کارایی روش های حداقل مربعات معمولی (OLS) و شبکه بیزین در تخمین درصد سدیم تبادلی (ESP) خاک

سابقه و هدف: در علوم خاک، برای ارزیابی درجه سدیمی‌بودن خاک از دو ویژگی مهم نسبت جذب سدیم و درصد سدیم تبادلی استفاده می‌شود. برای اندازه‌گیری درصد سدیم تبادلی، اندازه‌گیری ظرفیت تبادل کاتیونی ضروری است که اندازه‌گیری آن وقت‌گیر، پرهزینه و همراه با خطا است. به‌منظور تخمین غیر مستقیم درصد سدیم تبادلی، استفاده از ویژگی‌های زودیافت خاک بسیار بهینه و اقتصادی‌تر می‌باشد. تحقیقات نشان داده‌اند که بین درصد سدیم تبادلی و نسبت جذب سدیم رابطه وجود دارد. بنابراین، از نسبت جذب سدیم می‌توان برای پیش-بینی درصد سدیم تبادلی استفاده کرد. به همین دلیل تلاش‌های زیادی برای تخمین درصد سدیم تبادلی با استفاده از پارامتر‌های زودیافت خاک انجام شده است. هدف از این تحقیق، توسعه مدل کمترین مربعات معمولی و شبکه بیزین برای تعیین درصد سدیم تبادلی با استفاده از نسبت جذب سدیم درخاک‌های شهرستان بناب در استان آذربایجان شرقی است. مواد و روش‌ها: در تحقیق حاضر، 209 نمونه خاک با استفاده از روش شبکه‌بندی منظم (250 × 250) از غرب شهرستان بناب برداشته شد. این محدوده 1300 متر بالاتر از سطح آزاد دریاهای آزاد بوده و با آب و هوای نیمه خشک در شمال غرب ایران واقع شده است. سپس برخی از خواص شیمیایی خاک مانند Na+ ،Ca2+ ،Mg2+، SAR و ESP نمونه‌های خاک با استفاده از روش‌های آزمایشگاهی اندازه‌گیری شد. سپس، دو مدل کمترین مربعات معمولی و شبکه بیزین برای تخمین درصد سدیم تبادی از نسبت جذب سدیمی توسعه داده شد .تخمین-گر OLS، تابع خطی از مقادیر متغیر وابسته بوده که با استفاده از وزن‌های یک تابع غیر خطی از مقادیر متغیرهای مستقل عمل می‌کند .بنابراین، تخمین‌گر OLS وابسته به نحوه استفاده از مقادیر متغیر وابسته است، صرف نظر از اینکه چگونه از مقادیر مستقل استفاده می‌کند . شبکه بیزین نیز یک مدل گرافیکی احتمالی است که مجموعه‌ای از متغیرها و وابستگی‌های مشروط را از طریق یک نمودار آسیکلیک هدایت-شده (DAG) نشان می‌دهد. این شبکه یک گراف جهت‌دار غیرمدور است که مجموعه‌ای از متغیرهای تصادفی و نحوه ارتباط مستقل آنها را نشان می‌دهد. در واقع شبکه‌های بیزین می‌توانند مشکلات تصمیم‌گیری را در حین عدم اطمینان حل کنند. یافته‌ها: ضریب تبیین و جذر میانگین مربعات خطا مدل ESP-SAR با روش‌های کمترین مربعات معمولی و شبکه بیزین به‌ترتیب 99/0، 71/0 و 98/0، 63/1 برآورد گردید. بر اساس نتایج آماری فوق هر دو مدل قابل قبول هستند. برای مقایسه مقادیر ESP خاک با استفاده از مدل خاک ESP-SAR با مقادیرESP اندازه‌گیری شده با استفاده از روش آزمایشگاهی، از آزمون t استفاده شد .نتایج آزمون t نشان داد که تفاوت بین مقادیر ESP خاک تخمینی توسط مدل‌ها و مقادیر اندازه‌گیری شده با روش‌های آزمایشگاهی از لحاظ آماری معنی دار نبود (P> 0.05). بنابراین، مدل‌های ESP-SAR توسعه‌یافته می‌تواند یک روش آسان، اقتصادی و کوتاه برای ارزیابی ESP خاک ارائه دهد. شاخص GMER همچنین تخمین کم دو روش را مورد ارزیابی قرار داد. نتیجه‌گیری: نتایج مطالعه حاضر نشان داد که مدل‌های کمترین مربعات معمولی و شبکه بیزین به‌عنوان مدل‌های ریاضی بین متغیرهای ورودی و خروجی می‌توانند درصد سدیم تبادلی را با محدودیت‌های قابل قبول پیش‌بینی کنند. همچنین روشOLS نسبت به BS‌ به‌دلیل ضریب تبیین بالا و ریشه میانگین مربعات خطای کم از کارایی بیشتری برخوردار است.