بررسی رابطه بین تغییرات مکانی- زمانی ویژگی های خاک و عملکرد گیاه، نواحی مدیریتی و ارائه مدل جامع کیفیت خاک

بیان کمی کیفیت خاک برای مطالعه تأثیر راهکارهای مدیریتی و عملیات کشاورزی بر تغییرات مکانی- زمانی کیفیت خاک درون یک مزرعه امری ضروری است. در این پژوهش، تغییرات عملکرد محصول و رابطه آن با تغییرات مکانی- زمانی کیفیت خاک از جنبه های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی تحت تأثیر دو مدیریت پساب و آب چاه مورد بررسی قرار گرفت. همچنین امکان استفاده از تئوری مجموعه ها و مدلسازی فازی جهت بیان کمی عدم قطعیت ذاتی مفهوم کیفیت خاک نیز مورد سنجش قرار گرفت. برای این منظور آزمایشی به وسعت 5 هکتار از مزرعه 18 هکتاری اراضی نمونه آستان قدس، شهرستان مشهد با تناوب ذرت-گندم در طول دو فصل رشد اجرا شد. تغییرپذیری درون مزرعه ای عملکرد، ویژگی های خاک و کیفیت خاک با استفاده از روش های زمین آمار مورد ارزیابی قرار گرفت. جهت کاهش تعداد متغیرهای مورد مطالعه و حذف اثر چند هم خطی بین متغیرها از تجزیه مولفه های اصلی (pca) استفاده شد. هجده خصوصیت خاک به عنوان مجموعه کل داده ها (tds) در نظر گرفته شد و با استفاده از روش pca مجموعه حداقل ویژگی های موثر(mds) انتخاب گردید. با استفاده از مجموعه ها و تئوری مدلسازی فازی یک شاخص فازی ساده و کاربردی و سیستم خبره منطق فازی مناسب طراحی شد. بر اساس نتایج حاصل، 4 مولفه اصلی با مقدار ویژه ? 1 که در برگیرنده 67 درصد تغییرات داده های اندازه گیری شده بود، انتخاب گردید. مولفه اصلی اول (ظرفیت بالای توصیف کننده حاصلخیزی خاک) با توصیف 43 درصد واریانس داده ها حدود 77درصد از تغییرات عملکرد ذرت را در مقیاس مزرعه ای توضیح داد. با توجه به نتایج درون یابی ویژگی های خاک، تغییرات مکانی مشابهی بین این ویژگی ها در منطقه مورد مطالعه مشاهده شد. اگر چه نقشه حاصل از تغییرات مکانی-زمانی نشان داد که کیفیت این خاک ها پس از دو سال کاربرد پساب از کیفیت پایین به کیفیت متوسط و بالا تغییر یافتند.اما در برخی از مناطق کاهش کیفیت خاک نیز تحت تأثیر عملیات زراعی و افزایش بیش از حد عناصر غذایی مشاهده شد. بر اساس نتایج مجموعه حداقل ویژگی های موثر می تواند نماینده مطلوبی از کل مجموعه داده ها باشد (0/95r2=). رابطه شاخص فازی و عملکرد محصول (0/72r2=) نشان داد که این شاخص از اهمیت بیولوژیکی بالایی برخوردار است. نتایج ترکیب زمین آمار و مجموعه های فازی نشان داد که استفاده از نواحی مدیریتی برای اجرای مدیریت وابسته به مکان در سیستم های کشاورزی رایج از پتانسیل بالایی برخوردار است. ارزیابی کیفیت خاک با سیستم خبره منطق فازی همبستگی بالایی با شاخص فازی محاسبه شده نشان داد (0/80r2=). بنابراین این سیستم می تواند ابزار مناسبی را برای ارزیابی کیفیت خاک با در نظر گرفتن عدم قطعیت بالقوه آن فراهم می سازد.