Soil sampling methods for pH tests in soils of different genesis and relief and geostatistical analysis of data ; PH ėminių paėmimo metodai ir duomenų geostatistinė analizė skirtingo reljefo bei genezės dirvožemiuose

User1

Sujets

• Agronomy
• Database
• GIS
• Interpolation
• PH

Informations

• Publié par: lithuanian_university_of_agriculture
• Publié le: 01 janvier 2011
• Nombre de lectures: 47
• Langue: Lithuanian
• Poids de l'ouvrage: 3 Mo

Extrait

LIETUVOS AGRARINIŲ IR MIŠKŲ MOKSLŲ CENTRAS









Donatas Šumskis






pH ĖMINIŲ PAĖMIMO METODAI IR DUOMENŲ
GEOSTATISTINĖ ANALIZĖ SKIRTINGO RELJEFO
BEI GENEZĖS DIRVOŢEMIUOSE





Daktaro disertacija
Biomedicinos mokslai, agronomija (06B)











Akademija, 2011 Disertacija parengta 2006–2010 m. Lietuvos agrarinių ir miškų mokslų centro filialo
Agrocheminių tyrimų laboratorijoje.


Mokslinis vadovas
Prof. habil. dr. Gediminas Staugaitis (Lietuvos agrarinių ir miškų mokslų centras,
ţemės ūkio mokslai, agronomija – 01A)

Mokslinis konsultantas
Doc. dr. Jonas Maţvila (Lietuvos agrarinių ir miškų mokslų centras, ţemės ūkio
mokslai, agronomija – 01A)






























2 TERMINŲ PAAIŠKINIMAI
Atributinė informacija (duomenys) – GIS duomenų bazėse saugomos informacijos ap-
rašomosios charakteristikos.
Atvirkščiai proporcingo atstumo – IDW (Inverse Distance Weighting) interpoliavimo
logika – interpoliuojant svarbesni tie duomenų taškai, kurie yra arčiau vertinamo taško (jiems
suteikiamas didesnis svoris), t. y. didėjant atstumui nuo jo, duomenų taško reikšmė interpo-
liuojant turi maţėti.
Autokoreliacija erdvėje – erdvinių duomenų (reikšmių) priklausomybė erdvėje, kai
gretimos vietos turi panašias (Z) reikšmes.
DirvAgroch_DB10LT – Lietuvos agrocheminių dirvoţemių savybių duomenų bazė,
kurią sudaro atributinė ir grafinė dirvoţemio pH bei humusingumo (smėlio dirvoţemiams)
sluoksnio informacija ir dirvoţemio fosforingumo bei kalingumo sluoksnio informacija.
Dirv_DB10LT – Lietuvos dirvoţemių duomenų bazė, kurią sudaro atributinė ir grafinė
informacija apie dirvoţemio tipologinius vienetus bei jų granuliometrinę sudėtį.
Geostatistika – taikomosios statistikos šaka, nagrinėjanti paviršiaus reikšmių interpo-
liacijos, glodinimo ir/ar prognozavimo technikas pagal diskrečiuosius matavimus, naudojant
erdvines koordinates.
GIS – kompiuterizuota duomenų kaupimo, saugojimo, tikrinimo, integravimo, valdy-
mo, analizavimo ir pateikimo geografinė informacinė sistema. Duomenys erdviniu būdu yra
susieti su ţeme.
GPS – pasaulinės (geografinės) padėties nustatymo sistema.
Interpoliavimas – GIS neţinomų reikšmių suradimas pagal kaimynystėje esančias ţi-
nomas reikšmes.
Krigingas (Kriging) – į IDW panašus interpoliavimo metodas, nes nematuotos vietos
reikšmė skaičiuojama svorius priskiriant aplinkinėms išmatuotoms reikšmėms. Priešingai nei
IDW, krigingo svoriai gaunami iš sumodeliuotos variogramos, kuri gaunama atsiţvelgiant į
erdvinį duomenų pobūdį – erdvinę autokoreliaciją, kiekybiškai išreiškiama pusdispersėmis.
Kokrikingas (Cokriging)– į krigingą panašus interpoliavimo metodas, tačiau skiriasi
tuo, kad taikant kokrigingo metodą naudojami du ir daugiau kintamųjų (sluoksniais), o krigin-
go – tik vienas.
KŢS_DB10LT – kontrolinių ţemės sklypų duomenų bazė, kurią sudaro atributinė ir
grafinė informacija apie Lietuvos teritoriją, t. y. dirbamos ţemės sklypai, uţstatytos (urbani-
zuotos) teritorijos, miškai, pievos, ganyklos, vaismedţiai, keliai, melioracijos kanalai (grio-
viai), upės, eţerai.
Sąlygiškai rūgštūs dirvoţemiai, kurių pH ≤ 5,5.
Sluoksnis – (GIS) duomenų bazės arba skaitmeninio ţemėlapio geografinių ir atributi-
nių duomenų rinkinys.
Variograma – efektyvus įrankis prognozuoti neišmatuotų taškų reikšmėms, su išma-
tuotais taškais, naudojant atstumą ir kryptį, nuo kurių priklauso variogramos svoriai, naudoja-
mi taikant krigingo ir kokrikingo interpoliavimo metodus.
3 TURINYS
TERMINŲ PAAIŠKINIMAI ................................................................................... 3
ĮVADAS ..................................................... 5
1. LITERATŪROS APŢVALGA ........................................................................... 8
1.1. pH variacija įvairiuose dirvoţemiuose ........................ 8
1.2. Dirvoţemio pH tyrimai ................. 9
1.2.1. Dirvoţemio pH tyrimai Lietuvoje .............................................................. 9
1.2.2. ţemiyrimai uţsienyje ............................ 13
1.3. Dirvoţemio ėminių paėmimas pH nustatymui ......................................... 16
1.4. Dirvoţemio pH kaita ir kalkinimas ........................... 18
1.5. Geostatistinių metodų taikymas dirvoţemio savybėms įvertinti ............ 22
2. TYRIMŲ SĄLYGOS IR METODIKA ............................................................ 26
2.1. Tyrimų schema ................................ 26
2.2. Dirvoţemio pH vertinimas ir kalkių normų skaičiavimas ...................... 27
2.3. Statistinių ir geostatistinių metodų taikymas ........................................... 29
2.4. Tyrimų vietovės ir dirvoţemiai .................................. 31
3. TYRIMŲ REZULTATAI IR JŲ APTARIMAS ............. 39
3.1. Dirvoţemio ėminių paėmimo būdų ir tankumo įtaka pH pasiskirstymui
skirtingo reljefo ir genezės dirvoţemiuose ........................................................ 39
3.1.1. Dirvoţemio pH reikšmės ir jų variacija ................... 39
3.1.2. ţemio pH grupių plotų pasiskirstymas ............ 43
3.1.3. Dirvoţemio pH erdvinis pasiskirstymas .................. 45
3.2. Geostatistinių metodų taikymas dirvoţemio pH erdvinei analizei ......... 50
3.2.1. Dirvoţemio pH autokoreliacija ................................................................ 50
3.2.2. ţemio pH duomenų interpoliavimas ............... 54
3.3. Dirvoţemio ėminių paėmimo būdų ir tankumo įtaka kalkintiniems
plotams bei kalkių normoms .............................................................................. 64
IŠVADOS ................................................. 72
REKOMENDACIJA .............................................................................................. 74
LITERATŪRA ........................................ 75
DISERTACIJOS TEMA PASKELBTŲ MOKSLINIŲ PUBLIKACIJŲ
SĄRAŠAS ................................................................................ 87


4 ĮVADAS
Dirvoţemio agrocheminiai tyrimai būtini rengiant ţemės ūkio augalų tręšimo reko-
mendacijas ir kalkinimo projektus. Jų tikslumas priklauso nuo ėminių paėmimo metodo. Tam
turi įtakos daug veiksnių: ėminio paėmimo gylis, ploto, iš kurio imamas ėminys, dydis, dirvo-
ţemio genetinė grupė ir granuliometrinė sudėtis, reljefas, lauko sukultūrinimo lygis, grąţto-
zondo dūrių skaičius viename jungtiniame ėminyje (poėmių skaičius), ėminio paėmimo marš-
rutas lauke ir kt. (Franzen, Peck, 1995; Maţvila ir kt., 2000; ISO 10384-1, 2002; Flowers et al.,
2005; Paulauskas, Sabienė, 2009). Nurodoma, kad priklausomai nuo ėminio ėmimo būdo, tam
pačiam laukui apskaičiuotos kalkių bei trąšų normos gali skirtis trečdaliu ir daugiau (Lietuvos
dirvoţemių agrocheminės..., 1998). Didelę įtaką pH reikšmėms turi ir prieš tai vykdytas kalki-
nimas, pH pokyčiai daţnai išlieka ne tik ariamajame, bet ir poarmeniniame sluoksniuose (Oţe-
raitienė ir kt., 2006).
Dirvoţemio pH tiksliam erdviniam pavaizdavimui ţemėlapiuose turi įtakos daug
veiksnių, iš jų svarbiausi – dirvoţemio ėminių paėmimo ir ţemėlapio sudarymo būdai (Brods-
ky et al., 2004; Staugaitis et al., 2010; Schirrmann et al., 2011). Dirvoţemio ėminiai gali būti
imami iš aikštelių ar įvairiais maršrutais, o laukai ėminių paėmimui gali būti suskirstyti pagal
taisyklingą tinklelį ar pagal dirvoţemio genetinę grupę, granuliometrinę sudėtį ir kt. (LST ISO
10381-1, 2002; Flowers et al., 2005). Nuo pH duomenų tinkamo atvaizdavimo ţemėlapyje pri-
klauso kalkinimo normos, o tai lemia augalų parinkimą, jų augimą bei vystymąsi ir tolesnį pH
erdvinį pasiskirstymą dirvoţemyje (Franzen, Peck, 1995; Morales, Ferreiro, 2009).
Pasaulyje ir Europoje dirvoţemio pH ir kitų savybių variacijai bei erdvinei priklauso-
mybei nustatyti plačiai taikomi geostatistiniai metodai, nepamirštant ir aprašomosios statisti-
kos (McBratney, Webster, 1986; Triantafilis et al., 2004; Rohoškova et al., 2006). Vienas pla-
čiausiai taikomų geostatistinių įrankių yra variogramos (Webster, Oliver, 1992). Pagal jas ga-
lima spęsti, kokiu atstumu pasireiškia nagrinėjamų duomenų erdvinė priklausomybė ir kaip jie
įvairuoja. Taikant geostatistinius metodus sprendţiamos ėminių paėmimo optimizavimo, duo-
menų interpoliavimo ir kitos problemos (Weber, Englund, 1994; McBratney et al., 2003;
Triantafilis et al., 2004).
Darbo aktualumas. Lietuvoje dirvoţemiai pradėti intensyviai kalkinti nuo 1965 m.
Iki 1991 m. visi sąlygiškai rūgštūs (pH ≤ 5,5) dirvoţemiai buvo pakalkinti net 4–5 kartus, todėl
jų pH labai pakito. Tačiau nuo 1991 m. kalkinimo apimtims sumaţėjus, o nuo 1997 m. praktiš-
kai nebekalkinant, buvę rūgščios kilmės dirvoţemiai rūgštėja ir grįţta į ankstesnę būklę. Todėl
nėra aišku, kaip imti ėminius rūgštėjančiuose dirvoţemiuose. Be to, nuo 2005–2006 m. dirvo-
ţemio agrocheminiai ir pH tyrimai atliekami su geografinės padėties nustatymo prietaisais
(GPS), naudojant duomenų bazes. Į navigatorių įkeliami situacijos ir dirvoţemio ţemėlapiai.
Dirvoţemio agrocheminiams ty