تفکیک رژیم های رطوبتی خاک با استفاده از تکنیک پذیرفتاری مغناطیسی و برخی خصوصیات خاک در خاک های لسی و شبه لسی بخشی از استان گلستان

STUDENT

DEGREE

YEAR

Among the soil forming factors, climate plays a major role, as well as topographic and climatic characteristics affected soil properties as parallel. Soil moisture regime is one of the deterministic soil properties which play a vital role in soil genesis and fertility. Soil moisture regime, also is important in soil classification, soil survey, land evaluation, and management aspect. Identification and differentiation of soil moisture regimes is very difficult and time and cost consuming.This study was conducted to differentiate soil moisture regimes using magnetic susceptibility techniques and some soil physical and chemical properties. Our hypothesis was that soil physical and chemical properties in combination of magnetic measures could discriminate the soil moisture regimes in the study area. The study area included a climatic transect in the Golestan province, north of Iran. The parent material along transect is approximately similar including loess and loess-derived parent material. In the present study four soil moisture regimes comprising Aridic, Aquic, Xeric, and Udic were selected along transect. In this respect, in each soil moisture regime, twenty soil profiles were studied and total 100 profiles were drug and described. The dominant soils in Aridic moisture regime were Aquisalids and Haplocalcids belonging to Aridisols an Entisols orders. In the Udic moisture, the greatest group was Argiudolls. After preparing the samples, soil physicochemical properties were measured by standard approaches. Iron components including crystalline, amorphous and organic were extracted by citrate-bicarbonate-dithionite and amorphous iron oxide content was determined by oxalate ammonia. Also magnetic parameters including magnetic susceptibility at low frequency (?lf), high frequency (?hf), SIRM (saturation isothermal remanent magnetization), IRM 100mT (isothermal remanent magnetization at the field of 100 mT), and IRM -100mT (backfiled isothermal remanent magnetization at the field of 100 mT) were measured. The highest and lowest value of magnetic susceptibility at low frequency was attributed to Udic and Aquic moisture regime, respectively. Significant positive correlations were obtained between magnetic properties. Positive significant correlations were obtained between Fe d , Fe d -Fe o with magnetic susceptibility at low frequency. The ratio of Fe d to Fe O showed negative correlation with magnetic susceptibility at low frequency. The gypsum and electrical content indicated negatively significant correlations with both of low and high frequencies magnetic susceptibility.Among the soil properties, calcium carbonate, organic matter, salinity and Fed, clay content, silt content showed significant correlations with magnetic measures. The results showed that discriminate analysis had more accuracy than multiple regressions for discrimination of soil moisture regimes in the studied area. The results of study revealed that magnetic measures could be applied as a powerful indicator for differentiation of soil moisture regimes. The results of discriminate analysis verified that measures in control sections f profiles resulted powerful results as compared to measures in surface and subsurface horizons. Although, incorporation of soil physical and chemical with magnetic properties provided highest accuracy for soil moisture regime prediction, but using of magnetic measures with 80% accuracy and also for low cost and rapid measurement are suggested in the study area for soil moisture regimes discrimination.

از بین فاکتورهای خاکسازی، اقلیم نقش اساسی را ایفا می کند. توپوگرافی نیز معمولاً با ویژگی های اقلیمی به طور موازی عمل می‌کند. رژیم رطوبتی خاک مشخصه مهم خاک است و مهم ترین فاکتور در تشکیل خاک و حاصلخیزی است. رژیم رطوبتی خاک نقش ویژه ای را در رده بندی، طبقه بندی و نقشه برداری خاک و مسائل مدیریتی و ارزیابی خاک ایفا می کنند. تعیین و تفکیک رژیم‌های رطوبتی فرآیندی مشکل، زمان بر و پرهزینه است. مطالعه حاضر در جهت تفکیک رژیم های رطوبتی توسط تکنیک پذیرفتاری مغناطیسی و برخی ویژگی‌های فیزیکی وشیمیایی خاک انجام شده است. به عبارت دیگر مطالعه رابطه بین پذیرفتاری مغناطیسی و خصوصیات خاک در رژیم‌های رطوبتی مختلف می تواند بیان روشنی از تفاوت رژیم های رطوبتی با هم و نیز تغییرات مشخصه های خاک های مورد مطالعه که تحت تأثیر اقلیم و رژیم رطوبتی بوده است را ارائه نماید. مواد مادری خاک های منطقه مورد مطالعه در بخشی از اراضی شهرستان گرگان تقریباً مشابه هم هستند و عمدتاً شامل لس و رسوباتی است که از تپه های لسی به ارث رسیده است. تحقیق حاضر در چهار رژیم رطوبتی مختلف یودیک، زریک، اریدیک و آکوییک موجود در منطقه مورد مطالعه صورت گرفت. در جهت نیل به صحت فرضیه های مورد انتظار، در هر رژیم 25 پروفیل و در مجموع 100 پروفیل حفر و تشریح شدند. بر اساس تغییرات اقلیم در رژیم رطوبتی اریدیک خاک هایی با تکامل کم شامل راسته های Aridisols و Entisols در قالب گروه‌های بزرگ Aquisalids،Haplocalcids مشاهده شد. در رژیم زریک خاک ها تکامل بیشتری داشته و راسته های Inceptisols، Alfisols دیده شدند. رژیم رطوبتی یودیک فقط شامل گروه بزرگ Argiudolls بوده که به راسته Molisols تعلق دارد. پس از آماده سازی نمونه ها، خصوصیات فیزیکوشیمیایی و ترکیبات آهن متبلور، بی‌شکل و آلی بوسیله عصاره گیری توسط سیترات بی کربنات دی تیونات و میزان اکسید آهن بی شکل توسط اگزالات آمونیوم در نمونه ها اندازه گیری شد. همچنین مقدار پارامترهای مغناطیسی شامل پذیرفتاری مغناطیسی در دو فرکانس بالا kHz 6/4 و پایین kHz 46/0، پسماند مغناطیسی اشباع (SIRM) در شدت میدان 1000 میلی تسلا و پسماند مغناطیسی در شدت 100 میلی تسلا (100IRM+) و نیز در میدان معکوس 100 میلی تسلا (IRM -100mT ) در نمونه ها اندازه گیری شد. بیشترین پذیرفتاری مغناطیسی مربوط به رژیم رطوبتی یودیک و کمترین مربوط به رژیم رطوبتی آکوییک است. بین پارامترهای مغناطیسی(به جز Ln(SIRM/?)و DP) همبستگی مثبت و معنی دار وجود دارد. ضریب همبستگی مثبت بین پذیرفتاری مغناطیسی در فرکانس پایین با 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 مشاهده شد. پذیرفتاری مغناطیسی در فرکانس پایین با نسبت غلظت آهن عصاره گیری شده با اگزالات به غلظت آهن عصاره گیری شده با دی تیونات دارای همبستگی منفی بود. درصد گچ و هدایت الکتریکی همبستگی منفی و معنی داری با پذیرفتاری مغناطیسی در فرکانس پایین و بالانشان دادند. از مهم ترین ویژگی های فیزیکوشیمیایی که با ویژگی های مغناطیسی ارتباط معنی داری نشان دادند، می توان به درصد آهک، ماده آلی، میزان شوری، غلظت آهن فعال عصاره گیری شده با دی تیونات، درصد رس، درصد سیلت و نسبت آهن فعال عصاره گیری شده با دی تیونات اشاره کرد. آنالیز تحلیل ممیزی دارای دقت بیشتری در تفکیک و تعیین رژیم های رطوبتی نسبت به روش رگرسیون چندمتغیره می باشد. نتایج نشان داد که پذیرفتاری مغناطیسی می تواند به عنوان ابزاری برای تفکیک رژیم های رطوبتی استفاده شود. همچنین برای تفکیک رژیم‌ها بهتر است از بخش کنترل رطوبتی برای آنالیزها استفاده شود، به طوری که نتایج حاصل از پیش بینی درصد عضویت و درصد گروه بندی صحیح رژیم های رطوبتی نشان داد که در بخش کنترل رطوبتی بیشترین درصد موفقیت آمیز بودن پیش بینی بدست می آید. نتایج این مطالعه نشان داد هرچند داده های پذیرفتاری مغناطیسی نسبت به تلفیق داده های مزبور با ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک، دارای صحت کمتر طبقه بندی است ولی با توجه به اینکه این داده ها به راحتی و ارزان قابل اندازه گیری هستند، با صحت 80 درصد می توان رژیم های رطوبتی خاک را در منطقه مورد مطالعه پیش‌بینی کرد.