Vícekriteriální analýza jako nástroj pro hodnocení kvality půd

Bc. Tereza Vranovská, DiS.

Master's thesis

Multicriteria assessment as a tool for soil quality evaluation

Abstract:

Práce se zabývá hodnocením kvality půdy z hlediska udržitelné půdní úrodnosti a schopnosti půdy plnit ekosystémové služby. Hodnocením vybraných parametrů je stanoven tzv. index půdní kvality, což je číselná hodnota vyjadřující kvalitu půdy, kterou lze vzájemně porovnat. Zájmové území tvořilo pět okresů ze Středočeského kraje: Kutná hora (KH), Kolín (KO), Nymburk (NB), Mladá Boleslav (MB) a Praha východ (PY). Z geografického informačního systému ČR PuGIS bylo pro toto území získáno 278 půdních sond KPP (hustota vzorkování činí přibližně jednu sondu na 16 km2). celkem 15 různých půdních charakteristik pro hloubku půdy do 30 cm bylo roztříděno do tří kategorií, a to geografické proměnné (klimatický region, hydrologická skupina půd, kód svažitosti a expozice, kód skeletovitosti a hloubky půdy), fyzikální proměnné (obsahy jílu, prachu a písku, polní kapacita a bod vadnutí) a chemické proměnné (obsah org. hmoty, aktivní pH, nasycenost sorpčního komplexu, kationtová výměnná kapacita, obsah draslíku a fosforu). Data v různých jednotkách byla přepočítána skórovacími funkcemi na bezrozměrné hodnoty v rozmezí 0,1-1. Jednotlivým půdním charakteristikám byly přiřazovány váhy pomocí analytického hierarchického procesu (tzv, Saatyho metodou). Následně byl lineárně kombinační metodou spočítán index kvality půdy pro každou sondu. V práci bylo v prostředí ArcGIS vytvořeno celkem 15 interpolačních map. Dílčím cílem bylo pomocí zrnitostního složení půd a obsahu organické hmoty odhadnout hydrolimity polní kapacitu a bod vadnutí metodou nejbližšího souseda pomocí databáze NearriCZ a tyto hodnoty byly následně zahrnuty do výpočtu indexu půdní kvality. Ten byl vyhodnocen pro stávající i pro nové klimatické regiony a porovnán. Z dat půdních sond bylo prokázáno, že nejkvalitnější půdy jsou v severní oblasti krajů Praha východ, Kolín a Kutná hora. Byl zjištěn markantní rozdíl v rozdělení klasifikačních tříd u stávajícího a nového klimatického regionu v této oblasti. V této práci byly ověřeny výpočetní nástroje, které mohou sloužit jako alternativa ke stávajícím hodnocením kvality půdy.

Abstract:

The work is determined by determining the quality of soil in terms of sustainable soil fertility and the ability of soil to provide ecosystem services. The evaluation of selected parameters determines the so-called soil quality index, which is a numerical value expressing the quality of the soil, which can be compared with each other. The area of interest consists of five districts from the Central Bohemian Region: Kutná Hora (KH), Kolín (KO), Nymburk (NB), Mladá Boleslav (MB) and Prague East (PY). From the geographical information system of the Czech Republic PuGIS, 278 soil KPP probes were processed for this area (the sampling density makes another one probe per 16 km2). a total of 15 different soil characteristics for soil depths up to 30 cm were classified into three categories, namely geographical variables (climatic region, hydrological group of soils, slope and exposure code, skeletal code and soil depth), physical variables (clay, dust and sand contents ), field capacity and wilting point) and chemical variables (organic matter content, active pH, sorption complex saturation, cation exchange capacity, potassium and phosphorus content). Data in different units were converted by scoring functions to dimensionless values in different 0.1-1. We assigned weights to individual soil characteristics using an analytical hierarchical process (the so-called Saaty method). Subsequently, the soil quality index for each probe was calculated by a linear combination method. A total of 15 interpolation maps were created in the ArcGIS environment. The partial goal was to use the grain composition of soil and organic matter content to estimate the hydrolimity of field capacity and wilting point by the nearest neighbor method using the NearriCZ database and to further include these values in the calculation of the soil quality index. It was evaluated for existing and new climate regions and compared. From the data of soil probes it was proved that the best soils are in the northern area of the regions of Prague East, Kolín and Kutná Hora. A marked difference was prepared in the division of classification classes for the existing and new climate region in this area. In this work, computational tools were verified, which can serve as an alternative to the existing measurement of soil quality.

Keywords

vícekriteriální analýza, Saatyho metoda, GIS, lineární kombinace, index půdní kvality

Keywords

analytical hierarchical approach, GIS, linear combination method, soil quality index, multicriteria analysis

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 27. 4. 2021

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Markéta Miháliková, Ph.D.
• Reader: Jan Vopravil, externi

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme / field:
Conservation and Use of Natural Resources / Conservation and Use of Natural Resources