برآورد حد قابل تحمل هدررفت خاک با استفاده از روش‏های رگرسیون خطی و درختی

آب و خاک

مقاله 14، دوره 34، شماره 1 - شماره پیاپی 69، فروردین 1399، صفحه 179-193   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jsw.v34i1.82129

نویسندگان

یاسر استواری؛ سید علی اکبر موسوی^* ؛ حسن مظفری

دانشگاه شیراز

چکیده

برای انجام فعالیت­های حفاظتی در برابر فرسایش خاک دانستن میزان حد قابل تحمل هدررفت خاک بسیار ضروری است. از این­رو، پژوهش حاضر با هدف تعیین میزان حد قابل تحمل هدررفت خاک به روش ضخامت و بر اساس معادله پرکاربرد اسکیدمور و توسعه توابع انتقالی رگرسیونی در برآورد این ویژگی در حوضه بالادست سد درودزن انجام شد. برای این منظور تعداد 60 نیم‏رخ خاک با دستگاه بیل مکانیکی حفر و علاوه بر اندازه­گیری عمق خاک، برخی از ویژگی­های فیزیکی و شیمیایی خاک سطحی (0 تا 30 سانتی‏متر) نیز در آزمایشگاه و صحرا اندازه­گیری شد. از روش رگرسیونی خطی چندگانه و رگرسیون درختی برای توسعه توابع انتقالی استفاده شد. نتایج نشان داد مقدار حد قابل تحمل هدررفت خاک با استفاده از روش اسکیدمور با میانگین 04/1 تن در هکتار در سال از حداقل 29/0 تا حداکثر 25/2 تن در هکتار در سال متغیر بود. ماده آلی خاک با داشتن بیشترین ضریب استاندارد شده (64/0=Beta) و بیش‏ترین همبستگی (77/0-) با حد قابل تحمل هدررفت خاک مهم‏ترین ویژگی در برآورد این شاخص خاک بود. بر اساس آماره‏های ارزیابی، روش رگرسیون درختی با میانگین برآوردی حد قابل تحمل هدررفت خاک 08/1 تن در هکتار در سال و داشتن ضریب تعیین بالاتر در هر دو مجموعه داده وا‌سنجی (96/0=R2) و اعتبارسنجی (78/0=R2) و‏ مقدار خطای کمتر در داده واسنجی (26/0 تن در هکتار در سال=RMSE) و اعتبارسنجی (13/0 تن در هکتار در سال =RMSE) کارآیی بیش­تری در مقایسه با روش رگرسیونی چندگانه چندگانه با میانگین برآوردی حد قابل تحمل 13/1 تن در هکتار در سال داشت.

کلیدواژه‌ها

توابع انتقالی؛ خاک‏های آهکی؛ رگرسیون چندگانه؛ روش اسکیدمور؛ فرسایش‌پذیری خاک

مراجع

1- Abbasi Y., Ghanbarian-Alavijeh B., Liaghat A.M., and Shorafa M. 2011. Evaluation of pedotransfer functions for estimating soil water retention curve of saline and saline-alkali soils of Iran. Pedosphere 21(2) :230–237.

2- Ball D.F. 1964. Loss-on-ignition as an estimate of organic matter and organic carbon in non-calcareous soils. Journal of Soil Science 15: 84–92.

3- Bazargan Lari A. 2012. Applied Statistics. Shiraz University press, Shiraz, Iran. (in Persian)

4- Carlos B., Reyes J., and Magri A. 2012. Water erosion prediction using the revised universal soil loss equation (RUSLE) in a GIS framework, central Chile. Chilean Journal of Agricultural Research 70(1): 159-169.

5- Chandel S., and Hada M.S. 2017. Assessment of soil loss tolerance. International Journal of Farm Sciences 7(1): 101-109.

6- Dehghani S., Ghorbani-Dashtaki S., and Khodaverdilu H. 2012. Comparing the Performance of Multiple Linear Regression and Regression Tree to Predict Saturated Hydraulic Conductivity and the Inverse of Macroscopic Capillary Length. Iranian Water Rresearch Journal 9: 199-210.

7- Duan X., Shi X., Li Y., Rong L., and Fen D. 2017. A new method to calculate soil loss tolerance for sustainable soil productivity in farmland. Agronomy for Sustainable Development 37(2): 2-13.

8- FAO (Food and Agriculture Organization of the United Nations). 2015. Soil erosion: the greatest challenge for sustainable soil management. Edition, Design & Publication Leadell Pennock (University of Saskatchewan, Canada). 104 pages.

9- Ghafari H., Gorji M., ArabKhedri M., Rooshani Gh., and Heidari A. 2018. Evaluation of soil loss tolerance via soil productivity and quality at a watershed scale: Haji-Ghushan watershed, Golestan province. Iranian Journal of Soil and Water Research 48: 985-994. (In Persian)

10- Ghorbani-Dashtaki S., and Homaee M. 2004. Using geometric mean particle diameter to derive point and continuous pedotransfer functions. In N. Whrle and M. Scheurer (Eds.). International Conference, 4-12 Sep. 2004. EuroSoil, Freiburg, Germany.

11- Gohardoust A., Saad-o-din A., Onagh M., and Najafinejad A. 2011. Application of Geographic informations system and Skidmore equation in determination of soil erosion limit for programming soil conservation actions in Chehel Chai- Golestan province. 1st National Conference on Modern Agricultural Science and Technologies, 10-12 Sep. 2011. Zanjan University, Zanjan, Iran. (In Persian)

12- Khajehpour M.R. 2014. Principles and Fundamentals of Crop Production. Jahad Daneshgahi press, Isfehan, Iran. (In Persian)

13- Kuznetsov M.S., and Abdulkhanova D.R. 2013. Soil loss tolerance in the central chernozemic region of the European part of Russia. Eurasian Soil Science 46(7): 802-809.

14- Lakaria B.L., Biswas H., and Mandal D. 2008. Soil loss tolerance values for different physiographic region of Central India. Soil Use and Management 24: 192–198.

15- McKenzie N.J., Jacquier D.W.1997. Improving the Field Estimation of SaturatedHydraulic Conductivity in Soil Survey. Aust. Journal Soil Research 35: 803-825.

16- Ostovari Y., Asgari K., and Motaghian H.R. 2015. Assessment of tree and multiple linear regressions in estimation of cation exchange capacity. Journal of Water and Soil 29: 683-694. (In Persian)

17- Ostovari Y., Ghorbani-Dashtaki S., Bahrami H., Naderi M., Dematte J., and Kerry R. 2016. Modification of the USLE K factor for soil erodibility assessment on calcareous soils in Iran. Geomorphology 273: 385-395.

18- Pachepsky Y., and Rawls W.J. 2006. Hydropedology and pedotransfer functions. Geoderma 131(3–4): 308-316.

19- Pimental D. 2006. Soil erosion: A food and environmental threat. Environment, Development and Sustainability 8: 119-137.

20- Rawls W.J., and Pachepsky Y. 2002. Data mining and exploration techniques, p. 21-31. In Y. Pachepsky, and M.G. Schaap (eds.). Developments in Soil Science. Chap. 2. Vol. 30. Development of pedotransfer functions in soil hydrology, Elsevier Science.

21- Refahi H.Gh. 2006. Water Erosion and Conservation. University of Tehran Press, Tehran, Iran. (In Persian)

22- Rusanov A.M. 2006. The integrated assessment of soil erosion resistance. Eurasian Soil Science 39(8): 879-884.

23- Sadeghi S.H.R. 2017. Soil erosion in Iran: state of the art, tendency, and solutions. Agriculture and Forestry 63(3): 33-37.

24- Sadeghi S.H.R., Moatamednia M., and Behzadfar M. 2011. Spatial and temporal variations in the rainfall erosivity factor in Iran. Journal of Agricultural Science and Technology 13: 451-464.

25- Santos F.L., Reis J.L., Martins O.C., Castanheira N.L., and Serralheiro R.P. 2003. Comparative assessment of infiltration, runoff and erosion of sprinkler irrigated soils. Biosystems Engineering 86: 355–364.

26- Skidmore E.L. 1984. Soil loss tolerance. p. 87–93. In M.K. David (ed.), Determinants of soil loss tolerance. ASA Spec. Publication., vol. 45. ASA, Madison.

27- Stamey W.L., and Smith R.M. 1964. A conservation definition of erosion tolerance. Soil Science 97: 183–186.

28- Stine R. 1995. Graphical Interpretation of Variance Inflation Factors. The American Statistician 49(1): 53-56

29- Tejada M., and Gonzalez J.L. 2006. The relationships between erodibility and erosion in a soil tratedwith two organic amendments. Soil and Tillage Research 91: 186–198.

30- Vaezi A.R., Bahrami H.A., Sadeghi S.H.R., and Mahdian M.H. 2010. Spatial variability of soil erodibility factor (K) of the USLE in North West of Iran. Journal of Agricultural Science and Technology 12: 241–252.

31- Vaezi A.R., Sadeghi S.H.R., Bahrami H.A., and Mahdian M.H. 2008. Spatial variations of runoff in a part of calcareous soils of semi-arid region in North West of Iran. Agriculture and Natural Resources 15: 213–225.

32- Wischmeier W.H., and Mannering J.V.1969. Relation of soil properties to its erodibility. Proceedings. Soil Science Society of America 33: 131–137.

33- Xingwu D., Xie Y., Liu B., Liu G., Feng Y., and Gao X. 2012. Soil loss tolerance in the black soil region of northeast China. Journal of Geographical Sciences 22(4): 737-751.

34- Yu D.S., Shi X.Z., and Weindorf D.C. 2006. Relationship between permeability and erodibility of cultivated Acrisols and Cambisols in subtropical China. Pedosphere 16: 304-311.