی پیکسل‌های موجود در واحد، در دو سطح کلاس و زیرکلاس تعیین گردید و اختلاف میانگین آن‌ها بین دو نقشه از نظر آماری مورد بررسی قرار گرفت. یافته‌ها: نتایج نشان داد که برای تمامی محصولات مورد مطالعه در سطح کلاس تناسب اراضی، اختلاف معنی‌داری بین شاخص تفرق حاصل از دو روش نقشه‌برداری وجود ندارد و در سطح زیرکلاس، تنها برای محصول سیب‌زمینی، این اختلاف در سطح اطمینان 95 درصد معنی‌دار است. همچنین، برای تمامی محصولات مورد نظر و با استفاده از دو روش نقشه‌برداری، مقدار تفرق شانن از سطح کلاس تناسب به زیرکلاس تناسب اراضی، افزایش یافت. این اختلاف، برای محصولات یونجه، ذرت و سیب‌زمینی در هر دو روش نقشه‌برداری و برای محصول گندم در روش رقومی، در سطح احتمال 001/0 معنی‌دار بود. نتیجه‌گیری: نتایج پژوهش حاکی از آن است که بیان تغییرپذیری کلاس‌های تناسب اراضی بیش از آنکه متأثر از روش نقشه‌برداری و نوع محصول باشد، به معیارهای فائو و دامنه‌ قراردادی تغییرات ویژگی‌هایی که برای تعیین کلاس تناسب اراضی استفاده می‌شوند؛ وابسته است. بنابراین، به‌نظر می‌رسد که تصحیح جدول‌های نیازهای رویشی محصولات زراعی به‌صورتی که بتواند تغییرات تدریجی خاک و تأثیر آن‌ها بر روی محصولات زراعی را نمایان سازد، می‌تواند نقش مهمی در مدیریت بهینه و صحیح منابع ایفا نماید.

به منظور بررسی تأثیر سامانه های رده بندی و روش های رقومی مختلف بر صحت نتایج پیش بینی کلاس های خاک در دشت شهرکرد استان چهارمحال و بختیاری، 120 خاک رخ با فواصل تقریبی 750 متر حفر، تشریح و از تمامی افق های ژنتیکی آن ها نمونه برداری صورت گرفت. بر اساس اطلاعات حاصل از مشاهدات صحرایی و نتایج آزمایشگاهی، رده بندی خاک رخ ها بر مبنای سامانه های رده بندی آمریکایی (تا سطح فامیل) و جهانی (تا سطح واحد) نهایی گردید. پیش بینی کلاس های خاک در هر سطح بر مبنای دو سامانه ی رده بندی و با استفاده از مدل های شبکه ی عصبی- مصنوعی، درختان تصمیم گیری تصادفی، رگرسیون درختی توسعه یافته و رگرسیون لاجیستیک چند جمله ای انجام شد. نتایج نشان داد که سامانه ی آمریکایی برای رده بندی خاک ها و ایجاد نقشه های رقومی کلاس های خاک از کارایی بالاتری نسبت به سامانه ی جهانی برخوردار است. در تمامی مدل ها و بر مبنای دو سامانه ی رده بندی، مقدار صحت عمومی از سطوح بالای رده بندی به سمت سطوح پایین تر کاهش یافت؛ ولی صحت مدل-های مختلف برای پیش بینی کلاس های خاک در هر یک از سطوح رده بندی آمریکایی تقریبا یکسان بود. در رابطه با سامانه ی جهانی در سطح گروه مرجع، مدل رگرسیون لاجیستیک چندجمله ای کارایی بالاتری داشت. در بین پارامترهای محیطی وارد شده به مدل های مختلف در سطوح مختلف دو سامانه ی رده بندی، اجزای سرزمین مهم ترین پارامترها در پیش بینی کلاس های خاک بودند. سطح و سامانه ی رده بندی مورد نظر، میزان تنوع و مساحت (فراوانی) هر یک از خاک ها، توزیع مکانی خاک ها، تراکم نمونه برداری و نوع پارامترهای محیطی مورد استفاده از مهم ترین عواملی می باشند که می توانند صحت پیش بینی کلاس های خاک را تحت تأثیر قرار دهند.

به منظور بررسی تأثیر تغییر کاربری اراضی بر برخی از اجزای کربن خاک در منطقه‌ی صفا‌شهر استان فارس، چهار کاربری (مرتع، کشاورزی، باغ جدید و باغ قدیم) انتخاب شدند. نمونه‌برداری مرکب به‌گونه کاملاً تصادفی و از هر کاربری از دو عمق (20-0 و 50-20 سانتی‌متر) انجام شد. ماده آلی ذره‌ای و کربوهیدرات هم در توده خاک و هم در خاکدانه‌ها و ماده‌ی آلی بخش هم‌اندازه‌ی ذرات سیلت و رس و ذخیره کربن در توده خاک اندازه‌گیری شد. نتایج نشان داد که ماده آلی ذره‌ای، کربوهیدرات و ذخیره کربن در کاربری باغ قدیمی نسبت به سایر کاربری‌ها، به طور معنی‌دار افزایش یافته بودند. همچنین نتایج نشان داد که ماده آلی ذره‌ای در کاربری‌های باغ قدیمی، کشاورزی و باغ جدید نسبت به کاربری مرتع در خاک سطحی به ترتیب 333، 120 و 113 درصد افزایش‌یافته است. اجزای ماده آلی بیشتر در خاکدانه‌های ماکرو انباشته شده بودند و با توجه به این که این خاکدانه‌ها نسبت به تغییر و دگرگونی در خاک حساس‌ترند، انتظار می‌رود عواملی که پایداری یا تخریب این خاکدانه‌ها را کنترل می‌کنند، بتوانند ذخایر کربن آلی خاک را نیز کنترل نمایند.