Spektrální znaky rekultivovaných půd

Bc. Marie Štěrbová

Master's thesis

Spectral features of reclaimed soils

Abstract:

V dnešní době se zvyšuje poptávka po rychlé a jednoduché analytické technice na posuzování kvality půdy. Difúzní odrazivá spektroskopie (Diffuse Reflectance Spectroscopy - DRS) ve viditelném (VIS) a blízkém infračerveném (NIR) spektru umožňuje rychlé získávání informací o půdě, neboť bylo prokázáno, že VNIR spektroskopie je schopna předpovědět několik vlastností půdy současně. Cílem této práce je vyhodnotit, zda se dá použít VNIR spektroskopie pro predikci půdních vlastností i u rekultivovaných půd, konkrétně výsypek hnědouhelných dolů. Bylo použito 266 vzorků půdy odebraných z výsypek Dolů Bílina a Dolů Nástup Tušimice pro současný odhad zrnitostního složení, obsahu a kvality půdní organické hmoty (Cox a Q4/6) a půdní reakce (pHH2O a pHKCl). Pro analýzu vztahů spektrálních znaků a půdních vlastností, získaných tradičními laboratorními metodami, byla použita metoda regrese hlavních komponent (PCR) a metoda regrese částečných nejmenších čtverců (PLSR). Tato práce ukázala, že DRS-VNIR spektroskopie má potenciál pro rychlou a současnou predikci několika půdních vlastností i u rekultivovaných půd, ovšem pouze za předpokladu pečlivého výběru oblasti, dostatku analyzovaných vzorků a při správném výběru části spektra a regresní metody. Nedokáže nahradit tradiční laboratorní analýzu, ale rozhodně se hodí k jejímu doplnění.

Abstract:

Nowadays, there is an increasing demand for a quick and simple analytical technique for assessing soil quality. Diffuse reflectance spectroscopy (DRS) in the visible (VIS) and near infrared (NIR) spectrum allows quick retrieval of information on the soil, as it has been demonstrated that VNIR spectroscopy is able to predict some characteristics of the soil simultaneously. The aim of this study is to evaluate whether the VNIR spectroscopy can be used for prediction of soil properties also on reclaimed soils, namely dumps of coal mines. We used 266 samples of soil taken from dumps of Doly Bílina and Doly Nástup Tušimice to the simultaneous estimate of the textura composition, the content and quality of soil organic matter (Cox a Q4/6) and soil reaction (pHH2O a pHKCL). To analyze the relationship of the spectral features and soil properties, obtained by traditional laboratory methods, principal component regression (PCR) method and partial least squares regression (PLSR) were used. This study has shown that DRS-VNIR spectroscopy has the potential for several rapid simultaneous prediction of soil properties also on reclaimed soils, provided there is a careful selection of the area , sufficient number of samples analyzed and the correct choice of the spectrum and regression methods . It can not replace traditional laboratory analysis , but it certainly fits to its completion.

Keywords

antropogenní půdy, rekultivované půdy, půdní charakteristiky, půdní spektroskopie, spektrální znaky

Keywords

reclaimed soils, soil characteristics, soil spectroscopy, spectral features, anthropogenic soils

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 10. 4. 2015

Thesis defence

• Supervisor: prof. Dr. Ing. Luboš Borůvka

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme / field:
Care of Biosphere / Sustainable Biosphere Development