ارزيابي كيفيت فيزيكي و زيستي خاك با استفاده از طيف سنجي در اراضي كشاورزي استان زنجان

Evaluation of physical and biological soil quality using spectroscopy in agricultural lands of Zanjan province

توسعه يك روش دقيق و سريع به منظور ارزيابي تأثير عمليات زراعي بر كيفيت خاك اهميت بسياري در مديريت پايدار منابع و نظارت بر روشهاي مديريتي در اكوسيستم‌هاي كشاورزي دارد. هدف از اين پژوهش ارزيابي كارايي طيف‌سنجي به عنوان يك روش كمي و سريع به منظور نظارت بر كيفيت فيزيكي و زيستي خاك تحت مديريت‌هاي كشاورزي در استان زنجان بود. بدين منظور 77 نمونه خاك از عمق 20-0 سانتي‌متري در دو كاربري كشاورزي ديم و آبي جمع‌آوري و مهمترين ويژگي‌هاي فيزيكي و زيستي مؤثر بر ارزيابي كيفيت خاك در اراضي استان با استفاده از روش‌هاي استاندارد اندازه‌گيري شدند. سپس داده‌هاي طيفي نمونه‌هاي خاك در محدوده مرئي و مادون قرمز تهيه و مدل‌هاي طيفي با استفاده از رگرسيون حداقل مربعات جزئي محاسبه شد. ميانگين بازتابي طيف‌هاي خاك در محدوده 450 تا 2450 نانومتر، تفاوت معني‌داري بين كاربري‌ها ديم و آبي (0/05 ˂p) نشان داد. همچنين نوع كاربري تأثير معني‌داري (0/001 ˂p) بر اغلب ويژگي‌هاي فيزيكي و زيستي اندازه گيري شده داشت. مدل‌هاي طيفي با دقت "عالي" (0/8 <2 R و 2/5 < RPD) براي زيست توده ميكروبي، پايداري خاكدانه و مقدار شن و با دقت "متوسط" (RPD<1/5<2 و 0/65 <2 R) براي جرم مخصوص ظاهري، هدايت هيدروليكي اشباع و مقدار سيلت بدست آمد. درحاليكه ضريب جذب‌پذيري با دقت مناسبي توسط مدل‌هاي طيفي برآورد نشد. تأثير عمليات مديريتي تحت كاربري‌هاي ديم و آبي با استفاده از بازتاب مشخصه طيفي خاك قابل تمايز بود

Developing a precise and rapid method for assessing the impact of farming operations on soil quality is important for sustainable resource management and monitoring management approaches in agricultural ecosystems. The objective of this study was to evaluate the efficiency of spectroscopy as a rapid and quantitative approach for monitoring physical and biological soil quality under agricultural management in Zanjan province. 77 soil samples were collected from the depth of 0-20 cm under irrigated and rain-fed agriculture. Important physical and biological properties, affecting soil quality in this province, were measured using standard methods. Then, soil spectral data were determined in VIS-NIR region and spectral models were calculated using partial least square regression. The average reflectance of soil spectra from 450 to 2450 nm, were significantly different (p < 0.05) between rain-fed and irrigated land uses. Moreover, land use type had a significant impact on most physical and biological properties, measured in this study. Spectral models with excellent accuracy(RPD>2.5 and R2>0.8) were noted for soil microbial respiration, clay content and soil organic content. The models with good accuracy (2