مدلسازی روابط غیرخطی خاک-گیاه در آبخیز زوجی شوش با رویکرد یادگیری ماشین و تحلیل عدم قطعیت | ||
| مجله اکوهیدرولوژی | ||
| دوره 13، شماره 2، تابستان 1405، صفحه 1316-1341 اصل مقاله (1.61 M) | ||
| نوع مقاله: پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22059/ije.2026.412192.1909 | ||
| نویسندگان | ||
| کهزاد حیدری* 1؛ مهری دیناروند2؛ صبا پیرو3؛ سید حسین آرامی3 | ||
| 1استادیار پژوهشی، بخش تحقیقات حفاظت خاک و آبخیزداری، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان خوزستان، سازمان تحقیقات، | ||
| 2دانشیار پژوهشی، بخش تحقیقات جنگلها و مراتع، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان خوزستان، سازمان تحقیقات، آموزش | ||
| 3استادیار پژوهشی، بخش تحقیقات جنگلها و مراتع، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان خوزستان، سازمان تحقیقات، آموزش | ||
| چکیده | ||
| موضوع: مدلسازی پویایی پوشش گیاهی در مناطق خشک با استفاده از یادگیری عمیق و دادههای چندمنبعی هدف: این مطالعه با هدف مدلسازی درصد پوشش گیاهی بر اساس ویژگیهای خاک در دو واحد توپوگرافی تپه و دره در حوضۀ آبخیز زوجی شوش استان خوزستان با استفاده از الگوریتمهای یادگیری ماشین و رویکردهای تفسیرپذیری و عدم قطعیت انجام شد. روش پژوهش: پس از نمونهبرداری از ۱۲۰ نقطه، ۹ ویژگی خاک (اسیدیته، فسفر، پتاسیم، کربن آلی، EC، آهک، رس، سیلت و شن) و درصد پوشش گیاهی اندازهگیری شد. سه الگوریتم جنگل تصادفی، XGBoost و گرادیان بوستینگ با اعتبارسنجی متقابل به کار رفتند. اهمیت ویژگیها با شاخصهای جینی، جایگشتی و SHAP و عدم قطعیت با روش بوتاسترپ ارزیابی شد. یافتهها: نتایج نشان داد در مدل تفکیکی برای منطقۀ دره، گرادیان بوستینگ با میانه R² برابر 0/73 عملکرد بهتری نسبت به XGBoost (0/68) و جنگل تصادفی (0/14) داشت. در مقابل، مدل یکپارچه (ترکیب تپه و دره) به دلیل ناهمگونی توپوگرافی، مقادیر R² منفی نشان داد. رس (0/245)، مادۀ آلی (0/156) و فسفر (0/130) مهمترین پیشبین کنندهها بودند. گرادیان بوستینگ بهترین پوشش عدم قطعیت (۶۰ درصد) را ارائه داد و عدم قطعیت معرفتی بر مدلها غالب بود. مدلسازی تفکیکی بر اساس واحدهای توپوگرافی (عملکرد حدود 0/78) نسبت به مدل یکپارچه (با عملکرد منفی) برتری چشمگیری داشت. همچنین فسفر، pH و سیلت به ترتیب در ۷۵ درصد، ۵۰ درصد و ۲۵ درصد مناطق به عنوان عوامل محدودکنندۀ اولیه پوشش گیاهی شناسایی شدند. نتیجهگیری: این مطالعه نشان داد روابط خاک ـ گیاه در مناطق خشک غیرخطی و وابسته به ناهمگونی توپوگرافی است. فسفر عامل محدودکنندۀ اصلی در خاکهای آهکی شناسایی شد و علیرغم همبستگی خطی ضعیف، رس به دلیل رابطۀ آستانهای با پوشش گیاهی به مهمترین پیشبینکننده تبدیل شد. غلبۀ عدم قطعیت معرفتی نشان میدهد بهبود مدلسازی مؤثرتر از افزایش دقت اندازهگیری است. | ||
| کلیدواژهها | ||
| یادگیری ماشین؛ ویژگیهای خاک؛ عدم قطعیت؛ گرادیان بوستینگ؛ حوزه آبخیز زوجی شوش | ||
| مراجع | ||
|
| ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 187 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 116 |
||