Den brasilianska staten Mato Grosso producerar tillräckligt med sojabönor för att motsvara Iowa och Illinois tillsammans. Men det spelar också hem till frodig Amazon regnskog, en av de rikaste, och mest sårbara, ekologiska skatter på vår planet.

Med hjälp av satellitbilder och unik markbaserad information, gränssnittet mellan mycket mekaniserat jordbruk och regnskog i Mato Grosso visas med exceptionellt detaljerade detaljer i en ny studie som leds av Jude Kastens, forskningsassistent vid Kansas Applied Remote Sensing Program i Kansas Biological Survey, och medförfattare av J. Christopher Brown, professor i geografi och atmosfärisk vetenskap och chef för miljöstudieprogrammet vid University of Kansas.

Deras tidning visas idag (28 april, 2017) i PLOS ONE .

"Mato Grosso är en gräns i den meningen att naturlig växtlighet, både regnskog och savann, känd som cerrado, ersätts med växtodling och andra jordbruksanvändningar, "Kastens sa." Mekaniserat jordbruk flyttade snabbt in i området på 1990 -talet, så det finns många möjligheter för växtodling och gårdsrelaterad affärsutveckling. "

Verkligen, forskarna sa att jordbruket i området har en boom-town energi, generera miljarder dollar årligen som bidrar till statens ekonomi.

"Det finns fall där amerikanska bönder säljer allt i Iowa och flyttar till Mato Grosso i Brasilien, "Brown sa." Det är en bra indikator på att vara en gräns. Det finns möjlighet. Jag har ofta gått ombord på flygplan för Brasilien i Houston och väntat i linje med att många bönder åkte på turer i Brasilien för att flytta dit. "

Dock, jordbruksutbyggnad har kommit på bekostnad av Amazonas regnskog. Oron för utbredd avskogning i området ledde till ett avtal från 2006 mellan miljögrupper och stora jordbruksföretag som kallas "Sojamoratoriet". Under moratoriet, stora sojaköpare gick med på att inte köpa soja producerad på mark som avskogades efter juli samma år.

"Detta väcker frågan - över ett så stort område, hur ska du veta vilka avskogade områden som ersattes av sojabönor efter det datumet? "sa Brown." Du behöver en riktigt detaljerad uppsättning marköverdrag som vi tog fram för att veta detta. "

Kastens och Brown, tillsammans med KU -kollegan Christopher Bishop och Alexandre Coutinho och Júlio Esquerdo från Brazilian Agricultural Research Corporation (Embrapa), delvis förlitat sig på satellitdatauppsättningar från Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer, eller MODIS. Genom att titta på bilder tagna under 14 växtsäsonger, forskarna kunde undersöka förändringar i odlingsplats och produktionsintensitet över Mato Grosso. De flesta sojaproduktion i Amazon Forest Biome sker i detta stora tillstånd.

"Satellitbilderna fångar reflektionsvärden från marken i olika våglängder-de som vanligtvis används i vegetationsstudier är de röda och nära-infraröda banden, "Sa Kastens." Reflektion av rött ljus går ner när fotosyntesen ökar, medan nära-infraröd reflektans går upp med tätare lövtak. Dessa två band kombineras för att bilda det normaliserade skillnadsvegetationsindexet. NDVI -signaler från friska sojabönder kommer att se annorlunda ut än friska bomullsfält, som kommer att se annorlunda ut än andra omslagstyper. "

För att tolka satellitdata, medförfattare från Embrapa, den brasilianska motsvarigheten till USDA, samlat in en oöverträffad mängd markreferensdata i Mato Grosso genom att intervjua bönder. Under 2006, KU och brasilianska forskare började arbeta enligt ett samförståndsavtal för att dela metoder för insamling av markdata och markklassning. Sedan dess, forskarna har besökt varandras laboratorier och genomfört fältarbete tillsammans.

"Mängden markreferensdata gjorde denna forskning möjlig, "Brown sa." Det har inte funnits något liknande för ett så stort område utanför USA. Våra kollegor arbetade med bönder för att spåra fältgränser på tryckta satellitbilder och ge beskärningshistorier för olika skiften. "

Ett stort resultat av forskningen tyder på att sojamoratoriet 2006 hade en större effekt för att minska avskogningen i Amazonas än vad man tidigare har förstått.

"Baserat på vår analys, vi fann en mycket starkare nedgång i avskogning som sammanfaller med sojamoratoriet än andra studier har rapporterat, "Sa Kastens." Sojamoratoriet har i vissa undersökningar nedtonats som en faktor för att minska avskogningen. Vår undersökning av i huvudsak samma avskogningsdataset som andra använde visade att en stor nedgång i avskogningen inträffade omedelbart efter att moratoriet trädde i kraft.

"Avskogning sker fortfarande, men det har bromsat, och mindre av denna mark används för sojaproduktion, "Sa Kastens.

Studien inkluderade avskogningsdata som producerats av Brazilian Institute for Space Research (INPE).

Teamet fann också en kraftig ökning av produktionen på befintliga odlingsmarker efter moratoriet, kallad "vertikal intensifiering, "medan avskogningsdriven odling av odlingsmarker, eller "horisontell intensifiering, "saktade avsevärt.

"Med vertikal intensifiering, vi ser en dramatisk ökning av dubbel beskärning, där bönder planterar en första skörd av sojabönor följt av en andra kommersiell gröda, vanligtvis majs, under samma växtsäsong och fält, "Sa Brown.

Forskarna gör sina markövervakningsdata fritt tillgängliga. De hoppas att det kommer att hjälpa vägledare och politiker som vill hitta en balans mellan jordbruk och bevarande.

"Regnskogen hjälper till att reglera många klimatrelaterade faktorer i Amazonasbassängen och närliggande regioner, inklusive temperaturer och den hydrologiska cykeln, "Kastens sa." Det har uppenbart ekologiskt värde och är en hotspot för biologisk mångfald med många outnyttjade naturresurser. "

Amazonas är också hem för många infödda befolkningar.

"Urbefolkningen i regnskogreservat omges helt av dessa sojabönor, varav många är uppströms, "Sa Brown.

Kastens tillade, "Forskare kan använda våra kartdata, med sina detaljerade rumsliga och klassupplösningar, att undersöka effekterna av marknadstillgänglighet och andra frågor om jordbruksgränser, samt klimatfrågor, ekologi och människans geografi. "