Η επίδραση της περιτροπικής βόσκησης των Ιβηρικών δασολιβαδικών συστημάτων με δείκτη βλάστησης κανονικοποιημένης διαφοράς NDVI

Από RemoteSensing Wiki

Αναθεώρηση της 18:49, 25 Φεβρουαρίου 2024

Πρωτότυπος τίτλος: Assessing the effect of rotational grazing adoption in Iberian silvopastoral systems with Normalized Difference Vegetation Index time series

Συγγραφείς: Antonio Frongia, Antonio Pulina, Alberto Tanda, Giovanna Seddaiu, Pier Paolo Roggero, Gerardo Moreno

Λέξεις κλειδιά: Χρονοσειρές, προσαρμοστική βόσκηση, διαχείριση βόσκησης, φαινολογία λιβαδιών, τηλεπισκόπηση

Δημοσιεύθηκε: Italian Journal of Agronomy 2023, volume 18:2185, https://doi.org/10.4081/ija.2023.2185

Ορισμός

Προσαρμοστικοί περιφραγμένοι χώροι που στα αγγλικά μεταφράζεται ως Adaptive multi paddock (AMP) αφορά ένα σύστημα βόσκησης το οποίο συνδυάζει εντατική γρήγορη βόσκηση κυκλικά με σύντομες περιόδους βόσκησης και μετά από τη βόσκηση εκτενή χρόνο αποκατάστασης και ανάκαμψης. Σε ένα μεσογειακό δασολιβαδικό οικοσύστημα έπειτα από την εφαρμογή αυτού του τύπου βόσκησης παρουσιάζεται αλλαγή στη φαινολογία του βοσκότοπου και στη μεταβλητότητα του συγκρίνοντας τις διάφορες χρήσεις γης με μεθόδους τηλεπισκόπησης με δείκτες βλάστησης(NDVI) μέσω δορυφόρου Landsat.

Εισαγωγή

Η τηλεπισκόπηση μέσω δορυφορικών δεδομένων χρησιμοποιείται ευρέως για τον ποσοτικό προσδιορισμό παραγωγικότητας των καλλιεργειών, κτηνοτροφικών καλλιεργειών και χορτολιβαδικών εκτάσεων. Μελέτες για τη παραγωγή βιομάζας και επιπτώσεις των πρακτικών διαχείρισης στη διαθεσιμότητα τροφής συχνά εστιάζεται στους ομοιογενείς λειμώνες. Όμως το σχήμα, η πολυπλοκότητα και η ετερογένεια των αγροδασικών συστημάτων καθιστούν την τηλεπισκόπηση δυσκολότερη από ό,τι σε διακριτούς και ομοιογενείς τύπους κάλυψης γης, όπως δάση και λειμώνες. Η πολυπλοκότητα αυξάνεται όταν χρησιμοποιούνται εργαλεία τηλεπισκόπησης για τον προσδιορισμό των φαινολογικών φάσεων και αλλαγών των βοσκοτόπων από τότε που τα συστήματα αυτά συνδυάζουν ποώδες και θαμνώδες υπόγειο με χαμηλής πυκνότητας κάλυψης δέντρων. Μεταξύ των φασματικών δεικτών που αναπτύχθηκαν για την παρακολούθηση της βλάστησης, ο δείκτης βλάστησης κανονικοποιημένης διαφοράς (NDVI) είναι ο πιο συχνά χρησιμοποιούμενος ως υποκατάστατο της κλασματικής απορροφημένης φωτοσυνθετικά ενεργής ακτινοβολίας για την παρακολούθηση της δυναμικής των βοσκοτόπων, η οποία με τη σειρά της σχετίζεται με την παραγωγή βοσκοτόπων και στη συνέχεια διαθεσιμότητα βοσκήσιμης ύλης για βόσκηση. Επιπλέον, η ανάλυση της μεταβλητότητας του NDVI μπορεί να παρέχει πληροφορίες σχετικά με την αποτελεσματικότητα της διαχείρισης της βόσκησης από τη μεταβλητότητα των δεικτών του NDVI εντός των μονάδων βόσκησης, όπως ο NDVI τυπική απόκλιση (SD), που σχετίζονται με το επίπεδο αξιοποίησης των λιβαδικών πόρων από τα ζώα που βόσκουν. Υιοθετώντας αυτό το σύστημα βόσκησης σαν διαχειριστικό εργαλείο στόχος είναι η σταθερότητα και η παραγωγικότητα των λιβαδικών οικοσυστημάτων σε σχέση με την συνεχόμενη βόσκηση και κατά συνέπεια υπερβόσκηση.

2. Υλικά Και Μέθοδοι

2.1. Κοπάδι Προβάτων

Η φυλή MMU, προερχόμενη από τη φυλή Merino, βρίσκεται αντιμέτωπη με την εξαφάνιση και χαρακτηρίζεται από την ομοιότητά της με τη φυλή Merino, αλλά διαφέρει ως προς τη γεωγραφική προέλευση (Los Montes Universales, Teruel, Ισπανία) και την κάλυψη του τριχώματος, καθώς στερείται μαλλιού στις απομακρυσμένες περιοχές λόγω των ετήσιων μετακινήσεων μετακινούμενων ζώων. Το MMU είναι μεσαίου μεγέθους. Το μετακινούμενο κοπάδι της μελέτης αποτελούνταν από 3000 αναπαραγωγικά ώριμα ζώα, με προβατίνες βάρους 56,62 ± 6,06 kg και κριάρια 81,50 ± 5,70 kg κατά μέσο όρο. Οι περισσότερες προβατίνες βρίσκονταν στον τελευταίο μήνα της εγκυμοσύνης. Το κοπάδι περιλάμβανε επίσης περίπου 50 θηλυκά κατσίκια και ευνουχισμένα ερίφια υπό τη διοίκηση του βοσκού, ενώ τηρούνταν αρχεία για θανάτους, εξαφανίσεις ζώων, αποβολές ή γεννήσεις.

Εικόνα 1. Μετακινούμενο κοπάδι Merino de los Montes Universales σε πρώιμο στάδιο της διαδρομής Conquense. Παραδοσιακά, τα κοπάδια περιλαμβάνουν αρκετά κεφάλια κατσικιών, συνήθως ευνουχισμένα αρσενικά, που υπακούουν στις εντολές των βοσκών

2.2. Διαδρομή Conquense

Το κοπάδι ακολούθησε τη διαδρομή της μετακινούμενης κτηνοτροφίας Canada Real Conquense (RDR), ξεκινώντας από τις Sierras de Tragacete και Albarracín στο Teruel, περνώντας από την Cuenca, τη La Mancha, τη Sierra Morena και το Condado de Jaén. Τα RDR είναι παραδοσιακά μονοπάτια μετακινούμενων ζώων στην Ισπανία που ρυθμίζονται από το 1273 από τον βασιλιά Αλφόνσο Χ, με επίσημο πλάτος 90 καστιλιάνικων μέτρων (72,22 μ.) σε 75 μ. με τη σύγχρονη νομοθεσία (νόμος 3/1995 για τα μονοπάτια κτηνοτροφίας). Το ταξίδι ξεκίνησε από το Guadalaviar, Teruel, την 1η Νοεμβρίου 2021 και διήρκεσε 23 ημέρες, καταλήγοντας στο Vilches, Jaén, σε ανοιχτά βοσκοτόπια σε υψόμετρο 548 m.

2.3. Συλλογή δεδομένων GPS και επεξεργασία

Πέντε ημέρες πριν από τη μετακίνηση, τοποθετήθηκαν περιλαίμια GPS σε δύο τυχαία επιλεγμένες προβατίνες, τα οποία φορέθηκαν σε όλη τη διαδρομή για προσαρμογή. Το ένα κολάρο παρείχε δεδομένα και το άλλο χρησίμευε ως εφεδρικό. Το σύστημα περιελάμβανε αισθητήρα GPS DMS-CattleSat 1.5 και τσιπ δέκτη UBX-R3, καταγράφοντας δεδομένα κάθε πέντε λεπτά, εκτός από τις περιόδους στάσης για εξοικονόμηση μπαταρίας. Η ακρίβεια της θέσης ήταν εντός δύο μέτρων, και τα εξαρτήματα μαζί με μια αντένα για να λαμβάνει δορυφορικό σήμα τοποθετημένα σε σκληρό πλαστικό περίβλημα ανθεκτικό σε κραδασμούς και υγρασία, βάρους 290 g. Η δεοντολογική έγκριση ελήφθη από την Επιτροπή Δεοντολογίας Πειραμάτων σε Ζώα του Πανεπιστημίου της Σαραγόσα, σύμφωνα με την ισπανική πολιτική για την προστασία των ζώων και την οδηγία 2010/63 της ΕΕ. Τα δεδομένα GPS μεταφορτώθηκαν από το σύστημα εντοπισμού Domodis, βελτιώθηκαν για την ακρίβεια και μετατράπηκαν σε μορφή σχήματος GIS για ανάλυση στο ArcGIS Pro 3.0.2. Οι πληροφορίες για το υψόμετρο εξήχθησαν με τη χρήση ενός χάρτη DEM λόγω του ότι οι συσκευές δεν κατέγραφαν συντεταγμένες Ζ. Τα τοπογραφικά χαρακτηριστικά μεταξύ διαδοχικών θέσεων υπολογίστηκαν τα τρισδιάστατα προφίλ.

Εικόνα 2. Τοποθεσία της διαδρομής μετακινούμενης κτηνοτροφίας Conquense στην κεντρική Ισπανία

2.4. Tηλεπισκοπικά Δεδομένα

Οι υψομετρικές πληροφορίες αποκτήθηκαν από την έκδοση 3.0 της αποστολής Shuttle Radar Topography Mission (SRTM), η οποία παρέχει πλέγματα DEM ανάλυσης 1 δευτερολέπτου. Αυτό επικαλύφθηκε με θέσεις GPS για την εξαγωγή υψομετρικών δεδομένων. Χρειάστηκε και αποτύπωση του τοπίου στη διαδρομή της μετακίνησης των ζώων με τις χρήσεις γης από το Κτηματολόγιο. Η χαρτογράφηση χρήσεων γης/κάλυψης γης (LU/LC) ελήφθη από το σύστημα υψηλής ανάλυσης για πληροφορίες σχετικά με την κατοχή εδάφους στην Ισπανία (HR SIOSE), ενσωματώνοντας δεδομένα από το Εθνικό Γεωγραφικό Ινστιτούτο και το Εθνικό Κέντρο Γεωγραφικών Πληροφοριών της Ισπανίας. Ο χάρτης LU/LC περιλάμβανε πάνω από 60 κατηγορίες, συμπεριλαμβανομένων των γεωργικών(20 κατηγορίες) και θάμνων, δασών και βοσκοτόπων (8 κατηγορίες) με την πρόσφατη έκδοση του 2017 να χρησιμοποιείται στη μελέτη. Το LU/LC για κάθε θέση GPS εξήχθη από αυτόν τον χάρτη.

3. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ

3.1.Τοπογραφία

Κατά τη διάρκεια του 23ήμερου μετακινούμενου ταξιδιού που κάλυψε 349,8 χιλιόμετρα, το κοπάδι ανέβηκε συνολικά σε υψόμετρο 1223 μέτρων, ενώ η ημερήσια διάρκεια του ταξιδιού κυμαινόταν από 9 έως 10 ώρες. Οι ημερήσιες αποστάσεις κυμαίνονταν από 19,06 km έως 8,85 km, με τη μικρότερη απόσταση να διανύεται την πρώτη ημέρα. Τα αρχικά στάδια συνάντησαν τις πιο απότομες κλίσεις, που έφθασαν το 60%, ιδίως στις πιο ορεινές περιοχές. Τα πρόβατα στα πρώτα στάδια αντιμετώπισαν αναβάσεις και καταβάσεις που υπερέβαιναν τα 500 μέτρα και συναντούσαν κλίσεις έως και 80%. Καθώς το ταξίδι προχωρούσε στο νότιο οροπέδιο της Ιβηρικής Χερσονήσου (ημέρες 12-14), οι κλίσεις μειώθηκαν σε περίπου 10%, με υψόμετρα κάτω από 100 m, διευκολύνοντας το ταξίδι. Η πρώτη ημέρα παρουσίασε σημαντικές υψομετρικές αλλαγές, καθώς το κοπάδι διέσχισε μία από τις κορυφές της Ιβηρικής οροσειράς, απαιτώντας σημαντική προσπάθεια. Προς το τέλος του ταξιδιού (ημέρες 21-23), η διαδρομή διέσχισε μια υπερυψωμένη, απότομη περιοχή που λειτουργούσε ως φυσικό σύνορο μεταξύ του νότιου οροπεδίου και της Ανδαλουσίας. Το τρισδιάστατο μοντέλο παρουσιάζει πως η μετακίνηση των ζώων παίρνει το πλεονέκτημα της φυσικής τοπογραφίας με χαρακτηριστικά όπως περάσματα και στενώματα για τη διάσχιση της ποικιλομορφίας του βουνού.

Εικόνα 3. Ταξίδι του κοπαδιού προβάτων MMU την 1η ημέρα και την 23η ημέρα της διαδρομής Conquense στην κεντρική Ισπανία με τρισδιάστατη προβολή.

3.2. Χρήσεις Γης / Κάλυψη Γης (LU/LC)

Προτιμήθηκαν οι θαμνότοποι, οι αρδευόμενες ποώδεις καλλιέργειες και τα λιβάδια και το κοπάδι τρέφονταν με χαμηλή βλάστηση, όπως βοσκότοποι, ποώδεις καλλιέργειες και θάμνοι.

Εικόνα 4. Χάρτης LU/LC με τον λεπτομερή υπόμνημα των κατηγοριών, οι οποίες αργότερα ομαδοποιήθηκαν σε πέντε απλούστερες κατηγορίες, που περιλαμβάνουν "θαμνώνες", "ελαιόδεντρα και αμπελώνες", "λιβάδια", "δασικές εκτάσεις" και "αρδευόμενες καλλιέργειες" στη διαδρομή Conquense στην κεντρική Ισπανία.

Αποτελέσματα

Οι επιδράσεις της χρήσης γης, της διαχείρισης της βόσκησης καθώς και της αλληλεπίδρασης στις εποχικές παραμέτρους βλάστησης μετά το AMP σύστημα καταγράφονται στον Πίνακα 4.

H επίδραση της χρήσης γης και της βόσκησης στις εποχιακές παραμέτρους βλάστησης

Οι διαφορές που παρατηρούνται μεταξύ GR και WG στις παραμέτρους εκτιμώντας την έναρξη και τη τιμή βάσης του NDVI (val_start, val_base) συνδέονται με την επίδραση των αειθαλών ειδών δέντρων (κυρίως Q. ilex και Q. suber) χαρακτηριστικά των οικοσυστημάτων Dehesas με βάση το NDVI. Στο πλαίσιο της ΑΜP μετά την υιοθέτηση της εκ περιτροπής βόσκησης(AMP), οι υψηλότερες τιμές των παραμέτρων εκτίμησης του NDVI στην αρχή του σταδίου ανάπτυξης (val_start, val_base) και τη μέγιστη τιμή της (val_peak, val_peak, integ_large) προτείνοντας ότι το σύστημα AMP μπορεί να τονώσει την επανεκκίνηση του φθινοπώρου, οδηγώντας σε υψηλότερη παραγωγή στην αιχμή της περιόδου, η οποία ήρθε κατά μέσο όρο νωρίτερα στο πλαίσιο του AMP από ό,τι στο CON(συνεχής βόσκηση).