اعتبارسنجي و مقايسه چند تابع انتقالي نقطه‌اي و پارامتريك براي پيش‌بيني ميزان رطوبت خاك در پتانسيل‌هاي ماتريك مختلف

Evaluation and comparison between some point and parametric pedotransfer functions in predicting soil water contents in different matric potentials

استفاده از روش‌هاي اندازه‌گيري مستقيم عوامل هيدرولوژيك خاك، زمان‌بر و پرهزينه مي‌باشد. يكي از مهم‌ترين راه‌كارهاي موجود براي حل اين مشكل ايجاد يك رابطه رياضي بين تعدادي از خصوصيات زوديافت خاك مانند بافت خاك، چگالي ظاهري و ميزان ماده آلي با خصوصيات ديريافت هيدروليكي خاك مي‌باشد. اين روابط توابع انتقالي نام دارند. در اين پژوهش از 8 تابع نقطه‌اي و 4 تابع پارامتريك براي پيش‌بيني ميزان رطوبت خاك در پتانسيل‌هاي ماتريك مختلف در 122 نمونه خاك از شمال و شمال‌شرقي ايران استفاده گرديد. توابع انتقالي پارامتريك ضرايب چهار رابطه نگه‌داشت آب خاك ونگنوختن، هاستون و كاس، كمپل و بروكس و كوري را برآورد مي‌كردند. بهترين نتايج توابع نقطه‌اي مربوط به روش بي.‌اس.‌اس خاك سطحي (با متغيرهاي ورودي عمق نمونه‌برداري، درصد ذرات خاك، ميزان كربن آلي و وزن مخصوص ظاهري) با ضريب همبستگي (r) و ريشه ميانگين مربعات خطا (RMSE) به‌ترتيب برابر 75/0 و 033/0 و ضعيف‌ترين نتايج در روش هاتسون (با متغيرهاي ورودي عمق نمونه‌برداري، درصد ذرات خاك و وزن مخصوص ظاهري) با r و RMSE به‌ترتيب برابر با 59/0 و 061/0 به‌دست آمد. بهترين نتايج توابع پارامتريك در روش كمپل با r و RMSE به‌ترتيب برابر با 90/0 و 037/0 و ضعيف‌ترين نتايج در روش وريكن با r و RMSE به‌ترتيب برابر با 52/0 و 12/0 مشاهده شد. علاوه‌بر اين تحليل‌ها نشان دادند كه استفاده از ميزان كربن آلي به‌عنوان عامل ورودي در توابع انتقالي مي‌تواند منجر به بهبود نتايج پيش‌بيني ميزان رطوبت خاك شود. همچنين به‌طور تقريبي در همه توابع بررسي شده با افزايش پتانسيل ماتريك عملكرد توابع بهبود يافت.

Using direct measurement techniques for estimation of soil hydrological parameters, are time consuming and expensive. One possible solution to this problem is to derive a mathematical relationship between easily measurable soil parameters, such as soil texture, bulk density and organic matter content, and other hard-measurable soil hydraulic parameters. Such a relationship is called pedotransfer function (PTF). In this study, we used 8 point PTFs and 4 parametric PTFs for predicting water content corresponding to different matric potentials for 122 soil samples taken from north and north-east of Iran. Parametric PTFs has been derived to estimate the coefficients of four different water retention functions of van Genuchten, Hutson and Cass, Campbell, and Brooks-Corey. BSS TOPSOIL method (Hutson and Wagenet, 1992; with input variables of soil fractions, Organic Carbon content, and bulk density) with correlation coefficient (r) of 0.75 and root mean square error (RMSE) of 0.033 was the best and Hutson method (Hutson and Wagenet, 1992; with input variables of soil fractions, and bulk density) with R=0.59 and RMSE=0.061 was the worst method in Point PTFs. The best (r=0.90, RMSE=0.037) parametric PTF was due to Campbell (Campbell, 1085) and the worst (r=0.52, RMSE=0.12) one was due to Vereecken (Vereecken et al., 1989). The results showed that including Organic Carbon content as an input variable in PTFs, improves the predictability of soil water content. On overal, the performance of all PTFs increased when the matric potential increased.