به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

فهرست مطالب علی باریکلو

  • علی باریکلو، پریسا علمداری*، احمد گلچین

    یکی از مسایل مهم و اساسی در دنیای امروز پاکسازی خاک های آلوده به آلاینده های آلی و معدنی می باشد و بر این اساس، خارج نمودن آلاینده از خاک (استخراج) و یا غیر متحرک سازی آن یکی از راهکارهای پالایش خاک می باشد. این پژوهش برای بررسی تاثیر پلی مرهای مختلف در غیر متحرک کردن فلزات سرب، روی و کادمیم در خاک اطراف معدن سرب و روی انگوران استان زنجان انجام گرفت. برای انجام این پژوهش از یک آزمایش فاکتوریل (سه فاکتوره) در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار استفاده شد. فاکتورهای مورد بررسی را نوع پلی مر در سه سطح (کاتیونی، آنیونی و غیر یونی) مقدار پلی مر مصرفی در چهار سطح (صفر، 5/0، 1 و 2 گرم در کیلوگرم خاک) و مدت زمان تماس پلی مر با خاک در هفت سطح (صفر، 3، 9، 72، 168، 236 و720 ساعت) تشکیل می دادند. نمونه های خاک با پلی مرها محلول پاشی و در زمان های مختلف غلظت قابل استخراج سرب، روی و کادمیم اندازه گیری گردید. داده ها با استفاده از نرم افزار آماری SAS مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نتایج نشان داد با افزایش مدت زمان تماس پلی مر با خاک میزان تحرک فلزات سنگین در خاک کاهش یافت و همچنین با افزایش میزان مصرف پلی مر میزان تثبیت فلزات در خاک افزایش و پلی مر آنیونی به میزان بیش تری سرب، روی و کادمیم را در خاک غیر متحرک کرد. سرب قابل استخراج به میزان 76 %، روی قابل استخراج 72 % و کادمیم قابل استخراج 88 % توسط پلی مر آنیونی غیر متحرک گردید. توصیه می شود این پلیمر اکریلیکی برای کاهش تحرک فلزات سنگین از قبیل سرب، روی و کادمیم مورد استفاده قرار گیرد.

    کلید واژگان: پلی مر آنیونی, پلی مر کاتیونی, پلی مر غیر یونی, تثبیت فلزات سنگین}
    A. Barikloo, P. Alamdari *, A. Golchin
    Introduction

    Heavy metals such as lead, aluminum, mercury, copper, cadmium, nickel, and arsenic are now commonly found worldwide. Among these, cadmium and lead are the most hazardous, posing significant risks to both the environment and human health. Cleaning soils contaminated with organic and inorganic contaminants is one of the most significant and fundamental challenges facing society today. One effective method for soil purification is to extract or immobilize the contaminant within the soil.

    Materials and Methods

    It is unclear how water-soluble polymers contribute to the immobilization of heavy metals. The purpose of this study is to examine how various polymers affect the immobilization of lead, zinc, and cadmium in the soil near a lead and zinc mine in the province of Zanjan. A factorial experiment with three replications was conducted using a randomized complete block design. The experimental treatments included one type of soil and three different kinds of acrylic polymers (cationic, nonionic, and anionic) applied at four different levels (0, 0.05, 0.1, and 0.2). The absorbable amounts of lead, zinc, and cadmium were tested at various intervals after the polymers were applied to the soil samples. After that, SAS statistical software was used to examine the data. To do this, the Duncan multiple range test was used to compare the means. The necessary tables and graphs were then created using Excel.

    Results and Discussion

    The findings demonstrated that, at 1% probability level, the kind of polymer had a considerable impact on the amount of lead, zinc, and cadmium that may be absorbed in the soil. The average concentration of soil-absorbable lead for the different types of polymers employed was 239.8, 260.15, and 267.65 mg/kg; anionic polymer had the lowest concentration. Stated differently, anionic polymer decreases the capacity to absorb lead and stabilizes more lead in the soil than the other two forms of polymer. Anionic polymers most likely have a stronger impact on soil granulation. Additionally, at 1% probability level, the impact of acrylic polymer intake on the amount of lead, zinc, and cadmium absorbable in the soil was considerable. With an increase in the amount of polymer utilized in the soil, the greatest absorbable lead concentration (301.58 mg/kg) in the control treatment dropped to the lowest absorbable lead concentration (0.2). It was possible to determine the polymer percentage and the lead concentration, which came out to be 205.9 mg/kg of soil. Zinc concentration dropped as acrylic polymer consumption increased; in the control treatment, absorbable zinc concentrations ranged from 0.2 to 83.5 mg/kg of soil, with 0.2 being the highest concentration. At 1% probability level, the impact of the polymer's contact time with the soil on the amount of lead, zinc, and cadmium that the soil may absorb was significant. As a result, the tested soil had 414.52 mg of these elements at the initial stage of polymer treatment. The quantity of absorbable lead in the soil became 66% immobilized after a month, and after 720 hours, the amount of absorbable lead dropped to 141.83 mg/kg. As the polymer's contact time with the soil increased, so did the concentration of absorbable zinc in the soil. At 1% probability level, there was a strong correlation between the kind and amount of acrylic polymers and the amount of lead, zinc, and cadmium that may be absorbed in the soil. The ingestion of 0.2% anionic polymer resulted in the largest amount of lead immobilization, lowering the soil's absorbable lead concentration from 300 to 192 mg/kg of soil. A higher amount of anionic polymer immobilized the lead, and both cationic and non-ionic polymers were positioned after it. Additionally, anionic polymer was more prevalent than cationic polymer. It caused the non-ionic polymer's absorbable zinc to become immobile. Following 720 hours of polymer treatment, the soil's absorbable zinc element was immobilized to a greater extent by the anionic polymer (20%) than by the cationic and non-ionic polymers (26%), respectively. In comparison to the original concentration, the largest amount of immobilization by anionic polymer after one month was 78%, and the lowest amount of immobilization by nonionic polymer was 61%. Anionic polymer was 27% more effective than non-ionic polymer, 18% more effective than cationic polymer, and stabilized more cadmium.

    Conclusion

     The results of this study showed that with increasing the duration of contact of polymers used with the soil, the amount of mobility of heavy metals in the soil decreased and also with increasing the amount of polymer consumption, the rate of metal stabilization in the soil increased. Anionic polymers immobilize more lead, zinc and cadmium in soil. To reduce the mobility of lead, zinc and cadmium and improve the stability and increase aggregation in soil, the use of acrylic polymer in contaminated soil is recommended.

    Keywords: Anionic Polymer, Cationic Polymer, Heavy Metal Stabilization, Nonionic Polymer}
  • علی باریکلو، سالار رضاپور*، پریسا علمداری، روح الله تقی زاده مهرجردی

    کیفیت خاک یکی از مهم ترین ویژگی های تاثیرگذار بر تولیدات زراعی و پایداری تولید است. عوامل فیزیکی، شیمیایی، بیولوژیکی و اکولوژیکی یک خاک بر کیفیت خاک تاثیرگذارند. اندازه گیری همه شاخص های کیفیت خاک طاقت فرسا و هزینه بر است؛ بنابراین بسیاری از پژوهشگران ارزیابی را بر تعداد محدودی از شاخص های کیفیت خاک متمرکز کرده اند. این پژوهش با هدف تعیین حداقل مجموعه داده ها برای ارزیابی کمی و بررسی خودهمبستگی فضایی کیفیت خاک در اراضی جنوب غربی دشت ارومیه انجام شد. برای این منظور تعداد 120 نمونه مرکب (عمق 60-0 سانتی متر) از خاک برداشته و شاخص کیفیت خاک به روش IQIw در 4 حالت مجموعه کل - خطی (IQIwL_TDS)، کل - غیرخطی (IQIwNL_TDS)، حداقل - خطی (IQIwL_MDS) و حداقل - غیرخطی (IQIwNL_MDS) محاسبه شد. برای انتخاب مجموعه داده ها، تعداد 22 ویژگی فیزیکی و شیمیایی به عنوان ویژگی انتخابی برای روش کل داده ها (TDS) و ویژگی های درصد شن، نسبت جذب سدیم، ظرفیت تبادل کاتیونی، فسفر قابل جذب، کربنات کلسیم فعال و غلظت نیکل با استفاده از روش تجزیه به مولفه های اصلی به عنوان مجموعه حداقل داده ها (MDS) انتخاب شدند. بیشترین مقدار شاخص کیفیت خاک در حالت IQIMDS خطی و کمترین مقدار در حالت IQIMDS غیرخطی حاصل شد. بررسی ضریب همبستگی خطی و غیرخطی بین شاخص کیفیت خاک با دسته کل و حداقل داده ها نشان داد، حالت غیرخطی شاخص IQI ضریب همبستگی بالاتری (0/85=R2) نسبت به حالت خطی شاخص IQI (R2=0/73) دارد. نتایج محاسبه شاخص موران جهانی برای داده های شاخص کیفیت خاک IQIw در مجموعه های مطالعاتی نشان داد، داده های کیفیت خاک دارای خودهمبستگی فضایی هستند و به صورت خوشه ای در فضا توزیع یافته اند و مستقل از یکدیگر نیستند. نتایج آماره گتیس - ارد جی نشان داد، خوشه های با کیفیت خاک ضعیف، شوره زارهای ایجاد شده در اثر خشک شدن دریاچه ارومیه و اراضی بایر اطراف آن در بخش شرق و جنوب شرق محدوده مطالعاتی را شامل شده است.

    کلید واژگان: خصوصیات فیزیکی و شیمیایی, شاخص کیفیت خاک تجمعی وزنی, تجزیه به مولفه اصلی, شاخص موران جهانی, آماره گتیس - ارد جی}
    A. Barikloo, S. Rezapour*, P. Alamdari, R. Taghizadeh Mehrjardi

    Soil quality is one of the most crucial factors determining crop productivity and production stability. The soil's physical, chemical, biological, and ecological characteristics affect its quality. Numerous researchers have concentrated the evaluation on a small number of soil quality indicators because measuring all soil quality indicators would be time-consuming and expensive. This study looked at the spatial autocorrelation of soil quality in the southwest areas of the Urmia Plain to establish the minimal data set for quantitative assessment. To accomplish this, 120 composite soil samples were collected from a depth of 0 to 60 cm, and the soil quality index was then calculated using the IQI method in 4 modes: Total-Linear (IQIwL-TDS), Total-Nonlinear (IQIwNL-TDS), Minimum-Linear (IQIwL-MDS), and Minimum nonlinearity (IQIwNL-MDS). 22 physical and chemical characteristics were used to choose the data set. The characteristics of sand percentage, sodium absorption ratio, cation exchange capacity, Available phosphorus, active calcium carbonate, and nickel concentration were chosen as the minimum data set (MDS) using the decomposition method into principal components. The linear IQIMDS mode produced the greatest soil quality index result, whereas the non-linear IQIMDS mode produced the lowest. The non-linear mode of the IQI index has a greater correlation coefficient (R2=0.85) than the linear mode of the IQI index (R2=0.73), according to an analysis of the linear and non-linear correlation coefficient between the soil quality index with the total category and minimum data. The findings of computing the global Moran's index for study sets of IQI soil quality index data revealed that the soil quality data are not independent of each other and are spatially autocorrelated, distributed in clusters, and have spatial autocorrelation. Getis-ord GI statistics indicated that the eastern and southeastern parts of the research region comprise clusters with poor soil quality, salt marshes produced by Lake Urmia's drying up, and surrounding arid plains.

    Keywords: Physical, chemical characteristics, IQIw, PCA, Global Moran Index, Getis-ord GI}
  • علی باریکلو، پریسا علمداری*، سالار رضاپور، روح الله تقی زاده مهرجردی

    ارزیابی کیفیت خاک، یکی از مسایل قابل توجه در مدیریت پایدار خاک ها به منظور تولید بهینه کشاورزی و حفظ منابع طبیعی است. استفاده از شاخص های کیفیت خاک نیز ابزار مفیدی برای تعیین و مقایسه کیفیت خاک ها به شمار می رود. هدف از این تحقیق، کمی کردن این شاخص با استفاده از تحلیل های چند متغیره در تیپ های مختلف خاک دشت ارومیه است. در این پژوهش با استفاده از روش تجزیه به مولفه های اصلی (PCA)، از میان 22 ویژگی موثر بر کیفیت خاک (TDS) شش ویژگی به عنوان حداقل ویژگی های موثر بر کیفیت خاک (MDS) تعیین شد. سپس این کیفیت با استفاده از دو شاخص تجمعی کیفیت خاک (IQI) و شاخص کیفیت نمورو (NQI) و هر کدام در دو مجموعه ویژگی های خاک TDS و MDS ارزیابی شد. از بین پارامترهای اندازه گیری شده، پ هاش (pH) کمترین ضریب تغییرات (5/2 درصد) و شوری (EC) بیشترین ضریب تغییرات (6/154 درصد) را در منطقه داشت. نتایج نشان داد که به طور کلی، خاک های منطقه از نظر شاخص های مورد مطالعه در بخش های منتهی به دریاچه، دارای محدودیت است و بین IQIa TDS و IQIa MDS و بین NQI TDS و NQI MDS همبستگی معنی دار وجود دارد. این امر نشان می دهد که مجموعه MDS تعیین شده، به خوبی می تواند نماینده مناسبی از TDS باشد. بررسی شاخص کیفیت خاک نشان داد که خاک های این منطقه عمدتا دارای درجه کیفیت II (57 درصد) است. بیشترین مقدار میانگین شاخص کیفیت خاک انتخاب شده نیز مربوط به حالت MDS در مدل IQI با مقدار 79/0 در تیپ خاک Fluventic Haploxerepts و کمترین مقدار آن، مربوط به حالت TDS در مدل NQI با مقدار 28/0 در تیپ خاک Typic Halaquepts محاسبه شد. بررسی ضریب همبستگی بین شاخص کیفیت خاک با دسته کل و حداقل داده ها نشان داد که ضریب همبستگی هر دو مدل IQI و NQI برابر با (48/0R2=) است. در نهایت، شاخص IQI در مجموعه حداقل داده ها (MDS)، دقت و حساسیت بیشتری برای ارزیابی کیفیت خاک دارد. در مجموعه حداقل داده ها نیز به ترتیب ویژگی های درصد شن، نسبت جذب سدیم، ظرفیت تبادل کاتیونی، فسفر قابل جذب، کربنات کلسیم فعال و غلظت نیکل، وزن بالاتری دارد. استفاده از موثرترین ویژگی های خاک در مطالعات ارزیابی کیفیت آن، ضمن کاهش زمان مطالعات خاک شناسی زمینه صرفه جویی اقتصادی را در بحث پایش و بهره برداری پایدار از اراضی کشاورزی فراهم می کند.

    کلید واژگان: تجزیه به مولفه اصلی, حداقل مجموعه داده ها, شاخص کیفیت تجمعی, شاخص کیفیت نمرو}
    Ali Barikloo, Parisa Alamdari*, Salar Rezapour, Roohollah Taghizadeh
    Introduction

    One of the important issues in the sustainable management of soils in order to optimize the agricultural production and preserve natural resources is the assessment of soil quality.  Soil quality is the capacity of a specific kind of soil to function to sustain plant and animal productivity, maintain or enhance water and air quality, and support human health and habitation. It is also considered one of the most important factors investigated in the assessment of soil management. Knowledge of quality changes is necessary for sustainable soil management. Since soil quality cannot be measured directly, it must be obtained from the relevant characteristics. Soil quality characteristics are sets of measurable soil characteristics that are sensitive to land use change, management, or conservation operations. Using soil quality indicators is a useful tool to determine and compare soil quality. The purpose of this research is to quantify the soil quality index using multivariate analysis in different soil types in Urmia Plain.

    Methodology

    In this research, according to the semi-detailed soil studies of Urmia plain, 24 soil profiles from different soil units of this area, which are mostly under garden and agricultural use, were excavated, described, sampled, and classified, and 96 samples were also collected from soil solum. 2 profiles in Typic Haploxerepts (TH1) soil type, 4 profiles in Fluvaquentic Endoaquepts (FE) soil type, 6 profiles in Typic Calcixerepts (TC) soil type, 2 profiles in Typic Endoaquepts (TE) soil type, 5 profiles in Fluventic soil type Haploxerepts (FH) and 2 profiles were located in Typic Halaquept (TH2) soil type. At a certain distance from the excavation site of the profiles, four soil samples were taken from four directions of the profile. Using principal component analysis (PCA), among 22 characteristics affecting soil quality (TDS), the minimum characteristics affecting soil quality (MDS) were determined. Then the soil quality in different soil types of region was evaluated using two cumulative soil quality indices (IQI) and Nemuro Quality Index (NQI) and each of them was evaluated in two sets of TDS and MDS in different soil types.

    Results

    Among the measured parameters, pH had the lowest (2.5%) and salinity (EC) had the highest coefficient of variation (154.6%) in the region. Among the 22 measured soil properties, sodium absorption ratio (SAR) in the first component, nickel element (Ni) in the second component, cation exchange capacity (CEC) in the third component, sand percentage in the fourth component, active lime (ACCE) in the fifth component and absorbable phosphorus (PAW) in the sixth component were selected as MDS. The examination of the soil quality index showed that the soils of this region mainly have quality grade II (57%). The highest average value of selected soil quality index related to MDS mode in IQI model was calculated with a value of 0.79 in Fluventic Haploxerepts soil type and the lowest average value related to TDS mode in NQI model was calculated with 0.28 value in Typic Halaquepts soil type. The correlation coefficient between the soil quality index with the total category and minimum data in both IQI and NQI models was equal (R2=0.48).

     Discussion & Conclusions

    The sequence order of both soil quality indices (IQIa, NQI) in both TDS and MDS conditions in the types of the studied area was as FE>TE>TH1>TC>FH>TH2. Therefore, the highest soil quality was observed in the Fluventic Endoaquepts type and the lowest soil quality was observed in the Typic Halaquepts type. Based on the results, both indicators were classified in three classes (good, medium and poor) in TDS and MDS sets. In the case of TDS, 57.83% of land (equivalent to 19731 hectares) had good class (II), 30.48% of land (equivalent to 10400 hectares) had medium class (III) and 11.69% of land (equivalent to 3990 hectares) they had poor class (IV); (very good (I) and very poor (V) class were not observed). In MDS mode, 18.56% of lands (equivalent to 6333 hectares) had very good class (I), 27.15% of lands (equivalent to 9264 hectares) had good class (II) and 54.29% of lands (equivalent to 18524 hectares) They had medium class (III); (weak class (IV) and very weak (V) were not observed). The degrees of IQIa and NQI indices were similar and were divided into three classes (good, medium and poor). As a result, 39.3% of land (equivalent to 13412 hectares) was in good class (II), 24.59% of land (equivalent to 8392 hectares) was in medium class (III) and 1.36% of land (equivalent to 12317 hectares) was placed in poor class (IV); (very good (I) and very poor (V) classes were not observed). In general, the soils of the region were limited in terms of the studied indicators in the parts leading to the lake, and there was a significant correlation between IQITDS and IQIMDS, and between NQITDS and NQIMDS. This shows that the determined MDS set can be a good representative of TDS in soil quality assessment in Urmia Plain.

    Keywords: Principal Component Analysis, Minimum Data Set, Integrated Quality Index, Nemoro Quality Index, Soil Quality}
  • علی باریکلو، مسلم ثروتی، پریسا علمداری*

    خاک های سدیمی به دلیل درصد بالای سدیم تبادلی ویژگی های فیزیکی و شیمیایی نامطلوبی دارند. این مشکل منجر به کاهش ظرفیت آب قابل استفاده و کاهش رشد گیاهان می شود. برای اندازه گیری درصد سدیم تبادلی نیاز به اطلاع از مقدار ظرفیت تبادل کاتیونی است. اما اندازه گیری آن پرهزینه بوده و زمان بر نیز می باشد. بنابراین، اندازه گیری آن با استفاده از ویژگی های زودیافت خاک ضروری است. هدف از انجام این پژوهش توسعه یک مدل هوشمند بر اساس هوش مصنوعی و با استفاده از مدل تلفیقی عصبی- فازی همراستا (CANFIS) برای تخمین درصد سدیم تبادلی در جنوب شرقی استان آذربایجان شرقی است. در این رابطه 209 نمونه خاک به صورت شبکه بندی منظم (250×250 متر) از عمق صفر تا 25 سانتی متری برداشت و برای اندازه گیری درصد سدیم تبادلی و برخی دیگر از عوامل تاثیرگذار بر روی آن به آزمایشگاه منتقل شد. نتایج نشان داد که به ترتیب نسبت جذب سدیم (961/0)، هدایت الکتریکی (808/0)، pH (638/0)، مقدار رس (524/0)، شن (482/0) و سیلت (389/0) بیشترین تاثیر را در تخمین درصد سدیم تبادلی خاک دارند. در این پژوهش رابطه بین درصد سدیم تبادلی و نسبت جذب سدیم با ضریب تبیین 91/0 محاسبه شد. مدل CANFIS با ورودی های انتخاب شده از آنالیز به مولفه های اصلی مشتمل بر نسبت جذب سدیم، هدایت الکتریکی، واکنش خاک دارای کارایی بیشتری نسبت به مدل CANFIS با پنج ورودی نشان داد. طوری که آماره های جذرمیانگین مربعات خطا و ضریب تبیین برای مدل مناسب تر و به ترتیب 0/1 و 96/0 محاسبه شد. نتایج موید کارایی بالای شبکه های عصبی - فازی در تخمین درصد سدیم تبادلی است.

    کلید واژگان: تجزیه به مولفه های اصلی, ویژگی های دیریافت, ویژگی های زودیافت}
    Ali Barikloo, Moslem Servati Khajeh, Parisa Alamdari *
    Introduction

    A variety of precise farming practices in arid and semi-arid regions such as Iran require periodic information on soil salinity and sodium content. Sodic soils have unfavorable physical and chemical properties due to the high percentage of exchangeable sodium (ESP). This problem reduces the capacity of available water and growth of plants. To measure the percentage of exchangeable sodium, it is necessary to measure the amount of cation exchange capacity (CEC). Because determining CEC are time consuming, it is appropriate and economical to develop a method that determines ESP indirectly from easy-measured properties. One of the methods to study the relationships and correlations between different soil properties and their quantitative expression is the use of some statistical models. These models, called transfer functions, include data mining, regression models, artificial neural networks, and the coherent neural-fuzzy integrated system (CANFIS).

    Materials and Methods

    The aim of this study was to develop an intelligent model (CANFIS) for predicting soil ESP from soil easy-measured properties in approximately 1450 ha of salt affected soils, South East of Urmia Lake, Bonab region, East Azarbaijan Province. For this purpose, 209 soil samples were taken by grid survey method from surface (0-25 cm) and then carried out laboratory for measure necessary soil properties. Soil acidity and electrical conductivity of samples were measured in a ratio of 1: 5 soils to water, soil tissue by hydrometric method, sodium cation by flame photometer and calcium and magnesium by returned titration method.

    Results and Discussion

    Pearson correlation method showed that the accuracy of estimating intelligent models depends on the correct choice of first layer input information. Therefore, using the correlation matrix, the relationship between soil parameters (independent variable) and the percentage of exchangeable sodium (dependent variable) was determined. Sodium absorption ratio (0.961), electrical conductivity (0.808), pH (0.638), clay content (0.524), sand (0.482) and silt (0.389) have the greatest effect on estimation Percentage of exchangeable sodium in soil. Also, the positive relationship between soil reaction and the percentage of exchangeable sodium on the one hand and the high correlation between the percentage of exchangeable sodium and electrical conductivity indicate the importance of the fine soil. In this study, the relationship of linear regression between the percentage of exchangeable sodium and the ratio of sodium uptake with an explanation coefficient of 0.91 was calculated, which is significant at the level of 5% probability. Two important targets were designed in this paper. First target is determining performance of Fuzzy Neural Networks (CANFIS) in predicting ESP by sand, clay, pH, SAR, EC as input variable. The second target is evaluation of performance of CANFIS model by selected variable of PCA model. Results showed that the performance of second model was acceptable Model 1 justifies 88% of the changes in the percentage of exchangeable sodium by entering all inputs. But CANFIS model with higher inputs selected by PCA model (principal component analysis) including sodium adsorption ratio, electrical conductivity, soil reaction has higher accuracy. So that the values of root mean square error and correlation coefficient in the test stage for the first model were 0.88 and 3.25 and the second model was 0.96 and 1.0, respectively.

    Conclusion

    These results demonstrated the superiority of intelligent models in explanation of the relationship between ESP and other soil easily-measured properties. In order to model the soil retrieval properties such as cation exchange capacity and to achieve the most suitable model, it is necessary to pay attention to the number and most effective input variables. Because the main goal is to provide a model with a minimum number of inputs as well as inputs that are easy to measure and in a short time. The results of quantification of the importance of variables in the CANFIS model confirm the use of three characteristics of sodium adsorption ratio, electrical conductivity of soil saturated extract and soil acidity in modeling the percentage of exchangeable sodium. The results of this study can be generalized to soils of similar arid and semi-arid regions. Also, due to the ambiguity of soil-related phenomena or the approximate values of the measured values of different soil properties and the uncertainty in the data, the use of hybrid models such as CANFIS that use fuzzy sets, It can be useful in fitting soil transfer functions.Keywords: Easly-measured Properties, Hard-measured Properties, PCA All right reserved.

    Keywords: Easly measured Properties, Hard measured Properties, PCA}
  • مریم موسوی، آیدا عباسی*، مسلم ثروتی، علی باریکلو
    ارزیابی تناسب اراضی براساس دستورالعمل فایو پرکاربردترین روش ارزیابی است. از مشکلات این روش عدم وجود جدول های نیازهای تیپ های بهره وری باغی است. سامانه ارزیابی اراضی خودکار (ALES) یک برنامه میکرورایانه ای است که به کاربر اجازه می دهد بر اساس دانش متخصصان، تناسب فیزیکی اراضی را در واحدهای اراضی با استناد به دستورالعمل فایو انجام دهد. هدف از این تحقیق، کاربرد برنامه ALES برای تعیین اولویت کشت در منطقه ملکان برای تیپ های بهره وری انگور، سیب و هلو می باشد. بدین منظور داده های مرفولوژیکی و آزمایشگاهی 13 خاکرخ شاهد واحدهای مختلف اراضی که براساس روش ژیوپدولوژی تفکیک شده اند، اخذ گردید. سپس میانگین وزنی داده ها برای عمق صفر تا 150 سانتی متری تعیین و وارد برنامه ALES شد. نتایج ارزیابی اقلیمی نشان داد که منطقه برای هر سه تیپ بهره وری انتخابی کاملا مناسب می باشد. با این حال حاشیه رود لیلان چای به دلیل برخورداری از شرایط میکروکلیمای مناسب از عملکرد بهتری برخوردار بود. از نظر خاکی نیز کربنات کلسیم و بافت به عنوان مهم ترین ویژگی های محدودکننده رشد تیپ های بهره وری انتخابی در منطقه مورد مطالعه بودند. نقشه های اولویت کشت تهیه شده در محیط GIS با ALES، نشان داد که 100 ، 70 و 28 درصد از کل منطقه به ترتیب برای انگور، سیب و هلو مناسب (S1 و S2) می باشد. همچنین اولویت احداث باغ در منطقه به صورت انگور، سیب و هلو ارزیابی شد. در پایان، به نظر می رسد که برنامه ALES بتواند برای ارزیابی تناسب اراضی درختان میوه در مناطق نیمه خشک مانند آذربایجان شرقی، برای فرموله کردن سامانه های کشاورزی پایدار مفید باشد.
    کلید واژگان: تناسب اراضی, دانش کارشناس, روش فائو, شاخص اراضی, ملکان}
    Maryam Musavi, Ayda Abbasi *, Moslem Servati, Ali Barikloo
    Land suitability evaluation Based on FAO's Framework is the most widely used assessment method. One of the failures of this method is a lack of crop requirements attribute for fruit trees. The Automated Land Evaluation System (ALES), is a microcomputer program that allows to the users to build their own knowledge-based systems which they can evaluate the physical suitability of land units, based on the FAO's Framework. The main destination of this research was to apply ALES program for land use suitability determination of grape, apple and peach in Malekan region (East Azerbaijan province). For this purpose, soil morphological and analytical data were carried out for 13 lands unites based on geopedological methods. The control section data between 0 and 150 cm were calculated by “soil layer generator” to apply and run the ALES program. Climate evaluation showed that the study area is completely suitable for each three land uses. The main recognized soil limitation factors were calcium carbonate and texture in the total of study area for selected land uses. Application of ALES program revealed that 100% of study region is suitable (S1 and S2) for grape, 70% for apple and 28% for peach. Also, land use could be arranged according to their land suitability classes as follows: peach < apple < grape. This arrangement reflects the priority for agricultural uses. Finally, ALES program appears to be useful in semi-arid regions, such as East Azarbaijan, for fruits trees land suitability evaluation, and formulate sustaining agro-ecological systems.
    Keywords: Expert knowledge, FAO framework, Land index, Land suitability, Malekan}
  • علی باریکلو، پریسا علمداری*، جعفر نیکبخت

    ظرفیت تبادل کاتیونی خاک میزان بار مثبتی است که در واحد جرم خاک قابل تبادل است. مدل سازی و تخمین ظرفیت تبادل کاتیونی شاخصی مفید از حاصلخیزی خاک می باشد. ارزیابی و طراحی سناریو های مختلف مدیریتی احتیاج به داشتن اطلاعات دقیق بانک اطلاعات خاک دارد. بدین منظور برای برآورد ظرفیت تبادل کاتیونی خاک، 32 نیمرخ در دشت تبریز حفر گردید و جهت انجام آزمایش های فیزیکی و شیمیایی مانند توزیع اندازه ذرات، کربن آلی، pH و ظرفیت تبادل کاتیونی خاک، 131 نمونه خاک از عمق های مختلف جمع آوری گردید. سپس 7 مدل رگرسیونی که بر اساس مطالعات پیشین انتخاب شده بودند برای منطقه مورد مطالعه کالیبره شده و مورد ارزیابی قرار گرفتند. همچنین بر اساس ضرایب موجود در مدل های رگرسیونی، 7 معماری متفاوت شبکه های عصبی مصنوعی جهت پیش بینی ظرفیت تبادل کاتیونی خاک طراحی گردید و نتایج حاصل از شبکه های عصبی مصنوعی و مدل های رگرسیونی چند متغیره با استفاده از پارامترهای ضریب همبستگی (R2)، جذر میانگین مربعات خطا (RMSE) و شیب بهترین معادله خط برازش داده شده بین نقاط پیش بینی و اندازه گیری شده (a) مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که معماری طراحی شده با شبکه عصبی مصنوعی با ضریب تبیین 86/0، RMSE  برابر با 14/2 و شیب خط برابر با 87/0دارای کارایی بالاتری بود که احتمالا  به دلیل وجود روابط غیر خطی میان ویژگی های زودیافت خاک (متغیرهای مستقل) و ظرفیت تبادل کاتیونی (متغیر وابسته) بود.

    کلید واژگان: ظرفیت تبادل کاتیونی, شبکه های عصبی مصنوعی, توابع انتقالی رگرسیونی, دشت تبریز}
    Ali Barikloo, Jafar Nikbakht

    Soil cation exchange capacity (CEC) is defined as the amount of positive charge that can be exchanged per mass of soil. Modeling and estimating of CEC is a useful index of soil fertility. Assessing and designing various management scenarios requires having accurate information regarding the soil data bank. In order to estimate the soil CEC, 32 profiles were dug in Tabriz plain, and 131 different samples were collected from different depths and physiochemical experiments such as particle size distribution, organic carbon, pH and CEC of soil samples were performed. Then using seven regression models that were selected based on previous studies, were calibrated and evaluated for the study area. Also seven different architectures of artificial neural networks were designed to predict the CEC of soil and the results of artificial neural networks and multivariate regression models were evaluated using correlation coefficient (R2), root mean square error (RMSE). Results revealed that artificial neural network with R2 = 0.86 and RMSE= 2.14 is better than regression based functions due to the existence of nonlinear relations between the easily available soil properties (independent variables) and the CEC (dependent variable).

    Keywords: artificial neural network, Cation exchange capacity, dasht-e- Tabriz, regressionpedotransfer functions}
  • محمد صادق علیایی*، علی باریکلو، مسلم ثروتی
    ویژگی های خاک در مقیاس بزرگ بر فرآیند میزان نفوذ آب به خاک اثر می گذارد و می تواند منجر به افزایش روان آب در اراضی کشاورزی شود. مدیریت پایدار اراضی برای کنترل روان آب نیاز به اطلاعات قابل اطمینان در مورد توزیع فضایی میزان نفوذ آب به خاک دارد. روش سنتی آنالیز خاک دشوار و وقت گیر و پرهزینه است. بنابراین تجزیه و تحلیل فضایی سرعت نفوذ برای تعیین مناطق حساس برای روان آب سطحی ضروری است. هدف اولیه از این مطالعه ارائه روش های جایگزین در تعیین میزان نفوذ آب به خاک در مناطق حساس به روان آب (لکه داغ) با استفاده از آنالیز خودهمبستگی فضایی است. این مطالعه در منطقه خدافرین استان آذربایجان شرقی انجام شد. از نظر جغرافیایی منطقه مابین 675500 تا 692500 مختصات طولی و 4332500 تا 4349000 مختصات عرضی واقع شده است. به منظور دستیابی به اهداف تحقیق 88 نقطه نمونه برداری با کمک سیستم اطلاعات جغرافیایی و مدنظر قرار دادن یکنواختی و نوع کاربری اراضی انتخاب شد. داده های نفوذپذیری نهایی با استوانه های مضاعف در 3 تکرار اندازه گیری شد. یک نمونه خاک از هر نقطه برداشته و جهت انجام آزمایش های فیزیکی و شیمیایی به آزمایشگاه منتقل شد. برای پوشش دادن کل اراضی از میان یابی با روش کریجینگ معمولی استفاده شد، نهایتا لایه ایجاد شده برای اعمال روش تحلیل لکه های داغ به محیط GIS منتقل و اقدام به تهیه نقشه های مورد نظر گردید. نتایج نشان داد که از بین پارامتر های مورد بررسی درصد شن، سیلت، تخلخل و ماده آلی دارای همبستگی در سطح احتمال 1 درصد با نفوذپذیری آب در خاک هستند. در مجموع دو پارامتر درصد ماده آلی و تخلخل، موثر بر افزایش سرعت نفوذ آب در خاک ارزیابی شد و سایر پارامترهای اندازه گیری شده فاقد الگوی خود همبستگی فضایی مشخص به لحاظ آماری می باشد. نهایتا روش هات اسپات یک روش کارا در ارزیابی روند تغییرات نفوذپذیری خاک با توجه به ویژگی های موثر بر آن می باشد. ویژگی های خاک در مقیاس بزرگ بر فرآیند میزان نفوذ آب به خاک اثر می گذارد و می تواند منجر به افزایش روان آب در اراضی کشاورزی شود. مدیریت پایدار اراضی برای کنترل روان آب نیاز به اطلاعات قابل اطمینان در مورد توزیع فضایی میزان نفوذ آب به خاک دارد. روش سنتی آنالیز خاک دشوار و وقت گیر و پرهزینه است. بنابراین تجزیه و تحلیل فضایی سرعت نفوذ برای تعیین مناطق حساس برای روان آب سطحی ضروری است. هدف اولیه از این مطالعه ارائه روش های جایگزین در تعیین میزان نفوذ آب به خاک در مناطق حساس به روان آب (لکه داغ) با استفاده از آنالیز خودهمبستگی فضایی است. این مطالعه در منطقه خدافرین استان آذربایجان شرقی انجام شد. از نظر جغرافیایی منطقه مابین 675500 تا 692500 مختصات طولی و 4332500 تا 4349000 مختصات عرضی واقع شده است. به منظور دستیابی به اهداف تحقیق 88 نقطه نمونه برداری با کمک سیستم اطلاعات جغرافیایی و مدنظر قرار دادن یکنواختی و نوع کاربری اراضی انتخاب شد. داده های نفوذپذیری نهایی با استوانه های مضاعف در 3 تکرار اندازه گیری شد. یک نمونه خاک از هر نقطه برداشته و جهت انجام آزمایش های فیزیکی و شیمیایی به آزمایشگاه منتقل شد. برای پوشش دادن کل اراضی از میان یابی با روش کریجینگ معمولی استفاده شد، نهایتا لایه ایجاد شده برای اعمال روش تحلیل لکه های داغ به محیط GISمنتقل و اقدام به تهیه نقشه های مورد نظر گردید. نتایج نشان داد که از بین پارامتر های مورد بررسی درصد شن، سیلت، تخلخل و ماده آلی دارای همبستگی در سطح احتمال 1 درصد با نفوذپذیری آب در خاک هستند. در مجموع دو پارامتر درصد ماده آلی و تخلخل، موثر بر افزایش سرعت نفوذ آب در خاک ارزیابی شد و سایر پارامترهای اندازه گیری شده فاقد الگوی خود همبستگی فضایی مشخص به لحاظ آماری می باشد. نهایتا روش هات اسپات یک روش کارا در ارزیابی روند تغییرات نفوذپذیری خاک با توجه به ویژگی های موثر بر آن می باشد.
    کلید واژگان: آمار فضایی, تحلیل لکه های داغ, کشاورزی دقیق, مدیریت اراضی, لکه داغ}
    Mohammad Sadegh Oliaei *, Ali Barikloo, Moslem Servati
    Soil properties at the lands lot scale is a process that effects on infiltration rates, which can lead to an increased stormwater runoff. Sustainable land management for runoff controls requires reliable information on the spatial distribution of soil infiltration rate. The traditional method of soil analysis and interpretation are laborious, time-consuming, hence becoming expensive. Therefore spatial analysis of infiltration rate is necessary for the determination of susceptible areas for surface runoff. The purpose of this study was to propose alternative approaches in searching for infiltration rate and surface runoff hotspots. The study was conducted on an agricultural field at Khodafarin, East Azarbaijan province, Iran. It is with 675500 to 692500 longitudinal coordinates and 4332500 to 4349000 latitude coordinates. To arrive at the goal of this research, 88 sample points were selected with using a geographic information system and considering the Soil distribution pattern and land utilization. Infiltration rate data was collected from double rings method with 3 replicated at each point. Soil samples were obtained from each point and then sent to soil analyzed laboratory to determine physical and chemical properties. Kriging method was used for the interpolation of the study area. Finally, soil properties distribution layer expended in Arc GIS software that analyzing hot spot surface runoff hazard. The significant correlation of infiltration rate with soil parameter including porosity, sand, silt, and organic content. Overall, at wide distances of case study lands organic material and porosity were assessed effectively to water permeability into the soil and other measured parameters due to statistics were without specified spatial distribution. The results showed that Simulation generates equally likely sets of values for a variable, which are consistent with available in-situ measurements. The information on spatial sampling density and hotspot pattern could be useful for long-term monitoring and assessment.
    Keywords: Hot spot analysis, accurate agriculture, lands management, spatial statistics}
  • محمد صادق *، علی باریک لو، مسلم ثروتی

    نفوذ، نقش حیاتی را در چرخه هیدرولوژیکی با میزان پراکندگی آب به اجزای سطحی و زیرسطحی ایفا می کند. اندازه گیری مستقیم سرعت نفوذ، معمولا کاربر، هزینه بر و وقت گیر هستند. شبکه عصبی مصنوعی، برنامه ریزی بیان ژن و الگوریتم ترکیبی شبکه عصبی مصنوعی-الگوریتم ژنتیک به عنوان روش های غیرمستقیم برای تخمین نفوذ آب به خاک استفاده شدند. هدف از این مطالعه، توسعه یک مدل مناسب برای تخمین نفوذ آب به خاک با استفاده از استوانه مضاعف در 88 نقطه از منطقه خدآفرین استان آذربایجان شرقی می باشد. آنالیز همبستگی پیرسون نشان داد که از بین ویژگی های خاکی، شن، سیلت، تخلخل کل و کربن آلی بیشترین همبستگی را با نفوذ آب به خاک دارند. مقادیر ضریب تبیین و ریشه میانگین مربعات خطای نرمال شده برای مدل شبکه های عصبی مصنوعی و برنامه ریزی بیان ژن به ترتیب برابر 0/88، 7/9 و 0/75، 11/3محاسبه شد که هر دو روش در ارزیابی حداقل و حداکثر مقادیر نفوذ آب به خاک از دقت کافی برخوردار نبودند. در روش شبکه های عصبی مبتنی بر الگوریتم ژنتیک از توابع تانژانت سیگموئیدی در لایه میانی و محرک خطی در لایه خروجی با 5 نرون در لایه فعال استفاده شد. این مدل از دقت و صحت بیشتری نسبت به مدل شبکه های عصبی مصنوعی و برنامه ریزی بیان ژن برخوردار می باشد، به طوری که مقادیر R2 و NRMSE برای مدل ترکیبی عصبی- ژنتیک به ترتیب برابر 0/93 و 6/1 درصد بود. نهایتا الگوریتم ژنتیک با بهینه سازی اوزان شبکه های عصبی باعث بهبود مدل سازی شد، لذا این روش به عنوان روش کارا در تخمین نفوذ آب به خاک معرفی می گردد.

    کلید واژگان: برنامه ریزی بیان ژن, شبکه های عصبی مصنوعی, الگوریتم تلفیقی, ویژگی های زودیافت}
    Mohammad Sadegh Oliaei *, Ali Barikloo, Moslem Servati

    Infiltration plays a pivotal role in the hydrologic cycle by effectively acting to partition water into surface and subsurface components. Direct measurement of infiltration rate is expensive and work and time consuming. Artificial Neural Networks (ANNs), Gene Expression Programing (GEP) and hybrid of ANN and Genetic Algorithm (ANN-GA) can be used for estimation of soil infiltration rate as an indirect methods. The main objective of this research was to develope an infiltration rate model in Khoda afarin region based on the collected data (88 double ring infiltration) and some soil properties. The Pierson correlation revealed among the soil properties, sand and silt contents, porosity and organic matter have the most correlation with the infiltration rate. Determination Coefficient (R2) and Normalized Root Mean Square Error (NRMSE) were calculated to be 0.88 and 7.9%, respectively for the ANN method and 0.75 and 11.3% for the GEP method. Both ANN and GEP methods perform poorly, in extrapolating the minimum and maximum amount of infiltration rate. The hybrid model of ANN-GA was the best model in terms of statistical indices including R2 (0.93) and RMSE (6.1%). This model comprised of 4 neurons (sand, silt, porosity percentage and OM) in input layer and 5 neurons using sigmoidal tangent functions in the hidden layer and linear activation functions in the output layer. The results indicated that the neural-genetics algorithm can be used to optimize weight parameter of artificial neural network. Overall the hybrid ANN-GA model showed better performance than the other models, so that the R2 and NRMSE for the hybrid model were 0.93 and 6.1% respectively. Therefore it is suggested as a powerful tool for estimating infiltration rate.

    Keywords: Genetics programming, artificial neural network, combinatory algorithm, easily- measurable paremeters}
  • علی باریکلو، مسلم ثروتی*، محمدصادق علیایی
    سابقه و هدف
    در علوم خاک، برای ارزیابی درجه سدیمی بودن خاک از دو ویژگی مهم نسبت جذب سدیم و درصد سدیم تبادلی استفاده می شود. برای اندازه گیری درصد سدیم تبادلی، اندازه گیری ظرفیت تبادل کاتیونی ضروری است که اندازه گیری آن وقت گیر، پرهزینه و همراه با خطا است. به منظور تخمین غیر مستقیم درصد سدیم تبادلی، استفاده از ویژگی های زودیافت خاک بسیار بهینه و اقتصادی تر می باشد. تحقیقات نشان داده اند که بین درصد سدیم تبادلی و نسبت جذب سدیم رابطه وجود دارد. بنابراین، از نسبت جذب سدیم می توان برای پیش-بینی درصد سدیم تبادلی استفاده کرد. به همین دلیل تلاش های زیادی برای تخمین درصد سدیم تبادلی با استفاده از پارامتر های زودیافت خاک انجام شده است. هدف از این تحقیق، توسعه مدل کمترین مربعات معمولی و شبکه بیزین برای تعیین درصد سدیم تبادلی با استفاده از نسبت جذب سدیم درخاک های شهرستان بناب در استان آذربایجان شرقی است.
    مواد و روش ها
    در تحقیق حاضر، 209 نمونه خاک با استفاده از روش شبکه بندی منظم (250 × 250) از غرب شهرستان بناب برداشته شد. این محدوده 1300 متر بالاتر از سطح آزاد دریاهای آزاد بوده و با آب و هوای نیمه خشک در شمال غرب ایران واقع شده است. سپس برخی از خواص شیمیایی خاک مانند Na+ ،Ca2+ ،Mg2+، SAR و ESP نمونه های خاک با استفاده از روش های آزمایشگاهی اندازه گیری شد. سپس، دو مدل کمترین مربعات معمولی و شبکه بیزین برای تخمین درصد سدیم تبادی از نسبت جذب سدیمی توسعه داده شد .تخمین-گر OLS، تابع خطی از مقادیر متغیر وابسته بوده که با استفاده از وزن های یک تابع غیر خطی از مقادیر متغیرهای مستقل عمل می کند .بنابراین، تخمین گر OLS وابسته به نحوه استفاده از مقادیر متغیر وابسته است، صرف نظر از اینکه چگونه از مقادیر مستقل استفاده می کند . شبکه بیزین نیز یک مدل گرافیکی احتمالی است که مجموعه ای از متغیرها و وابستگی های مشروط را از طریق یک نمودار آسیکلیک هدایت-شده (DAG) نشان می دهد. این شبکه یک گراف جهت دار غیرمدور است که مجموعه ای از متغیرهای تصادفی و نحوه ارتباط مستقل آنها را نشان می دهد. در واقع شبکه های بیزین می توانند مشکلات تصمیم گیری را در حین عدم اطمینان حل کنند.
    یافته ها
    ضریب تبیین و جذر میانگین مربعات خطا مدل ESP-SAR با روش های کمترین مربعات معمولی و شبکه بیزین به ترتیب 99/0، 71/0 و 98/0، 63/1 برآورد گردید. بر اساس نتایج آماری فوق هر دو مدل قابل قبول هستند. برای مقایسه مقادیر ESP خاک با استفاده از مدل خاک ESP-SAR با مقادیرESP اندازه گیری شده با استفاده از روش آزمایشگاهی، از آزمون t استفاده شد .نتایج آزمون t نشان داد که تفاوت بین مقادیر ESP خاک تخمینی توسط مدل ها و مقادیر اندازه گیری شده با روش های آزمایشگاهی از لحاظ آماری معنی دار نبود (P> 0.05). بنابراین، مدل های ESP-SAR توسعه یافته می تواند یک روش آسان، اقتصادی و کوتاه برای ارزیابی ESP خاک ارائه دهد. شاخص GMER همچنین تخمین کم دو روش را مورد ارزیابی قرار داد.
    نتیجه گیری
    نتایج مطالعه حاضر نشان داد که مدل های کمترین مربعات معمولی و شبکه بیزین به عنوان مدل های ریاضی بین متغیرهای ورودی و خروجی می توانند درصد سدیم تبادلی را با محدودیت های قابل قبول پیش بینی کنند. همچنین روشOLS نسبت به BS به دلیل ضریب تبیین بالا و ریشه میانگین مربعات خطای کم از کارایی بیشتری برخوردار است.
    کلید واژگان: بناب, ویژگی های زود یافت, مدل سازی, خاک های سدیمی}
    Ali Barikloo, Moslem Servati *, Mohammad Sadegh Oliaei
    Background and Objectives
    Two different criteria are exist in the soil science as indices of Alkality. These are the Sodium Adsorption Ratio (SAR) and the Exchangeable Sodium Percentage (ESP). As shown for measured of ESP, it is essential to have soil Cation Exchange Capacity (CEC). But, For CEC determined using laborious and time consuming tests, it be more appropriate and economical to develop a model that predict ESP indirectly from a easily-measured properties. Researches showed a relationship between ESP and SAR. So, SAR can be allocated to predict of ESP. For this reason, many attempts have been made to predict ESP from soil. The specific goal of the research develop model to determining ESP based on SAR by OLS and BN models for Bonab soils in East Azarbaijan province, Iran.
    Materials and Methods
    For arrived presented research, 209 soil samples were taken by grid survey (250˟250) of Bonab, Iran. The site is located at mean 1300 m above mean sea level, in semiarid climate in the Northwest of Iran. Then, some soil chemical properties such as Na+, Ca2+, Mg2+, SAR and ESP of the soil samples were measured using laboratory experiments. Then, two model was developed by OLS and BN. OLS estimators are linear functions of the values of the dependent variable which are linearly combined using weights that are a non-linear function of the values of the explanatory variables. So the OLS estimator is respect to how it uses the values of the dependent variable only, and irrespective of how it uses the values of the explanatory. So A Bayesian network is a probabilistic graphical model that represents a set of variables and their conditional dependencies via a directed acyclic graph (DAG). Given symptoms, the network can be used to compute the probabilities of the presence of various diseases. Efficient algorithms can perform inference and learning in Bayesian networks. Generalizations of Bayesian networks that can represent and solve decision problems under uncertainty.
    Results
    The Coefficient of Determination (R2) and Root Mean Square error (RMSE) of the soil ESP-SAR model is reported 0.99, 0.71 and 0.98, 1.63 by OLS and BN respectively. Based on the statistical result, both of soil ESP-SAR model was judged acceptable. T-test were used to compare the soil ESP values predicted using the soil ESP-SAR model with the soil ESP values measured by laboratory tests. The paired samples t-test results indicated that the difference between the soil ESP values predicted by the model and measured by laboratory tests were not statistically significant (P>0.05). Therefore, the soil ESP-SAR model can provide an easy, economic and brief methodology to estimate soil ESP. The GMER index also indicated low estimation of two selected land evaluation method.
    Conclusion
    The results of present study illustrated that OLS and BN models can predict ESP with acceptable limits. OLS and BN are mathematical models between input and output variables and has the ability of modeling between ESP and SAR.
    Keywords: Bonab, easily-measurd properties, Modeling, Sodic soil}
  • مسلم ثروتی *، علی باریکلو، پریسا علمداری، کامران مروج
    افزایش تقاضای محصولات کشاورزی و کمبود منابع آب و خاک مناسب همراه با مشکلات تحقیقات میدانی، ضرورت استفاده از مدل های مناسب برای پیش بینی عملکرد محصولات کشاورزی را آشکار می سازد. این تحقیق به بررسی کارایی مدل های فراکاوشی شبکه های عصبی مصنوعی، شبکه تطبیقی عصبی فازی و روش ترکیبی شبکه های عصبی- فازی تطبیقی و الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات دربرآورد عملکرد گندم به کمک ویژگی های خاک و اراضی پرداخته است. منطقه مورد مطالعه در شهرستان هریس (استان آذربایجان شرقی) قرار داشته و رژیم حرارتی و رطوبتی به ترتیب مزیک و اریدیک هم مرز با زریک می باشد. جهت نیل به اهداف در تحقیق حاضر 80 خاکرخ در مزارع گندم منطقه حفر گردید. از هر افق ژنتیکی یک نمونه خاک برداشت و به آزمایشگاه منتقل و تجزیه های فیزیکی و شیمیایی بر روی آن ها انجام شد. نتایج آنالیز حساسیت مدل نشان داد که نیتروژن کل، فسفر قابل جذب، درصد شیب، درصد سنگریزه، واکنش خاک و ماده آلی به عنوان ویژگی های تاثیرگذار اراضی در عملکرد گندم هستند. کارایی مدل های مذکور با موفقیت برای تشریح رابطه بین عملکرد گندم و ویژگی-های زودیافت بررسی شد. مدل ترکیبی نروفازی-ازدحام ذرات که یک روش ترکیبی عصبی، فازی و ازدحام ذرات بوده از نظر آماره های ضریب تبیین (89/0) و جذر میانگین مربعات خطا (5/213) عملکرد بهتری نسبت به دو مدل شبکه های عصبی مصنوعی و نروفازی دارد. همچنین، روش نروفازی دارای ضریب تبیین (84/0) و جذر میانگین انحراف مربعات خطا (2/243) و شبکه های عصبی مصنوعی دارای ضریب تبیین (81/0) و جذر میانگین نحراف مربعات (5/274) بود. معیار میانگین هندسی نسبت خطا (GMER) نیز نشان دهنده بیش برآوردی مدل شبکه عصبی مصنوعی (24/0) و نروفازی (53/0) و کم-برآوردی مدل نرفازی-ازدحام (13/1) می باشد. نتایج نشان می دهد که مدل ترکیبی نروفازی–ازدحام ذرات به عنوان مدل کارا می تواند به عنوان یک ابزار قدرتمند در تخمین عملکرد گندم باشد.
    کلید واژگان: شبکه عصبی مصنوعی, نروفازی, بهینه سازی ازدهام ذرات}
    Moslem Servati *, Ali Barikloo, Parisa Alamdari, Kamran Moravej
    Increasing demand for agricultural products and lack of appropriate soil and water resources with problems of field research reveals the application of efficient models to predict crop yield. This research aimed to examines the efficiency of artificial neural networks, comparative fuzzy neural network, adaptive nero fuzzy inference system and particle swarm optimization algorithm models for estimating the wheat yield through soil and land properties. For this purpose, 80 soil profiles were drilled in wheat fields’area in East Azerbaijan province with temperature and moisture regimes of mesic and aridic border to xeric, respectively. Soil samples were collected from each genetic horizon. The results of sensitivity analysis showed that total nitrogen, absorbable phosphorus, slope, gravel, soil reaction and organic matter are effective soil properties in wheat yields. The hybrid model of PSO-ANFIS was the best model from the viewpoint of statistical indices including R2 (0.89) and RMSE (213.5). Also, neuro-fuzzy method has a R2 (0.84) and RMSD (243.2) and artificial neural networks have a R2 (0.81) and RMSD (274.5), respectively. The GMER index also indicated overestimation of artificial neural network (0.24) and nero fuzzy (0.53) and underestimation of PSO-ANFIS model (1.13). The results indicated that the hybrid neuro-fuzzy-swarm particles model performed better than other models that can be used a powerful tool for estimating wheat yield.
    Keywords: Artificial Neural Networke, Adaptive Nero fuzzy inference system, Particle Swarm Optimization}
  • محمدصادق علیائی*، علی باریکلو

    چکیده با توجه به آلودگی فزاینده منابع آب و اهمیت پایش مداوم آنها، در این تحقیق نسبت به بررسی جامع عناصر کمیاب و فلزات سنگین در آب های زیرزمینی بخشی از شهرستان ماهنشان و بخش دندی، به منظور بررسی تاثیر فعالیت های معدنی و صنایع وابسته در این منطقه و فعالیت های کشاورزی اقدام شد. در طول مدت تحقیق تعداد 12 نمونه در سه تکرار از 6 حلقه چاه عمیق تامین کننده آب شرب روستایی انتخاب و فلزات سنگین (سرب، آرسنیک، کادمیوم و کروم) توسط پلاسمای جفت شده القایی (ICP - OES) مورد آنالیز قرار گرفتند و بیشترین سطح آلایندگی با سازمان بهداشت جهانی، رهنمون آژانس حفاظت محیط زیست آمریکا و استاندارد ملی ایران مقایسه شدند. نتایج اندازه گیری ها نشان داد از عناصر اندازه گیری شده، کم تراز سطح مجاز است. همچنین ارزیابی ریسک سلامت انسان ها با استفاده از شاخص محیط زیست (EPA) مورد سنجش قرار گرفت. میانگین غلظت فلزات سنگین در فصل بهار برای سرب، آرسنیک، کروم و کادمیوم به ترتیب، 00083/0، 00087/0، 0024/0 و 00079/0 و در فصل تابستان 00090/0، 00084/0، 0029/0 و 00080/0 میلی گرم بر لیتر بدست آمد. نتایج نشان داد اختلاف آماری معنی داری بین غلظت فلزات سنگین اندازه گیری شده با استاندارد جهانی و ملی وجود ندارد. نتایج ارزیابی ریسک سلامت فلزات سنگین سلامت ساکنین منطقه، برای بیماری های سرطانزایی 5- 10×19 و برای بیماری های غیر سرطانزایی 6-10×4 بدست آمد. نتایج غلظت فلزات سنگین اندازه گیری شده و مقایسه آن با استانداردها (استاندارد ملی ایران، 1997؛ استاندارد سازمان جهانی بهداشت، 2003؛ استاندارد آژانس حفاظت محیط زیست آمریکا، 2003) نشان داد که خطری از لحاظ بهداشتی منطقه مورد مطالعه را تحدید نمی کند.

    کلید واژگان: ریسک, محیط زیست, فلزات سنگین, بخش دندی, شهرستان ماهنشان}
    Mohammad Sadegh Oliaei *, Ali Barikloo

    Refer to the growing pollution of water resources and importance of their constant monitoring, in this section comprehensive review of rare elements and heavy metals in underground water in some parts of Mahneshan city and Dandi region was done to check the effects of mineral actions, related industries and agricultural activities in this region. During the research 12 samples from 6 deep rural drinking water provider wells were selected in 3 times and analyzed with ICP-OES for heavy metals such as (Lead,Arsenic,Cadmium, chrom).The highest level of contamination was compared with the guides of America's environmental protection agent and Iran's national standard. Results showed that measured elements were below the allowed level. Also human health risk was assessed, using EPA factor. Average of heavy metals's density in spring for Lead, Arsenic, Chrome and Cadmium was 0.00083, 0.0024 and 0.00079 and in summer 0.00090, 0.0029 and 0.00080 mg/l. Results showed that there is not any significant statistical difference between results of heavy metals's density that was measured with world and national standards. Assessment results for relation between risk of heavy metals and health of region residents was calculated 19*5-10 for cancer related diseases and 4*6-10 for nonrelated ones. Results of measured density of heavy metal and its comparison with standards (Iran’s national standard, world hygiene organization's standards, America's environmental protection agent) illustrated that the region of study is not threatened with any hygienic risk.

    Keywords: risk, Environment, heavy metals, Dandi region, Mahneshan city}
  • علی باریکلو، پریسا علمداری، کامران مروج، مسلم ثروتی
    از اهداف کشاورزی پایدار افزایش راندمان تولید محصولات کشاورزی با اعمال مدیریت های صحیح بوده و لازمه آن درک کامل تر روابط بین میزان تولید محصول با ویژگی های خاک و محیط می باشد. نخستین قدم یافتن روش های مناسبی است که توانایی تعیین روابط صحیح بین ویژگی های اراضی با مقدار عملکرد محصول باشد. هدف از این مطالعه بررسی کارایی مدل ترکیبی ژنتیک-عصبی در برآورد عملکرد گندم آبی در غرب شهرستان هریس می باشد. منطقه مطالعاتی در شمال شرق تبریز واقع شده و رژیم حرارتی و رطوبتی خاک به ترتیب مزیک و اریدیک هم مرز با زریک می باشد. گندم، هندوانه و یونجه از مهم ترین محصولات زراعی منطقه است. بدین منظور تعداد 80 خاکرخ در مزارع گندم انتخاب و از هر افق ژنتیکی نمونه خاک اخذ و به آزمایشگاه منتقل و تجزیه های فیزیکی و شیمیایی روی نمونه ها صورت گرفت. جهت مدل سازی لایه های ورودی شامل ویژگی های شیمیایی، فیزیکی، زمین نما و خروجی عملکرد مشاهده شده گندم آبی می باشد. نتایج آنالیز حساسیت نشان داد که نیتروژن کل، فسفر قابل جذب، شیب، درصد سنگریزه، واکنش خاک و ماده آلی به عنوان ویژگی های اراضی مهم در عملکرد گندم در اراضی مورد مطالعه هستند. نیتروژن کل خاک به عنوان موثرترین ویژگی در کیفیت و کمیت عملکرد گندم بر اساس ماتریس همبستگی پیرسون ایجاد شده بین ویژگی ها و عمکرد می باشد. کارایی مدل ژنتیک- عصبی با موفقیت برای تشریح رابطه بین عملکرد گندم و ویژگی های زودیافت صورت گرفت، به طوری که دارای ضریب تببین بالا (87/0) و میانگین انحراف مربعات خطا کم (5/473) بود. نهایتا می توان نتیجه گرفت، مدل هیبریدی می تواند به عنوان یک ابزار قدرتمند در تخمین عملکرد گندم باشد.
    کلید واژگان: کشاورزی پایدار, مدلسازی, مدیریت, ویژگی های دیریافت و زودیافت}
    Ali Barikloo, Parisa Alamdari, Kamran Moravej, Moslem Servati
    Introduction
    In recent decades, the most important issue for agricultural activities is maximizing the productions. Today, wheat is grown on more lands than any other commercial crops and continues to be the most important food grain source for humans. Sustainable agriculture is a scientific activity based on ecological principles with focus on achieving sustainable production. It requires a full understanding of the relationships between crop production with soil and land characteristics. Furthermore, one of the objectives of sustainable agriculture is enhancing the agricultural production efficiency through applying proper management, which requires a deep understanding of relationships between production rate, soil and environment characteristics. Hence, the first step in this process is finding appropriate methods which are able to determine the correct relationships between measured characteristics of soil and environment with performance rate. The aim of this study was evaluating the performance of neuro-genetic hybrid model in predicting wheat yield by using land characteristics in the west of Herris City.
    Materials And Methods
    The study area was located in the northwest of east Azarbaijan province, Heris region. In this study, 80 soil profiles were surveyed in irrigated wheat farms and soil samples were taken from each genetic horizon for physical and chemical analyses. In this region, soil moisture and temperature regimes are Aridic border to Xeric and Mesic, respectively. The soils were classified as Entisols and Aridisols. We used 1×1 m woody square plots in each profile to determine the amounts of yield. Because of nonlinear trend of yield, a nonlinear algorithm hybrid technique (neural-genetics) was used for modeling. At first step, the average weight of soil characteristics (from depth of 100 cm) and landscape parameters of selected profiles were measured for modeling according to the annual growing season of wheat. Then, land components and wheat yield were considered as inputs and output of model, respectively. For this reason, genetic algorithm was investigated to train neural network. Finally, estimated wheat yield was obtained using input data. Root mean square error (RMSE) and Coefficient of determination (r2), Nash-Sutcliffe Coefficient (NES) indices were used for assessing the method performance.
    Results And Discussion
    The sensitivity analysis of model showed that soil and land parameters such as total nitrogen, available phosphorus, slope percentage, content of gravel, soil reaction and organic matter percentage played an important role in determining wheat yield in the studied area. The soil organic matter and total nitrogen had the highest and lowest correlation with wheat yield quantity and quality, respectively, indicating the total nitrogen was the most important soil property for determination of wheat yield in our studied area. We found that network learning process based on genetic algorithms in the learning process had lower error. The findings showed that beside of confirming the desired results in the case of using sigmoid activation function in the hidden layer and linear activation function in the output layer of all neural networks, it is demonstrated that the proposed hybrid technique had much better results. These findings also confirm better prediction ability of neural network based on error back propagation algorithm or Levenberg-Marquardt training algorithm compared to other types of neural network confirms.
    Conclusion
    Using nonlinear techniques in modeling and forecasting wheat yield due to its nonlinear trend and influencing variables is inevitable. Recently, genetic algorithms and neural network techniques is considered as the most important tools to model nonlinear and complex processes. Despite the advantages of these techniques there are a lot of weaknesses. Imposing specific conditioned form by researchers in the techniques of genetic algorithms and stopping neural network learning at the optimal points are the main weaknesses of these techniques, while searching for global optimal point and not imposing a specific functional forms are the robustness of genetic algorithm techniques and neural networks, respectively. Results of this study indicated that the proposed hybrid technique had much better results. Correlation coefficient (0.87) and average deviation square error (473.5) were high and low, respectively. It can be concluded that the surveyed soil properties have very strong relationship with the yield. Implementation of appropriate land management practices is thus necessary for improving soil and land characteristics to maintain high yield, preventing land degradation and preserving it for future generations required for sustainable development.
    Keywords: Hard, Readily measured properties, Management, Modelling, Sustainable agriculture}
بدانید!
  • در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو می‌شود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشته‌های مختلف باشد.
  • همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته می‌توانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال