مدل سازی مقاومت فروروی خاک با استفاده از رگرسیون، شبکه عصبی مصنوعی و برنامه ریزی بیان ژن

آب و خاک

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده، انتشار آنلاین از تاریخ 29 اسفند 1402   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jsw.2024.86792.1385

نویسندگان

شکراله اصغری^{* 1}؛ مهسا حسنپور کاشانی²؛ حسین شهاب آرخازلو¹

¹گروه علوم و مهندسی خاک، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی

²گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

چکیده

اطلاع از مقاومت فروروی (PR) خاک از نظر جوانه زنی بذر، رشد ریشه و عملیات خاک ورزی اهمیت فراوان دارد. اندازه گیری مستقیمPR خاک به دلیل تغییرپذیری مکانی و زمانی شدید آن، کاری پرزحمت و گران می باشد. هدف از این پژوهش، ارایه مدل های رگرسیون خطی (MLR)، شبکه عصبی مصنوعی (ANN) و برنامه ریزی بیان ژن (GEP) برای برآورد PR از روی ویژگی های زودیافت خاک بود. در مجموع 80 نمونه خاک سطحی (0 تا cm 10) دست خورده و دست نخورده (با استفاده از استوانه های استیل به قطر و ارتفاع 5 سانتی متر) از اراضی جنگلی، مرتعی و زراعی منطقه فندقلوی اردبیل در تابستان 1402 برداشته شد سپس برخی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی زودیافت خاک در آنها اندازه گیری شد. مقاومت فروروی خاک به طور درجا در محل با استفاده از یک فروسنج مخروطی تعیین گردید و همزمان رطوبت خاک مزرعه در استوانه ها اندازه گیری شد. داده ها به طور تصادفی به دو گروه آموزشی (60 نمونه) و آزمونی (20 نمونه) تقسیم گردید. مدل های MLR ، ANN و GEP به ترتیب با استفاده از نرم افزارهای SPSS ، MATLAB و Gene Xpro Tools ایجاد شدند. نتایج مدل سازی نشان داد که رطوبت خاک مزرعه، سیلت و جرم مخصوص ظاهری نسبی، مهمترین متغیرهای ورودی در برآورد PR خاک بودند. مقادیر آماره های ضریب تبیین (R2)، مجذور میانگین مربعات خطا (RMSE)، میانگین خطا (ME) و ضریب نش-ساتکلیف (NS) براساس داده های آزمونی برابر 44/0، MPa 19/1 ، MPa 19/0 و 36/0، 92/0، MPa 41/0 ، MPa 05/0 - و 92/0، 79/0، MPa 91/0 ، MPa 13/0 و 63/0 به ترتیب برای بهترین مدل MLR، ANN و GEP تعیین گردید. براساس نتایج آماره های ارزیابی مدل ها، می توان گفت که در منطقه مورد مطالعه، مدل ANN از بیشترین دقت و مدل MLR از کمترین دقت در برآورد PR خاک برخوردار بود.

کلیدواژه‌ها

تخمین؛ رطوبت جرمی؛ مقاومت خاک؛ منطقه فندقلو؛ ویژگی زودیافت

مراجع