تعیین شاخص‌های کیفیت خاک در غرب شهر تهران با استفاده از تحلیل‌های آماری چند‌ متغیره

نوع مقاله : علمی -پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار گروه جغرافیای طبیعی، دانشکده علوم زمین، دانشگاه شهید بهشتی

2 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد ژئومورفولوژی، دانشکده علوم زمین، دانشگاه شهید بهشتی

چکیده

یکی از اهداف بنیادی در محیط شهر، حصول اطمینان از وجود کیفیت بالای زندگی برای شهروندان توسط بالا بردن کیفیت محیط است، جایی که میزان آلودگی آن خطری بر سلامت انسان و سایر اجزای سیستم بیولوژیک نداشته باشد. در این پژوهش غرب شهر تهران به عنوان منطقه مطالعاتی انتخاب و سه کاربری اراضی کشاورزی، پارک و زمین بایر در این محدوده شناسایی گردید. از هر کدام از این کاربری‌ها به ترتیب 20، 16 و20 نمونه برداشت شد. پارامترهای آهک، pH، هدایت الکتریکی، نیتروژن، فسفر، پتاسیم، سدیم، کربن آلی، بافت خاک، وزن مخصوص، درصد رطوبت اشباع و ظرفیت آب قابل دسترس اندازه‌گیری شدند. نتایج آزمون تجزیه واریانس یک طرفه نشان داد که پارامترهای کربن آلی، نیتروژن، سدیم، فسفر، آهک و پتاسیم تحت تاثیر کاربری اراضی است. در نهایت با استفاده از تحلیل عاملی 5 عامل با مقادیر ویژه‌ بیش از یک و توجیه 6/72% واریانس بین داده‌ها انتخاب شدند. نتایج آزمون تجزیه‌ واریانس امتیازهای عامل‌ها بر اساس کاربری اراضی نشان داد که سه عامل از پنج عامل بدست آمده با کاربری اراضی تفاوت معنادار دارند. در نهایت با استفاده از تحلیل مازاد داده‌ها و تحلیل توابع تشخیص، مدل کیفیت خاک بر اساس متغیرهایی از این سه عامل تعیین شد که نتایج نشان داد متغیرهای مواد آلی، آهک، pH، فسفر، وزن مخصوص و نیتروژن کل بیشترین ضرایب کانونیک را به خود اختصاص داده‌اند و بدین‌ترتیب از عوامل موثر بر کیفیت خاک‌های مناطق شهری هستند. AbstractOne of the main objectives in urban environment is to guarantee a high level life quality for citizens by improving environment's quality where the level of pollution does not cause harmful effects on human health and other parts of biological system. Western part of Tehran was chosen as the case study and three land uses (agricultural, park, vacant lot) were recognized there. 20, 16 and 20 samples were collected from these land uses respectively. Based on assessment's purposes lime, pH, EC, total nitrogen, phosphorus, potassium, sodium, organic carbon, soil texture, bulk density, saturated soil percent and available water were measured in laboratory. Statistical analyses using One-way ANOVA indicated that organic carbon, total Nitrogen, sodium, phosphorus, Lime and potassium have significant changes in different land uses. Factor Analysis identified five factors that explained for 72.62 % of the variance. Finally, the soil quality model was determined based on the variables which have the most communality using redundancy analysis and discriminant function analysis. The results showed that organic carbon, lime, pH, P, BD and TN have the highest canonical coefficient and therefore, these variables are the effective parameters on urban soil quality indicators. Keywords: Discriminant analysis, Factor analysis, Redundancy data analysis, Land use, Soil quality 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The effect of land use on soil quality in western part of Tehran

چکیده [English]

One of the main objectives in urban environment is to guarantee a high level life quality for citizens by improving environment's quality where the level of pollution does not cause harmful effects on human health and other parts of biological system. Western part of Tehran was chosen as the case study and three land uses (agricultural, park, vacant lot) were recognized there. 20, 16 and 20 samples were collected from these land uses respectively. Based on assessment's purposes lime, pH, EC, total nitrogen, phosphorus, potassium, sodium, organic carbon, soil texture, bulk density, saturated soil percent and available water were measured in laboratory. Statistical analyses using One-way ANOVA indicated that organic carbon, total Nitrogen, sodium, phosphorus, Lime and potassium have significant changes in different land uses. Factor Analysis identified five factors that explained for 72.62 % of the variance. Finally, the soil quality model was determined based on the variables which have the most communality using redundancy analysis and discriminant function analysis. The results showed that organic carbon, lime, pH, P, BD and TN have the highest canonical coefficient and therefore, these variables are the effective parameters on urban soil quality indicators.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Discriminant analysis
  • Factor analysis
  • Redundancy data analysis
  • Land use
  • Soil quality
-سامانی مجد، س.، تائبی، ا. و افیونی، م.، 1386. آلودگی خاک حاشیة خیابان‌های شهری به سرب و کادمیوم، محیط شناسی، شماره43، ص 1-10.
-نویدی، م. ن.، سرمدیان، ف. و محمودی، ش.، 1388. بررسی آثار تغییر کاربری اراضی بر شاخص‌های فیزیکی و شیمیایی کیفیت خاک در افق‌های سطحی اراضی مرتعی شرق استان قزوین، نشریه مرتع و آبخیزداری، دوره 62، شماره 2، ص 299-310.
- کرباسی، ع.، معطر، ف.، منوری، م. و مسیبی، س.س.، 1388. تاثیرآلودگی هوا برغلظت عناصر سنگین در خاک پارک ملت، علوم و تکنولوژی محیط زیست‌، دوره 10، شماره 62، ص 4-51.
-Alberti, M., 2005. The effects of urban patterns on ecosystem function, International regional Science Review, v. 28, p. 168–192.
-Beyer, L., Kahle, P., Kretschmer, H. and Wu, Q., 2001. Soil organic matter composition of man‐impacted urban sites in North Germany, Journal of plant nutrition and soil science, v. 164, p. 359-364.
-Brejda, j.J., Karlen, D.L., Smith, J.L. and Allan, D.L., 2000a. Identification of Regional Soil Quality Factors and Indicators, II. Northern Mississippi Loess Hills and Palouse Prairie, Soil Science Society of America Journal, v. 64, p. 2125-2135.
-Brejda, J. J., Moorman, T.B., Karlen, D.L. and Dao, T.H., 2000b. Identification of regional soil quality factors and indicators I. Central and Southern High Plains: Soil Science Society of America Journal, v. 64, p. 2115-2124.
-Carter, M. R., 1993. Soil sampling and methods of analysis, CRC Press.
-D'Angelo, E., Crutchfield, J. and Vandivier, M., 2001. Rapid, sensitive, microscale determination of phosphate in water and soil, Journal of environmental quality, v. 30, p. 2206-2209.
-Dalal, R.C. and Mayer, R.J., 1986. Long-term trends in fertility of soils under continuous cultivation and cereal cropping in southern Queensland, IV. Loss of organic carbon from different density fractions, Journal of Australian Soil Research, v. 24, p. 301–309.
-Grimmond, C., King, T.S., Cropley, F.D., Nowak, J. and Souch, C., 2002. Local-scale fluxes of carbon dioxide in urban environments, methodological challenges and results from Chicago, Environtal Pollution, v. 116, p. 43-54.
-Hald, P.M., 1947. The flame photometer for the measurement of sodium and potassium in biological materials, Journal of Biological Chemistry, v. 167, p. 499-510.
-Kroetsch, D., 2008. Particle size distribution, Soil sampling and methods of analysis, P. 713-725.
-Lal, R. and Lorenz, K., 2009. Biogeochemical C and N cycles in urban soils, Environment International, v. 35, p. 1-8.
-Lehmann, A. and Stahr, K., 2007. Nature and significance of anthropogenic urban soils, Soils Sediments, v. 7, p. 247–96.
-Mylavarapu, R., 2014. Walkley-Black Method, Soil Test Methods From the Southeastern United States, p. 158-163.
-Nosrati, K., 2013. Assessing soil quality indicator under different land use and soil erosion using multivariate statistical techniques: Environmental monitoring and assessment, v. 185, p. 2895-2907.
-Rutherford, P.M., McGill, W.B., Arocena, J.M. and Figueiredo, C.T., 2008. Total nitrogen, Soil sampling and methods of analysis, P. 225–237.
-Scheyer, J. and Hipple, K., 2005. Urban soil primer, Department of Agriculture, Natural Resources Conservation Service, National Soil Survey Center-Nebraska, United States, 102p.
-Schindelbeck, R.R., van Es, H.M., Abawi, G.S., Wolfe, D.W., Whitlow, T.L., Gugino, B.K., Idowu, O.J. and Moebius Clune, B.N., 2008. Comprehensive assessment of soil quality for landscape and urban management, Landscape and Urban Planning, v. 88, p. 73-80.
-Schoenholtz, S. H., Miegroet, H.V. and Burger, J., 2000. A review of chemical and physical properties as indicators of forest soil quality, challenges and opportunities, Forest Ecology and management, v. 138, p. 335-356.
-Sharma, K.L., Mandal, U.K., Srinivas, K., Vittal, K.P.R., Madal, B., Grace, J.K. and Ramesh,V., 2005. Long-term soil management effects on crop yields and soil quality in adryland Alfisol, Journal of Soil and Tillage Research, v. 83, p. 246–259.
-Shukla, M., Lal, R. and Ebinger, M., 2006. Determining soil quality indicators by factor analysis, Soil and Tillage Research, v. 87, p. 194-204.
-Silva, I.R. and Mielniczuk, J., 1997. Soil aggregation status as affected by land use systems, Journal of Revista Brasileira De Ciemcia Do Solo, v. 21, p. 313–319.
-SPSS, IBM., 2005. SPSS Base 14.0 user's guide, Prentice Hall.
-Szabâo, J. and David, L., 2010. Anthropogenic geomorphology, a guide to man-made landforms, Springer, 298 p .
-Vrˇsˇcaj, B., Poggio, L. and Marsan, F.A., 2008. A method for soil environmental quality evaluation for management and planning in urban areas, Landscape and Urban Planning, v. 88, p. 81–94.
-Zhao, H.L., He, Y.H., Zhou, R.L., Su, Y.Z., Li, Y.Q. and Drake, S., 2009. Effects of desertification on soil organic C and N content in sandy farmland and grassland of Inner Mongolia, Catena, v. 77, p. 187–191.