تأثیر رطوبت خاک بر دقت روش طیف‌سنجی در برآورد مقدار ماده آلی خاک
محورهای موضوعی : مدیریت آب در مزرعه با هدف بهبود شاخص های مدیریتی آبیاری
علی اکبر نوروزی
1
(دانشیار پژوهشی پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری)
زهرا رزقی
2
(کارشناس ارشد خاکشناسی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران)
مهدی همایی
3
(استاد دانشگاه تربیت مدرس)
کلید واژه: بازتاب طیفی, پیش‌پردازش, رگرسیون حداقل مربعات جزئی, مرئی- مادون‌قرمز نزدیک,
چکیده مقاله :
ماده آلی خاک به دلیل تاثیر بر روی خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی خاک به عنوان شاخصی از کیفیت خاک و حاصلخیزی آن محسوب می‌گردد. هدف از این پژوهش بررسی اثر رطوبت بر رفتار طیفی خاک به‌منظور برآورد مقدار ماده آلی با استفاده از روش طیفی‌سنجی مرئی- مادون‌قرمز نزدیک بود. همچنین عملکرد روش‌های مختلف پیش‌پردازش در مدلسازی مقایسه شد. به همین منظور تعداد 50 نمونه خاک از لایه سطحی (0 تا 30 سانتی‌متر) به‌صورت تصادفی از برخی از شهرستان‌های استان تهران جمع‌آوری شد. نمونه‌ها هوا خشک شده و از الک 2 میلی‌متری عبور داده شدند. مقدار ماده آلی و بافت خاک در آزمایشگاه اندازه‌گیری شد. برای اندازه‌گیری بازتاب طیفی، نمونه‌های خاک در آون خشک (105 درجه، به مدت 24 ساعت) و با سطوح 5، 10، 15 و 20 درصد وزنی (گرم آب/ گرم خاک) رطوبت‌دهی شدند. سپس بازتاب طیفی نمونه خاک‌های موردمطالعه با استفاده از دستگاه اسپکترورادیومتر زمینی در دامنه طول‌موج مرئی- مادون‌قرمز نزدیک (2500-350 نانومتر) در تاریکخانه اندازه‌گیری شد.نتایج حاصل از ارزیابی متقابل نشان داد که روش پیش‌پردازش SNV عملکردی بهتر در پیش-بینی کربن آلی خاک دارد. بهترین نتیجه در رطوبت آون خشک برای گروه اعتبارسنجی با مقدار R2 و RMSE به ترتیب 83/0 و 422/0 حاصل شد. همچنین R2 و RMSE به ترتیب 75/0 و 543/0 در رطوبت 5 درصد؛ 70/0، 553/0 در رطوبت 10 درصد؛ 60/0، 558/0 در رطوبت 15 درصد به دست آمد.
Soil organic matter is considered as an indicator of soil quality and its fertility due to its impact on the physical, chemical and biological properties of soil. The purpose of this study was to investigate the effect of moisture on soil spectral behavior in order to estimate the amount of organic matter using visible-near infrared spectroscopy. Also, the performance of different preprocessing methods was compared in modeling. For this purpose, 50 soil samples from a surface layer (0-30 cm) were randomly collected from some cities in Tehran province. The samples were air-dried and passed through a 2 mm sieve. The amount of organic matter and soil texture were measured in the laboratory. To measure spectral reflectance, soil samples are dry in the oven and they were hydrated with levels of 5, 10, 15 and 20 wt.% (Grams of water / g of soil). Then, Soil samples were scanned using a FieldSpec Pro Spectroradiometer with a measurement range of 350–2500 nm. The results of the cross-evaluation indicated that SNV pre-processing method was better in predicting organic carbon content of soil. The best result for the validation group was obtained in dry oven moisture with R2 and RMSE values of 0.83 and 0.422 respectively. Also, R2 and RMSE were 0.75 and 0.543, respectively, at 5% moisture content, 0.70, 0.553 at 10% moisture, 0.605, 0.558 in moisture content of 15%.
_||_