تقييم إمكانات إنتاجية الأراضي في بيلاروسيا

ملاحظة: تم إنجاز هذا المشروع بدعم من برنامج التعاون البحثي المشترك لتحالف المنظمات العلمية الدولية (ANSO) في إطار مبادرة الحزام والطريق.

خلفية المشروع

تم إعداد البيانات ودمجها باستخدام Sentinel Hub وGoogle Earth Engine. وُصفت عينات التدريب باستخدام مجموعات بيانات متاحة للعموم، ومنشورات، وتفسير بصري. ثم استُخدمت طريقة التعلم الخاضع للإشراف OBIA-RF (الغابة العشوائية الموجهة للكائنات) لتصنيف واستخراج خصائص الغطاء الأرضي من مجموعات البيانات الزراعية والحرجية. وأخيرًا، أُجريت عمليات رسم الخرائط والتحليل الإحصائي. وقُيِّمَت الإمكانات البيئية للتربة من خلال دمج بيانات الأرصاد الجوية وبيانات التربة.

يقدم هذا المقال بشكل أساسي تقييم إمكانات إنتاجية الأراضي في بيلاروسيا باستخدام نموذج عاملي للضوء ودرجة الحرارة، وهو أيضًا الجزء الأخير من هذا المشروع.

استنادًا إلى النموذج الأساسي، تمت إضافة بيانات تصنيف استخدام الأراضي ومؤشر الغطاء النباتي كمتغيرات تكميلية، وتم إعادة تخصيص أوزان كل متغير وفقًا للبيانات الفعلية التي تم الحصول عليها.

△الشكل 1. مخطط انسيابي لتقييم إمكانات إنتاجية الأراضي

عملية المشروع الأساسية

نموذج تقييم إمكانات إنتاجية الأراضي:

نموذج عاملي للضوء ودرجة الحرارة

يتم تقييم إمكانات الإنتاج الضوئي من خلال الجمع بين المعايير المناخية والتربة والمحاصيل.

إمكانات الإنتاج الضوئي:

مسؤول هوانغ بينجوي:

*هوانغ بينجوي (1978)

يمثل YQ إمكانات الإنتاج الضوئي (كجم/ساعة متر مربع).

يمثل Q إجمالي الإشعاع الشمسي (كال/سم²).

يمثل ε نسبة الضوء المرئي في نطاق الطول الموجي 0.38-0.71 ميكرومتر للإشعاع الشمسي.

α هي معامل الانعكاس

β هو معدل التسرب

يمثل ρ معدل الامتصاص غير الفعال للأعضاء غير القادرة على التمثيل الضوئي، والذي تم اعتباره بنسبة 10٪.

γ هو حد تشبع الضوء

φ هي الكفاءة الكمية، وتأخذ قيمتها 0.224.

ω يمثل كفاءة التنفس

يمثل H الطاقة اللازمة لإنتاج 1 غرام من المادة الجافة، بقيمة متوسطة تبلغ 4.25 كيلو كالوري.

يمثل 8% محتوى العناصر الغذائية غير العضوية في النبات.

إمكانات الإنتاج الكهروضوئي الحراري:

يمثل R الهطول (مم)، ويمثل E0 التبخر (مم).

إمكانات إنتاجية الأراضي:

Nu هو مؤشر العناصر الغذائية في التربة، و Om هو مؤشر المادة العضوية في التربة.

في الصيغة: Au و Ap و Ak هي محتويات النيتروجين المتاح والفوسفور المتاح والبوتاسيوم المتاح في التربة (ملغم/كغم) على التوالي، و Om هو محتوى المادة العضوية في التربة.

ينقسم النموذج إلى جزأين رئيسيين: تقييم المحاصيل وتقييم التربة. يشمل تقييم المحاصيل بيانات التضاريس والأرصاد الجوية ومؤشرات الغطاء النباتي، بينما يركز تقييم التربة بشكل أساسي على محتوى العناصر الغذائية فيها. تُستقى بيانات الأرصاد الجوية التاريخية من مجموعة بيانات ERA5-Land، بينما تُستقى بيانات التربة من مجموعة بيانات التربة العالمية المستخدمة في نماذج نظام الأرض (GSDE). يُحسب مؤشر NDVI باستخدام بيانات الأقمار الصناعية Sentinel-2 وLandsat 7/8. تُحسب درجات الحرارة والهطول المطري السنوي المتراكم بناءً على بيانات الأرصاد الجوية التاريخية بالساعة، ثم تُحوّل إلى بيانات نقطية. يُجمع مؤشر NDVI بناءً على السنة. وأخيرًا، تُحاذى البيانات باستخدام نموذج نقطي قياسي، ويُطبق نموذج عاملي للضوء ودرجة الحرارة لحساب ورسم مؤشر إمكانات إنتاجية الأرض السنوي.

نتائج المشروع

△ الشكل 2. توزيع إمكانات إنتاجية الأراضي في بيلاروسيا، 2014-2023

الشكل 3. التغيرات في إمكانات إنتاجية الأراضي في مناطق مختلفة من بيلاروسيا، 2014-2023

كما هو موضح في الشكلين 2 و3، يُظهر التوزيع المكاني لإمكانات إنتاجية الأراضي تباينًا طفيفًا نسبيًا. بين عامي 2014 و2019، شهدت إمكانات إنتاجية الأراضي في كل منطقة اتجاهًا تنازليًا تدريجيًا. ومن المرجح أن يكون سبب الزيادة في المناطق التي شهدت ارتفاعًا بعد عام 2019 هو زيادة هطول الأمطار. مع ذلك، انخفضت إمكانات إنتاجية الأراضي بشكل ملحوظ في عامي 2022 و2023، ربما بسبب تأثير زيادة الغطاء السحابي على جودة صور الأقمار الصناعية وتوافرها، مما أدى إلى فقدان بيانات مؤشر الغطاء النباتي (NDVI) أو انخفاضها بشكل غير طبيعي في بعض المناطق، فضلًا عن هطول أمطار غير طبيعي في مناطق أخرى.

إن الجمع بين بيانات توزيع إمكانات إنتاجية الأراضي وبيانات استخدام الأراضي وتغطيتها يمكن أن يوفر مراجع أكثر تعمقًا وشمولية وتحديدًا لتنمية الغابات الإقليمية، وصياغة السياسات الزراعية الإقليمية، والتخطيط طويل الأجل لاستخدام الأراضي، وتنفيذ مشاريع إصلاح التربة وحمايتها.