۴-۲-۲ ارزیابی مدل‌های تغییرنما ۷۷
۴-۲-۳ تفسیر مؤلفه‌های نیم‌تغییرنماهای برازش داده شده بر ویژگی‌های خاک ۸۲
۴-۳ ارزیابی اعتبار روش‌های درون‌یابی ۸۳
۴-۴ پهنه بندی پراکنش مکانی خصوصیات فیزیکوشیمیایی در منطقه مورد مطالعه ۸۶
فصل ۵ ۹۳
۵-۱ نتایج کلی و پیشنهادات ۹۳
۵-۲ پیشنهادات ۹۴
فهرست اشکال
شکل ‏۲‑۱. رفتار تغییرنما در نزدیکی مبدأ
شکل ‏۲‑۲ رفتار تغییرنما در بخش میانی
شکل ‏۲‑۳تغییرنما اثر قطعه‌ای
شکل ‏۲‑۴ مدل کروی
شکل ‏۲‑۵ مدل نمایی
شکل ‏۲‑۶ مدل گوسی
شکل ‏۲‑۷ مدل خطی
شکل ‏۲‑۸. مدل دویسین
شکل ‏۲‑۹ مدل سهمی‌گونه
شکل ‏۳‑۱ موقعیت منطقه مطالعاتی و الگوی نمونه برداری
شکل ‏۳‑۲ نقشه واحدهای فیزیوگرافی منطقه مطالعاتی
شکل ‏۳‑۳ نقشه واحدهای زمین‌شناسی منطقه مطالعاتی
شکل ‏۴‑۱ هیستوگرام و نمودار Q-Q متغیر رس
شکل ‏۴‑۲ هیستوگرام و نمودارQ-Q متغیر سیلت
شکل ‏۴‑۳ هیستوگرام و نمودار Q-Q واکنش خاک
شکل ‏۴‑۴ هیستوگرام و نمودارQ-Q ازت کل
شکل ‏۴‑۵ هیستوگرام داده‌های مربوط به متغیر شوری قبل و بعد از تبدیل لگاریتمی
شکل ‏۴‑۶ نموادر Q-Q داده‌های مربوط به متغیر شوری قبل و بعد از تبدیل لگاریتمی
شکل ‏۴‑۷ نیم تغییرنمای تجربی مربوط به سه پارامتر رس، شن و شوری
شکل ‏۴‑۸ نیم تغییرنمای تجربی مربوط به متغیرهای سیلت، واکنش خاک، آهک و پتاسیم
شکل ‏۴‑۹ نیم تغییرنمای تجربی مربوط به متغیرهای کربن آلی، ازت کل و فسفر قابل استفاده
شکل ‏۴‑۱۰نمایش نقاط اندازه‌گیری شده در مقابل نقاط برآورد شده برای شن و پتاسیم

شکل ‏۴‑۱۱ نقشه پهنه بندی رس، سیلت، شن، هدایت الکتریکی و واکنش خاک به کمک کریجینگ معمولی
شکل ‏۴‑۱۲ نقشه پهنه بندی کربنات کلسیم معادل، کربن آلی، ازت کل، فسفر و پتاسیم به کمک کریجینگ معمولی
فهرست جداول
جدول ‏۴ -۱ خلاصه آمار توصیفی خواص فیزیکی و شیمیایی اندازه‌گیری شده در منطقه مطالعاتی
جدول ‏۴‑۲ گروه‌بندی خواص خاک برپایه ضریب تغییرات (%CV)
جدول ‏۴‑۳ ماتریس ضرایب همبستگی خواص فیزیکوشیمیایی در منطقه نقده
جدول ‏۴ -۴ پارامترهای مدل‌های برازش داده شده بر نیم تغییرنمای برای هریک از صفات مورد مطالعه
جدول ‏۴ -۵ نتایج حاصل از آماره‌های ارزیابی خطا با روش کریجینگ معمولی
جدول ‏۴ -۶ نمایش ارزیابی دقت (ME) برای همه متغیرها با توان‌های مختلف روش IDW
جدول ‏۲‑۳ نمایش ارزیابی دقت (RMSE) برای همه متغیرها با توان‌های مختلف روش IDW
جدول ‏۴ -۸ ضریب همبستگی بین مقادیر پیش‌بینی شده و مقادیر مشاهده شده در روش کریجینگ معمولی
مقدمه و هدف
مقدمه
محیط زیست^[۱] دائماً در دو بعد در حال تغییر است. ویژگی‌های محیطی نتیجه کنش‌ها و برهم‌کنش‌های فرآیندها عوامل گوناگون هستند. ممکن است هر فرایند 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^[۲] 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^[۳] 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، ۱۳۸۸). 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^[۴] 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^[۵] در مطالعاتش استفاده می کند. روش‌هایی مانند زمین‌آمار^[۶]، سنجش از دور^[۷]، سیستم اطلاعات جغرافیایی^[۸] (GIS)، مدل‌سازی زمین‌نما^[۹] و تئوری فازی^[۱۰] را می‌توان از روش‌های قابل کاربرد در خاکشناسی مطرح نمود (چوکو و همکاران، ۲۰۱۰). امروزه سیستم اطلاعات جغرافیایی در تمامی علومی که به نحوی با اطلاعات مکانی^[۱۱] سر و کار دارند به کار می‌رود. ازجمله کاربردهای رایج سیستم‌های اطلاعات جغرافیایی در سراسر جهان، در علوم زمینی^[۱۲] 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^[۱۳]، 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 می کند (خرمی‌زاده و همکاران، ۱۳۸۸). بین ویژگی‌های خاک از نظر مکانی اختلاف وجود دارد و تغییر پذیری خاک‌ها تصادفی است (وبستر، ۲۰۰۰).
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، ۱۳۸۰).
مدیریت دقیق^[۱۴] یا کشاورزی دقیق از طریق نحوه کاربرد مقدار متغیر (مانند کود)، قابلیت تغییر مسیر مدیریتی خاک را دارا می‌باشد (فِرِیس و همکاران، ۲۰۰۱).
کشاورزی دقیق اصطلاحی است که مربوط به کاربرد روش‌های مدرن در راستای تولید محصولات کشاورزی می‌شود. با بهره گرفتن 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، ۲۰۰۱)
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، ۲۰۰۹).
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: