Øvelse 2: Arealanvendelse og jordressourcer i nedbørsområdet

Transkript

1 Øvelse 2: Arealanvendelse og jordressourcer i nedbørsområdet Formålet med denne øvelse er at lave en opgørelse af arealanvendelsen og jordressourcerne i nedbørsområdet For hver nedbørsområde findes et ArcMap kortdokument (oevelse_2_ opland.mxd). Dette kortdokument indeholder temaer og legender samt de nødvendige extensions der skal anvendes til øvelsen. Arealanvendelse_opland inderholder data om arealanvendelsen i området. Data er fra Areal Informations Systemet (AIS) 1, Danmarks Miljøundersøgelse (DMU). Overjord_opland indeholder data om jordbundens tekstur i 0 20 cm dybde. Undtaget er områder under by og skov. Data er fra Danmarks JordbrugsForskning 2. Underjord_opland indeholder data om jordens geologiske oprindelse for underjorden i ca. 1 m dybde. Data er fra Danmarks JordbrugsForskning. Vaadomr_opland indeholder data om lavbundsområder som f.eks. mose, eng og marsk. Data er fra Danmarks JordbrugsFforskning. Landskabselementer omhandler landskabet inddelt på baggrund af geomorfologiske elementer. opland_dhm er en digital højdemodel for oplandet. opland_facit er det topografiske opland. De enkelte temaer er forberedt således at de direkte er klar til brug i denne øvelse. Yderligere beskrivelse af GIS-funktioner kan findes i øvelsesnoten fra kurset GIS & Kartografi (1. år, blok 1) eller i hjælpefunktionen til ArcMap (Tryk F1) Den danske jordklassificering Siden slutningen af 1930'erne og frem til 1970'erne overgik ca ha af det danske landbrugsareal til by og anden infrastrukturudvikling, mens en mindre del overgik til skov. I konsekvens af denne udvikling af det åbne land blev der tidligt i 70'erne igangsat forskellige aktiviteter på lokalt plan. Det drejede sig blandt andet om kortlægning af landbrugsarealerne i de enkelte kommuner. Denne og andre kortlægninger satte gang i tankerne om en landsdækkende klassificering, og i 1974 nedsatte landbrugsministeriet en ekspertgruppe med den opgave at belyse og angive retningslinier for en landsomfattende klassificering af landbrugsjord. Den danske jordklassificering fik som hovedmålsætning at indsamle en række basisdata om landets jordressourcer, ud fra hvilke det blandt andet vil være muligt at udtrykke et givet areals værdi som grundlag for en planteproduktion Basisdatakort Jordklassificeringens kortværk - basisdatakortserien i målestoksforholdet 1: havde til formål at formidle jordklassificeringens resultater i en oversigtlig fremstilling. Det blev 1 AIS har haft en kompliceret tilblivelse idet temaet er et resultat af en sammenstilling af en række kilder: Skannede KMS Topografiske kort 1: og TOP10DK 1:10.000, Amternes registreringer af beskyttede naturtyper, Blokkort - Digitale Markkort fra Ministeriet for Fødevarer, Landbrug og Fiskeri og AIS-Land Cover Map, samt et til lejligheden digitaliseret jernbanetema og landegrænse. 2 Data fra Danmarks Jordbrugsforskning er primært skabt pba. feltundersøgelser. 1

2 udarbejdet som et flerfarvet tematisk kortværk indeholdende følgende temaer i det klassificerede areal: 1) pløjelagets tekstur (0-20 cm) og indhold af organisk stof, 2) landskabets hældning, 3) naturlig dræningstilstand og 4) jordens geologiske oprindelse i ca. 1 meters dybde. På kortet Figur 2.1 på de efterfølgende sider ses nederst et skema for det teksturklassifikationssystem, der anvendes. Jordens indhold af ler er den primære karaktergivende egenskab for jorden og det er også afgørende for jordens næringsstof- og vandindhold. Teksturklasserne er gengivet i Tabel 2.1. De 12 jordtyper er ved kortudtegningen slået sammen i 8 hovedtyper, der på basisdatakortet er angivet som farvekoder (FK 1-8) gældende for 0-20 cm. JB 1-10 svarende til FK 1-6 er jorde med mindre end 10 % organisk stof og kalk. Inddelingen er baseret på laboratorieanalyser af prøvernes indhold af ler, silt og finsand. Humusjorde (JB 11, FK 7) er alle jorde med over 10 % organisk stof uanset kalkindholdet, medens FK 8 stort set svarer til jorde med over 10 % kalk (CaCO 3 ). Jordens geologiske oprindelse i 1 meters dybde er angivet med en bogstavkombination i det øverste højre hjørne af hvert kvadrat. Legenden for bogstavkombinationen er angivet til højre på kortet. Disse oplysninger bruges også ved en vurdering af jordens beskaffenhed samt til oplysninger om de jordbundsdannende processer i pågældende område. Udover tekstur og geologi er der på kortet også oplysninger om arealernes terrænhældning. Det klassificerede areal inddeles her i tre hældningsklasser 0-6 %, 6-12 % og over 12 %. På kortene er områder med over 12 % hældning vist med dobbelt skravering, mens områder med hældning 6-12 % vises med enkeltskravering. Arealer med hældning under 6 % er vist uden skravering. Kig i øvrigt nærmere på de forskellige oplysninger på det udleverede basisdatakort fra Gadbjerg ved Vejle. Tabel 2.1:Teksturklasser i følge Den danske jordklassificering. % Farve Teksturnavn Symbol JB-nr. kode Ler Silt Finsand Sand ialt Humus < 2 :m 2-20 :m :m :m 58.7 % C 1 Grovsand GR.S Finsand F.S Grov lerblandet GR.L.S sandjord Fin lerblandet F.L.S sandjord Grovsandet ler GR.S.L Under Finsandet ler F.S.L Ler L Svær ler SV.L Meget svær ler M.SV.L Silt SI Humus HU. 11 Over 10 8 Special jord SPEC. 12 2

3 Tabel 2.2: Betegnelser og symboler anvendt ved karakterisering af jordart i 1 m dybde ved jordklassificering. 3

4 4

5 Figur 2.1: Basisdatakort JB 1213 IV NØ over Gadbjerg vest for Vejle. 5

6 Eksempel 2.1. Figur 5.1 viser basisdatakort 1213 IV NØ Gadbjerg. Prøv at finde følgende 1) farvekode 1 i et kvadrat med betegnelsen ES = flyvesand 2) farvekode 3 i et kvadrat med betegnelsen DS = smeltevandssand 3) farvekode 7 i et kvadrat med betegnelsen FT = ferskvandstørv 4) farvekode 5 i et kvadrat med betegnelsen ML = moræneler På denne måde kan kombinationen af farvekode (overjord 0-20 cm) og materialets geologiske oprindelse (1 meter) oversættes til andre tematiske kort, fx i relation til vandingsbehov. Generelt kan underjorden underinddeles i en sandet eller en leret klasse, jf. figur 2.2. Figur 2.2: Kombinationer af over- og underjord. Basisdatakortets oplysninger om jordbundens tekstur er primært baseret på indsamling af prøver i overjorden, men som det fremgår af ovenstående er jordens tekstur i overjorden og underjorden ikke nødvendigvis den samme. På Figur 2.3, 2.4 og 2.5 ses billeder af en hvad man i gængs tale betegner som en sandjord, en lerjord og en tørvejord. Ifølge FAOsystemet er sandjorden en Podzol, som dog har fået udvisket nogle af sine oprindelige kendetegn på grund af dyrkning. Både over- og underjorden er sandet (FK1). Lerjorden betegnes i FAO-systemet som en Luvisol. Overjorden er leret (FK 5) og som følge af lernedslæmning indeholder underjorden (B-horisonterne) endnu mere ler, men dog stadig (FK 5). Tørvejorden, der i FAO-systemet klassificeres som en Histosol, har en leret overjord (FK 6) og en underjord bestående af tørv (FK 7). Figur 2.6 er et eksempel på en veludviklet podzol. Udgangsmaterialet er som i figur 2.3 smetvandssand. I modsætning figur 2.3 er arealanvendelsen her plantagedrift, hvilket betyder at podzoleringen ikke bliver forstyrret af pløjning. Figur 2.7 er et eksempel på en lavbundsjord fra en ådal. Udgangsmaterialet er fluvialt aflejret sand, hvorfor jorden må klassificeres som en Fluvisol. Bemærk overgange fra aerobe (rødlige) til anearobe (grålige) forhold. Neders i profilet ses desuden en kraftig tørvehorisont. 6

7 Figur 2.3. Sandjord udviklet i smeltevandssand. Figur 2.4. Lerjord udviklet i Weischel moræne. Figur 2.5. Tørvejord udviklet i postglaciale organiske ferskvandsaflejringer. Figur 2.6. Sandjord udviklet på smeltevandssand, kraftig podzolering. Figur 2.7. Lavbundsjord udviklet på fluviale aflejringer. Bemærk tørven nederst. 7

8 Herunder er forsøgt en generalisering af sammenhængen mellem farvekoder og klasser i FAO systemet. Det er vigtigt at forstå at sammenhængene skal opfattes som et gennemsnit for landet. Generelt holder sammenhængene godt, men der vil være lokale afvigelser. Figur 2.8. Sammenhæng mellem tekstur farvekoder og klasser i FAO. Kilde: Balstrøm, T

9 Opgave 2.1 Opgørelse af arealanvendelsen ved hjælp af AIS-data 1) Start ArcMap og åbn det eksisterende kortdokument oevelse_2_ opland som ligger i katalogen G:\courses\2sem_klima_jord_vand\gis\ opland _gis_kjv\. 2) For at få en opgørelse af arealanvendelsen inden for oplandet skal der fremstilles et layout som generaliserer og beskriver den overordnede arealanvendelse. Start med at åbne attributtabellen til temaet arealanvendelse_opland og inddel arealanvendelsen i fem klasser: 1) Bebygget-befæstet 2) Skov 3) Græs-hede 4) Vådområde 5) Landbrug og lignende. I feltet LUATYPE findes en række koder svarende til arealanvendelsen anvend disse til inddelingen. 3) Fra menuen Selection vælges. Alle arealtyper skal inddeles i én af de fem nævnte klasser. Eksemplet kunne være en udvælgelse af arealklassen Bebygget-befæstet. 4) Når data til en arealklasse er udvalgt skal den eksporteres som et selvstændigt tema. Dette gøres ved at højreklikke på temaet og vælge Data Export Data 5) Gentag proceduren for de resterende fire arealklasser. Tildel temaerne fornuftige symboler. 6) I skal nu bruge højdemodellen til at fremstille et hældningskort for jeres opland. Til dette skal bruges Spatial Analyst extensionen. Det første I skal gøre er at sætte Analysis Mask under Spatial Analyst -> Options til jeres topografiske opland. Dette bevirker at Spatial Analyst kun udregner hældningerne inden for jeres oplandsgrænse. I kan nu beregne hældningerne med funktionen Slope. Udfyld dialogboksen som på billedet herunder. 9

10 Undersøg om der er nogen sammenhæng mellem hældningen og arealanvendelsen. Findes særlige anvendelser i stejle områder? Hvorfor? Husk at gemme dokumentet. Hældningskortet skal bruges igen i øvelse 3. 7) Beregn nu de enkelte arealklassers areal ved at klikke på. Såfremt denne funktion ikke er tilgængelig, skal den installeres. Se vejledningen i Øvelse 1. Åbn derefter temaernes attributtabel, højreklik på feltet AREA og vælg Statistics. Nu fremkommer en dialogboks med angivelse af arealklassens summerede areal. Noter arealet. 8) Fra menuen View vælges nu Layout View. Lav et layout med beskrivelse af oplandets arealklasser. Husk at angive arealklassernes størrelse som andel i % af oplandets samlede areal. 10

11 9) Sammenlign resultaterne fra nedbørsområdet med landsgennemsnittet, som ses i nedenstående tabel (Tabel 2.3). Nordjylland Ribe Vejle Fyn Vestsjælland Storstrøm Hele landet Samlet areal (1000 ha) Befæstet AIS (%) Vådbund AIS (%) Skov AIS (%) Landbrug AIS (%) Øvrige (%) Samlet (%) Vinterafgrøder (hvede, byg, ryg, triticale, raps), (%) Vårafgrøder (hvede, byg, havre), (%) Græs uden for omdrift + halm fra bjærget korn (%) Rodfrugter (kartofler, sukker- og foderroer), (%) Samlet (%) Tabel 2.3: Simplificeret arealanvendelse i Danmark med udgangspunkt i AIS-data, samt landbrugsarealet fordelt på afgrødetyper efter landbrugsstatistikken ( ) 11

12 Opgave 2.2 Opgørelse af jordressourcerne I denne del af opgaven anvendes data fra Danmarks JordbrugsForskning. Her skal de dominerende jordstyper på henholdsvis leret og sandet underjord klassificeres. Kombinationen af overjord og underjord er interessant i forbindelse med beregning af rodzonekapaciteten (RZK) og høstudbytte. RZK og høstudbytte vil blive behandlet i efterfølgende øvelsesgange. 10) For at finde kombinationerne mellem overjorden og underjorden skal der laves en intersect mellem de to temaer. Åben ArcToolbox. Naviger til Analysis Tools -> Overlay -> Intersect. I Input Features vælges underjord_opland og overjord_opland. Specificer Output folderen og kald det resulterende tema overjord_underjord_opland. 11) Åben attributtabellen for det nye tema, og slet de eksisterende Areal-felter. Luk attributtabellen og opdater nu temaets arealer ved at klikke på. Åbn attributtabellen og orienter jer i indholdet. 12) Der skal nu joines to tabeller på det nye tema. Det er tabeller som hhv. beskriver overjordens farvekoder som defineret i Den danske jordklassificering og generaliserer underjorden i klasserne Ler / Sand. Tabellerne (dbf-format) findes i mappen legende_layer Tilføj filerne Kvartare_jordarter_symboler.dbf og Jord_Farvekoder.dbf fra G:\courses\2sem_klima_jord_vand\GIS\_legende_layer Orienter jer i indholdet af filerne (højreklik -> open). Dbf-filerne kan nu joines til det nye underjord_overjord tema. 13) Højreklik på temaet og vælg Join. 14) Udfyld dialogboksen som vist for tabellen Kvartare_jordarter_symbo ler 15) Gentag join proceduren med tabellen Jord_Farvekoder. NB! Når du joiner vil den resulterende attributtabel blive lidt forvirrende. Hold derfor godt øje med hvilke felter der anvendes senere i øvelsen. 12

13 16) Nu skal overjord_underjord_opland temaet have tildelt en fornuftig symbolik. Dobbeltklik på temaet og vælg fanebladet Symbology. Udfyld dialogboksen som den nedenstående. I Value Fields skal der anvendes to felter: 1) FARVEKODE fra tabellen Jord_Farvekoder, 2) LER_SAND fra tabellen Kvartare_jordarter_symboler 17) Klik Add all Values. I får nu alle kombinationer af overjord (FK) og underjord (Ler/Sand) i jeres opland. Hvis I har mange kombinationer (over ~7) kan det være en god idé at se om I kan udelade nogle af dem. Fjern eventuelt <Null> værdier (hvad er det i øvrigt?), og fjern eventuelt kombinationer der har lille arealmæssig udbredelse. 18) Nu skal arealerne for de udvalgte kombinationer beregnes. Brug Select by attributes funktionen (se punkt 3 under opgave 2.1) til at udvælge kombinationerne en ad gangen. Når en kombination er udvalgt, går I tilbage i attributtabllen, klikker på Selected. Så vises kun den aktuelt udvalgte kombination. Højreklik nu på Arealfeltet og vælg Statistics. I feltet Sum kan I aflæse arealet af kombinationen i kvadratmeter. Gør dette for alle kombinationerne og lav lidt procentregning så I også kan angive de enkelte kombinationers andel af det samlede areal. 13

14 Fra menuen View vælges nu Layout View. Lav et layout med beskrivelse af oplandets arealklasser. Lav en tekstboks med angivelse af arealklassernes størrelse som andel i % af oplandets samlede areal. Stemmer fordelingen af overjord og underjord overens med forventningerne? 19) Undersøg om der er sammenhæng mellem jordressourcerne og arealanvendelsen. Er der særlige anvendelser på meget sandede eller meget lerede jorde? Hvorfor? Sammenlign gerne igen med hældningskortet, og inddrag også landskabselement temaet. 20) Gem dit kortdokument. Det skal bruges i senere øvelsesgange! 14