Geostatistical interpolation of abiotic site conditions in the Netherlands: A method for reference mapping

Abstract

A geostatistical method for the production of abiotic maps on a national scale has been proposed and successfully applied. Reference maps for moisture, acidity/alkalinity, nitrogen and salinity conditions were obtained on the basis of related Ellenberg F, R, N and S values averaged from plant species present in field samples. Actual and historical data were interpolated to illustrate the actual and historical abiotic situations in the Netherlands, resulting in grid maps of 250x250 m2 and 1000x1000 m2 resolution, respectively. Prior to interpolation, data were selected from two time periods (1930 to 1970 and 1991 to 1997) and stratified on the basis of the dominant soil types underlying the vegetation records. Interpolation was done through local ordinary block kriging. This method allows us to produce unbiased estimates with their respective estimation errors at different geographical scales. The resulting maps were compared to other available information and discrepancies analysed. Overall, our results agree with other abiotic maps and expert knowledge. There are, however, inaccuracies in the interpolation results, caused mainly by sampling (design), stratification and the assumptions chosen for the interpolation. Inferences about the results and especially comparison of abiotic site conditions in time will require detailed analysis and, if necessary, corrections of these inaccuracies. We suggest further detailed examination of the maps presented and correction of obvious errors in the maps prior to their application for reference.

Met behulp van geostatistische analyse en interpolatiemethodes wordt een landsdekkend beeld van de vocht, zuurgraad, nutrienten en saliniteit status van Nederland verkregen. Als gegevens worden, uit vegetatieopnamen afgeleide, Ellenberg F, R, N en S indicatiewaarden gebruikt. Voor de ruimtelijke analyse en interpolatie zijn gegevens uit twee tijd perioden geselecteerd een recente periode, tussen 1990 en 1997, en een historische periode tussen 1930 en 1970. Deze zijn vervolgens gestratificeerd in acht bodemtypen. De interpolatie is gebaseerd op de ruimtelijke afhankelijkheid in elk stratum. Strata worden derhalve apart geanalyseerd en geinterpoleerd. De resultaten zijn samengevoegd in landsdekkende kaarten, met een kaartbeeld per tijd periode en standplaats factor. De gepresenteerde kaartbeelden hebben een ruimtelijke resolutie van 250x250 m2 voor de recente tijdstap en 1000x1000 m2 voor de historische periode. De kaarten geven een goed algemeen beeld van de Nederlandse situatie. Ze zijn, overwegend, in overeenstemming met gegevens uit andere bronnen. Het beste blijken de kaarten voor vocht, zuurgraad en nutrienten, die ook de meest belangrijk zijn in het kader van de verdrogings-, verzurings- en vermestingsproblematiek. De zoutkaarten zijn minder betrouwbaar. Er zijn ook afwijkingen van de verwachte resultaten. Fouten blijken voornamelijk veroorzaakt te worden tijdens de bemonstering, stratificatie, ruimtelijke analyse en modellering, en de interpolatie. Voor het gebruik van deze kaartbeelden in (vergelijkend) onderzoek of voor beleidvoering, moet er nog een gedetailleerde analyse en, waar nodig, correctie plaats vinden.