Бразильские исследователи разработали методологию, использующую дистанционное зондирование для картирования воздействия заморозков на посевы кукурузы. Это снижает подверженность климатическим рискам и неопределенность в отношении сельскохозяйственных потерь. Данная модель позволяет пользователям настраивать набор переменных, что делает ее полезной для других культур в различных сельскохозяйственных условиях. Она может обеспечить более точные оценки во время сбора урожая и внести вклад в разработку государственной политики, поддерживающей производственные цепочки и системы страхования.
Бразилия относится к ведущим мировым производителям зерна, в частности, кукурузы. Производство кукурузы в Бразилии за последнее десятилетие удвоилось благодаря увеличению урожая второго сезона. Однако эта положительная динамика находится под угрозой срыва из-за последних погодных условий, которые снижают доступность воды и делают посевы более подверженными неблагоприятным и частым явлениям, таким как заморозки.
В сезоне 2020/2021 года два заморозка в штате Парана привели к неурожаю, особенно в западном регионе Парана, который является важным районом для производства кукурузы. Колебание урожая в стране могут влиять как на цены, так и на мировое предложение.
На производство бразильской кукурузы сильно влияет изменение климата: посевы переживают сильные засухи, экстремальные осадки и более частые заморозки.
В ходе исследования бразильские ученые составили карту более 700 000 гектаров кукурузных полей, засеянных для второго урожая в западном мезорегионе штата Парана (в районах вокруг Толедо и Каскавела), чтобы выявить повреждения, вызванные сильными заморозками, зафиксированными в период с мая по июнь 2021 года.
Ученые объединили данные оптического дистанционного зондирования (многоспектральный прибор со средним пространственным разрешением на борту спутников миссии Sentinel-2) с методами машинного обучения (алгоритм случайного леса). Они достигли 96% точности в картировании посевов кукурузы и выявили, что 70% из них были повреждены заморозками в этот период. Они смогли составить карту пострадавших районов, используя метод, который они назвали GEEadas.
Результаты были опубликованы в журнале Remote Sensing Applications: Society and Environment .
«В 2021 году у нас была засуха, которая нарушила посевы сои в штате Парана и, как следствие, задержала посевы кукурузы. Затем, в июне, пришли новости о заморозках. В этом регионе обычно выпадает много осадков, что благоприятно сказывается на урожае. Но мы видим, что климат в последние годы не был нормальным», — говорит Маркос Адами, научный сотрудник Отдела наблюдения за Землей и геоинформатики (DIOTG) Национального института космических исследований (INPE) и один из авторов статьи.
«Неурожай в этом регионе сильно влияет на жизнь людей, большинство из которых зависит от агробизнеса. Проведение этого исследования — способ предоставить инструменты, которые дадут ответы и помогут в планировании мер, способствующих поддержанию этой важной деятельности», добавил он.
Адами уже несколько лет сотрудничает с профессором Мишелем Эустакио Дантасом Чавесом с факультета естественных наук и инженерии Государственного университета Сан-Паулу (UNESP) в Тупе в области исследований дистанционного зондирования, ориентированных на практическое применение в сельском хозяйстве.
«Производители по-прежнему сталкиваются с рядом климатических неопределенностей во время сбора урожая, особенно при экстремальных явлениях, таких как заморозки, которые имеют социальные, экономические и экологические последствия. В таких случаях необходимо определить, какая часть урожая пострадала, чтобы проинформировать фермера, банки, предоставляющие кредиты, или государственные органы. Этот метод обеспечивает точность, указывая на пострадавшую территорию и уменьшая неопределенность», — говорит Чавес, первый автор статьи.
В своем прогнозе на октябрь 2025 года Бразильский институт географии и статистики (IBGE) сообщил, что национальный урожай зерновых, бобовых и масличных культур достиг 345,6 млн тонн, что на 18% больше, чем в 2024 году, и является рекордным показателем за всю историю наблюдений. Три основных продукта — рис, кукуруза и соя — вместе составляют 93% от прогнозируемого производства и 88% от площади посевов.
Парана является вторым по величине производителем зерна в Бразилии, уступая только Мату-Гросу. Прогнозируемый объем производства кукурузы в 2025 году составляет 141,6 миллиона тонн, что также является рекордом.
Согласно исследованию, урожай 2019/2020 года составил около 103 миллионов тонн. Это вдвое больше, чем за предыдущее десятилетие, причем три четверти урожая приходится на второй сезон. В этом сезоне (в системе двойных урожаев) кукуруза выращивается после сои и собирается в период с июня по июль. Такой рост стал возможен благодаря изменениям в методах ведения сельского хозяйства, таким как внедрение новых удобрений и выращивание кукурузы с коротким циклом роста.
Как правило, второй урожай кукурузы представляет больший риск, чем первый, из-за меньшей доступности воды и подверженности климатическим явлениям, включая заморозки. Несмотря на наличие систем предупреждения о риске заморозков, в Бразилии отсутствуют точные методики оценки ущерба.
Для проверки метода исследователи сравнили площади посевов кукурузы и оценки ущерба от заморозков с официальными данными, предоставленными Департаментом сельского хозяйства и снабжения штата. Они также использовали информацию от страховых компаний. Фермеры обычно подают страховые заявления для возмещения убытков, вызванных неблагоприятными событиями. По каждому заявлению специалист по сельскому хозяйству посещает ферму и анализирует ущерб.
«В полевых условиях у сельскохозяйственных техников существуют пространственные ограничения, что является естественной особенностью этой деятельности. Наблюдение сверху с помощью изображений дистанционного зондирования позволяет нам дополнять работу техников», — пояснил Чавес.
Адами говорит, что сотрудничает с Национальной компанией снабжения (CONAB) в штатах Рио-Гранде-ду-Сул, Парана и Сан-Паулу для разработки методологий и сбора данных с целью получения более точных данных об урожайности сельскохозяйственных культур.
Источник: FAPESP.