Добровольное использование покровных культур зимой выросло на 5% в Арканзасе
Используя спутниковые снимки и государственные данные, исследователи зафиксировали увеличение на 5% добровольного (несубсидируемого) использования покровных культур фермерами Арканзаса.
Этот вывод стал результатом исследования, целью которого было определить, как и где фермеры используют покровные культуры, чтобы помочь политикам разработать более целенаправленные стимулы для их применения.
Покровные культуры, такие как клевер, овес и рожь, высаживаемые в зимние месяцы между основными товарными культурами, могут смягчить эрозию почвы, улучшить её здоровье, водоудержание и удержание питательных веществ, а также обеспечить варианты борьбы с сорняками и вредителями, согласно исследованиям Arkansas Agricultural Experiment Station.
Используя данные за 2013–2019 годы, экономисты станции показали, что внедрение покровных культур в Арканзасе наиболее сильно ассоциировалось с севооборотом соя-соя. Это важно: соя имеет экономическое значение для штата, обеспечив $2,3 млрд денежных поступлений фермерских хозяйств в 2023 году.
Выявление тенденций в том, с какими товарными культурами выращиваются покровные, было «настоящей новизной этого исследования», — сказал Ланир Нэлли, ведущий автор и руководитель отдела сельскохозяйственной экономики и агробизнеса.
«Имея GPS-координаты от National Resource Conservation Service (NRCS), мы знали, где покровные культуры выращивались для получения государственных выплат, но в литературе, особенно по Югу, очень мало данных о том, с какими культурами они чередуются», — добавил Нэлли.
Исследование, опубликованное в PLOS One, показывает, что государственная поддержка и добровольная посадка имели тенденцию расти вместе, демонстрируя положительную взаимосвязь.
Рост добровольного внедрения может быть связан с двумя причинами: либо фермеры, ранее получавшие выплаты, продолжили практику, избегая обременительной отчётности, либо имел место «эффект перелива», когда фермеры перенимали практику, видя преимущества у соседей.
«Интересно было увидеть, сколько людей делают это просто потому, что осознают экономические и экологические выгоды, и им даже не нужны государственные выплаты», — отметил Нэлли.
Восполняя пробел
Несмотря на расширение федерального финансирования стимулов с 2012 года, соотношение роста субсидируемого и добровольного внедрения оставалось неизвестным из-за сложностей с получением пространственных данных и надёжного метода идентификации добровольного применения.
Субсидируемые vs добровольные
Как государственно поддерживаемые, так и добровольно высаженные покровные культуры со временем стали обычным явлением в исследуемом регионе. Данные NRCS показали, что субсидируемые акры изначально были очень низкими (около 9 600 акров в 2013 году) и оставались таковыми до 2017 года. Но в 2018 году они резко выросли до более чем 94 000 акров, а в 2019 году достигли около 201 000 акров.
В том же регионе добровольные покровные культуры увеличились примерно на 5%, добавив около 36 000 акров.
Тенденции товарных культур
Данные также оценивали тенденции в частоте выращивания основных товарных культур до и после зимних покровных культур.
За период исследования доля посевов сои в исследуемом районе, предшествовавших покровным культурам, выросла примерно с 4,75% до максимума около 8% в 2018 году, а затем снизилась примерно до 6% в 2019 году.
Частота посадки хлопка и кукурузы перед покровными культурами также увеличилась, но в меньшей степени.
Анализируя, какие культуры высаживались после покровных, наблюдалась схожая тенденция. К 2019 году 6% акров сои были засеяны после зимних покровных культур, что на 2% больше, чем в 2013 году. Доля акров кукурузы и хлопка после покровных культур также выросла примерно с 0,25% до 1,75% для кукурузы и чуть более 2% для хлопка.
Исследуя годовые севообороты, исследователи обнаружили, что ротация соя-соя без покровных культур была наиболее частой схемой, составляя 21% акров в 2013 году и снизившись до 18% в 2019 году.
Ротация соя-соя с покровными культурами составляла 2% акров в 2013 году и выросла до 3% в 2019 году.
Методология
Команда преодолела несколько технических препятствий, включая неточности GPS-координат.
Для получения покоординатного (пиксельного) идентификационного изображения покровных культур использовались Google Earth Engine и данные NASA Landsat 8 Operational Land Imager Top of Atmosphere в сочетании с набором данных о покровных культурах USDA-NRCS. Landsat 8 обеспечивал дистанционное зондирование с пространственным разрешением 30 метров и временным разрешением 16 дней.
Для идентификации покровных культур использовались месяцы с ноября по март. Для соблюдения соглашений об обмене данными USDA-NRCS и конфиденциальности классифицированные площади были агрегированы на уровне округа.
Облачный покров был исключён из спутниковых данных, а для идентификации площадей покровных культур с использованием множества спектральных отражающих полос и индексов применялся алгоритм машинного обучения.