De Braziliaanse staat Mato Grosso produceert genoeg sojabonen om het equivalent van Iowa en Illinois samen te zijn. Maar het speelt ook een thuis in het weelderige Amazone-regenwoud, een van de rijkste, en meest kwetsbare, ecologische schatten op onze planeet.

Met behulp van satellietbeelden en unieke grondinformatie, het raakvlak tussen sterk gemechaniseerde landbouw en regenwoud in Mato Grosso wordt met uitzonderlijk gedetailleerd detail getoond in een nieuwe studie onder leiding van Jude Kastens, universitair hoofddocent aan het Kansas Applied Remote Sensing Program van de Kansas Biological Survey, en co-auteur van J. Christopher Brown, hoogleraar geografie en atmosferische wetenschappen en directeur van het Environmental Studies Program aan de Universiteit van Kansas.

Hun krant verschijnt vandaag (28 april, 2017) in PLOS EEN .

"Mato Grosso is een grens in die zin dat natuurlijke vegetatie, zowel regenwoud als savanne, bekend als cerrado, wordt vervangen door de productie van gewassen en andere agrarische toepassingen, Kastens zei. "Gemechaniseerde landbouw kwam in de jaren negentig snel in het gebied, dus er zijn veel kansen voor gewasproductie en bedrijfsgerelateerde bedrijfsontwikkeling."

Inderdaad, de onderzoekers zeiden dat de landbouw in het gebied een boom-town-energie heeft, het genereren van miljarden dollars per jaar die bijdragen aan de economie van de staat.

"Er zijn gevallen van Amerikaanse boeren die alles verkopen in Iowa en verhuizen naar Mato Grosso in Brazilië, Brown zei. "Dat is een goede indicator dat je een grens bent. Er is een kans. Ik ben vaak in Houston op het vliegtuig naar Brazilië gestapt en heb in de rij gewacht met veel boeren die op tournee gingen in Brazilië om daar verhuisoperaties uit te voeren."

Echter, uitbreiding van de landbouw is ten koste gegaan van het Amazone-regenwoud. Bezorgdheid over wijdverbreide ontbossing in het gebied leidde tot een overeenkomst in 2006 tussen milieugroeperingen en grote landbouwbedrijven, het 'Soja Moratorium'. Onder het moratorium, grote sojakopers stemden ermee in geen soja meer te kopen die is geproduceerd op land dat na juli van dat jaar is ontbost.

"Dit roept de vraag op - over zo'n groot gebied, hoe weet je welke ontboste gebieden na die datum zijn vervangen door sojabonen?', zei Brown. 'Je hebt een echt gedetailleerde gegevensset over landbedekking nodig zoals we die hebben geproduceerd om dit te weten.'

Kastens en Brown, samen met KU-collega Christopher Bishop en Alexandre Coutinho en Júlio Esquerdo van de Braziliaanse Agricultural Research Corporation (Embrapa), gedeeltelijk vertrouwd op satellietdatasets van de Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer, of MODI. Door naar afbeeldingen te kijken die in 14 groeiseizoenen zijn gemaakt, de onderzoekers konden veranderingen in de locatie van het akkerland en de productie-intensiteit in Mato Grosso onderzoeken. De meeste sojaproductie in het Amazonewoudbiome vindt plaats in deze grote staat.

"De satellietbeelden leggen reflectiewaarden vast vanaf de grond in verschillende golflengten - de meest gebruikte in vegetatiestudies zijn de rode en nabij-infraroodbanden, "Zei Kastens. "De reflectie van rood licht neemt af naarmate de fotosynthese toeneemt, terwijl nabij-infraroodreflectie toeneemt met dichtere bladluifels. Deze twee banden worden gecombineerd om de Normalized Difference Vegetation Index te vormen. NDVI-signalen van gezonde sojavelden zullen er anders uitzien dan gezonde katoenvelden, die er anders uit zal zien dan andere omslagtypes."

Om de satellietgegevens te interpreteren, co-auteurs van Embrapa, het Braziliaanse equivalent van de USDA, verzamelde een ongekende hoeveelheid grondreferentiegegevens in Mato Grosso door boeren te interviewen. In 2006, de KU en Braziliaanse onderzoekers begonnen te werken onder een memorandum van overeenstemming om methoden te delen voor het verzamelen van grondgegevens en classificatie van landbedekking. Vanaf dat moment, de onderzoekers hebben elkaars labs bezocht en samen veldwerk verricht.

"De rijkdom aan grondreferentiegegevens maakte dit onderzoek mogelijk, Brown zei. "Er is nog nooit zoiets geweest voor zo'n groot gebied buiten de VS. Onze collega's werkten samen met boeren om veldgrenzen te traceren op gedrukte satellietbeelden en om oogstgeschiedenissen te geven voor verschillende percelen."

Een belangrijke bevinding van het onderzoek suggereert dat het sojamoratorium van 2006 een groter effect had op het terugdringen van ontbossing in de Amazone dan eerder werd aangenomen.

"Op basis van onze analyse we vonden een veel sterkere afname van ontbossing die samenviel met het sojamoratorium dan andere studies hebben gemeld, " Zei Kastens. "Het sojamoratorium is in sommige onderzoeken gebagatelliseerd als een factor in de vermindering van ontbossing. Ons onderzoek van in wezen dezelfde dataset over ontbossing die door anderen werd gebruikt, bracht aan het licht dat er een grote afname van de ontbossing plaatsvond onmiddellijk nadat het moratorium van kracht werd.

"Er vindt nog steeds ontbossing plaats, maar het is vertraagd, en minder van dit land wordt gebruikt voor sojaproductie, ', zegt Kastens.

De studie omvatte ontbossingsgegevens die zijn geproduceerd door het Braziliaanse Instituut voor Ruimteonderzoek (INPE).

Het team constateerde ook een sterke stijging van de productie op bestaand akkerland na het moratorium, genaamd "verticale intensivering, " terwijl ontbossing gedreven akkerlanduitbreiding, of "horizontale intensivering, " aanzienlijk vertraagd.

"Met verticale intensivering, we zien een dramatische toename van dubbele bijsnijden, waar boeren een eerste oogst sojabonen planten, gevolgd door een tweede commerciële oogst, typisch maïs, in hetzelfde groeiseizoen en hetzelfde veld, ' zei Bruin.

De onderzoekers stellen hun landbedekkingsgegevens vrij beschikbaar. Ze hopen dat het landbeheerders en beleidsmakers zal helpen bij het zoeken naar een evenwicht tussen landbouw en natuurbehoud.

"Het regenwoud helpt bij het reguleren van veel klimaatgerelateerde factoren in het Amazonebekken en nabijgelegen regio's, inclusief temperaturen en de hydrologische cyclus, "Zei Kastens. "Het heeft een duidelijke ecologische waarde en is een hotspot voor biodiversiteit met veel onaangeboorde natuurlijke hulpbronnen."

De Amazone is ook de thuisbasis van veel inheemse bevolkingsgroepen.

"Inheemse mensen in regenwoudreservaten worden volledig omringd door deze sojabonenvelden, waarvan vele stroomopwaarts, ' zei Bruin.

Kastens heeft toegevoegd, "Onderzoekers kunnen onze kaartgegevens gebruiken, met zijn gedetailleerde ruimtelijke en klasse resoluties, het onderzoeken van de effecten op de markttoegankelijkheid en andere landbouwgerelateerde vragen, maar ook vraagstukken op het gebied van klimaat, ecologie en menselijke geografie."