ارزیابی روشهای زمین آمار جهت تخمین و پهنه‌بندی عناصر غذایی پرمصرف اولیه در برخی اراضی کشاورزی استان گلستان

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه تربیت مدرس

2 دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

3 مجتمع آموزش عالی علمی کاربردی جهاد کشاورزی جهرم

چکیده

  در این پژوهش با استفاده از روش‌های مختلف زمین آمار مانند کریجینگ، وزن‌دهی فاصله معکوس، توابع پایه شعاعی، چندربعی معکوس و چندجمله‌ای موضعی، تغییرات مکانی مقادیر نیتروژن کل، فسفر و پتاسیم قابل استفاده در اراضی کشاورزی استان گلستان مورد ارزیابی قرار گرفت. به این منظور بالغ بر 505 نمونه خاک در سال 1387 از مزارع تهیه شد و مقادیر این عناصر برای هر نمونه اندازه‌گیری گردید. معیارهای ارزیابی در این پژوهش، میانگین مطلق خطا، میانگین انحراف خطا و ریشه دوم میانگین مربعات باقیمانده با استفاده از روش اعتبارسنجی جک‌نایف بودند. نتایج بدست آمده نشان داد روش کریجینگ، بهترین الگو برای تخمین نیتروژن کل، فسفر و پتاسیم قابل استفاده در این منطقه می‌باشد زیرا بالاترین صحت و کمترین خطا را دارا بود. همچنین روش چندجمله‌ای موضعی درجه 3 نامناسب‌ترین الگو جهت تخمین مقادیر این عناصر شناخته شد. تجزیه و تحلیل نیم‌تغییر‌نماها نشان داد که نیتروژن کل و پتاسیم قابل استفاده با مدل نمایی و فسفر قابل استفاده با مدل کروی بهترین برازش را داشتند.نتایج پهنه‌بندی نشان داد که غلظت نیتروژن و فسفر قابل استفاده در بخش‌های شمال و شرق اراضی مورد مطالعه کمتر از سایر مناطق است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of Geostatistical Methods for Estimating and Zoning of Macronutrients in Agricultural Lands of Golestan Province

نویسندگان [English]

  • H Kazemi Poshtmasari 1
  • Z Tahmasebi 1
  • B Kamkar 2
  • Sh Shataei 2
  • S Sadeghi 3
چکیده [English]

In this research, the spatial distribution of N, P and K in agricultural lands of Golestan province were evaluated using different geostatistical methods such as Kriging, Inverse Distance Weighting, Radial Basis Function, Inverse Multiquadric and Local Polynomial. For this porpose, 505 soil samples were collected from fields in 2008 and concentrations of these elements were measured for each sample. The performance criteria for evaluation were Mean Absolute Error, Mean Bias Error and Root Mean Square Error with the Jacknife methods. The results showed that Kriging was the best method for estimating N, P and K. Because, it showed the highest accuracy and the lowest error for estimating of these elements. Local Polynomial (degree3) was also found as the most unsuitable method for estimating of these elements. Semivariograms analysis indicated that N and K were the best fitted by Exponential models, also P by Spherical model. Result of zoning showed that amounts of N and P were lower in north and east regions of the study lands.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Geostatistics
  • Nitrogen
  • Phosphorus
  • Potassium
  • Zoning
ایوبی ش ا، محمد زمانی س و خرمالی ف، 1386. برآورد مقدار ازت کل خاک به کمک مقدار ماده آلی و با استفاده از روش‌های کریجینگ، کوکریجینگ و کریجینگ-رگرسیون در بخشی از اراضی سرخنکلاته استان گلستان. مجله علوم کشاورزی و منابع طبیعی. جلد چهاردهم، شماره 4. صفحه­های33-23.
بی‌نام. 1388. برنامه آمایش استان گلستان. معاونت برنامه‌ریزی استانداری گلستان. جلد اول.243 صفحه.
تقی‌زاده مهرجردی را، زارعیان جهرمی م، محمودی ش، حیدری ا و سرمدیان ف، 1387. بررسی روش‌های درون‌یابی مکانی جهت تعیین تغییرات مکانی ویژگی‌های کیفی آب‌های زیرزمینی دشت رفسنجان. مجله علوم و مهندسی آّبخیزداری ایران. سال دوم، شماره 5. صفحه­های 70-63..
حسنی پاک ع‌ا، 1386. زمین آمار (ژئواستاتیستیک). انتشارات دانشگاه تهران. چاپ دوم. 314 صفحه.
خواجه‌پور م ا، 1379. اصول و مبانی زراعت. انتشارات جهاد دانشگاهی واحد صنعتی اصفهان. چاپ دوم.386 صفحه.
دلبری م، خیاط خلقی م و مهدیان م‌ح،1383. ارزیابی روش‌های زمین آمار در برآورد هدایت هیدرولیکی خاک در مناطق شیب آب و پشت آب پایین دشت سیستان. مجله علوم کشاورزی ایران. جلد سی و پنجم،  شماره 1 صفحه­های 13-1.
فاتحی ش، نعمتی ع و قادری ج، 1388. تهیه نقشه حاصلخیزی خاک ایستگاه تحقیقات کشاورزی اسلام آباد غرب با استفاده از تکنیک زمین آمار. صفحه 277. خلاصه مقالات یازدهمین کنگره علوم خاک ایران. دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان. گرگان.
قهرودی تالی م، 1381. ارزیابی درون‌یابی به روش کریجینگ. پژوهش‌های جغرافیایی، شماره 43. صفحه­های  108-95.
محمدی ج، 1385. پدومتری، آمار مکانی. جلد دوم. نشر پلک. 453 صفحه.
ملکوتی م‌ج، 1378. کشاورزی پایدار و افزایش عملکرد با بهینه‌سازی مصرف کود در ایران. نشر آموزش کشاورزی. چاپ دوم. 460 صفحه .
ملکوتی م ج و غیبی م ن، 1376. تعیین حد بحرانی عناصر غذایی محصولات استراتژیک و توصیه صحیح کودی در کشور. نشر آموزش کشاورزی. 56 صفحه.
مهدیان م‌ح، 1385. کاربرد زمین آمار در علوم خاک .خلاصه مقالات اولین کنفرانس خاک، توسعه پایدار و محیط زیست. دانشگاه تهران. تهران.
Aishah AW, Zauyah S, AnuarAR and Fauziah CI, 2010. Spatial variability of selected chemical characteristics of paddy soils in Sawash Sempadon, Selangor, Malaysia. Malaysian Journal of Soil Science 14: 27-39.
Carlson RE, and Foley TA, 1991. The parameter R2 in multiquadric interpolation. Computers and Mathematic Apply 21:29-42.
Carter MR, 1993. Soil Sampling and Methods of Analysis. Canadian Society of Soil Science. Lewis Publisher.
Cahn M D, Hummel JW, and  Brouer BH. 1994. Spatial analysis of soil fertility for site-specific crop management. Soil Science Society of America Journal 58:1240-1248.
Isimail MH and Junusi R, 2009. Determining and mapping soil nutrient content using geostatistical technique in a Durian orchard in Malaysia. Journal of Agricultural Sceince 1(1): 86-91.
Istok ID and Cooper RM, 1998. Geostatistics applied to groundwater pollution: global estimates. Journal of Environmental Engineering 114(4): 915-928.
Jackson RB and Caldwell MM. 1993. Geostatistical patterns of soil heterogeneity around individual perennial plants. Journal of Ecology 8: 683-692.
Karczmarczyk G and Renman A, 2011. Phosphorus accumulation pattern in a subsurface constructed wetland treating residential wastewater. Water 3: 146-156.
Knotters M , Brus DJ and Oude Voshaar JH, 1995. A comparison of kriging, co-kriging combined with regression for spatial interpolation of horizon depth with censored observations. Geoderma 67: 227-246.
Lioyd PM and Atkinson CD, 2004. Increased accuracy of geostatistical prediction of nitrogen dioxide in the United Kingdom with secondary data. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation 5: 293-305.
Olsen SR, Cole CV, Watanabe FS and Dean LA, 1954. Estimation of available phosphorus in soils by extraction with sodium bicarbonate. US Department of Agriculture. WashingtonDC, Circular.
Pang S, Li TX, Wang YD, Yu HY and Li X, 2009. Spatial interpolation and sample size optimization for soil copper (Cu) investigation in cropland soil at county scale using cokriging. Agricultural Sciences in China 8(11): 1369-1377.
Ruppert D, 1996. Local polynomial regression and its applications in environmental statistics. School of Operations Research and Industrial Engineering, Cornell University, New York.
Shi J, Wang H, Xu J, Wu J, Liu X, Zhu H, and Yu Ch. 2007. Spatial distribution of heavy metals in soils: a case study of Changxing, China. Environment Geology 52:1–10.
Sokouti Oskooei R and Mahdian MH, 2011. Spatial variability of macronutrient for soil fertilization management: A case study on Urmia plain. International Journal of Soil Science 6: 49-59.
Triantaflis J, Odeh IOA and Bratney Mc, 2001. Five geostatistical methods to predict soil salinity from electromagnetic induction data across irrigated cotton. Soil Science Society of America Journal 65: 869-878.
Uyan M and Cay T, 2010. Geostatistical method for mapping groundwater nitrate concentrations. Pp 1-7. Proceedings of the 3th International Conference on Cartography and GIS. Nessebar, Bulgaria.
Webster R and Oliver MA, 2000. Geostatistics for Environmental Scientists. Wiley Press. 271p.
Wilding LP, 1985. Spatial variability: Its documentation, accommodation, and implication to soil survey. Pp. 166-194. In: Nielsen DR, and Bouma J (eds.). Soil Spatial Variability, Wagenigen, the Netherlands.