تعیین مؤثرترین جزء خاکدانه در برآورد پایداری ساختمان خاک با بهره گیری از روش زمین آمار

آب و خاک

مقاله 3، دوره 31، شماره 2 - شماره پیاپی 52، تیر 1396، صفحه 533-544   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jsw.v31i2.54438

نویسندگان

سعیده بردسیری زاده؛ عیسی اسفندیارپور بروجنی^* ؛ علی اصغر بسالت پور؛ پیمان عباس زاده دهجی

ولی عصر (عج) رفسنجان

چکیده

خاکدانه به‌عنوان واحد ساختمانی خاک، بیانگر مجموعه‌ای از ذرات اولیه است که پیوستگی‌شان به یکدیگر بیش از پیوستگی آن‏ها به ذرات خاک اطراف این مجموعه می‌باشد. هدف از پژوهش حاضر، تعیین مهمترین جزء اندازه‌ای خاکدانه‌ (درشت و یا ریز) در برآورد میزان پایداری ساختمان خاک در منطقه‌ی رابر کرمان با بهره‌گیری از زمین‌آمار می‌باشد. تعداد 90 نمونه‌ی خاک سطحی (10-0 سانتی‌متر) به روش شبکه‌ای منظم و با فواصل تقریبی 200 متر، از منطقه برداشت و هواخشک شد. پس از عبور نمونه‌ها از الک چهار میلی‌متری، درصد پایداری خاکدانه‌ها در سه بخش خاکدانه‌های کل، درشت و ریز در دو حالت خشک و مرطوب محاسبه شد. سپس، مطالعات زمین‌آماری شاخص‌های پایداری محاسبه‌شده، در قالب دو مرحله‌ی واریوگرافی و تخمین انجام گرفت و نقشه‌های کریجینگ پایداری خاکدانه‌ها ترسیم شد. به‌منظور تعیین میزان همخوانی نقشه‌های کریجینگ شاخص پایداری محاسبه‌شده برای خاکدانه‌های درشت و ریز با شاخص محاسبه‌شده برای کل خاکدانه‌ها، پس از تشکیل ماتریس خطا، صحت عمومی آن‌ها محاسبه شد. براساس نتایج حاصل،بیش‏ترین درصدپایداری کل خاکدانه‌ها (9/89 درصد) در موقعیت‌های شمال و جنوب‌شرقی منطقه‌ که بیش‏ترین مقدار ماده‌ی آلی (2/3 درصد) را به خود اختصاص داده بودند، در حالت خشک دیده شد. درصد صحت عمومی حاصل از تقاطع نقشه‌های کریجینگ کل خاکدانه‌ها و خاکدانه‌های درشت در حالت خشک (75/51 درصد)، بیش از حالت مرطوب (17/32درصد) بود. در مقابل، درصدصحت عمومی محاسبه-شده برای تقاطع نقشه‌های کریجینگ کل خاکدانه‌ها و خاکدانه‌های ریز در حالت مرطوب (31/17 درصد)، بیش از حالت خشک (93/10 درصد) بود. به-طور کلی، مطالعه‌ی تغییرات مکانی پایداری خاکدانه‌های درشت و ریز می‌تواند در راستای مدیریت بهینه‌ی اراضی برای مطالعات آتی مفید واقع شود.

کلیدواژه‌ها

پایداری خاکدانه؛ کاربری اراضی؛ کریجینگ؛ ماتریس خطا

مراجع

1- Afandi T., Manik K., Rosadi B., Utomo M., Senge M., AdachiT., and Oki Y. 2003. Soil physical properties under coffee trees with different weed managements in a hilly humid tropical area of Lampung, south Sumatra, Indonesia. Journalof JapaneseSocietyof Soil Physics,92: 3-16.

2- Amezketa E. 1999. Soil aggregate stability: a review. Journal of Sustainable Agriculture, 14: 83–151.

3- An S., Mentler A., Mayer H., and Blum W.E.H. 2010. Soil aggregation, aggregate stability, organic carbon and nitrogen in different soil aggregate fractions under forest and shrub vegetation on the Loess Plateau, China. Catena, 81: 226- 233.

4-Bach E.M., and Hofmockel K.S. 2014. Soil aggregate isolation method affects measures of intra-aggregate extracellular enzyme activity. Soil Biology and Biochemistry, 69: 54-62.

5- Bast A., Wilcke W., Graf F., Luscher P., and Gartner H. 2015. A simplified and rapid technique to determine an aggregate stability coefficient in coarse grained soils. Catena, 127: 170- 176.

6- Besalatpour A.A., Ayoubi S., Hajabbasi M.A., Mosaddeghi M.R., and Schulin R. 2013. Estimating wet soil aggregate stability from easily available properties in a highly mountainous watershed. Catena, 111: 72-79.

7- Bronick C.J., and Lal R. 2005. Soil structure and management: a review. Geoderma, 124: 3-22.

8- Carter M. R., Angers D. A., and Kunelius H. T. 1994. Soil structural form and stability and organic matter under cool-season perennial grasses. Soil Science Society of America Journal, 58: 1194-1199.

9- Cheng M., Xiang Y., Xue Zh., An Sh., and Darboux F. 2015. Soil aggregation and intra-aggregate carbon fractions in relation to vegetation succession on the Loess Plateau, China. Catena, 124:77-84.

10- Dıaz-Zorita M., Perfect E., and Grove J.H. 2002. Disruptive methods for assessing soil structure. Soil and Tillage Research, 64:3–22.

11- Duiker S.W., Rhoton F.E., Torrent J., Smeck N.E., and Lal R., 2003. Iron (hydr) oxide crystallinity effects on soil aggregation. Soil Science Society of America Journal, 67: 606– 611.

12- Efron B., and Stein C. 1981. The jackknife estimate of variance. The Annals of Statistics, 9 (3): 586–596.

13- Ekhtesasi M. R., and Azimzadeh H. R. 2012. Investigation on the dry and wet sieving soil granolometry indices and its application in water and wind erosion studies (Case study: Yazd plain). Arid Biome Scientific and Research Journal, 2)2):1-9.

14- Emadodin I., Reiss S., and Bork, R.H. 2009.A study of the relationship between landmanagement and soil aggregate stability (casestudy near Albersdorf, northern-Germany).ARPN Journal of Agricultural and BiologicalScience, 4: 48-53.

15- Fokom R., Adamou S., Teugwa M.C., Begoude Boyogueno A.D., Nana W.L., Ngonkeu M.E.L., Tchameni N.S., Nwaga D., Tsala Ndzomo G., and Amvam Zollo P.H. 2012. Glomalin related soil protein, carbon, nitrogen and soil aggregate stability as affected by land use variation in the humid forest zone of south Cameroon. Soil and Tillage Research, 120: 69–75.

16- Goovaerts P. 2000. Geostatistical approaches for incorporating elevation into the spatial interpolation of rainfall. Journal of Hydrology, 228: 113-129.

17- Herrick J.E., Whitford W.G., De Soyza A.G., Van Zee J.W., Havstad K.M., Seybold C.A., Walton M. 2001. Field soil aggregate stability kit for soil quality and rangeland health evaluations. Catena, 44 (1): 27–35.

18- Hosseini F., Mosaddeghi M.R., Hajabbasi M.A., and Sabzalian M.R. 2015. Influence of tall fescue endophyte infection on structural stability as quantified by high energy moisture characteristic in a range of soils. Geoderma, 249(250): 87–99.

19- Huang L., Wang C.Y., Tan W.F., Hu H.Q., Cai C.F., and Wang M.K. 2010. Distribution of organic matter in aggregates of eroded Ultisols, Central China. Soil and Tillage Research, 108: 59- 67.

20- Husnjak S., and Hengle T. 2006. Evaluation adequacy and usability of soil maps in Croatia. Soil Scince Society of America Journal, 70: 920- 929.

21- John B., Yamashita T., Ludwig B., and Flessa H. 2005. Storage of organic carbon in aggregate and density fractions of silty soils under different types of land use. Geoderma, 128: 63–79.

22- Karimi R., Salehi M.H., and Mosleh Z. 2015. Effect of land use change on some carbon components in bulk soil and aggregates in Safashahr area, Fars province. Journal of Soil Management and Sustainable, 5)1(: 1- 14.

23- Kemper W.D., and Rosenau K. 1986. Size distribution of aggregates. P. 425-442. In: Klute, A. (ed), Methods of Soil Analysis: Part 1: Physical and Mineralogical Methods, American Society of Agronomy, Madison, WI.

24- Legros J.P. 1996. Mapping of the Soil (In English. 2006. Translated by Sarma). V.A.K. Science Publishers, Enfield.

25- Lobe I., Hofmann A.S., Brodowski S., du Preez C.C., and Amelung W. 2011. Aggregate dynamics and associated soil organic matter contents as influenced by prolonged arable cropping in the South African Highveld. Geoderma, 162(3-4): 251- 259.

26- Ludwig B., Andruschkewitsch R., Geisseler D., Koch H.J. 2013. Effects of tillage on contents of organic carbon, nitrogen, water-stable aggregates and light fraction for four different long-term trials. Geoderma, 192: 368–377.

27- Ma R., Cai Ch., Li Zh., Wang J., Xiao T., Peng G., and Yang W. 2015. Evaluation of soil aggregate microstructure and stability under wetting and drying cycles in two Ultisols using synchrotron-based X-ray micro-computed tomography. Soil and Tillage Research,149: 1–11.

28- Mahmoodabadi M. 2011. Effect of different organic matter on aggregate stability when changes in different size classes.Watershed Research,93: 1-9).in Persian.(

29- Mahmoodzadeh H., Sheklabadi M., and Mahboubi A.A. 2012. Aggregate distribution and stability in different Land Uses of Zrebar Lake Margin. Journal of Water and Soil Conservation, 19(2): 1-8.)in Persian(.

30- Mohammadi J. 2006. Pedometrics, Volume II) Spatial statistics (.Pelk Publishers, Tehran.

31- Mollae M., Boshra H., Basiri M., and Mosaddeghi M.R. 2014.Assessment of structural stabilitywet sieving pasturein some placesEsfahan. Journal of Science and Technology of Agriculture and Natural Resources, Soil and WaterSciences, 70: 1-12.

32- Pannatier Y. 1996. VARIOWIN: Software for Spatial Data Analysis in 2D. Springer Verlag, New York.

33- Park H.M. 2008. Univariate analysis and normality test using SAS, Stata, and SPSS. A Working Paper of University Information Technology Services (UITS) Center for Statistical and Mathematical Computing, Indiana University,41 p.

34- Robinson T.P., and Metternicht G. 2006. Testing the performance of spatial interpolation techniques for mapping soil properties. Computer and Electronics in Agriculture, 50: 97-108.

35- Rossiter D.G. 2000. Methodology for Soil Resource Inventories, 2nd Revised Version, Soil Science Division, International institute for Aerospace Survey and Earth Science (ITC), P.132.

36- Salehi M.H., Hashemi Beni O., Beigi Harchegani H., Esfandiarpour Borujeni I. and Motaghian H.R. 2011. Refining soil organic matter determination by loss-on-ignition. Pedosphere, 21(4): 473-482.

37- Schloeder C.A., Zimmerman N.E., and Jacobs M.J. 2001. Comparison of methods for interpolating soil properties using limited data. Soil Science Society of America Journal, 65: 470- 479.

38- Spaccini R., and Piccolo A. 2013. Effects of field managements for soil organic matter stabilization on water-stable aggregate distribution and aggregate stability in three agricultural soils. Journal of Geochemical Exploration, 129: 45-51.

39- Wang J.G., Yang W., Yu B., Li Zh.X., Cai Ch.F., and Ma R.M. 2016. Estimating the influence of related soil properties on macro- and micro-aggregate stability in ultisols of south-central China. Catena, 137: 545–553.

40- Webster R., and Oliver M.A. 2001. Geostatistics for Environmental Scientists. John Wiley and Sons Ltd., Chichester, UK.

41- Wei J.B., Xiao D.N., Zeng H., and Fu Y.K. 2008. Spatial variability of soil properties in relation to land use and topography in a typical small watershed of to black soil region, northeastern China. Environmental Geology, 53: 1663-1672.

42- Yague M.R., Bosch-Serra A.D., Antunez M., and Boixadera J. 2012. Pig slurry and mineral fertilization strategies' effects on soil quality: Macroaggregate stability and organic matter fractions. Science of the Total Environment Journal, 438: 218-224.

43- Yazdanpanah N., and Homaunfar F. 2010.Estimation ofaggregate stability in both dry and wet methodsby the use of different plantresidues. The Second General Conference on Integrated Water Resource Management. 9-10 Feb. Shahid Bahonar University of Kerman, P. 1-7)in Persian(.