Используя спутниковые снимки и уникальную наземную информацию, взаимодействие между высокомеханизированным сельским хозяйством и тропическими лесами в Мату-Гроссо показано с исключительно детальной детализацией в новом исследовании, проведенном Джудом Кастенсом, доцентом-исследователем Канзасской программы прикладного дистанционного зондирования Канзасского биологического общества. Обзор, в соавторстве с Дж.
Кристофером Брауном, профессором географии и атмосферных наук и директором Программы экологических исследований Канзасского университета.Их статья появляется в PLOS ONE.
«Мату-Гроссо — это рубеж в том смысле, что естественная растительность, как тропические леса, так и саванна, известная как серрадо, заменяется растениеводством и другими видами сельскохозяйственного использования», — сказал Кастенс. «Механизированное сельское хозяйство быстро проникло в этот регион в 1990-х годах, поэтому есть много возможностей для растениеводства и развития фермерского бизнеса».Действительно, исследователи заявили, что сельское хозяйство в этом районе — это город-бум, приносящий миллиарды долларов ежегодно, которые вносят вклад в экономику штата.
«Есть случаи, когда американские фермеры продают все в Айове и переезжают в Мату-Гросу в Бразилии», — сказал Браун. «Это отличный показатель того, что это граница. Возможности есть. Я часто садился на самолеты в Бразилию в Хьюстоне и ждал в очереди с множеством фермеров, направлявшихся в Бразилию, чтобы оценить операции по перемещению там».Однако развитие сельского хозяйства произошло за счет тропических лесов Амазонки.
Обеспокоенность по поводу повсеместного обезлесения в этом районе привела к заключению в 2006 году соглашения между экологическими группами и крупными сельскохозяйственными корпорациями под названием «Соевый мораторий». Согласно мораторию, основные покупатели сои согласились не покупать сою, произведенную на землях, обезлесенных после июля того же года.«Возникает вопрос — на такой большой территории, как вы узнаете, какие обезлесенные участки были заменены соевыми бобами после этой даты?» — сказал Браун. «Чтобы знать это, вам нужен действительно подробный набор данных о земном покрове, подобный тому, который мы создали».
Кастенс и Браун, вместе с коллегой по К.Ю. Кристофером Бишопом, Александром Коутиньо и Хулио Эскердо из Бразильской сельскохозяйственной исследовательской корпорации (Embrapa), частично полагались на наборы спутниковых данных, полученные с помощью спектрорадиометра изображения среднего разрешения (MODIS).
Просматривая изображения, сделанные в течение 14 вегетационных сезонов, исследователи могли изучить изменения в расположении пахотных земель и интенсивности производства в Мату-Гросу. Большая часть производства сои в лесном биоме Амазонки происходит в этом большом штате.
«Спутниковые изображения фиксируют значения коэффициента отражения от земли на различных длинах волн. Обычно в исследованиях растительности используются красный и ближний инфракрасный диапазоны», — сказал Кастенс. «Коэффициент отражения красного света снижается по мере увеличения фотосинтеза, тогда как коэффициент отражения в ближнем инфракрасном диапазоне увеличивается с более плотным покровом листьев. Эти две полосы объединены, чтобы сформировать Нормализованный индекс разницы в растительности.
Сигналы NDVI от здоровых соевых полей будут отличаться от сигналов здоровых хлопковых полей, которые будет отличаться от других типов обложек ".Чтобы интерпретировать спутниковые данные, соавторы из Embrapa, бразильского эквивалента Министерства сельского хозяйства США, собрали беспрецедентный объем наземных справочных данных в Мату-Гросу, опросив фермеров.
В 2006 году КУ и бразильские исследователи начали работать в рамках меморандума о взаимопонимании, чтобы поделиться методами сбора наземных данных и классификации земного покрова. С тех пор исследователи посещали лаборатории друг друга и вместе проводили полевые работы.«Обилие наземных справочных данных сделало возможным это исследование», — сказал Браун. «На такой большой территории за пределами США ничего подобного не было.
Наши коллеги работали с фермерами, чтобы проследить границы полей на распечатанных спутниковых снимках и составить историю посевов для различных участков земли».Главный вывод исследования предполагает, что мораторий на сою 2006 года оказал большее влияние на сокращение вырубки лесов в Амазонии, чем предполагалось ранее.
«Основываясь на нашем анализе, мы обнаружили гораздо более сильное сокращение вырубки лесов, совпавшее с соевым мораторием, чем сообщалось в других исследованиях», — сказал Кастенс. «Соевый мораторий был преуменьшен в некоторых исследованиях как фактор сокращения вырубки лесов. Наше изучение, по сути, того же набора данных по обезлесению, который использовался другими, показало, что значительное сокращение вырубки лесов произошло сразу после вступления моратория в силу.«Вырубка лесов все еще продолжается, но замедлилась, и все меньше земель используется для производства сои», — сказал Кастенс.
В исследование были включены данные о вырубке лесов, подготовленные Бразильским институтом космических исследований (INPE).Команда также обнаружила резкий рост производства на существующих пахотных землях после моратория, получивший название «вертикальная интенсификация», в то время как расширение пахотных земель, вызванное обезлесением, или «горизонтальная интенсификация», существенно замедлилось.
«Благодаря вертикальной интенсификации мы видим резкое увеличение двойного урожая, когда фермеры высаживают первый урожай сои, а затем второй товарный урожай, обычно кукурузу, в тот же вегетационный период и на одном поле», — сказал Браун.Исследователи делают свои данные о земном покрове в свободном доступе.
Они надеются, что это поможет руководителям землепользователей и политикам найти баланс между сельским хозяйством и охраной природы.«Дождевой лес помогает регулировать многие климатические факторы в бассейне Амазонки и близлежащих регионах, включая температуру и гидрологический цикл», — сказал Кастенс. «Он имеет очевидную экологическую ценность и является горячей точкой биоразнообразия со многими неиспользованными природными ресурсами».Амазонка также является домом для многих коренных народов.«Коренные жители заповедников тропических лесов полностью окружены этими соевыми полями, многие из которых расположены выше по течению», — сказал Браун.
Кастенс добавил: «Исследователи могут использовать наши картографические данные с их подробным пространственным и классовым разрешением для изучения влияния доступности рынка и других вопросов, связанных с сельскохозяйственными границами, а также вопросов, связанных с климатом, экологией и географией человека».