Danske regler vedrørende f.eks. braklægningsordninger, reduceret gødningsforbrug
og skovrejsning, har været anvendt i nogle år. Effektiv gennemførelse
af disse regler forudsætter meget detaljerede oplysninger om
landskabet, da det kun er muligt at mindske den negative miljømæssige
effekt af menneskelig miljøpåvirkninger med en detaljeret viden om
jorden og klimaet.
I de senere år har der været en øget efterspørgsel efter
detaljerede oplysninger om landskabet. Denne detailviden er en nødvendig
forudsætning, for at det åbne land kan administreres udfra bæredygtighedskriterier.
Skovplanlæggere har behov for en sådan information, når de planlægger
skovrejsning, for eksempel ved valg af den rigtige træart, og hvis
hyppige stormfald og alvorlig skovdød skal undgås. I forbindelse med
præcisions-landbrug har landmænd brug for viden om jordbunden og
klimaet når af mængden gødning og ukrudtsbekæmpelsesmidler skal
tilpasses jordtypen på den enkelte mark. Information om jordtyper,
klima og topografi er nødvendig for modellering af risici for erosion
samt nedsivning af nitrat og pesticider i grundvandet. Brug af meget
detaljeret information om landskabet muliggør en optimering af
arealanvendelsen både mht. miljø og økonomi.
For at kunne forudsige de miljømæssige konsekvenser af fremtidige
forandringer i arealanvendelsen, må scenarier undersøges. Kort over
jorderosion fra forskellige scenarier kan sammenlignes og bruges til at
vise, hvordan mulige foranstaltninger vil virke. Man kan så beslutte
hvordan de positive elementer fra forskellige scenarier skal kombineres.
1844 Matriklen var den sidste detaljerede vurdering af jordboniteten.
Denne bonitering blev gennemført, fordi der var et stort behov for et
mere tidssvarende grundlag for en national beskatning. Hovedmålet med
en ny jordbonitering er at skabe et grundlag for en bæredygtig
forvaltning af landresurserne. For øjeblikket findes der hverken
tidssvarende oplysninger om jordtyper på markniveau eller brugbare
metoder til at udføre en detaljeret bonitering af landresurser i
Danmark.
For tiden diskuteres det blandt pedologer om man skal anvende
konventionelle eller kontinuerte metoder inden for
jordbundsklassifikation. Konventionelle klassifikationsmetoder opstiller
serier af underinddelinger, som placerer enkelte jordbundsprofiler i
hierarkiske grupper. De er metodisk konstruerede og udviklet gennem det
sidste hundrede år, og er fremherskende i mange lande. Metoden er
baseret på at en modal jordbundsprofil repræsenterer en kortlægningsenhed.
Når denne klassifikations metode bruges afhænger nøjagtigheden af
forudsigelser af homogeniteten af kortlægningsenheden og af den rumlige
variation i kortlægningsenhederne. Den rumlig variation er typisk ikke
beskrevet og uden et mål for rumlig variation inden for hver kortlægningsenhed
er der ringe viden om hvor god den modale jordbundsprofil er . Ved
kontinuert klassifikation anvendes forskellige typer af geostatistiske værktøjer,
som kan redegøre for den kontinuerte jordbundsvariation og som tillader
at en selvstændig jordbundsprofil at hører helt, delvis eller slet
ikke til en bestemt klasse.
Kortlægningssystemet "Forstlig Lokalitetskortlægning" har
været brugt i stor udstrækning af Skov- og Naturstyrelsen ved planlægning
af skovrejsning. Metoden har været anvendt siden 1990. Lokalitetskortlægningen
giver en vurderingen af den tilgængelige vandmængde, status for næringsstof
i jorden og faktorer, der begrænser rodvækst, metoden er baseret på
en vurdering i marken, og bliver siden brugt, når egnede træarter skal
anbefales. Med hensyn til status for næringsstof i jorden er der
imidlertid et behov for et referencesystem, for at kunne lave en
kvantitativ skala. Jordens langsigtede næringsstoffrigivelser skyldes
udgangsmateriale, klima, topografi og geologisk alder, der bestemmer den
mulige forvitringshastighed. Biologi, tidligere og nutidig
arealudnyttelse (menneskelig indvirkning) har måske ændret dette enten
ved forbedring eller forværring af det oprindelige potentiale. Kendskab
til jordens frugtbarhed er af stor betydning for landbruget, for
eksempel ved udarbejdelse af gødningsplaner og af særlig relevans for
skovbruget, da forbedrende tiltag og gødning ikke er almindelig.
Vurderingen af jordens langsigtede bæreevne til forskellig
arealudnyttelse skulle ideelt set være baseret på anslået
jordfrugtbarhed udtrykt som status for næringsstof i jorden.
Rumlige fordelte meteorologiske data får stadig større betydning
som parametre i forskellige modeller. Teknikken til at bestemme disse
parametre bliver hele tiden undersøgt. Danmarks Meteorologiske Institut
er fornylig begyndt at udsende nedbørs-data i et finere kvadratnet ved
at anvende en kriging interpolationsmetode. Forsøg på at kortlægge
områder udsat for frost og tørke nødvendiggør justering og undersø-gelse
af eksisterende teknikker for andre meteorologiske parametre. Der er
specielt brug for at tage forskellige typer data (meteorologi,
topografi, vegetation og jordbund) i betragtning, når eksisterende
vandbalance-modeller bruges til at vurdere risikoen for tørke i
skovrejsningsprojekter. Der er yderligere behov for at justere disse
modeller ved forskellige typer skov.
Formål
Projektets hovedformål er, at udvikle metoder til kortlægning af
landresurser for at kunne bidrage med data ved vurderingen af bæredygtig
arealudnyttelse og miljømæssige risici ved forskellige anvendelser af
jorden.
Forskningsformål
Projektet stræber mod at udvikle metoder, der skal beskrive
landskabets resurser (jordbund, klima og topografi) på et detaljeret
niveau. Disse data vil bl.a. danne et værdifuldt grundlag for en
bottom-up modellering af udvaskning, tab af N, P og pesticider.
- Udvikle en metode til kortlægning af dansk jordbundsresurser i
stor skala (1:10 000), og etablere rammerne for et dansk system af
jordbundsserier.
- Kvantificere og sammenligne sammensætningen af jordbundsmønstre
i forskellige geologiske omgivelser.
- Brug af kvartærgeologiske kort til jordbundsklassifikation på
landsplan.
- Kvantificere kvaliteten af den foretrukne kortlægningsmetode.
- Udvikle en metode til at identificere områder, der er udsatte for
frost og tørke.
- Udvikle en pedo-transfer funktion til status af næringsstof i
jorden.
- Analysere og udtrække al brugbar information om jordbunden fra en
digital version af 1844 Matriklen.
Projektet danner det detaljerede fysiografiske grundlag for:
- Fysisk landskabsplanlægning.
- Planlægning af ny arealudnyttelse.
- Landskabsanalyse.
- Bæredygtig landbrugs- og skovbrugsproduktion.
- Vurdering af naturkvalitet.
- Analyse af landskabsstruktur og funktionalitet.
- Analyse af økonomiske konsekvenser af myndighedernes tiltag i
landskabet.
- Analysere sandsynligheden for menneskelig beboelse og
landskabshistorie i et langtids-perspektiv.
Arbejdsindhold
Forskningsstrategi
- 1. Etablere et revideret dansk tekstur klassifikationssystem på
basis af den eksisterende Danske Jordprofil Database (JBS database).
- 2. Etablere en struktur til et dansk jordseriesystem på basis af
JBS database.
- 3. Udvikle en metode til en detaljeret undersøgelse (1:10 000).
Udføre en detaljeret jord-bundsundersøgelse af værkstedsområderne.
- 4. Kvantificere jordbundsvariation i forhold til kortlægningsenhederne,
landskabsform, topografi og grundmateriale.
- 5. Udvikle en metode til at kvantificere kvaliteten og renheden af
kortlægningsenhederne.
- 6. Etablere et nyt nationalt jordbundsdatasæt udledt fra en
statistisk analyse af de eksiste-rende databaser fra GEUS og JBS.
- 7. Udvikle en model for at tilvejebringe et rumligt udbredt
meteorologisk datasæt.
- 8. Udvikle en vandbalancemodel til nye skovområder.
- 9. Kvantificering af status for næringsstof i jorden og kobling
af næringsstofstatus til nøglevariabler, som kan skelnes i marken
i en transfer funktion, som er anvendelig i det generelle kortlægningssystem
for danske jordbunde udviklet i dette projekt.
- 10. Analyse af brugen af den digitale version af 1844 Matriklen i
en moderne land-skabsvurdering.
Metoder
ad 1
Alle slags markundersøgelser og klassifikationer af jordbunde er afhængige
af et fornuftigt og veldokumenteret teksturklassifikationssytem. Den nuværende
klassifikation har nogle ulemper som vil blive forbedret i det nye
klassifikationssystem.
Grundlaget for denne revision af det danske
teksturklassifikationssystem er eksisterende data i JBSs
jordbundsdatabase. Et nyt klassifikationssystem skal opfylde mange
betingelser.
- I en klasse skal der samles jordbunde med samme egenskaber m.h.t.
f.eks. vand tilgængeligt for planter, risiko for kompaktion og
bearbejdelighed.
- I en klasse skal der samles jordbunde, der stammer fra det samme
grundmateriale.
- Det skal være muligt rent visuelt at adskille de forskellige
klasser i marken.
De foreslåede teksturklasser skal afprøves op imod nøgleparametre
såsom vand tilgængeligt for planter, afløbsmuligheder for forskellige
kemikalier og bearbejdelighed. Det vil yderligere blive konstateret, om
en dygtig pedolog kan adskille klasserne i marken med stor nøjagtighed.
Forskellige statistiske metoder fra multivariate analyser kan bruges.
Cluster analyser kan bruges til gruppering af multivariate observationer
i klasser og diskriminante analyser kan bruges til at klassificere nye
observationer i klasser.
ad 2
Grundlaget for at udføre jordbundskortlægning er et felt
klassifikationssystem. Karakteristika brugt til at adskille en klasse i
et klassifikationssystem er udgangsmateriale, kalkindhold, tekstur,
intern dræning, humusindhold og tykkelse og type af
jordbundshorisonter. Den grundlæggende klasse i klassifikationssystemet
er jordbundsserier. Først vil den eksisterende database i JBS blive
analyseret og den viden og erfaring, der er opsamlet i
skovklassifikationen vil blive brugt. Disse data vil danne grundlag for
at etablere strukturen i et dansk system af jordbundsserier. Efterhånden
som kortlægningen skrider frem vil systemet blive forbedret, fordi
ukendte kombinationer af diagnostiske egenskaber dukker op og nye
jordbundsserier vil blive defineret. Lignende metoder bruges for tiden både
i USA og i Canada.
ad 3
Pålidelige jordbundsundersøgelser kan laves inden for en rimelig økonomisk
ramme, fordi placeringen af de forskellige jordtyper i nogen grad er
forudsigelig i landskabet. Denne sammenhæng mellem jordbund og landskab
må nødvendigvis danne grundlaget for den metode, der skal udvikles.
For at kunne kvantificere jordbundsvariation og homogenitet i
forskellige områder, vil den konventionelle jordbundsundersøgelse
blive suppleret med stedbestemte boringer og viden fra boringer (for
eksempel horisont betegnelse, tykkelse, farve, tekstur etc.) vil blive
lagret i en database. På denne måde vil det være muligt at udføre
klassifikation ved at bruge et beslutningsstøttesystem, baseret på
f.eks. bayesiansk netværk, fuzzy logic eller neurale netværk. Metoden,
som skal udvikles, er en kombination af de to traditionelle metoder, fri
jordbundskortlægning og grid metoden. Når jordbundsundersøgelsen er færdiggjort,
vil en digital jordbunds- og terrændatabase blive etableret. Derefter
kan der udarbejdes basale jordbundskort.
ad 4 og 5
Kun lidt er blevet gjort for at kvantificere rumlig variation af
jorden i forhold til landskabs-form under danske forhold. Derfor vil den
eksisterende information om landskabsformer fra JBSs jordprofildatabase
blive udtrukket og analyseret med særlig henblik på rumlig variation på
jordbunde. Den eksisterende information vil blive suppleret med data,
der stammer fra testgrids eller transect i undersøgelsesområderne.
Geo-statistik, der består af variogramanalyser og kriging vil blive
brugt som et redskab til at karakterisere og kortlægge det rumlige mønster
af jordbundsvariabler. Semivariogrammer vil blive brugt til at
karakterisere og modellere den rumlige variation af data, mens kriging
bruger de modellerede semivariogrammer til at vurdere værdier mellem
undersøgte punkter ved lokale vægtede gennemsnit. Metoden giver også
mulighed for at lave den bedste undersøgelsesprocedure i feltarbejdet.
Disse metoder kvantificerer også kvaliteten af forudsigelsen af
variabler i givne punkter. I den nuværende situation skal de
kvalitative variabler af jordbundsserier behandles.
ad 6
Den systematiske Kvartærgeologiske kortlægning er en vigtig
database og er værdifuld i scenarier for arealudnyttelse. En ikke afprøvet
anvendelse af disse data er jordbundsklassifikation. Grundmateriale er
en af nøglefaktorerne, der kontrollerer jordbundsdannelsen. Derfor er
geologiske kort, der viser jordbundstekstur og litologiske enheder
vigtige for forståelsen af udbredelsen af jordbundstyper.
Nu dækker de systematiske Kvartærgeologiske kort i 1:25.000 ca. 80%
af det danske område. Disse kort er nu tilgængelige i digital
GIS-format og dermed tilgængelige for statistiske analyser.
Formålet med dette projekt er at udnytte disse geologiske kort i
jordbundsklassifikation baseret på statistiske analyser af disse kort
kombineret med andre typer af eksisterende digitale data, såsom:
1. Præ-Kvartær overflade.
2. Isopachyt kort af Kvartær sedimenter.
3. Præ-Kvartær geologiske kort.
4. Områder med lavt grundvand og tidligere vådområder.
5. Pleistocæn-Holocæn kort.
6. Kvartærgeologiske kort.
7. Den Danske Jordprofil Database.
8. Data fra den Danske Jordbundsklassifikation.
9. Digital terræn model.
Denne undersøgelse vil blive baseret på en statistisk analyse af de
parametre, der har indflydelse på jordbundsdannelsen og fokuserer på
en udtrækning af så megen information som mulig fra disse data.
Resultatet af de statistiske analyser vil være et GIS kort i et
kvadratisk gridnet (størrelsen af gridnettet vil afhænge af dataene
men først vil 1000 m X 1000 m blive brugt) med de kalkulerede
jordbundsegenskaber. Jordbundsegenskaberne vil blive repræsen-teret ved
gennemsnitsværdier fra jordbundstyperne inden for grid-cellen (vægtet
efter størrelse) sammen med forventet omfang af værdier i grid-cellen
kalkuleret ud fra jordbundsegenskaber indenfor jordbundstyperne i
landskabsenhederne.
ad 7
Områder med risiko for tidlig sommerfrost vides at have en stærk
sammenhæng med terræn-form og jordbundstype. Udnyttelse af dette
forhold er mulig inden for strukturen af Geostatistisk interpolation.
Teknikken, kaldet cokriging, giver mulighed for en produktion af et kort
med stor opløsning, som viser områder med risiko for frost på
grundlag af et detaljeret digitalt terræn datasæt. Dette datasæt
kombineret med detaljeret information om den rumlige udbredelse af
jordbundstyper med lav termisk ledeevne giver en enestående mulighed
for a lokalisere områder udsat for tidlig sommer frost. Kalibrering af
denne model forudsætter temperaturmålinger med høj rumlig opløsning,
når frost risiko opstår pga. de meteorologiske forhold. Mobile undersøgelser
kan levere denne slags målinger billigt. Problemer med tidsforskydning
kan klares ved at have en reference målingsstation i undersøgelsesområderne,
og udføre undersøgelserne i nætter med klart, skyfrit og stille vejr.
Hvis undersøgelsesområderne er små, vil det være muligt at etablere
et netværk af små meteorologiske stationer i området og derved
tilvejebringe målinger både med høj rumlig og tidsmæssig opløsning.
ad 8
For at kunne vurdere risikoen for tørke i stor målestok, er det
vigtigt at have information om jordbundstyper. Yderligere er det nødvendigt
at have variationen af meteorologiske variabler, specielt nedbør og
indkommende global stråling, sidstnævnte korrigeret for indstråling.
Vandbalancemodeller bruges til at beregne risikoen for tørke i
landbrugsafgrøder. I disse modeller er der dog behov for parametre til
forskellige skovtyper. Disse parametre kan kom-me fra jordbundsundersøgelser
udført inden for dette projekt, fra andre projekter og
litteratur-studier. Med tilførsel af parametre med høj rumlig opløsning
er det så muligt at beregne risikoen for tørke for forskellige typer
af bevoksning.
ad 9
Via statistisk analyse (f.eks. multivariate clusteranalyser) af
skovjordsdata fra Den Danske Jordprofil Database og Nordsoil databasen (FSL)
vil en skala for jordens naturlige næringsstofstatus blive udviklet.
Disse klasser vil blive kontrolleret ved afprøvning af identificerede
jordbundsenheder i kortlagte undersøgelsesområder og permanente FLS prøver.
Jordprøver fra alle genetiske jordbundshorisonter vil blive beskrevet
(identificerbare træk i marken) og kvantitativt bestemt ved brug af
konventionelle jordkemiprocedurer og et for-vitringsindex baseret på
sekventiel 0.1M HNO3 ekstraktion . Effektiviteten af almindelige kemiske
metoder og forvitringstesten til karakterisering af jordens næringsstoffrigivelser
vil blive evalueret.
Ad 10
1844 Matriklen er den eneste landsdækkende detaljerede jordvurdering
udført i Danmark. Disse gamle kort vil blive digitaliseret og evalueret
ved en sammenligning med moderne jordbundsundersøgelser udført inden
for dette projekt. En opgave vil være at sammenligne boniteringen af
landbrugslandskaberne omkring 1800-tallet med de nye
jordbundsvurderinger. En anden opgave vil være at sammenligne1844
Matriklen med den moderne landbrugsudnyttelse af landskabet for at
analysere udviklingen i landbruget og i vurderingerne.
Undersøgelsesområde
Størstedelen af de praktiske undersøgelser inden for dette projekt
vil finde sted i de samme områder. På denne måde vil det være muligt
at lave en fuldstændig detaljeret beskrivelse af jord, topografi og
klima.
Dette projekt har følgende krav til undersøgelsesområdet:
- Store forskelle i jordtyper og grundmateriale.
- Store forskelle i landskabsform.
- Repræsentative typiske danske landskabsformer.
- Repræsentativ meteorologisk station.
- Placering inde i landet.
Der er udvalgt 2 værkstedsområder til dette projekt, begge områder
er fælles værkstedsområder for foranderlige landskaber. Ved
Bjerringbro/Hvorslev er der valgt ca 1500 ha omkring sahl by som det ene
af de to områder, dette område er også værkstedsområde for
projekterne Arealanvendelse og landskabsudvikling belyst ved
scenariestudier samt Grænser i Landskabet. Ved Odense /Søndersø er er
et område mellem Korup og Næsbyhoved-Broby på ca. 1000 ha udvalgt.
Digital terræn model
Afgørende for den mere analytiske del af arbejdet er etableringen af
en detaljeret digital terræn model (DTM) for undersøgelsesområdet. I
forbindelse med en kortlægning af landresurser har DYM vigtige
anvendelsesmuligheder:
- Modellering af overfladeafstrømning.
- Visualisering og klassifikation af terræn (f.eks. skråning, længde
af skråning, aspekt).
- Korigering af den meteorologiske model.
Simulation af et afstrømningsmønster i et område og beregning af
skråning, aspekt samt størrelse og form på de forskellige oplande er
nødvendig for en risikovurdering af jorderosion af høj kvalitet, og
også vigtigt for at kunne etablere forholdet mellem landskabet og
jordbundstyper.
