Vliv biocharu na průběh spektrálních křivek

Nikola Třeská

Bachelor's thesis

The impact of biochar on the course of spectral curves

Abstract:

Souhrn Stálé zvyšování antropogenní činnosti na zemědělských půdách s sebou nese možné nežádoucí účinky, jako je např. utužování půdy nebo eroze půdy. Predikováním půdních vlastností můžeme těmto nežádoucím procesům předcházet, nebo je alespoň do značné míry omezit. Perspektivní volbou pro zlepšení půdních vlastností je půdní organická hmota nazývaná biochar, která vzniká při spalovacích procesech. Od přidávání biocharu do zemědělských půd si slibujeme zlepšení jejich vlastností, jako jsou úrodnost půdy a výnosnost plodin. V této práci byla použita metoda VNIR spektroskopie pro predikci půdních vlastností zemědělsky obhospodařovaných půd. Místa odběru vzorků orničních půd: Čáslav, Předbořice, Ivanovice na Hané, Vysoké nad Jizerou, Hněvčeves, Velké Chvalovice, Praha-Suchdol, Humpolec, Semice, Jince a Milčice. Zbylé odebrané vzorky tvořil půdní substrát pocházející z lokalit Praha-Suchdol, kde byla odebrána spraš a Písková Lhota s odběrem písku. Vzorky půdy byly získány do hloubky 25 cm pomocí lopatky a následovně uschovány a převezeny v plastových boxech do školní laboratoře. U všech 13 vzorků půd proběhlo měření spekter pomocí metody VNIR spektroskopie. Následovně proběhlo další měření VNIR spekter půdních vzorků, které byly obohaceny o biochar v pěti rozdílných koncentracích 0.5, 1, 2.5, 5, 10 hmotnostních procent. Výstupem měření vzorků půd byly spektrální křivky, které se získaly pomocí Spektrometru FieldSpec® 3 se senzorem Hight Intensity Contact probe o průměru 2,5 cm. Bylo zapotřebí spektrální křivky upravit oříznutím vlnových délek v rozsahu od 350 do 2 500 nm a následně odstranit vzniklý šum jejich vyhlazením. Výsledky potvrzují možnost využití VNIR spektroskopie pro predikci půdních vlastností zemědělsky obhospodařovaných půd v České republice. Aplikace biocharu do půdy měla zásadní vliv na vývoj spektrálních křivek, jejíž průběh se lišil v závislosti na vlastnostech použitých půdních vzorků. Základní vlastnosti biocharu byly zjištěny jako průměr měření ze tří opakování v programu Statistika.

Abstract:

Summary The ever-increasing anthropogenic activity on agricultural soils may have possible side effects, such as soil compaction or soil erosion. By predicting soil properties, we can prevent or at least to a large extent reduce these undesirable processes. A promising choice for improving soil properties is soil organic matter called biochar, which is formed during sapping processes. By adding biochar to agricultural soils, we hope to improve their properties. In this study, the method of VNIR spectroscopy was used to predict the soil properties of agricultural soils. Topsoil sampling points were: Čáslav, Předbořice, Ivanovice na Hané, Vysoké nad Jizerou, Hněvčeves, Velké Chvalovice, Prague-Suchdol, Humpolec, Semice, Jince and Milčice. The remaining samples were formed from the soil substrate originating from the localities of Prague-Suchdol, where loess was collected, and Písková Lhota where a sand sample was collected. Soil samples were obtained from a depth of 25 cm using a shovel and were subsequently stored and transported in plastic boxes to the school laboratory. Spectra of all 13 soil samples were measured using VNIR spectroscopy. Subsequently, another measurement of soil samples was performed. The samples were enriched with biochar in five different concentrations of 0.5, 1, 2.5, 5, 10 percent of weight. The output of the soil samples were spectral curves obtained using a FieldSpec® 3 spectrometer with a Hight Intensity Contact Probe sensor with a 2.5 cm diameter. It was necessary to adjust the spectral curves by cutting the wavelengths in the range from 350 to 2500 nm and then remove the noise by smoothing them. The results confirm the possibility of using VNIR spectroscopy to predict the soil properties of agriculturally managed soils in the Czech Republic. The application of biochar to the soil had a major impact on the development of spectral curves, the course of which varied depending on the properties of the soil samples used. The basic properties of the biochar were determined as the average of measurements from three replicates in the Statistics program.

Keywords

VNIR spektroskopie, spektrální křivky, biochar, obsah organické hmoty, organický uhlík

Keywords

organic carbon, VNIR spectroscopy, spectral curves, biochar, organic matter content

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 4. 5. 2021

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Aleš Klement, Ph.D.
• Reader: Miroslav Fér, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Bachelor programme / field:
Public Administration in Agriculture and Landscape Management / Public Administration in Agriculture and Landscape