استفاده از روش طیف‌سنجی بازتابی مرئی-فروسرخ در برآورد برخی ویژگی‌های ‏خاک در خاک‌های گچی-آهکی

روش‌های طیف­‌سنجی بازتابی مرئی-فروسرخ بر مبنای حساسیت ترکیبات آلی و معدنی خاک به بازتاب امواج مرئی و فروسرخ استوار شده است و از این ویژگی برای مطالعات کشاورزی و زیست‌محیطی خاک­‌ها استفاده می­‌شود. علی‌رغم مطالعات گسترده­ در زمینه طیف­‌سنجی بازتابی مرئی-فروسرخ خاک‌ها، این مطالعات در خاک‌های گچی ایران انجام نشده است. هدف از این پژوهش، دستیابی به روشی است که بتواند از طریق طیف بازتابی مرئی-فروسرخ پیش‌بینی قابل قبولی از ویژگی‌های شیمیایی خاک‌های گچی-آهکی ارائه دهد. بدین منظور، تعداد 102 نمونه خاک از عمق‌های 30-0 سانتی‌متری در پنج استان جمع­‌آوری شد. در نمونه­‌ها مقادیر گچ، کربنات کلسیم معادل، ظرفیت تبادل کاتیونی، شوری، pH، کاتیون‌های تبادلی کلسیم، منیزیم، سدیم و پتاسیم، مقادیر رس، شن و سیلت با روش‌های استاندارد، اندازه­‌گیری شدند. سپس نمونه­‌های خاک با دستگاه طیف­‌بین با قدرت تفکیک یک نانومتر در دامنه 350 تا 2500 نانومتر اسکن شدند. واسنجی بین داده­‌های طیفی و آزمایشگاهی به‌روش اعتبارسنجی داخلی با کمک مدل‌های PLSR و BRT انجام شد. داده­‌های خام طیف بازتاب و داده­‌های مشتق اول به‌طور جداگانه و نیز داده­‌های ترکیبی این دو مورد استفاده قرار گرفتند. سپس داده­‌ها به‌طور تصادفی به دو گروه 70 و 30 درصدی تقسیم­ شدند و از هر دو گروه یک­‌بار به‌عنوان سری واسنجی و ­بار دیگر به‌عنوان سری اعتبارسنجی استفاده شد. بر اساس نتایج، در بین ویژگی‌های خاک بهترین پیش­‌بینی مدل‌ها برای گچ (0.79=R2)، کربنات کلسیم معادل (0.71=R2)، ظرفیت تبادل کاتیونی (0.72=R2)، کلسیم تبادلی (0.81=R2)، منیزیم تبادلی (0.67=R2)، درصد رس (0.82=R2)، درصد شن (0.85=R2)، درصد سیلت (0.66=R2) و مواد آلی خاک (0.79=R2) به‌دست آمد. مقایسه دو مدل نشان داد که در حالت اعتبارسنجی داخلی، مدل BRT تقریباً در همه متغیرها برآورد بهتری داشت اما وقتی از دو سری جداگانه واسنجی و اعتبارسنجی استفاده شد، بین دو مدل تفاوت چندانی دیده نشد. با توجه به نتایج، به نظر می‌­رسد که روش طیف­‌سنجی مرئی-فروسرخ می­‌تواند به‌عنوان یک روش جایگزین برای روش‌های مرسوم آزمایشگاهی در تعیین ویژگی‌های خاک مطرح باشد و به کاهش تعداد نمونه‌­های خاک در پروژه­‌های مدیریت منابع طبیعی و آبخیزداری کمک کند.