استخدام المكونات الرئيسية للارتقاء بمستوى نماذج الطبوغرافية لتعيين الكربون العضوي في التربة وإعادة توزيع الأراضي

ويمكن لهذه الطريقة أن تساعد في الإجابة على الأسئلة الرئيسية في المجال الزراعي، مثل كيف يمكن لتضاريس المناظر الطبيعية أن تؤثر على تآكل التربة وديناميات المواد العضوية في التربة. وتتمثل الميزة الرئيسية لهذه التقنية في أنها تنطبق على المواقع ذات الملاحظات المحدودة، وتوفر تقديراً فعالاً من حيث التكلفة لمخزونات الكربون العضوي للتربة وعمليات إعادة توزيع التربة. أولاً، جمع البيانات من موقع مشروع كشف الضوء الجغرافي وتحديد الخرائط على الويب.

حدد نوع الحد والمنطقة للتكبير إلى منطقة معينة. ثم، رسم مضلع لتحميل الكشف عن الضوء والبلاط تتراوح لمنطقة الدراسة المحددة. تحويل الكشف عن الضوء الخام والبيانات التي تتراوح إلى ملف جامعة الدول العربية باستخدام نظام المعلومات الجغرافية أداة رسم الخرائط.

بعد ذلك، قم بإنشاء نماذج الارتفاع الرقمي أو نظام DEMS بدقة spacial بثلاثة أمتار باستخدام الاستيفاء العكسي المرجح للمسافات. قم بتصفية مقياس DEMS ثلاثي الأمتار مرتين باستخدام فلتر التمرير المنخفض ثلاثي النواة لتقليل الضوضاء المرتبطة بالاختلاف المحلي. لإنشاء مقاييس طبوغرافية، انقر أولاً فوق استيراد النقطي في قسم الاستيراد/التصدير لاستيراد نظام DEMS الذي تم تصفيته بثلاثة أمتار إلى SAGA.

بعد ذلك، انقر فوق المنحدر، أسبكت، وحدة انحناء من SAGA مع الإعدادات الافتراضية لتوليد المنحدر، المقياس المرتبط بالانحناء، ومقياس الانحناء العام باستخدام DEMs المصفاة. انقر فوق وحدة تجميع التدفق من أعلى إلى أسفل من SAGA، وحدد اللانهاية القطعية كأسلوب لإنشاء مقياس تراكم التدفق باستخدام DEMs المصفاة. بعد ذلك، انقر فوق الوحدة النمطية لـ SAGA Topographic Openness مع الإعدادات الافتراضية لإنشاء مقياس الانفتاح الموجب باستخدام صورة مُصفاة بمحور z متضخم.

إن توسيع المسافات الرأسية في نماذج الارتفاع الرقمي يحسن من إمكانية تمييز الانفتاح الإيجابي في المواقع ذات السطح المسطح نسبياً. انقر فوق الوحدة النمطية LS-Factor Field Based من SAGA مع الإعدادات الافتراضية لإنشاء مقياس عامل المنحدر ومقياس طول المنحدر باستخدام DEMs المصفاة. بعد ذلك، انقر فوق الوحدة النمطية لطول مسار التدفق من SAGA مع الإعدادات الافتراضية لإنشاء مقياس طول مسار التدفق باستخدام DEMs المصفاة.

انقر فوق الوحدة النمطية التدرج المسافة Downslope من SAGA مع الإعدادات الافتراضية لإنشاء مقياس مؤشر أسفل المنحدر باستخدام DEMs المصفاة. الآن، انقر فوق الوحدة النمطية مؤشر الرطوبة SAGA، وحدد منطقة مستجمعات المياه المطلقة كنوع المنطقة لتوليد منطقة مستجمعات المياه ومقاييس مؤشر الرطوبة الطبوغرافية باستخدام DEMs المصفاة. انقر فوق الوحدة النمطية لفهرس طاقة الدفق في SAGA، وحدد منطقة مستجمعات المياه المحددة الزائفة كتحويل المنطقة لإنشاء مقياس مؤشر طاقة الدفق باستخدام DEMs المصفاة.

بعد ذلك، قم بإنشاء خرائط الارتفاع القصوى مع نصف قطر متعددة. قم بتصفيف الحد الأقصى للرفع من الخرائط مرتين من خلال مرشح تمريرة منخفضة ثلاث نواة. طرح DEM ثلاثة متر تمت تصفيتها من خرائط الارتفاع الأقصى المصفى للحصول على سلسلة من خرائط الإغاثة.

استخراج سلسلة من متغيرات الإغاثة لعدد من المواقع. إجراء تحليل المكونات الرئيسية على متغيرات الإغاثة لتحويل النقاح إلى مكونات الإغاثة الطبوغرافية. حدد المكونات الرئيسية التي تشرح أكثر من 90٪ تباين مجموعة البيانات الإغاثة كمقاييس الإغاثة الطبوغرافية.

توحيد خرائط الإغاثة السبع باستخدام الانحراف المتوسط والواصفي. إنشاء المكونات الرئيسية الإغاثة عن طريق مجموع الإغاثة الطبوغرافية الموحدة المرجحة من قبل الأحمال المقابلة. في حين خلق متري الإغاثة، من المهم لتوليد صور الإغاثة على نطاق مكاني مختلف للحد من الشكوك المرتبطة اختيار التعسفي من نصف القطر لأن ضوابط الإغاثة على خصائص التربة يمكن أن تتأثر المقاييس المكانية للإغاثة.

11- اختيار عدد من مواقع حقول الأراضي الزراعية التي يمكنها أن تمثل بشكل كاف خصائص المناظر الطبيعية لمنطقة الدراسة والعديد من حقول الأراضي الزراعية الصغيرة الممثلة التي يمكن أخذ عينات منها بشكل مكثف. قم بتحميل كافة إحداثيات الموقع العينة إلى نظام تحديد المواقع الجغرافية المستند إلى التعليمات البرمجية، وتحديد موقعها فعليًا في الحقل. بعد ذلك، جمع ثلاث عينات لكل موقع أخذ العينات من طبقة التربة 30 سم أعلى باستخدام مسبار دفع.

تسجيل معلومات الإحداثيات الجغرافية لمواقع أخذ العينات باستخدام نظام تحديد المواقع الجغرافية. بعد ذلك، غربال عينة التربة مع شاشة 2 ملليمتر. وزن عينات التربة بعد التجفيف.

حساب كثافة التربة باستخدام إجمالي حجم العينات في مواقع أخذ العينات وأوزانها. اخلط العينات الثلاث من نفس الموقع للحصول على عينة تربة مركبة. طحن 10 غرام subsample من التربة المنخلة إلى مسحوق ناعم جدا مع طاحونة الأسطوانة.

الآن، قياس محتوى الكربون الإجمالي للتربة في عينة الأسطوانة من خلال الاحتراق على محلل النفثالينات في درجة حرارة 1350 درجة مئوية. بعد الخبز المواد العضوية في التربة في الفرن، وتقدير محتوى الكربون كربونات الكالسيوم من خلال تحليل الكربون المتبقية. الآن، ضع عينات التربة المنخلة السائبة من عيار 2 ملليمتر في اقوالز مارينيللي، وختمها.

ضع الكوابر في الكاشف، وقم بقياس تركيز السيزيوم لكل عينة من خلال تحليل أشعة غاما باستخدام نظام التحليل الطيفي الذي يتلقى مدخلات من ثلاث بلورات الجرمانيوم المحورية عالية النقاوة في 8 أجهزة تحليل ذات 192 قناة. سجل ناتج تركيز سيزيوم. وأخيراً، احسب معدل إعادة توزيع التربة باستخدام مخزون سيزيوم بتطبيق نموذج التوازن الشامل الثاني في جدول جدول الوظائف الإضافية.

تم اختيار 460 موقع حقل المحاصيل عشوائياً لاشتقاق المعلومات الطبوغرافية في مستجمعات المياه الجوز كريك في ولاية ايوا. وتُعرض نتائج تحليلات الارتباط بين المقاييس الطوبوغرافية وكثافة الكربون العضوي في التربة، وإعادة توزيع التربة هنا. وأظهر مؤشر البلل الطبوغرافي والإغاثة الطبوغرافية على نطاق واسع أعلى الارتباطات مع معدلات الكثافة وإعادة توزيع التربة، على التوالي.

وأظهرت الأنماط المكانية للمقياسين قيمًا عالية في منطقة منخفض وقيم منخفضة في مناطق المنحدرات والمرتفعات. غير أن الاختلافات بين المقياسين حدثت في مناطق الخنادق، حيث أظهر مؤشر البلل الطبوغرافي قيماً عالية للغاية، ولكن قيم الإغاثة الطبوغرافية على نطاق واسع لم تختلف عن المناطق المجاورة. تم سرد خمسة مكونات رئيسية طبوغرافية تم اختيارها لبناء نماذج تستند إلى الطوبوغرافيا هنا.

وقد تم تفسير أكثر من 70 و 65٪ من التباين في كثافة الكربون العضوي في التربة ومعدلات إعادة توزيع التربة من خلال نموذج الانحدار العادي الأقل مربعة مع متغيرات كاملة، على التوالي. بالنسبة للنماذج ذات المتغيرات الخطية التي تمت إزالتها، كانت كفاءات المحاكاة أقل قليلاً من نموذج الانحدار المربع الأقل في الدرجة الثانية مع نموذج المتغيرات الكاملة. بالنسبة لنماذج SPCR، لوحظت كفاءات محاكاة مماثلة مثل نموذج الانحدار المربع الأقل المعتاد خطوة بخطوة مع إزالة المتغيرات الخطية.

وكشفت خرائط إعادة توزيع التربة وكثافة الكربون العضوي التي تم إنشاؤها من نماذج SPCR عن أنماط متسقة بين نماذج المحاكاة والقياسات الميدانية. وتمهد هذه التقنية الطريق أمام الباحثين في مجال الزراعة لاستكشاف أنماط إعادة توزيع التربة والمواد العضوية على نطاق مستجمعات المياه والمقاييس الإقليمية. ويمكن تحسين هذه التقنية مع زيادة صقل الكشف عن الضوء والبيانات المدى وإدراج مقاييس طبوغرافية إضافية.