پهنه‎‎بندی پارامترهای مؤثر در کیفیت حاصلخیزی خاک شالیزار برای مدیریت بهینه مصرف کود

سابقه و هدف: گیاهان از جمله برنج برای تأمین نیاز عناصر غذایی خود به مصرف کود احتیاج دارند تا تولید بیشتر در واحد سطح فراهم شود. برای این منظور شناسایی مقادیر عناصر پرمصرف در خاک و تهیه نقشه مناسب آن‎ها ضروری است. ظرفیت تبادل کاتیونی (CEC ) خاک به عنوان شاخص مهمی از کیفیت حاصل‌خیزی و ظرفیت توقیف آلاینده‎های خاک و ویژگی‎های ازت، فسفر و پتاسیم به‎عنوان عناصر پرمصرف تغذیه گیاه محسوب می‎شود. این پژوهش با هدف برآورد و پهنه‎بندی خصوصیات مورد نظر انجام شد تا نتایج و نقشه‎های به دست آمده بتواند در مدیریت بهینه مصرف کودها و کنترل آلاینده‎های منابع آب زیرزمینی مورد استفاده قرار گیرد. مواد و روش‎ها: منطقه مورد مطالعه با وسعت حدود 40000 هزار هکتار، جزء نواحی مرکزی استان گیلان می‎باشد. تعداد 247 نمونه خاک از عمق 30-0 سانتی‎متری برداشت شد. مقادیر ویژگی‎های CEC، ازت کل، فسفر و پتاسیم نمونه‎های خاک مشخص و آماره‎های توصیفی آن‎ها تعیین شد. بررسی توزیع نرمال داده‎ها با استفاده از آزمون کولموگروف-اسمیرنوف صورت گرفت. داده‌هایی که دارای توزیع نرمال نبود، با تبدیل‎های مناسب، نرمال شدند. قبل از استفاده از روش‌ درون‌یابی، آزمون روند و ناهمسانگردی انجام شد. نیم‎تغییرنما با روش کریجینگ معمولی محاسبه و نقشه‎ها ترسیم گردید. یافته‎ها و بحث: مقدار پتاسیم از 78 تا 5/269 با میانگین 03/192 میلی‎گرم بر کیلوگرم، فسفر از 3/2 تا 56 با میانگین 51/16 میلی‎گرم بر کیلوگرم، مقدار ازت کل از 02/0 تا 8/0 با میانگین 26/0 درصد و CEC از 6/10 تا 1/47 با میانگین 72/26 سانتی‎مول‎بار بر کیلوگرم متغیر بود. مدل برازش شده بر نیم‎تغییرنمای ازت کل نمایی و ویژگی‎های فسفر، پتاسیم و CEC کروی بود. ضریب تبیین (R2) مدل‎ها دارای ارزش زیاد و نسبت اثر قطعه‎ای به آستانه کمتر از 25 درصد است. این مشخصات نشان می‎دهد که نیم‎تغییرنمای ویژگی‎ها دارای ساختار مکانی قوی است. پس از تعیین نیم‎تغییرنمای تجربی ویژگی‎ها، نقشه برآورد مقادیر آن‎ها با استفاده از روش کریجینگ معمولی تهیه شد. مقادیر معیارهای ارزیابی R2، RMSE و MAE برای پتاسیم 79/0، 84/27 و 106/0، فسفر 73/0، 17/8 و 63/4، ازت کل 72/0، 059/0 و 025/0 و ظرفیت تبادل کاتیونی 76/0، 06/4 و 09/3 به دست آمد. دقت نقشه‎های تهیه شده با توجه به مقادیر R2، RMSE و MAE قابل قبول بود. با دقت در نقشه‎های پهنه‎بندی، پراکنش مکانی مقدار پتاسیم در نواحی شمال‎غرب، غرب و مرکزی منطقه مورد مطالعه خوب بوده و بیشتر در شمال‎شرق و جنوب دارای کمبود می‎باشد. مقادیر فسفر و ازت در نواحی مرکزی تا شمال مناسب بوده و در جنوب منطقه دارای کمبود هستند. با توجه به نقشه‎ ازت و فسفر خاک، مصرف بیش از حد بهینه کودهای نیتراته و فسفره باعث آلودگی آب‎های زیرزمینی می‎شود. همچنین مصرف کودهای پتاسه در اراضی با مقادیر زیاد CEC، باعث تثبیت آن می‎شود که دقت در نقشه CEC و مصرف در موقع نیاز گیاه، این مشکل را مرتفع می‎سازد. بنابراین توجه دقیق به مقادیر این پارامترها در نقشه‎ها و حدود بحرانی و بهینه آن‎ها، می‎تواند، مصرف کودها را به‎طور قابل ملاحظه‎ای مدیریت بهینه کرده، از تحمیل هزینه‎های اضافی به کشاورز و آلودگی منابع آب زیرزمینی جلوگیری نماید. نتیجه‎گیری: بررسی عناصر اصلی ازت، فسفر، پتاسیم و CEC در شناخت کیفیت حاصلخیزی خاک دارای اهمیت است. برای این منظور نقشه‎های پراکنش مکانی پارامترهای ذکر شده با تعیین نیم‎تغییرنمای تجربی با ساختار مکانی قوی، با استفاده از روش کریجینگ تهیه شد. معیارهای R2، RMSE و MAE نشان داد که دقت نقشه‎های پهنه‎بندی قابل قبول است. پراکنش مکانی مقدار پتاسیم در نواحی شمال‎غرب، غرب و مرکزی منطقه مورد مطالعه مناسب بوده و غالباً در شمال‎شرق و جنوب دارای کمبود می‎باشد. همچنین مقادیر فسفر و ازت در نواحی مرکزی تا شمال خوب بوده و در جنوب منطقه دارای کمبود هستند.