Přírodovědecká fakulta Univerzity Palackého v Olomouci

Katedra geoinformatiky

MONITOROVÁNÍ PROMĚNLIVOSTI VYBRANÝCH PŮDNÍCH FAKTORŮ V OKOLÍ EKOTONŮ

vedoucí práce: Ing. Helena Kilianová, Ph.D.

Metody zpracování

Terénní měření

Prostřednictvím terénního měření byla získána hodnota vlhkosti půdy a vzorek půdy pro následné určení hodnoty pH. Měření probíhalo v měsíčních intervalech v období dubna 2008 až března 2009 v osmi vytyčených transektech (tj. příčných liniových průřezech ekotonem) na daných stanovištích. Pro potřeby projektu byl sběr nadále realizován i v dubnu 2009.

Pro sběr dat byl pomocí volně stažitelných programů XSDesigner v2.01 a XSForms v2.01 LT firmy GrandaSoft vytvořen elektronický formulář pro PDA.

formulář

pH půdy

Po prostudování literatury a srovnání jednotlivých metod měření pH půdy byla vybrána metoda stanovení pH půdy ve výluhu 0,01M CaCl2. Jde o revidovaný postup ISO 10390, který je zakotven v zákonu č. 156/1998 Sb. Odběr půdních vzorků i jejich následné zpracování probíhalo podle vyhlášky Ministerstva zemědělství č. 275/1998 Sb. o agrochemickém zkoušení zemědělských půd a zjišťování půdních vlastností lesních pozemků a podle Pracovních postupů pro agrochemické zkoušení půd v České republice v období 2005 až 2010.

Vlhkost půdy

Vlhkost půdy byla měřena na stejných stanovištích, jako byly sbírány vzorky půdy pro stanovení pH. I v tomto případě bylo zvažováno několik metod postupů. Po jejich porovnání bylo vybráno stanovení vlhkosti nepřímou metodou a to vlhkostní sondou HH2 Moisture Meter, typ ThetaProbe ML2x, která měří objemovou vlhkost půdy.

Data fytocenologického snímkování

Na základě dat fytocenologického snímkování, které bylo pro každý sledovaný ekoton jednorázově provedeno v období června až srpna 2008, byla stanovena dostupnost dusíku, kterou je možné interpretovat rovněž jako zásobu živin, a slanost půdy. Tyto charakteristiky byly určeny pomocí Ellenbergových indikátorových tabulek.

Podpůrné programové prostředky

Pro potřeby extrakce údajů pro zájmové území byly v rámci práce informaticky i tematicky rozebrány programy BPEJ v3.6 2005 a RETC v6.0. První ze zmíněných slouží kromě vedlejších využití především pro generování dat a informací z číselného kódu BPEJ (Bonitovaná půdně ekologická jednotka) a v rámci práce byl použit pro získání třídy propustnosti půdy z tohoto kódu.

Program RETC byl vytvořen pro výpočet retenční čáry půdní vlhkosti a nenasycené hydraulické vodivosti na základě pozorovaných dat retence půdy, příp. také dat vodivosti nebo difuzivity. Tato aplikace pro extrakci údajů využita nebyla, jelikož je jako jeden z nutných datových vstupů využívána odlišná zahraniční klasifikace půdy.

Mapové podklady

Sledované transekty byly popsány také pomocí několika doplňkových charakteristik. Z dostupných mapových podkladů z datového skladu projektu byly převzaty lesní typ, stupeň přirozenosti lesních porostů, stupeň ohrožení půdy acidifikací a kód BPEJ (bonitovaná půdně ekologická jednotka). Na základě tohoto kódu byla v programu BPEJ v3.6 2005 zjištěna propustnost půdy.

Charakteristiky klimatický region, hlavní půdní jednotka, sklonitost, expozice, skeletovitost a hloubka půdy byly získány rozkladem BPEJ kódu podle vyhlášky Ministerstva zemědělství č. 327/1998 Sb., kterou se stanoví charakteristika bonitovaných půdně ekologických jednotek a postup pro jejich vedení a aktualizaci. Z údaje o hlavní půdní jednotce pak byly podle převodního klíče získány trofický a hydrický režim půdy.

Všechny uvedené charakteristiky jsou v menším měřítku než půdní faktory získané terénním měřením a popisují daný transekt jako celek jednou hodnotou nebo příp. lesní část a část trvalého travního porostu zvlášť.

Zpracování a vizualizace dat

Data byla vizualizována jednak v podobě tabulek a několika typů grafů vytvořených v programu Microsoft Office Excel 2003, tak také ve formě přehledných map s grafy pro jednotlivé sledované transekty. Veškeré mapy a schémata byla vytvořena v souřadném systému JTSK v programech ArcGIS Desktop 9.2 a Corel Draw 9.0. Jako podkladových dat bylo využito vektorové geografické databáze ArcČR 500, BPEJ (Výzkumný ústav meliorací a ochrany půdy, v.v.i.) a dat přístupných přes ArcIMS službu geoportálu životního prostředí CENIA.

Pro větší názornost byly zpracovány i dvě sady animací. K tomuto kroku vedl i fakt, ze se jedná o časové řady a vizualizace vývoje a změn během roku je v tomto případě lépe viditelná než v grafu, zvláště pokud rozdíly nejsou příliš markantní. První sadu animací tvoří jednotlivá stanoviště v transektu jako body, které mění svoji barvu v závislosti na naměřené hodnotě v daném měsíci. Pro přesnější představu je zde také graf těchto hodnot, který je rovněž animován.

animovaný graf

Druhou sadu animací představují tatáž data, nyní ovšem v podobě interpolovaných povrchů ve formě GRIDů. Pro tvorbu animací bylo použito programu ArcGIS Desktop 9.2, dílčí komponenty této aplikace ArcScene a programu CamStudio v2.0 a Advanced X Video Converter.

animovaný grid

Statistické zhodnocení

Data vlastního terénního měření byla podrobena základní statistické analýze, přičemž byla zjišťována směrodatná odchylka, aritmetický průměr, medián, maximální a minimální hodnota a rozdíl těchto hodnot. Data byla rovněž testována na kvalitu stanovením konfidenčních intervalů. Pro každý transekt a měsíc byly vypočítány průměry ze stanovišť v lese a stanovišť na trvalém travním porostu. Na základě provedeného oboustranného dvouvýběrového t-testu nad lesní a nelesní částí transektu za celé vyhodnocované období bylo možné určit, zda obě části transektu liší. V případě potřeby byly počítány průměrné hodnoty pro vybrané měsíce, transekty a stanoviště, body v grafech prokládány trendy apod. Nad všemi daty byl proveden test ANOVA.

Vyhodnocení dat a formulace závěrů

Posledním krokem práce byla syntéza veškerých získaných dat a formulace závěrů. Data získaná terénním měřením byla vyhodnocována na základě vizualizovaných hodnot (zejména sad grafů a tabulek) a provedené statistické analýzy, přičemž sledována byla jak proměnlivost během roku, tak v rámci jednotlivých stanovišť v transektu, a tím tedy také mezi transekty jako celky.

Zjištěné závěry týkající se průběhu sledovaných charakteristik v ekotonu byly nakonec konfrontovány s provedenou celkovou charakteristikou transektů, aby bylo možné odhalit případné společné rysy transektů a vývoje sledovaných faktorů v nich.