چکيده مقدمه.(FAO, 1976)

Transcript

1 مجله تحقيقات ا ب و خاک ايران (), (۰۷ ۹۹) ۹۰ بررسي کارايي نظريه مجموعه هاي فازي در ارزيابي تناسب اراضي براي گندم ا بي در استان قزوين با استفاده از روشهاي فرا يند تحليل سلسله مراتبي و رگرسيون چند متغيره فريدون سرمديان * و علي كشاورزي دانشيار دانشجوي كارشناسي ارشد دانشكده مهندسي و فناوري كشاورزي دانشگاه تهران (تاريخ دريافت: ۸۹//۸ تاريخ تصويب: ۹۰/۹/۰) چکيده در اين تحقيق به منظور بررسي کارايي روش فازي در ارزيابي تناسب اراضي از روشهاي فرا يند تحليل سلسله مراتبي و رگرسيون چند متغيره استفاده شده و نتايج حاصل از روش فازي با نتايج روش پارامتريک مورد مقايسه قرار گرفته است. هم بستگي بين شاخص اراضي و عملکرد مشاهده شده در سطح منطقه براي روش مبتني بر نظريه مجموعه هاي فازي با استفاده از روش فرا يند تحليل سلسله مراتبي (۰/۹= r) و روش رگرسيون چند متغيره (۰/۸۸= r) بيشتر از روش پارامتريک (۰/۸= r) بوده است. گرچه نظريه مجموعه هاي فازي نتايج بهتر و دقيق تري را براي ارزيابي تناسب اراضي اراي ه مي دهد اما دقت نتايج تا حد زيادي به انتخاب توابع عضويت مناسب تعيين نقاط بحراني و مقادير اوزان تعيين شده براي خصوصيات مختلف اراضي بستگي دارد. واژههاي کليدي: درجات تناسب اراضي احتياجات تيپ بهره وري شاخص اراضي توابع عضويت قزوين * مقدمه در بسياري از كشورها براي تا مين نيازمنديهاي جمعيت رو به رشد خود اراضي به شدت مورد بهرهبرداري قرار ميگيرند. نيازهاي مختلف بشر از جمله سرپناه و مسكن غذا و پوشاك ا ب و سوخت به نحوي از اراضي تا مين ميگردد. تا مين بيشتر غذا و ساير منابع محيطي با حفظ منابع زيستي براي ا يندگان تنها در سايه بهينهسازي بهرهبرداري از اراضي امكان پذير خواهد بود. برنامهريزي براي استفاده بهينه از اراضي موجب ميشود تا ضمن حداكثر بهرهوري از اراضي منابع طبيعي براي استفاده ا يندگان نيز محفوظ بماند. در اين راستا ابتدا بايستي منابع اراضي شناسايي شده و قابليت و استعداد ا نها براي انواع استفادههاي ممكنه بررسي شود. به عبارتي اولين و مهمترين گام در برنامهريزي استفاده بهينه از اراضي ارزيابي اراضي است. هدف از ارزيابي اراضي اختصاص دادن اراضي به بهترين و در عين حال سود ا ورترين نوع کاربري است. روشهاي مختلفي را مي توان براي ارزيابي اراضي پيشنهاد نمود. در سال ۹۷ سازمان خواروبار و کشاورزي جهاني سازمان ملل متحد (فاي و) يک چارچوب کلي به منظور طبقه بندي تناسب اراضي اراي ه داده است.(FAO, 1976) در اين چارچوب روش مشخصي براي انجام اين طبقه بندي پيشنهاد * پست الكترونيك نويسنده مسي ول: fsarmad@ut.ac.ir نشده است. در سالهاي بعد مجموعه روش هايي بر اساس چارچوب فوق اراي ه شد (1984.(FAO, از انواع اين روش ها مي توان از روش محدوديت حداکثر و روش پارامتريک نام برد. در روش پارامتريک يک درجه بندي کمي به هر خصوصيت اراضي اختصاص داده مي شود. اگر خصوصيتي از اراضي براي گياه مورد نظر کام لا مطلوب باشد و شرايط بهينه را براي ا ن فراهم کند درجه حداکثر ۰۰ به ا ن خصوصيت تعلق مي گيرد و در صورت داشتن محدوديت درجه کمتري به ا ن خصوصيت داده مي شود. درجات اختصاص يافته بعد ا در محاسبه شاخص اراضي به کار خواهند رفت. در روش پارامتريک کلاس هاي مختلف تناسب اراضي به صورت گروه هاي کام لا مجزا و گسسته تعريف شده و توسط حدود مشخص و ثابتي از يکديگر تفکيک مي شوند. بدين ترتيب واحدهاي اراضي که داراي تناسب بينابين باشند تنها مي توانند خصوصيات يکي از کلاسهاي از پيش تعريف شده تناسب اراضي را اختيار نمايند. نظريه فازي اولين بار توسط (1965) Zadeh به منظور تعريف و تعيين کمي کلاسهايي اراي ه شد که به صورت مبهم و ناگويا مانند «بسيار مهم» و امثال ا ن بيان ميشوند. در تفکر فازي تعيين مرزي مشخص مشکل و تعلق عناصر مختلف به مفاهيم و موضوعات گوناگون نسبي است. فازي بودن به معناي چند ارزشي بودن است و در مقابل منطق دو ارزشي قرار ميگيرد. در نظريه فازي عضويت به صورت دو ارزشي نبوده بلکه ميتواند طيفي از اعداد از صفر تا يک را به خود اختصاص

2 ۰۰ مجله تحقيقات ا ب و خاک ايران (), ۹۰ دهد. تابعي که درجه عضويت به يک مجموعه را بيان مي کند اصطلاح ا تابع عضويت ناميده مي شود. در ارزيابي اراضي به روش فازي عمدت ا از توابع زنگوله اي شکل مانند تابع S شکل (سيگموي يدي) تابع کوچي (Cauchy) و تابع کندل (kandel) براي تعيين درجه عضويت خصوصيات مختلف اراضي به کلاسهاي تناسب اراضي استفاده مي شود. مدل فازي توسط محققين مختلفي در ارزيابي تناسب اراضي مورد استفاده قرار گرفته است 1996) al.,.(tang et al., 199; Van Ranst et اکثر محققين نتايج حاصله از اين ارزيابي را با ساير روشهاي مرسوم نظير روش محدوديت حداکثر روش پارامتريک استوري و روش رگرسيون چندگانه در پيش بيني توليد محصول مقايسه کردهاند (Tang et al., 1991; Tang et al., 199; Van Ranst.et al., 1996 ) al. (1991) Tang et از روش فازي براي ارزيابي اراضي منطقه هامن در استان لياي ونينگ چين جهت کشت ذرت دانه اي استفاده کردند. اين محققين با تشکيل ماتريس اوزان و ماتريس خصوصيات اراضي و ضرب ا نها در هم ماتريس نهايي تناسب را به دست ا وردند و در نهايت شاخص اراضي را محاسبه نمودند. در اين مطالعه از رگرسيون چند متغيره براي تعيين اوزان استفاده نمودند. براي بررسي نتايج خود شاخص اراضي از روش پارامتريک را نيز به دست ا وردند و بين شاخص هاي به دست ا مده از دو روش و ميزان محصول به دست ا مده در هر واحد روابط رگرسيوني برقرار نمودند. با وجود مناسب بودن هر دو روش استفاده از روش فازي (۰/۹۸=r) نسبت به روش پارامتريک (۰/۹۷=r) به نتايج بهتري منجر شد. al. (199) Tang et ارزيابي تناسب اراضي را در منطقه ا يتايي در استان لياي و نينگ چين براي ذرت ديم با استفاده از روش هاي فازي پارامتريک و محدوديت انجام دادند و روابط رگرسيوني بين شاخص هاي تناسب به دست ا مده و ميزان محصول را مورد بررسي قرار دادند. نتايج بررسي ا نها نشان داد که شاخص هاي به دست ا مده از روش فازي تطابق بيشتري با ميزان محصول مشاهده شده داشت (۰/۹=r). پس از روش فازي روش پارامتريک (۰/۹=r) و در نهايت روش محدوديت داراي کمترين همبستگي بود (۰/۸=r). ا نها براي اولين بار از روش شبيه سازي براي انتخاب اوزان مناسب استفاده نمودند. در تحقيقي که توسط. al (1996) Van Ranst et در منطقه پنينسولار تايلند انجام شد ارزيابي تناسب اراضي در ۸ واحد اراضي و با ۷ کيفيت اراضي براي کاي وچو با استفاده از روش هاي فازي پارامتريک محدوديت حداکثر و رگرسيون چندگانه انجام گرفت. در اين بررسي از روش شبيه سازي براي تعيين اوزان استفاده شد و در نهايت با استفاده از ايجاد روابط رگرسيوني ضرايب همبستگي( r ) براي روش هاي محدوديت حداکثر روش پارامتريک روش رگرسيون چند متغيره و روش فازي به ترتيب برابر با ۰/۸ ۰/۸ ۰/۹ ۰/۸۹ و به دست ا مد. Prakash (003) در مطالعه خود در منطقه دهرادون هند از سيستم چند معياره ارزيابي (MCE) در ارزيابي تناسب اراضي براي برنج نيشکر ذرت استفاده کرد. وي از سه روش تحليل سلسله مراتبي( AHP ) رويکرد بردار ايده ا ل( IVA ) و روش فازي تحليل سلسله مراتبي (Fuzzy AHP) استفاده نمود. نتايج به دست ا مده نشان داد که استفاده از روش فازي تحليل سلسله مراتبي نسبت به دو روش ديگر کارا يي بيشتري دارد. (007) Sanchez در مطالعه خود براي بررسي تناسب اراضي براي برنج ديم و کاي وچو از سه روش شامل بررسي تناسب اراضي با استفاده از دانش زارعين طبقه بندي تناسب اراضي به روش دو ارزشي با استفاده از مدل ALES اساس منطق فازي استفاده نمود. و انجام ارزيابي بر وي در بررسي خود براي وزن دهي از روش AHP استفاده نمود. نتايج اين بررسي نشان داد که تناسب هاي به دست ا مده از سه روش در برخي موارد تفاوت هايي با هم داشتند. همچنين نشان داده شد که تلفيق دانش کشاورزان با روش هاي ارزيابي تطابق ارزيابي ها را با شرايط حاکم بر منطقه افزايش مي دهد. انتخاب تابع عضويت مناسب براي ارزيابي اراضي بستگي به درجه تغييرات خصوصيت مورد بررسي در ناحيه انتقالي و مرز کلاسها دارد. بعد از انتخاب تابع عضويت تعيين عرض ناحيه انتقالي يکي از مهمترين و بحراني ترين مراحل تصميم گيري در نظريه مجموعه هاي فازي است و دقت نتايج مديون اين تصميم گيري است. در اين تحقيق به منظور مقايسه و بررسي کارايي روش فازي در ارزيابي تناسب اراضي نتايج حاصل از روش پارامتريک با نتايج روش فازي مورد مقايسه قرار گرفته است. مواد و روش ها الف مشخصات منطقه مطالعاتي: منطقه مورد مطالعه به مساحت تقريبي ۰۰۰۰ هکتار در استان قزوين در عرضهاي جغرافيايي تا شمالي و طولهاي ۹ تا ۹ شرقي در شمال شهر تاکستان واقع شده است (شکل ). متوسط ارتفاع منطقه ۸ متر حداقل ارتفاع متر و حداکثر ا ن ۹ متر از سطح دريا مي باشد. اين منطقه بخشي از زون ساختاري البرز جنوبي است و در بر گيرنده نهشته هاي مزوزوي يک کنگلومراي ني وژن گدازه هاي بازالتي و نهشته هاي کواترنري است. در اين تحقيق از نقشه زمين شناسي با مقياس :۰۰۰۰۰ تهيه شده توسط

3 ۰ سرمديان و كشاورزي: بررسي كارايي نظريه مجموعههاي فازي... سازمان زمين شناسي کشور و نقشه خاکشناسي با مقياس :۰۰۰۰ تهيه شده توسط موسسه خاک و ا ب کشور نيز در تهيه نقشه خاک منطقه مورد مطالعه به عنوان کمکي استفاده گرديده است. داده هاي هواشناسي روزانه و ماهيانه مربوط به ايستگاه هاي هواشناسي و باران سنجي منطقه مورد مطالعه از سازمان هواشناسي کشور تهيه شد. سه ايستگاه باران سنجي اصلي تاثيرگذار بر منطقه مورد مطالعه شامل ايستگاه قزوين تاکستان و خرمدره مي باشند که به منظور ارزيابي وضعيت اقليمي منطقه از اطلاعات مربوط به اين سه ايستگاه استفاده گرديد. منطقه مطالعاتي داراي دو رژيم حرارتي خاک ترميک و مزيک مي باشد که رژيم حرارتي ترميک عمدت ا قسمتهاي شرقي و رژيم حرارتي مزيک قسمتهاي غربي را در بر مي گيرد. اين منطقه داراي دو رژيم رطوبتي خاک اريديک و زريک مي باشد. خاکهاي منطقه مورد مطالعه بر اساس سيستم جامع رده بندي امريکايي خاکها (010) در رده انتي سول اريدي سول و اينسپتي سول قرار گرفته اند. در مطالعات ميداني با استفاده از دستگاه GPS و نقشه اوليه محل پروفيلها تعيين و اقدام به حفر پروفيل ها شد و پروفيل ها بر اساس روشهاي اراي ه شده در (USDA, 1998) Field Book For Describing and Sampling soils تشريح شدند. اطلاعات لازم در کارتهاي تشريح يادداشت شد. جهت انجام مطالعات ا زمايشگاهي ابتدا تعداد ٦٥ نمونه دست خورده خاک تهيه شده هوا خشک شده و پس از کوبيدن و خردشدن از الک استاندارد ٢ ميلي متر عبور داده شدند و خصوصيات فيزيکو شيميايي خاکها بر اساس روشهاي استاندارد تعيين شدند (010.(USDA, تعين احتياجات گندم ا بي با استفاده از چارچوب فاي و براي ارزيابي اراضي و تحقيقات انجام شده توسط محقق (نويسنده) در اين بررسي انجام شد (1985) (Sys, (جدول ١ ). ب ارزيابي تناسب اراضي با استفاده از نظريه مجموعههاي فازي: مراحل مختلف ارزيابي تناسب اراضي مبتني بر نظريه مجموعههاي فازي را مي توان به شرح زير خلاصه کرد: تعيين واحدهاي اراضي و اراضي مورد ارزيابي براي استفاده مورد نظر انتخاب توابع عضويت مناسب همچنين انتخاب خصوصيات شکل موقعيت منطقه مورد مطالعه انتخاب وزنهاي مناسب براي نشان دادن اهميت نسبي خصوصيات مختلف بر استفاده مورد نظر انتخاب يک معادله ترکيب کننده نهايي مناسب براي ارزيابي نهايي تناسب اراضي منطقه مطالعاتي به واحد اراضي تفکيک شده و ۸ خصوصيت اراضي [شيب (بر حسب ) عمق خاک (بر حسب (cm ظرفيت تبادل کاتيوني (بر حسب 1- kg (Cmol + قابليت هدايت

4 ۰ مجله تحقيقات ا ب و خاک ايران (), ۹۰ الکتريکي عصاره اشباع خاک ) 1- (dsm نسبت جذب سديم () حجمي سنگريزه در خاک ميزان کربن ا لي خاک (بر حسب ) ميزان ا هک (بر حسب )] که در ميزان محصول گندم ا بي موثر بودند انتخاب شدند (جدول ). دما در طول دوره رشد گندم در منطقه مورد مطالعه حدود ۰ درجه سانتي گراد مي باشد لذا محدوديتي ايجاد نمي کند. بارندگي در اين بررسي مورد استفاده قرار نگرفت به دليل اينکه تيپ بهره وري از اراضي مورد نظر گندم ا بي است. در نتيجه ا ب مورد نياز گياه از طريق ا بياري تامين مي شود. براي تعيين کلاسهاي تناسب اراضي براي کشت گندم ا بي با استفاده از خصوصيات بيوفيزيکي اراضي از دو روش کلاسيک (پارامتريک استوري) و فازي استفاده گرديد. در روش کلاسيک (پارامتريک) ابتدا به هر يک از سطوح محدوديت درجه اي داده شده سپس بر اساس شدت محدوديت درجه مربوط به هر يک از خصوصيات اراضي تعيين شده و سپس با استفاده از روش استوري (Storie) شاخص اراضي در هر واحد اراضي بدست ا مده و بر اساس ا ن کلاس تناسب اراضي تعيين مي شود (1991 al.,.(sys et در روش فازي از توابع عضويت سيگموي يدي (1991 al., (Tang et (معادله ) و کندل (معادله ) بر اساس احتياجات گندم ا بي براي تعيين درجه عضويت هر يک از خصوصيات اراضي به کلاسهاي تناسب اراضي استفاده گرديد و نتايج در ماتريسي به نام ماتريس خصوصيات Matrix) (Characteristic يا (R) قرار داده شد. 0, x (, α ) x α ( ), x [ α, β ) γ α S ( x ; α, β, γ ) = x γ 1 ( ), x [ β, γ ) γ α 1, x [ γ, + ) MFx 1 = 1 1 /[ 1 /[ ( (, ( ( x b 1 ) ) d b 1 x b ) ) d ], x b ], x < b 1 x > b ( ) ( ) هر خصوصيت اراضي داراي تاثيرات منحصر به فردي روي توليد محصول است. اين تاثيرات نسبي را ميتوان به صورت فاکتورهاي وزني عنوان کرد که در ماتريس اوزان (weight matrix) يا (W) قرار مي گيرند.. al (1994) Davidson et بيان کرده اند که انتخاب فاکتورهاي وزني براي خصوصيات مختلف يکي از مراحل مهم ارزيابي اراضي است. ا نها براي تعيين اين اوزان از نتايج محققين زراعت و هم چنين بررسي منابع و استفاده از ضرايب رگرسيون چند متغيره استفاده کردند. مدل رگرسيون چند متغيره توسط Zheng et al. (1989) و همچنين (1991) al. Tang et در تعيين فاکتورهاي وزني مورد توجه قرار گرفته است. در اين روش بين توليد و خصوصيات اراضي رگرسيون چند متغيره برقرار شده است و براساس ضرايب جزيي رگرسيون به هر خصوصيت يک وزن تعلق مي گيرد. اين محققين از ميزان عملکرد در واحد اراضي و از خصوصيت اراضي که شامل ميزان بارندگي در طول سيکل رشد زهکشي خاک بافت خاک ساختمان خاک ميزان کربن ا لي و عمق خاک بوده استفاده نموده و اين خصوصيات را وارد مدل رگرسيون چند متغيره به روش گام به گام کرده که در نهايت خصوصيت اراضي که به ترتيب داراي وزن ۰/۸ ۰/۹۹ ۰/۷ ۰/۰ و ۰/ بوده از بين خصوصيت اراضي معني دار شده و به منظور وزن دهي انتخاب شدند. در تحقيق حاضر اطلاعات مربوط به عملکرد محصول در هر واحد به صورت اندازه گيري مستقيم با استفاده از پلات هاي يک متر مربعي و هم چنين با استفاده از دانش زارعين و به طريق پرسش و پاسخ از ا نها جمع ا وري شده و بين ۸ خصوصيات اراضي موثر در ميزان محصول گندم ا بي و ميزان توليد گندم ا بي رگرسيون چند متغيره به روش گام به گام (Stepwise) برقرار گرديد (جدول ) و سه خصوصيت معني دار به همراه ضرايب جزيي رگرسيون استخراج گرديد. براساس ضرايب جزيي رگرسيون به هر خصوصيت يک وزن تعلق گرفت و در ماتريس اوزان قرار داده شد. اين سه خصوصيت که در سطح معني دار شده اند شامل حجمي سنگريزه در خاک قابليت هدايت الکتريکي عصاره اشباع خاک ) 1- (dsm و شيب اراضي (بر حسب ) بودند که به ترتيب داراي وزنهاي ۰/۷۷۸ ۰/۸ و ۰/۷۷ ميباشند. هم چنين با استفاده از روش فرا يند تحليل سلسله مراتبي (AHP) وزن هر يک از خصوصيات اراضي موثر در ميزان محصول گندم ا بي را محاسبه کرده و در ماتريس اوزان قرار داده شد. علت استفاده از اين دو روش متفاوت وزن دهي مقايسه دقت و کارايي ا نها در استفاده از روش فازي است. روش AHP مبتني بر مقايسات جفت به جفت جهت توليد ماتريس نسبتها مي باشد. در اين روش مقايسه هاي جفت به جفت به عنوان ورودي در نظر گرفته شده و در نهايت اوزان نسبي به عنوان خروجيها توليد مي گردند. براي ايجاد ماتريس مقايسههاي جفت به جفت از مقياس ۹ نقطه اي Saaty (1980) که اقدام به درجه بندي نسبي ارجحيتها براي دو معيار مي کند استفاده مي شود (جدول ). فرض مي شود که ماتريس مقايسات معکوس و متقابل است يعني اگر معيار A در مقايسه با معيار B دو برابر ارجحيت داشته باشد مي توان نتيجه گيري کرد که معيار B به اندازه نصف معيار A ارجحيت دارد. در اين تحقيق محاسبات اوزان با استفاده از نظر دانش و تجربه

5 ۰ سرمديان و كشاورزي: بررسي كارايي نظريه مجموعههاي فازي... کارشناسي و در محيط نرم افزار Expert Choice نسخه 11.5 انجام شده است. به منظور تعيين کلاس نهايي تناسب اراضي در هر واحد اراضي از عملگر (Operator) ضرب (ترکيب) فازي استفاده شد و ماتريس خصوصيات در هر واحد اراضي (R) در ماتريس اوزاني (W) که از روش هاي فرا يند تحليل سلسله مراتبي و رگرسيون چند متغيره به دست ا مده به صورت جداگانه ضرب شده و ماتريس نهايي تناسب اراضي در هر دو روش بدست ا مد( E ). عناصر ماتريس نهايي تناسب اراضي بيان کننده درجه عضويت واحد اراضي مورد نظر به کلاسهاي تناسب اراضي است. اين ماتريس بر اساس رابطه زير بدست مي ا يد: E = W R () : عملگر فازي استکه از تي نرم مثلثي( T (Triangular norm (به جاي حداقل) و تي کو نرم مثلثي (T (Triangular conorm (به جاي حداکثر) ايجاد مي شود (1990.(Ruan, بر اساس اين نرم ها (Norm) بهترين نتيجه براي ماتريس نهايي تناسب اراضي بر اساس فرمول زير بدست مي ا يد: که در اين رابطه: : r ij عناصر ماتريس خصوصيات براي i امين خصوصيت اراضي تحت j امين کلاس تناسب اراضي است. W: i عناصر ماتريس اوزان براي i امين خصوصيت اراضي است. : ej عناصر ماتريس نهايي تناسب اراضي براي کلاسهاي تناسب اراضي از S1 تا N مي باشد. به منظور محاسبه شاخص اراضي مجموع عناصر ماتريس نهايي تناسب اراضي (E) برابر با يک قرار داده شده (استاندارد شده) و عناصر جديد اين ماتريس به ترتيب در ميانگين شاخصهاي کلاسهاي مختلف تناسب اراضي بر اساس رابطه LI = [ d( E j ) A j ] زير ضرب مي شود: () که در اين رابطه: :LI شاخص اراضي است. d: مقدار نرمالايز شده (استاندارد شده) ماتريس E است. A: ميانگين حداقل و حداکثر شاخصهاي کلاسهاي تناسب ) r e = max min ( w, اراضي ميباشد. j i i ij () جدول تعين احتياجات گندم ا بي با استفاده از چارچوب فاي و خصوصيات اراضي کلاس تناسب اراضي S1 S S 3 N سنگريزه < > عمق خاک cm) ( > ۰ ۰ ۰ ۰ ۰ < ۰ ا هک < ۰ ۰ ۰ ۰ ۰ > ۰ CEC (cmol + kg -1 ) > < > ۰ / ۰ / ۰/ ۰ / ۰/ < ۰ / EC (dsm -1 ) < ۰ ۰ > <۸ ۰ ۸ ۰ > شيب < > / / / / / / / / / /۷ / واحدهاي اراضي ۷ ۸ ۹ ۰ سنگريزه ۰ ۰ عمق خاک (cm) ۰ ۰ ۰ ۰ ۰ ۰ ۰ ۰ ۰ ۰ ۰ ۰ ۰ جدول خصوصيات اراضي موثر در ميزان محصول گندم ا بي CEC (cmol + /kg) ا هک شيب ۰/ / / / / / ۰/ ۰/ ۰/ / / / / / / / / / / / /۷ / / ۰/۸ ۰/۷ ۰/۷ / / ۰/۷ ۰/ ۰/۸ ۰/ ۰/ ۰/ ۸ ۹/ ۹/ ۷/ ۷/ / / ۹/ / /۸ /۸ ۹/ ۰ / ۸/ ۸/ ۷/۷ ۷/۷ / / / /۸ ۹/۷ ۸/۷ ۷/۸ /

6 و ۰ مجله تحقيقات ا ب و خاک ايران (), ۹۰ جدول ضريب همبستگي و خطاي استاندارد در روش رگرسيون چند متغيره به روش گام به گام معني داري در سطح نتايج و بحث خطاي استاندارد /۷ ضريب تعيين ۰/۹ ضريب همبستگي ۰/۹ جدول مقياس ۹ نقطه اي (1980) Saaty ترجيحات (قضاوت شفاهي) مقدار عددي کام لا ارجح يا کام لا مطلوبتر ۹ ارجحيت يا مطلوبيت خيلي قوي ۷ ارجحيت يا مطلوبيت قوي کمي مهمتر يا مطلوبتر ارجحيت يا مطلوبيت يکسان و و ۸ ارجحيت بين فواصل فوق جداول () و () به ترتيب جدول ماتريس مقايسات جفت به جفت و جدول ماتريس مقايسات جفت به جفت نرمالايز شده به همراه وزن معيارها را نشان مي دهند. همان طور که در اين جداول مشاهده مي شود پس از اعمال دانش نظر و تجربه کارشناسي و محاسبات اوزان با استفاده از نرم افزار Expert Choice نسخه 11.5 حجمي سنگريزه در خاک به علت دارا بودن بيشترين وزن به عنوان مهمترين خصوصيت (معيار) و عمق خاک به علت دارا بودن کمترين وزن کم اهميت ترين خصوصيت (معيار) در بين خصوصيات موثر انتخاب شده در کشت گندم ا بي مي باشند. اراضي ماتريس اوزان به دو روش پس از تعيين وزن خصوصيات AHP متغيره ايجاد شد. ماتريس اوزان به روش ميباشد: و رگرسيون چند AHP بصورت زير ] [ = (w) ماتريس اوزان که به ترتيب نشان دهنده اوزان محاسبه شده براي سنگريزه عمق خاک ا هک ظرفيت تبادل کاتيو ين کربن ا لي قابليت هدايت الکتريکي عصاره اشباع خاک نسبت جذب سديم و شيب اراضي مي باشند. مي باشد: ماتريس اوزان به روش رگرسيون چند متغيره بصورت زير 0.737] [ = (w) ماتريس اوزان که به ترتيب نشان دهنده اوزان محاسبه شده براي سنگريزه در خاک قابليت هدايت الکتريکي عصاره اشباع خاک و شيب اراضي ميباشند. در تحقيقي مشابه توسط Tang et al. (1991) خصوصيت اراضي استفاده شده که از بين خصوصيت اراضي خصوصيت معنيدار شده که شامل ميزان بارندگي در طول سيکل رشد زهکشي خاک بافت خاک ميزان کربن ا لي و عمق خاک بوده و ماتريس اوزان به روش رگرسيون چند متغيره به ترتيب داراي وزن ۰/۰ ۰/۸ ۰/۹۹ ۰/۷ و ۰/ بود که به منظور وزن دهي در روش فازي مورد استفاده قرار گرفت. در تحقيق حاضر از ۸ خصوصيت اراضي که در توليد و ميزان محصول گندم ا بي موثر بودند در ارزيابي تناسب اراضي به روش کلاسيک و فازي استفاده شده است. در تحقيقاتي مشابه Van Ranst et al از خصوصيت اراضي Burrough (1989) ۷ از (1996) خصوصيت اراضي و (007) Sanchez ۸ از خصوصيت اراضي در ارزيابي تناسب اراضي به روش کلاسيک و فازي استفاده کردهاند. در اين تحقيق از توابع عضويت سيگموي يدي و کندل براي تعيين مقادير درجات عضويت خصوصيات اراضي به کلاسهاي تناسب استفاده شده است که با تحقيقات al. (199) Tang et و (003) Prakash دارد. هم سويي پس از تشکيل ماتريس اوزان اين ماتريس در ماتريس خصوصيات اراضي در هر واحد اراضي بر اساس عملگر فازي اراي ه شده ضرب(ترکيب) شد و ماتريس نهايي تناسب اراضي در هر واحد اراضي بدست ا مد. با توجه به ماتريسهاي نهايي تناسب اراضي بدست ا مده در واحدهاي مختلف شاخص اراضي محاسبه شده و با استفاده از شاخص اراضي کلاس نهايي تناسب اراضي در هر واحد اراضي بدست ا مد. همانطور که در جدول (۷) مشاهده مي شود ارزيابي تناسب اراضي به روش فازي در بعضي از واحدهاي اراضي باعث افزايش شاخص اراضي و در بعضي ديگر از واحدهاي اراضي باعث بهبود کلاسهاي تناسب اراضي شده است. روش مبتني بر نظريه مجموعه هاي فازي با استفاده از روش فرا يند تحليل سلسله مراتبي در بيشتر واحدهاي اراضي داراي بيشترين شاخص اراضي در مقايسه با روش رگرسيون چند متغيره و روش پارامتريک بوده است. هم بستگي بين شاخص اراضي محاسبه شده براي واحد اراضي و ميزان محصول در سطح منطقه (شکل ) براي روش مبتني بر نظريه مجموعه هاي فازي با استفاده از روش فرايند تحليل سلسله مراتبي (۰/۹= r) و روش رگرسيون چند متغيره (۰/۸۸= r) بيشتر از روش پارامتريک (۸ /۰=r) بوده است. (1991) Tang et al. نيز براي بررسي نتايج خود شاخص اراضي از روش پارامتريک را نيز به دست ا ورده و بين شاخص هاي به دست ا مده از دو روش و ميزان محصول به دست ا مده در هر واحد روابط رگرسيوني برقرار نمودند و بيان داشتند که با وجود مناسب بودن هر دو روش استفاده از روش فازي (٠/٩٨٦=r) نسبت به روش پارامتريک (٠/٩٢٧=r) به نتايج بهتري منجر شده است. (1996) al Van Ranst et نيز در نهايت

7 ۰ سرمديان و كشاورزي: بررسي كارايي نظريه مجموعههاي فازي... با استفاده از ايجاد روابط رگرسيوني ضرايب همبستگي (r) براي روش هاي محدوديت حداکثر روش پارامتريک روش رگرسيون چند متغيره و روش فازي را به ترتيب برابر با ٠/٨١ ٠/١٩ ٠/٨١ و ٠/٨٩ به دست ا وردند. از ا نجا که در روش AHP وزن همه خصوصيات اراضي انتخاب شده در ماتريس اوزان قرار داده مي شوند در مقايسه با روش رگرسيون چند متغيره که از اوزان ٣ خصوصيت اراضي معني دار شده استفاده مي کند داراي هم بستگي بيشتري بين شاخص اراضي محاسبه شده از ماتريس نهايي تناسب اراضي و ميزان محصول در سطح منطقه است. معيارها سنگريزه عمق خاك( cm ) آهك CEC (cmol + kg -1 ) شيب سنگريزه عمق خاك( cm ) جدول ماتريس مقايسات جفت به جفت CEC (cmol + kg -1 ) آهك شيب ۸ / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / ۷ / / /۷ / / / / /۸ معيارها سنگريزه ۰/۷ ۰/۰۷ ۰/۰ جدول ماتريس مقايسات جفت به جفت نرمالايز شده به همراه وزن معيارها CEC (cmol + kg -1 ) سنگريزه عمق خاک (cm) ا هک CEC (cmol + kg - 1 ) عمق خاک (cm) ا هک ۰/ ۰/۰ ۰/۰ شيب ۰/ ۰/۰۰ ۰/۰ وزن معيارها ۰/ ۰/۰ ۰/۰ ۰/ ۰/ ۰/ ۰/۰۷۷ ۰/۰ ۰/ ۰/ ۰/ ۰/۰۸ ۰/۰ ۰/ ۰/۰ ۰/۰ ۰/ ۰/ ۰/ ۰/۰ ۰/۰ ۰/۹ ۰/۰۹ ۰/۰۹ ۰/۹ ۰/۹ ۰/۰۹۷ ۰/۰۸ ۰/۰ ۰/ ۰/۰ ۰/۰ ۰/۰۷ ۰/ ۰/ ۰/۰۷ ۰/۰ ۰/ ۰/۰ ۰/۰ ۰/ ۰/ ۰/۰ ۰/۰ ۰/۰ ۰/ ۰/ ۰/۷ ۰/ ۰/۰۸ ۰/ ۰/۰۸ ۰/۰۸ ۰/ ۰/۷ ۰/ ۰/ ۰/۷ ۰/۰۹ ۰/۸ ۰/۰۹ ۰/۰۷ ۰/۰ شيب جدول ۷ شاخص اراضي و کلاسهاي تناسب اراضي تعيين شده در دو روش فازي و پارامتريک واحد اراضي ۷ ۸ ۹ ۰ روش پارامتريک (استوري ( روش فازي روش فازي ميزان محصول (AHP) (رگرسيون چند متغيره) (کيلوگرم در شاخص کلاس شاخص هکتار) کلاس تناسب کلاس تناسب شاخص اراضي اراضي تناسب اراضي ۸ S1 ۹۰ S1 ۸ S ۷۹۹/ ۸ S ۸ S ۷ S ۹/ ۷ S ۸ S ۷ S ۸/ S ۷۷ S ۷ S / ۷۰ S ۷ S ۷ S ۰/ ۹ S3 ۷ S ۷ S ۸/۸ ۷ S3 ۷ S ۷۰ S ۰/۰ ۸ S1 ۹۰ S1 ۸۰ S ۷۷۸/۹ ۸ S ۸۰ S ۷۹ S ۸/ ۷ S3 ۷ S S /۷ ۸ S3 S ۹ S ۸/۷ ۸ S1 ۸۷ S1 ۸ S ۸۰/ S3 ۸۰ S ۸۰ S ۸/۷

8 ۰ مجله تحقيقات ا ب و خاک ايران (), ۹۰ براي شکل هم بستگي بين شاخص اراضي و ميزان محصول در سطح منطقه (الف : روش پارامتريک ب: روش فازي با استفاده از روش رگرسيون چند متغيره ج: روش فازي با استفاده از روش (AHP مقايسه نتايج بدست ا مده از اين تحقيق با نتايج محققين مختلفي مانند (199) al. (1996) Van Ranst et al. Tang et (007) Sanchez نشان مي دهد که روش فازي با بالاترين ضريب هم بستگي داراي دقت و توانايي بيشتري در پيش بيني توليد محصول است چراکه روش فازي ماهيت پيوسته تغييرات اراضي را در نظر گرفته و در انعکاس تغييرپذيري مکاني خصوصيات خاک کارايي بهتري دارد با اين حال دقت نتايج ارزيابي تا حدود بسيار زيادي وابسته به اوزان تعيين شده براي خصوصيات مختلف اراضي است. يکي از مزيتهاي نظريه مجموعههاي فازي اين است که پيوستگي اراضي را در کلاسهاس مختلف به صورت پيوسته نشان مي دهد.مزيت ديگر ا ن اين است که به طبيعت اجازه مي دهد که به صورت ذاتي مبهم باشد و سعي نمي کند که سيستم پيوسته خاک را به دادههايي که توسط محققين علوم خاک اندازه گيري ميشود محدود نمايد (199 al.,.(burrough et گرچه امروزه در ارزيابي تناسب اراضي تلاشها بر روي روشهاي کمي متمرکز شده است ليکن يکي از مشکلات نظريه فازي در ارزيابي تناسب اراضي حجم نسبت ا زياد محاسبات مي باشد. نتايج بدست ا مده از روش فازي مي تواند پژوهشگران علوم خاک را در توسعه و بهبود ا ن در زمينه هايي مانند نوع توابع عضويت حدود انتقالي تعيين وزنهاي مطلوب و غيره بيش از پيش ترغيب کند. نتيجه گيري کلي دقت روشهاي ارزيابي تناسب اراضي بستگي به درجه تاثير خصوصيات اراضي انتخاب شده روي توليد محصول دارد. ارزيابي تناسب اراضي مبتني بر روش مجموعه هاي فازي از نظر تاثير وزنهاي مختلف براي خصوصيات مختلف اراضي با روشهاي کلاسيک و سنتي ارزيابي اراضي مانند روش پارامتريک تفاوت دارد. در اين روش درجه عضويت واحدهاي مختلف اراضي به کلاسهاي مختلف تناسب اراضي بر اساس تعريف توابع عضويت مربوطه تعيين شده و پس از محاسبه اين درجات عضويت مي توان درباره عمليات مديريتي بر روي اراضي تصميم گيري نمود چراکه ماتريس نهايي تناسب اراضي در هر واحد اراضي درجه عضويت واحدهاي مختلف اراضي را به کلاسهاي مختلف تناسب اراضي نشان مي دهد. در اين تحقيق منطقه مطالعاتي به ١٣ واحد اراضي تفکيک شده و ٨ خصوصيت اراضي که در ميزان محصول گندم ا بي موثر بودند انتخاب شدند و از توابع عضويت سيگموي يدي و کندل براي تعيين مقادير درجات عضويت خصوصيات اراضي به کلاسهاي تناسب استفاده شد. پس از محاسبه اوزان با استفاده از رگرسيون چند متغيره به روش گام به گام (Stepwise) مشخص شد که سه خصوصيت اراضي که شامل حجمي سنگريزه در خاک قابليت هدايت الکتريکي عصاره اشباع خاک و شيب اراضي بودند داراي وزن و تاثير بيشتري بوده در حالي که در روش AHP پس از محاسبه اوزان همه خصوصيات اراضي مشخص شد که حجمي سنگريزه در خاک به علت دارا بودن بيشترين وزن به عنوان مهمترين خصوصيت (معيار) وعمق خاک به علت دارا بودن کمترين وزن کم اهميت ترين خصوصيت (معيار) در بين خصوصيات موثر انتخاب شده در کشت گندم ا بي مي باشند. نتايج ايجاد هم بستگي بين شاخص اراضي و عملکرد مشاهده شده در سطح منطقه نشان داد که با وجود مناسب بودن هر دو روش فازي و پارامتريک روش مبتني بر نظريه مجموعه هاي فازي با استفاده از روش فرا يند تحليل سلسله مراتبي ) * ٠/٩١= r) و روش رگرسيون چند متغيره ) * ٠/٨٨= r) داراي هم بستگي بيشتري نسبت به روش پارامتريک ) * ٠/٨٥= r) بوده و به نتايج بهتري منجر شده است. REFERENCES Burrough, P.A. (1989). Fuzzy mathematical methods = 0.85 r (الف) شاخص اراضي = 0.88 r (ب) شاخص اراضي = 0.91 r (ج) شاخص اراضي for soil survey and land evaluation. Journal of ميزان محصول (Kg/ha) ميزان محصول (Kg/ha) ميزان محصول (Kg/ha)

9 ۰۷ سرمديان و كشاورزي: بررسي كارايي نظريه مجموعههاي فازي... Soil Science, 40, Burrough, P.A., Mac Millan, R. A., and Denrsen, W.V. (199). Fuzzy classification methods for determining land suitability from soil profile observations and topography. Journal of Soil Science, 43, Davidson, D.A., Theocharopoulos, S.P., and Bloksma, R.J. (1994). A land evaluation project in Greece using GIS and based on Boolean and fuzzy set methodologies. International Journal of GIS, 8, FAO. (1976). A framework for land evaluation. FAO Soils Bulletin 3, Rome. FAO. (1984). Guidelines: Land evaluation for rainfed agriculture. FAO Soils Bulletin 5, Rome. FAO. (1985). Guidelines: Land evaluation for irrigated agriculture. FAO Soils Bulletin 55, Rome. Prakash, T.N. (003). Land suitability analysis for agricultural crops: a fuzzy multicriteria decision making approach. Ms Thesis, ITC, the Netherland. Ruan, D. (1990). A critical study of widely used fuzzy implication operators and their influence on the inference rules in fuzzy expert systems. Ph. D. dissertation, State University of Gent, Belgium. Saaty, T.L. (1980). The analytic hierarchy process. New York: MCGraw-Hill. Sanchez, J. F. (007). Applicability of knowledgebased and Fuzzy theory-oriented approaches to land suitability for upland rice and rubber. M.Sc. Thesis, ITC, the Netherland. Sys, C. (1985). Land evaluation, part Ι, И, Ш. ITC, University of Ghent, Belgium, 343 PP. Sys, C., Van Ranst, E., and Debaveye, J. (1991). Land evaluation. Part И: Methods in land evaluation. International training center for post graduated soil scientists, Ghent University, Ghent. 47 pp. Tang, H., Debaveye, J., Ruan, D., and Van Ranst, E. (1991). Land suitability classification based on fuzzy set theory. Pedologie, 3, Tang, H., Van Ranst, E., and SYS, C. (199). An approach to predict land production potential for irrigated and rainfed winter wheat in Pinan County, China. Soil Technology, 5, USDA. (1998). Field book for describing and sampling soils. version 1.1, Lincoln: Nebraska. NRCS. USDA. (010). Soil Survey Staff. keys to Soil Taxonomy. 11 th edition. Van Ranst, E., Tang, H., Groenemans, R., and Sinthurahat, S. (1996). Application of Fuzzy logic to land suitability for rubber production in Peninsular Thailand. Geoderma,70, Zadeh, L.A. (1965). Fuzzy sets. Information and control, 8, Zheng, Y.G., Liu, H.J., and He, F.G. (1989). A methodology for land suitability evaluation. Land Resources,,