تعیین حجم نمونه لازم برای مقایسه خصوصیات پوشش گیاهی و خاک در دو گروه مستقل با استفاده از اندازه اثر در مراتع استپی خراسان جنوبی

 سابقه و هدف: یکی از مراحل مهم در ارزیابی پوشش گیاهی مراتع تعیین حجم نمونه است. کفایت اندازه نمونه و تعیین آن همواره یکی از دغدغه های اصلی ارزیابان پوشش گیاهی مراتع است. عموما دو روش کلی برای تعیین حجم نمونه در علوم مرتع وجود دارد که به روش های گرافیکی و آماری مرسوم است. در این تحقیق حجم نمونه لازم برای مطالعه درصد پوشش گیاهی و خاک در مرتع تحت چرا و مرتع قرق، علاوه بر روش کوکران از معیار آنالیز توان و اندازه اثر نیز استفاده شده است.مواد و روش‌‌ها: این تحقیق در رویشگاه ammodendron persicum در مراتع شهرستان زیرکوه، استان خراسان جنوبی انجام شد.. این مطالعه در دو منطقه تحت چرا و قرق 32 ساله (به عنوان شاهد) در بهار سال 1399 بررسی شد. جهت نمونه برداری، اقدام به نمونه برداری اولیه با 3 ترانسکت و 30 پلات 16 متر مربعی شد. در هر پلات، درصد پوشش گیاهی برآورد شد، همچنین از عمق 0-30 سانتی متری خاک 18 نمونه برداشت شد. در این تحقیق جهت انجام آنالیز توان پیش از آزمون و پس از آزمون (80 درصد و 60 درصد) در دو گروه، آزمون های فرض مقایسه ای پارامتریک و ناپارامتریک انجام شد. بدین منظور ابتدا جهت مقایسه درصد پوشش گیاهی و شن در دو منطقه تحت چرا و قرق، در صورت نرمال بودن داده ها از آزمون تی استیودنت با نمونه های مستقل و در صورت غیرنرمال بودن، از آزمون ویلکاکسون دو نمونه ای استفاده شد. نرمال بودن داده ها با استفاده از آزمون شاپیرو-ویلک و همگنی واریانس ها با استفاده از آزمون نسبت واریانس ها بررسی شد. در این تحقیق،  بر اساس فرمول کوکران، تعداد پلات لازم برای نمونه برداری مشخص گردید. جهت تعیین حجم نمونه، و اعتبار آزمون از داده های اولیه، از آنالیز توان و آماره اندازه اثر استفاده شد. کلیه آزمون های آماری توسط نرم افزار r و بسته های psych، lsr، pwr و effectsize انجام شد. نتایج: نتایج نشان می دهد که علیرغم عدم وجود داده پرت، اما داده های پوشش گیاهی از توزیع نرمال برخوردار نیستند. حتی پس از تبدیل ریشه دوم، باز هم نتیجه آزمون نرمالیتی شاپیرو-ویلک نشان داد که داده های این تحقیق نرمال نیستند. از این رو در این تحقیق، از آزمون های ناپارمتریک استفاده شد.   نتایج نشان داد که برای اندازه گیری پوشش گیاهی به روش کوکران حدود 502 پلات لازم است. مقدار اندازه اثر کوهن برای آزمون تی استیودنت با نمونه های مستقل حدود 0/23 محاسبه شد که این میزان اختلاف بین درصد پوشش گیاهی بین دو منطقه، کم اهمیت است.  نتایج تحقیق حاضر نشان داد که تعداد 30 نمونه پیش آزمون، در سطح 0/01 و 0/05 دارای توان آزمون به ترتیب 4/31 درصد و 13/95 درصد و خطای نوع  iiآزمون به ترتیب 95/69 درصد و 86/05 می باشد و بیانگر این است که توان آزمون برای این تعداد نمونه واقعا پایین است .در سطح توان60 درصد و 80 درصد، با اندازه اثر «متوسط» بین 46 تا 73 پلات برای هر منطقه محاسبه شد و عدد مقرون به صرفه تری به نظر می رسد. نتایج آنالیز توان نمونه برداری از خاک نشان داد که توان آزمون، در سطح 0/01 و 0/05 به ترتیب 27/21 درصد و52/04 درصد و خطای نوع  iiآزمون نیز به ترتیب با 72/79 درصد و  47/96 درصد بود. نتیجه‌‌گیری:در نهایت می توان گفت برای مطالعه این مرتع در یک حد قابل قبول، حداقل 46 پلات و 22 نمونه خاک لازم بوده است. پیشنهاد می شود در صورت رد فرض صفر علاوه بر مقدار p، اندازه اثر و توان آزمون نیز گزارش شود. براساس نتایج این تحقیق، در این منطقه، آزمون آماری تی تست بر روی 30 نمونه پوشش گیاهی، حدود 86 تا 96 درصد خطا دارد. بنابراین، در مناطقی که تغییرات پوشش گیاهی زیاد است، کاربرد روش کوکران و تعداد 30 پلات اصلا توصیه نمی شود.

determining the sample size required to compare vegetation and soil characteristics in two independent groups using effect size in steppe rangelands of south khorasan

background: one of the important steps in assessing rangeland vegetation is determining the sample size. adequacy of sample size and its determination is always one of the main concerns of rangeland vegetation analyzer. there are two general methods for determining the sample size in rangeland science: graphic and statistical methods. in this study, the sample size required studying the percentage of vegetation and soil in under grazing and enclosure area, in addition to the cochran method, the analysis of power and effect size has also been used.methodology: this study was conducted on the habitat of ammodendron persicum in the rangelands of zirkouh, south khorasan province. for sampling, initial sampling was performed with 3 transects and 30 plots of 16 m2. in each plot, the percentage of vegetation was estimated; also 18 samples were taken from the soil depth of 0-30 cm. in this study, in order to perform pre-test and post-test power analysis (80% and 60%) in both groups, parametric and non-parametric statistical tests were performed. for this purpose, to compare the percentage of vegetation and sand in the two areas (under grazing and enclosure), if the data is normal, independent samples t-test and if isn’t normal, wilcoxon test were used. the normality of the data was assessed using the shapiro-wilk test and the homogeneity of the variances was assessed using the ratio of variance test. in this study, based on the cochran’s formula, the number of plots required for sampling was determined. to determine the sample size, and the validity of the test from the initial data, power analysis and effect size statistics were used. all statistical tests were performed by r software and psych, lsr, pwr and effectsize packages. results: the results showed that, despite the absence of outliers, vegetation data did not have a normal distribution. even after the second root conversion, the results of the shapiro-wilk normality test still showed that the data in this study was not normal. therefore, in this study, non-parametric tests were used. the results showed that about 502 plots are needed to measure vegetation by the cochran method. the cohen effect size for the student’s t test with independent samples was calculated to be about 0.23, which is a small difference between the percentages of vegetation between the two areas. the results of the present study showed that 30 pre-test samples at the levels of 0.01 and 0.05 with test power of 4.31% and 13.95%, respectively, and type ii errors in the test were 95.69% and 86.05%, respectively. it indicates that the test power for this number of samples is really low. at the power level of 60% and 80%, with an average effect size between 46 to 73 plots for each region was calculated and the number seemed more economical. the results of the soil sampling power analysis showed that the test power was 27.21% and 52.04% at the level of 0.01 and 0.05, respectively, and type ii the errors in the test were 72.79% and 47.96%, respectively.conclusion:  finally, it can be said that at least 46 plots and 22 soil samples were required to study this rangeland to an acceptable level. it is suggested that if the null hypothesis is rejected, in addition to the p value, the effect size and test power be reported. according to the results of this study, in this region, the statistical test of the t-test on 30 vegetation samples had an error of about 86 to 96%. therefore, in areas with high vegetation changes, the use of the cochrane method and 30 plots is not recommended at all.