تفکیک پذیری واحد های خاک با استفاده از پذیرفتاری مغناطیسی و برخی ویژگی های خاک و تأثیر سطوح ژئومرفیک بر تغییرات آن در منطقه بروجن

STUDENT

DEGREE

YEAR

Magnetic susceptibility approach as a simple, relatively inexpensive, fast and non-destructive method has been used in a wide range of rocks and soil studies in the past few decades. Although the measurement of magnetic susceptibility is simple but interpretation of the results is complicated and typically requires knowledge of the effective controlling factors. Soil great group determination explained by Soil Survey Manual, is expensive and time consuming. Hence, this study was conducted to evaluate the feasibility of magnetic susceptibility technique for discrimination different soil great groups in the Borujen district, Charmahal Bakhtiari province. Soil samples of different geomorphic surfaces in a region with the area of 858 Km 2 were collected from eighty profiles which dug and described. Some soil physical and chemical properties as well as crystallized, amorphous and organic iron were measured using citrate bicarbonate dithionite, ammonium- oxalate and sodium pyrophosphate approaches, respectively. Magnetic susceptibility was measured at two frequencies of 4.6 KHz and 0.46 KHz. Also magnetic susceptibility was measured after 550°C heat treatment and citrate bicarbonate dithionite (CBD) treatment. Results showed that the highest values of ? lf was observed in surface horizon of Calcixerepts great group and the lowest ? lf was observed in subsurface horizon of Haploxerolls great group. Generally magnetic susceptibility in surface horizon is higher than of deeper horizons and is reduced by increasing the depth. Of the most important physical and chemical properties that had significant relationships to magnetic susceptibility is pH, equivalent carbonate calcium, dithionite Fe (Fe d ) and difference between dithionite and oxalate Fe ( Fe d - Fe o ). Negative correlation was observed between CaCO 3 and magnetic susceptibility. Fe d and Fe d - Fe o showed positive correlation with high and low frequency susceptibility and magnetic susceptibility after heat treatment at 550°C. There is a significant correlation between high and low frequency magnetic susceptibility and pH. Among magnetic properties i.e. high and low magnetic susceptibility indicted positive significant correlation with heat treated susceptibility. Significant statically difference was observed between magnetic susceptibility before and after CBD treatment. The magnetic susceptibility was reduced in all great groups after CBD treatment. Also significant difference was observed between magnetic susceptibility before and after 550° C heat treatment. The magnetic susceptibility was increased after heat treatment in all soil great groups. ? lf in playa unit showed a significant difference with other geomorphic surfaces, as well the magnetic susceptibility in playa was less than other geomorphic surfaces. The magnetic susceptibility in hill unit had much increase comparing to other geomorphic surfaces. The results of predictor models developed by discriminate analysis in surface and subsurface horizons showed that using of magnetic susceptibility solely couldn’t correctly predict profiles in various soil great groups. Incorporation of magnetic susceptibility with some chemical and physical soil properties enhanced the accuracy of prediction. Combination of soil properties with magnetic measures improved prediction accuracy to 30.7, 45.2 and 32.7% in three studied depths. The overall results showed that due to similarity of soil great groups in the studied area accruing to their magnetic parameters, magnetic susceptibility couldn’t solely be used as indicator for discrimination of soil great groups. Based on the results, the highest accuracy was obtained for the particle size control section and subsurface as compared to surface samples. therefore it is suggested to use magnetic susceptibility in particle size control section of subsurface horizon to discriminate soil great groups. Keywords: Soil great groups, Magnetic susceptibility, Discriminate analysis.

در چند دهه گذشته استفاده از روش پذیرفتاری مغناطیسی با توجه به اینکه روشی ساده، نسبتاً ارزان، سریع و غیرمخرب می باشد در دامنه گسترده ای از مطالعات مربوط به خاک و سنگ مورد توجه قرار گرفته است. اندازه گیری پذیرفتاری مغناطیسی اگرچه ساده می باشد، ولی تفسیر نتایج آن مهم و پیچیده و به طور معمول نیازمند آگاهی از عوامل مؤثر بر آن می باشد. تفکیک گروه های بزرگ خاک با توجه به شیوه های موجود که اکنون به طور معمول استفاده می شود وقت گیر و پرهزینه است. به همین دلیل مطالعه حاضر به منظور امکان سنجی تفکیک گروه های بزرگ خاک به کمک ویژگی های پذیرفتاری مغناطیسی خاک در بخشی از اراضی شهر بروجن استان چهارمحال و بختیاری طراحی و اجرا شد. نمونه های خاک مربوط به سطوح ژئومرفیک مختلف در منطقه ای به مساحت 858 کیلومترمربع می باشد و تعداد 80 پروفیل حفر و تشریح شد. پس از آماده سازی نمونه های خاک، برخی ویژگی های فیزیکی و شیمیایی و ترکیبات آهن متبلور، بی شکل و آلی بوسیله عصاره گیری توسط سیترات بی کربنات دی تیونات، میزان اکسید آهن بی شکل توسط اگزالات آمونیوم و آهن پیوند شده با مواد آلی توسط پیروفسفات سدیم در نمونه ها اندازه گیری شد. مقدار پذیرفتاری مغناطیسی در دو فرکانس زیاد kHz 60/4 و کم kHz 46/0 اندازه گیری شد. همچنین پذیرفتاری مغناطیسی بعد از تیمار 550 درجه سانتی گراد و تیمار سیترات بی کربنات دی تیونات قرائت شد. نتایج نشان داد که حداکثر پذیرفتاری مغناطیسی در فرکانس پایین در افق سطحی در گروه بزرگ Calcixerepts و کمترین مقدار پذیرفتاری مغناطیسی در فرکانس پایین در افق زیرسطحی در گروه بزرگ Haploxerolls مشاهده می شود. در مجموع پذیرفتاری مغناطیسی در سطح بیشتر از عمق است و با افزایش عمق کاهش می یابد. از مهمترین ویژگی های فیزیکوشیمیایی که با ویژگی های مغناطیسی ارتباط معنی داری نشان می دهند، می توان به pH، کربنات کلسیم معادل، غلظت آهن عصاره گیری شده با دی تیونات و تفاضل غلظت آهن عصاره گیری شده با دی تیونات از آهن عصاره گیری شده با اگزالات اشاره کرد. بین ویژگی های مغناطیسی با کربنات کلسیم معادل همبستگی منفی مشاهده شد. غلظت آهن عصاره گیری شده با دی تیونات و تفاضل غلظت آهن عصاره گیری شده با دی تیونات از آهن عصاره گیری شده با اگزالات با پذیرفتاری مغناطیسی در فرکانس بالا و پایین و پذیرفتاری مغناطیسی بعد از تیمار حرارت همبستگی مثبت نشان دادند. بین pH و پذیرفتاری مغناطیسی در فرکانس بالا و پایین همبستگی مثبت و معنی داری وجود دارد. بین پارامترهای مغناطیسی محاسبه شده مانند پذیرفتاری در فرکانس پایین و بالا و پذیرفتاری مغناطیسی بعد از تیمار حرارت همبستگی مثبت و معنی داری وجود دارد. تفاوت معنی داری بین پذیرفتاری مغناطیسی قبل از تیمار سیترات بی کربنات دی تیونات و پذیرفتاری مغناطیسی بعد از تیمار مشاهده شد. پذیرفتاری مغناطیسی بعد از تیمار سیترات بی کربنات دی تیونات درگروه های بزرگ خاک کاهش پیدا کرد. همچنین تفاوت معنی داری بین پذیرفتاری مغناطیسی قبل از تیمارحرارت 550 درجه سانتیگراد و پذیرفتاری مغناطیسی بعد از تیمار حرارت در گروه های بزرگ خاک مشاهده شد. پذیرفتاری مغناطیسی بعد از تیمار حرارت 550 درجه سانتیگراد درگروه های بزرگ خاک افزایش پیدا کرد. پذیرفتاری مغناطیسی در فرکانس پایین در واحد فیزیوگرافی پلایا با دیگر سطوح ژئومرفیک تفاوت معنی داری نشان داد. به طوری که پذیرفتاری مغناطیسی خاک در پلایا کمتر از سایر سطوح ژئومرفیک بود. پذیرفتاری مغناظیسی در واحد فیزیوگرافی تپه افزایش بیشتری نسبت به سایر سطوح ژئومرفیک نشان داد. نتایج حاصل از پیش بینی درصد عضویت مشاهده ها توسط تابع تشخیص و تعداد و درصد گروه بندی صحیح گروه های بزرگ خاک نشان داد که در بخش افق سطحی و زیرسطحی زمانی که تنها از داده های پذیرفتاری استفاده شود، گروه های بزرگ از یکدیگر تفکیک نمی شوند. زمانی که در کنار داده های پذیرفتاری مغناطیسی، ویژگی های فیزیکوشیمیایی خاک وارد شدند، مشاهده شد که در هر سه عمق مورد مطالعه درصد پیش بینی تابع افزایش یافت. به طوری که درصد موفقیت آمیز بودن پیش بینی در افق سطحی، بخش کنترل اندازه ذرات و افق زیرسطحی به ترتیب 7/30، 2/45، 7/32 درصد افزایش یافت. نتایج نشان داد که به دلیل تشابه گروه های بزرگ خاک از نظر پارامترهای مغناطیسی، پذیرفتاری مغناطیسی نمی تواند به عنوان ابزاری مناسب برای تفکیک گروه های بزرگ خاک در این منطقه استفاده شود. برای تفکیک گروه های بزرگ خاک بهتر است از بخش کنترل اندازه ذرات و زیرسطحی برای آنالیز استفاده شود، به طوری که نتایج حاصل از پیش بینی درصد عضویت و درصد گروه بندی صحیح گروه های بزرگ خاک نشان داد که در بخش کنترل اندازه ذرات و زیرسطحی بیشترین درصد موفقیت آمیز بودن پیش بینی بدست می آید. کلمات کلیدی: گروه بزرگ خاک، پذیرفتاری مغناطیسی، آنالیز تحلیل ممیزی