Analýza vzoru degradačně ohrožených území ČR a modelování návrhu ochranných opatřen í s využitím nástrojů GIS a Ul

Ing. Marek Bednář

Doctoral thesis

Czech Republic Soil Degradation Pattern Analysis and Modelling of Protection Measures with use of GIS and AI

Abstract:

Degradace zemědělské půdy je v současné době velmi vážným problémem. Pro adresná opatření proti degradaci je důležitý monitoring degradace, kterým se zabývá celá řada vědeckých prací.Práce sestává ze čtyř hlavních částí. První dvě jsou zaměřeny na vytvoření modelu degradace zemědělských půd. Jedna metoda je založena na principu expertního odhadu váhových parametrů pro výsledný agregační index degradace, druhá váhové koeficienty vypočítává na základě multivariační datové analýzy hlavních komponent, která jednotlivým faktorům degradace přiděluje odlišnou významnost. Agregační index je v obou případech vytvořen lineární kombinací vážených degradačních faktorů. Degradační faktory byly použity z údajů institucí, které dlouhodobě degradaci sledují, byla použita zejména data z VÚMOP Praha a ÚKZUS Brno. Jednotlivé degradační faktory (vodní eroze, větrná eroze, acidifikace, ztráta organické hmoty, utužení, kontaminace půd, vysychavé oblasti, těžké půdy) byly rozděleny na dvě skupiny: degradaci chemickou a fyzikální.S využitím nástrojů GIS a statistiky byly tyto faktory zkombinovány do podoby výsledných map fyzikální, chemické a celkové degradace. Navíc byly vytvořeny pro obě metody mapy převládajících degradačních faktorů. Výsledky potvrzují, že v současnosti je nejzávažnějším degradačním faktorem zemědělských půd vodní eroze, následovaná utužením a ztrátou organické hmoty. Z hlediska kombinované degradace je středně nebo více ohroženo kolem 51% zemědělských půd.

Abstract:

Many attempts have been made worldwide to develop methods to identify the areas most threatened by soil degradation. Some soils in afflicted areas may be irreversibly degraded and thus have very little resilience (the ability to restore themselves).The aim of the proposed thesis is to suggest, evaluate and analyze degradation of agricultural soils in the Czech Republic (CZ). On the top of that propose method for auto generating linear anti-erosion measures by using tools of GIS and AI.Presented work consists of four main parts. The first two ones deal with creation of the degradation model for the CZ. The first one uses method of expert knowledge for evaluating weights of degradation factors which have been used, the second one computes these weights according to multivariate data analysis PCA method which tries to assess the importance of degradation factors across the CZ.Both methods have used the available data on the individual factors that contribute to soil degradation and are monitored on a long-term basis in various research worksites in the CZ. Both methods create overall indicator of land vulnerability to the threat of soil degradation which was created.The individual types of degradation (water erosion, wind erosion, soil compaction, extreme soils (clay soils), loss of organic matter, acidification, dryness impact, and intoxication) were classified in one of two groups: physical degradation and chemical degradation.With the use of GIS and statistics, the input factors of degradation were combined to create maps of chemical and physical soil degradation, and consequently a map of overall degradation-threatened soils for the CZ, along with a map of areas differentiated according to the prevailing type of degradation. The results showed that, at present, the most important degradation factor in the CZ is water erosion, followed by loss of organic matter. Statistical analysis showed that approximately 51% of agricultural land is moderately threatened in the CZ.

Keywords

eroze, modelování, GIS, PCA analýza, Degradace, protierozní opatření

Keywords

Soil degradation, GIS, modelling, PCA analysis, antierosion measures

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 2. 5. 2018

Thesis defence

• Supervisor: prof. Dr. Ing. Bořivoj Šarapatka, CSc.
• Reader: Miloslav Janeček, prof. Ing., DrSc., Jan Unucka, externi

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Environmental Sciences

Doctoral programme / field:
Landscape Engineering / Environmental Modelling