Pedometrické metody v precizním zemědělství

26.09.2002 | Odborné konference

Pedometric methods in precision agriculture

Pedometrické metody v precizním zemědělství

Luboš Borůvka

KPG AF ČZU

Souhrn, klíčová slova

Pedometrika jako soubor metod po analýzu a hodnocení variability půdních vlastností představuje důležitý nástroj pro precizní zemědělství založené na místně specifickém hospodaření. Příspěvek přibližuje na příkladu zemědělského pozemku v Klučově některé použitelné metody, mimo jiné analýzu prostorových závislostí, vícerozměrné statistické a geostatistické metody, kriging a spojitou prostorovou klasifikaci s využitím tzv. fuzzy metod.

Pedometrika, precizní zemědělství, variogram, kriging, fuzzy metody.

Summary, keywords

Pedometrics as a set of methods for analysis and evaluation of soil variability represents an important tool in precision agriculture based on site-specific management. This contribution shows some methods applied on an agricultural field in Klučov. Analysis of spatial dependence, multivariate statistical and geostatistical methods, kriging, and numerical classification using fuzzy methods are presented.

Pedometrics, precision agriculture, variogram, kriging, fuzzy methods.

Úvod

Pedometrika představuje soubor kvantitativních matematických a statistických metod aplikovaných na pedologické údaje (McBratneyet al., 2000). Zabývá se nejistotou v půdních modelech, která je způsobena deterministickou či stochastickou proměnlivostí, neurčitostí a naším nedostatkem znalostí půdních vlastností a procesů (Webster, 1994). Dle používaných metod lze pedometriku charakterizovat jako velice otevřenou, její metody jsou neustále rozvíjeny, doplňovány a kombinovány. Pro precizní zemědělství, jehož podstatou je místně specifické hospodaření na základě analýzy prostorového rozložení půdních charakteristik, výnosů a dalších faktorů, je pedometrika nepostradatelným nástrojem. Cílem tohoto příspěvku je přiblížit použití některých pedometrických metod na příkladu zemědělského pozemku v Klučově.

Metody

Na 54 ha zemědělském pozemku v Klučově bylo odebráno 94 půdních vzorků v pravidelné síti 80 x 80 m. Půda byla klasifikována jako hnědozem modální. Ve vzorcích byly stanoveny mj. tyto charakteristiky (Borůvka et al., 2002a,b): zrnitost, pH, obsah organického uhlíku (Corg), vlhkost (q), celková (P) a kapilární pórovitost (Pk). Výsledky byly zpracovány metodami klasické statistiky a gostatistiky pomocí programů Statgraphics Plus for Windows v. 4.1 a GS+. Pro spojitou prostorovou klasifikaci byl použit program FuzMe.

Výsledky - diskuse

Prvním krokem zpracování souboru dat musí být stanovení základních statistických parametrů a posouzení normality statistického rozdělení, následované v případě potřeby příslušnou transformací hodnot. Na sledovaném pozemku byly soubory půdních charakteristik poměrně homogenní (Tab. 1).

Dalším krokem je zhodnocení vztahů a závislostí mezi půdními charakteristikami. V případě sledovaného pozemku byly vztahy mezi půdními vlastnostmi poměrně slabé. Názornější posouzení vzájemných vztahů uvnitř většího souboru charakteristik umožňuje faktorová analýza.

Základní popis prostorového rozložení poskytuje variogram a jeho parametry: tvar, zbytkový rozptyl (nugget), práh a zvláště rozsah, tedy vzdálenost, po kterou existuje prostorová závislost (Tab. 1). Prostorové rozložení může být znázorněno krigingovými mapami jednotlivých charakteristik. Geostatistika umožňuje hodnotit prostorovou závislost mezi charakteristikami. V našem případě se ukázalo, že mezi půdními vlastnostmi existují prostorové vztahy, které nebyly zjištěny klasickou korelační analýzou.

Významnou součástí pedometriky jsou metody spojité prostorové klasifikaci, tzv. fuzzy metody (McBratneyet al., 2000). Ty umožňují na základě různých vstupních údajů (jednotlivých půdních charakteristik, faktorových skóre, různých semikvantitavních ukazatelů aj.) rozdělit zkoumané území do předem zvoleného počtu tříd. V precizním zemědělství tak mohou být vyčleněny dílčí plochy s odlišnými vlastnostmi, které vyžadují různé hospodaření. V případě zkoumaného pozemku byly vytvořeny čtyři třídy. Byly vykresleny mapy příslušnosti jednotlivých částí pozemku k těmto třídám. Z podobných map mohou být odvozovány aplikační mapy.

Předvedené pedometrické metody představují pouze malou část nabízených možností. Přesto naznačují použitelnost těchto metod pro racionální a setrvalé hospodaření se zohledněním přirozené variability půdních vlastností i dalších charakteristik.

Tab. 1. Průměr a rozptyl vybraných půdních vlastností pozem-ku Klučov a parametry variogramu(sférický model s nuggetem)

Charakteristika	Průměr	Rozptyl	Nugget	Práh	Rozsah (m)
Jíl (%)	26,30	3,380	1,680	3,361	206
pH	7,13	0,193	0,103	0,206	349
Corg (%)	1,16	0,015	0,010	0,015	300
P (%)	46,51	11,623	4,770	11,03	464
Pk (%)	21,47	20,80	1,820	23,49	461
q (%)	20,41	28,579	4,520	32,29	458