علوم آب و خاک

ارزیابی کیفی تناسب اراضی، بررسی برایند عوامل فیزیکی مؤثر بر تولید محصولات زراعی در عرصه اراضی کشاورزی، بدون در نظر گرفتن مقادیر عملکرد و فاکتورهای اجتماعی – اقتصادی است. هدف از این مطالعه تعیین تناسب کیفی اراضی منطقه براآن شمالی واقع در شرق اصفهان، برای کشت آبی گندم، جو، ذرت و برنج بوده است. برای تعریف واحدهای اراضی، مطالعه خاک‌شناسی نیمه‌تفصیلی در منطقه صورت گرفته، پنج سری و 25 فاز سری شناسایی گردید. تیپ‌های بهره‌وری رایج در منطقه، شامل کشت آبی گندم، جو، ذرت و برنج با سطح نهاده متوسط مشخص شد. نیازهای فیزیولوژیک هر یک از گیاهان با استفاده از منابع موجود تا حد ممکن تعیین و درجه‌بندی گردید. مبنای اساسی ارزیابی بر چهارچوب فائو و روش پیشنهادی سایز استوار شده است. ارزیابی کیفی به دو روش محدودیت ساده و پارامتریک (عددی)، در سطح تفصیلی و با مقیاس 1:20000 از طریق مقایسه مشخصات زمین و اقلیم با نیازهای رویشی محصولات مورد مطالعه صورت گرفته است.

 نتایج این مطالعات نشان دادکه عوامل محدودکننده تولید محصولات زراعی در منطقه مورد بررسی، علاوه بر متغیرهای اقلیمی برای برخی محصولات، عبارتند از: شوری، زه‌کشی و شرایط فیزیکی خاک، سنگ‌ریزه و مقدار آهک. تناسب فیزیکی اراضی برای تولید برنج، در اغلب واحدهای اراضی بسیار کم است. نتایج ارزیابی فیزیکی به روش پارامتریک (با استفاده از معادله ریشه دوم)، قرابت نزدیکی با نتایج روش محدودیت ساده نشان داد.

در این مطالعه از نظریه مجموعه‌های فازی، به منظور ارزیابی تناسب اراضی برای گندم آبی در منطقه فلاورجان (اصفهان) استفاده شده است. این روش از نظر تعیین وزن برای خصوصیات مختلف اراضی، و هم‌چنین نحوه محاسبه شاخص اراضی، با دیگر روش‌های معمول ارزیابی متفاوت می‌باشد.

 نتایج حاصل با روش پارامتریک ارزیابی اراضی مقایسه شد. هم‌بستگی بین شاخص اراضی و عملکرد مشاهده شده گندم در سطح منطقه، برای روش میتنی بر نظریه مجموعه‌های فازی (35/0=r) بیشتر از روش پارامتریک (14/0=r) بوده است. هم‌بستگی به مراتب بیشتر مشاهده شده بین شاخص اراضی و عملکرد محصول در روش فازی، نشان‌دهنده پتانسیل کاربری و مفید بودن این روش در ارزیابی تناسب اراضی است.

تکنیک‏های محاسباتی نرم در سه دهه اخیر به‌طور وسیعی در تحقیقات علمی و مسائل مهندسی مطالعه و به‌کار برده شده‏اند. هدف از این پژوهش، بررسی توانایی شبکه عصبی پرسپترون چند لایه (MLP) و عصبی- فازی (NF) در برآورد پارامتریک منحنی نگهداشت رطوبتی خاک (SWRC) با استفاده از داده‏های کشت و صنعت‏های استان خوزستان بود. آنالیز حساسیت نیز جهت انتخاب ترکیب بهینه ورودی‏ها به‌کار برده شد. در تحقیق حاضر معادله‏های ون‏گنوختن و فردلند و زینگ جهت برآورد پارامتریک SWRC استفاده شد. ویژگی‏های اندازه‏گیری شده شامل توزیع اندازه ذرات خاک، ماده آلی، چگالی ظاهری، کربنات کلسیم معادل، نسبت جذب سدیم، هدایت الکتریکی عصاره اشباع، اسیدیته خاک، میانگین وزنی قطر خاکدانه‏ها، حدود خمیری و روانی، مقاومت نفوذی، درصد رطوبت اشباع و محتوی رطوبتی در مکش‏های 33،100، 500 و 1500 کیلوپاسکال بودند. نتایج این پژوهش بر پایه شاخص‏های ارزیابی عملکرد نشان داد که هر دو مدل MLP و NF برآوردهای مناسبی از SWRC ارائه دادند در حالی‏که شبکه عصبی برآوردهای بهتری از مدل عصبی- فازی فراهم کرد. به‌عنوان مثال مقادیر آماره NMSE در برآورد Sθ، rθ، α، n و m در معادله فردلند و زینگ با استفاده از مدل‏های MLP و NF به‌ترتیب برابر (059/0، 061/0)، (154/0، 162/0)، (109/0، 117/0)، (125/0، 135/0) و (129/0، 145/0) بودند. به‌علاوه پارامترهای α و n در عمق اول و rθ و α در عمق دوم در معادله فردلند و زینگ با دقت بیشتری نسبت به معادله ون‏گنوختن برآورد شدند.