THE EFFECT OF TOPOGRAPHIC CORRECTION METHODS SUN CANOPY SENSOR + C CORRECTION (SCS + C) ON THE ACCURACY OF THE RESULTS OF VARIOUS CLASSIFICATION METHODS IN LANDSAT 8 SURFACE REFLECTANCE IMAGE

In the land cover classification process using the optical system remote sensing satellite data, there are problems in hilly areas where the lighting on the slopes facing or backward from the sun produces different spectral responses. In this study, we will analyze the effect of topographic correction on the Sun Canopy Sensor + C Correction (SCS + C) method on the accuracy of the classification results on the LANDSAT 8 surface reflectance image using Google Earth Engine (GEE). The results showed an increase in classification accuracy after topographic correction using the Support Vector Machine (SVM) method, Classification and Regression Tree (CRT), Random Forest (RF), and Minimum Distance (MD), respectively 4.45%, 3.33%, 2.23%, and 2.22%. The topographic correction applied to the Maximum Entropy (ME) classification methods failed to improve accuracy. It can be concluded that topographic correction can improve the accuracy of land cover classification results, especially in hilly area

Measuring and modelling carbon stocks in rubber (Hevea brasiliensis) dominated landscapes in Subtropical China

Rubber plantation has been rapidly expanded in Montane Mainland South East Asia in past decades. Limited by long-term monitoring data availability, the impacts of environmental change on rubber trees carbon stock development still not fully understood. Against global warming background, in order to better facilitate regional forest management, we applied synergetic approach combining field survey and modelling tools to improve predictions of dynamic carbon stock changes. The trade-off analysis regarding to rubber carbon stock and latex production optimization was further discussed in view of sustainable rubber cultivation. The first study explored the impact of regional land-use changes on landscape carbon balances. The Naban River Watershed National Nature Reserve (NRWNNR), Xishuangbanna, China, was selected as a case study location. Carbon stocks were evaluated using the Rapid Carbon Stock Appraisal (RaCSA) method based on tree, plot, land use and landscape level assessments of carbon stocks, integrating field sampling with remote sensing and GIS technology. The results showed that rubber plantations had larger time-averaged carbon stocks than non-forest land use types (agricultural crops, bush and grassland) but much lower than natural forest. During 23 years (1989-2012), the whole landscape of the nature reserve (26574 ha) gained 0.644 Tg C. Despite rubber expansion, the reforestation activities conducted in NRWNNR were able to enhance the carbon stocks. Regional evaluation of the carbon sequestration potential of rubber trees depends largely on the selection of suitable allometric equations and the biomass-to-carbon conversion factor. The second study developed generic allometric equations for rubber trees, covering rotation lengths of 4-35 years, within elevation gradient of 621-1,127 m, and locally used rubber tree clones (GT1, PRIM600, Yunyan77-4) in mountainous South Western China. Allometric equations for aboveground biomass (AGB) estimations considering diameter at breast height (DBH), tree height, and wood density were superior to other equations. We also tested goodness of fit for the recently proposed pan-tropical forest model. The results displayed that prediction of AGB by the model calibrated with the harvested rubber tree biomass and wood density was more accurate than the results produced by the pan-tropical forest model adjusted to local conditions. The relationships between DBH and height and between DBH and biomass were influenced by tapping, therefore biomass and C stock calculations for rubber have to be done using species-specific allometric equations. Based on the analysis of environmental factors acting at the landscape level, we noticed that above- and belowground carbon stocks were mostly affected by stand age, soil clay content, aspect, and planting density. The results of this study provide reference for reliable carbon accounting in other rubber-cultivated regions. In the last study, we explored how rubber trees growth and production response to climate change and regional management strategies (cultivation elevation, planting density). We applied the process-based Land Use Change Impact Assessment tool (LUCIA) calibrated with detailed ground survey data to model tree biomass development and latex yield in rubber plantations at the tree, plot and landscape level. Model simulation showed that during a 40-year rotation, lowland rubber plantations (< 900m) grew quicker and had larger latex yield than highland rubber (&#8807;900m). High planting density rubber plantations showed 5% higher above ground biomass than those at low- and medium-planting density. The mean total biomass and cumulative latex yield per tree over 40 years increased by 28% and 48%, respectively, when climate change scenarios were modelled from baseline to highest CO2 emission scenario (RCP 8.5). The same trend of biomass and latex yield increase with climate change was observed at plot level. Denser plantations had larger biomass, but the cumulative latex production decreased dramatically. The spatially explicit output maps produced during modelling could help maximize carbon stock and latex production of regional rubber plantations. Overall, rubber-based system required for appropriate monitoring scale in both temporal aspect (daily-, monthly-, and yearly-level) and in spatial aspect (pixel-, land use-, watershed-, and landscape- level). The findings from present study highlighted the important application of ecological modelling tools in nature resources management. The lessons learned here could be applicable for other rubber-cultivated regions, by updating with site-specific environmental variables. The significant role of rubber tree not limited in its nature latex production, it also lies in its great carbon sequestration potential. Our results here provided entry point for future developing comprehensive climate change adaption and mitigation strategies in South East Asia. By making use of interdisplinary cooperation, the sustainable rubber cultivation in Great Mekong Regions could be well realized.In den vergangenen Jahrzehnten wurde der Kautschukanbau in den Bergregionen des südostasiatischen Festlandes rasch ausgebaut. Die Auswirkungen von Umweltveränderungen auf die Entwicklung des Kohlenstoffbestandes von Kautschukbäumen sind durch die eingeschränkte Verfügbarkeit von Langzeit-Monitoring-Daten noch nicht vollständig geklärt. Vor dem Hintergrund der globalen Erwärmung und um die regionale Waldbewirtschaftung zu unterstützen, haben wir einen synergetischen Ansatz angewandt, der Feldmessungen und Modellierungswerkzeuge kombiniert, um die Vorhersage dynamischer Veränderungen der Kohlenstoffbestände zu verbessern. Die Kosten-Nutzen Abwägung für einen nachhaltigen Kautschukanbau bezüglich der Kautschuk-Kohlenstoffvorräte und der Optimierung der Latexproduktion wird im Weiteren diskutiert. Die erste Studie untersuchte die Auswirkungen regionaler Landnutzungsänderungen auf die Kohlenstoffbilanz der Landschaft. Das Naban River Watershed National Nature Reserve (NRWNNNR), Xishuangbanna, China, wurde als Fallstudienstandort ausgewählt. Die Bewertung der Kohlenstoffvorräte erfolgte mit der Rapid Carbon Stock Appraisal (RaCSA)-Methode. Diese basiert auf der Bewertung von Kohlenstoffvorräten auf dem Niveau von Bäumen, Grundstücken, Landnutzung und Landschaft, mit Einbindung von Feldprobennahme verbunden mit Fernerkundung und GIS-Technologie. Die Ergebnisse zeigten, dass Kautschukplantagen einen größeren zeitgemittelten Kohlenstoffvorrat hatten als nicht-forstliche Landnutzungsarten (Ackerland, Busch- und Grünland), aber viel weniger als natürliche Wälder. Während 23 Jahren (1989-2012) gewann das gesamte Gebiet des Naturschutzgebietes (26574 ha) 0,644 Tg C hinzu. Trotz Ausdehnung der Kautschukanbauflächen konnten die Aufforstungsaktivitäten in NRWNNR die Kohlenstoffvorräte erhöhen. Die regionale Bewertung des Kohlenstoffsequestrierungspotenzials von Kautschukbäumen hängt wesentlich von der Auswahl geeigneter allometrischer Gleichungen und des Biomasse-Kohlenstoff-Umwandlungsfaktors ab. Die zweite Studie entwickelte allgemeine allometrische Gleichungen für Kautschukbäume, basierend auf Daten aus Kautschukplantagen mit Umtriebszeiten von 4-35 Jahren, Höhenlagen von 621-1.127 m und lokal verwendeten Kautschukbaumklonen (GT1, PRIM600, Yunyan77-4) im bergigen Südwesten Chinas. Allometrische Gleichungen zur Berechnung der oberirdischen Biomasse (AGB), welche den Durchmesser in Brusthöhe (DBH), Baumhöhe und Holzdichte berücksichtigten, waren anderen Gleichungen überlegen. Wir haben auch die Anpassungsgüte des kürzlich vorgeschlagene pan-tropische Waldmodell getestet. Die Ergebnisse zeigten, dass die Vorhersage der AGB durch das mit der destruktiv bestimmten Biomasse und der Holzdichte kalibrierte Modell genauer war als die Ergebnisse des pan-tropischen Waldmodells, das an die lokalen Bedingungen angepasst wurde. Die Beziehungen zwischen DBH und Höhe, und DBH und Biomasse wurden durch die Anzapfung der Bäume beeinflusst. Aufgrund dessen müssen Biomasse- und C-Bestandsberechnungen für Kautschuk mit artspezifischen allometrischen Gleichungen durchgeführt werden. Basierend auf der Analyse von Umweltfaktoren, die auf Landschaftsebene wirken, stellten wir fest, dass die ober- und unterirdischen Kohlenstoffvorräte vor allem durch das Bestandsalter, den Tongehalt des Bodens, die Hanglage und die Pflanzdichte beeinflusst wurden. Die Ergebnisse dieser Studie liefern Anhaltspunkte für eine zuverlässige Kohlenstoffbilanzierung in anderen Kautschukanbaugebieten. In der letzten Studie haben wir untersucht, wie Kautschukbäume auf den Klimawandel und regionalen Managementstrategien (Anbauhöhe, Pflanzdichte) reagieren. Wir setzten das prozessbasierte Land Use Change Impact Assessment Tool (LUCIA) ein, das mit detaillierten Bodenuntersuchungsdaten kalibriert wurde, um die Entwicklung der Baumbiomasse und den Latexertrag in Kautschukplantagen auf Baum-, Parzelle- und Landschaftsebene zu modellieren. Die Modellsimulation zeigte, dass während einer 40-jährigen Rotationzeit die Flachland-Kautschukplantagen (< 900m) schneller wuchsen und eine höhere Latexausbeute hatten als die Hochland-Kautschukplantagen (&#8807;900m). Kautschukplantagen mit hoher Pflanzdichte zeigten eine um 5% höhere oberirdische Biomasse als solche mit niedriger und mittlerer Pflanzdichte. Der durchschnittliche Gesamtertrag an Biomasse und der kumulative Latexertrag pro Baum stieg in 40 Jahren um 28% bzw. 48%, wenn die Klimaszenarien vom Basisszenario bis zum höchsten CO2-Emissionsszenario (RCP 8. 5) durchsimuliert wurden. Dieser Trend der Zunahme der Biomasse- und Latexausbeute mit verstärktem Klimawandel wurde auch auf der Ebene der Parzelle beobachtet. Dichtere Plantagen hatten eine größere Biomasse, aber die kumulative Latexproduktion ging drastisch zurück. Die während der Modellierung erstellten räumlich expliziten Output-Karten könnten helfen, die Kohlenstoffvorräte und die Latexproduktion regionaler Kautschukplantagen zu maximieren. Allgemein ist für ein angemessenes Monitoring ein Kautschuk-basiertes System erforderlich, das sowohl in zeitlicher Hinsicht (Tages-, Monats- und Jahresebene) als auch in räumlicher Hinsicht (Pixel-, Landnutzungs-, Wassereinzugs- und Landschaftsebene) geeignet ist. Die Ergebnisse der vorliegenden Studie verdeutlichen die Bedeutung ökologischer Modellierungswerkzeuge im Naturressourcenmanagement. Die hier gemachten Erfahrungen könnten auch auf andere Kautschukanbaugebiete übertragen werden, indem sie mit standortspezifischen Umweltvariablen aktualisiert werden. Die bedeutende Rolle des Kautschukbaums ist nicht nur auf dieHerstellung von Naturlatex beschränkt, sondern liegt auch in seinem großen Potenzial zur Kohlenstoffbindung. Unsere Ergebnisse lieferen den Ausgangspunkt für die künftige Entwicklung umfassender Strategien zur Anpassung an den Klimawandel und zur Eindämmung des Klimawandels in Südostasien. Durch interdisziplinäre Zusammenarbeit könnte der nachhaltige Kautschukanbau in den Großen Mekong-Regionen realisiert werden

UNCERTAINTY IN ABOVE-AND BELOW-GROUND CARBON BIOMASS IN MAJOR LAND COVERS IN SOUTHEAST ASIA: IMPLICATIONS FOR BIOMASS CARBON ASSESSMENTS FOR REDD+ INITIATIVES

Master'sMASTER OF SOCIAL SCIENCE

Rubber production in Continental Southeast Asia : its potentialities and limitations

This thesis focuses on three climate-related aspects of Para rubber (Hevea brasiliensis) cultivation in areas where altitudes and latitudes higher than its endemic range create conditions which are labeled nontraditional, suboptimal or marginal for rubber cultivation: 1. rubber yield in relation to the meteorological conditions preceding harvest events, 2. potential geographical shifts in rubber cultivation through climate change and 3. assessment of climate driven susceptibility to South American leaf blight (Pseudocercospora ulei) of rubber.Untersucht wurden im Rahmen der Dissertation drei klimabezogene Aspekte des Kautschukanbaus (Hevea brasiliensis) in Gebieten, die im Allgemeinen auf Grund ihrer geographischen Lage (nördl./südl. des 10. Breitengrades) als suboptimal, nicht-traditionell oder wenig geeignet beschrieben werden. Dabei stand die Bildung von Ertragsmodellen in direkter Abhängigkeit von lokalen Wetterbedingungen und die durch den Klimawandel entstehenden Optionen zur Expansion und/oder Reduktion der Flächen für den Kautschukanbau auf überregionaler Ebene, sowie die globale Risikobewertung für die Infektionswahrscheinlichkeit mit der südamerikanischen Blattfallkrankheit (Pseudocercospora ulei) im Zentrum der Arbeit

Industrial Agriculture and Ape Conservation

This second volume in an important series examines the interface between ape conservation and industrial agriculture, presenting original research as well as topical case studies. It aims to influence debate, practice and policy for a broad range of policy makers, industry experts, decision makers, academics, researchers and NGOs. This title is also available as Open Access via Cambridge Books Online

Tree community structure and carbon stock of a secondary forest in Universiti Teknologi Malaysia campus

Recently, anthropogenic activities such as forest logging, plantation and urban development have influenced the growth of secondary forests throughout the tropics. In Universiti Teknologi Malaysia (UTM), secondary forest has emerged after the removal of rubber plantation, which has led this study to identify secondary forest composition, estimate the amount of carbon stock from the above-ground biomass (AGB), below-ground biomass (BGB) and soil organic carbon, and identify tree distribution based on soil, chemical and physical properties. In this study, 200 plots with an area of 100 m2 each were established within UTM‘s secondary forest. The diameter at breast height (DBH), the tree height, coordinates for each tree species and soil samples were collected. Top-soil samples in 50 selected plots were collected and analysed for texture, pH, base cation and available nutrients, including Mg, P and K. Shannon diversity index was applied in measuring species diversity. Then, a satellite image acquisition from Pleiades and spectral radiometer data collection were carried out to compile spectral data of fresh leaves from 25 species. For species composition, a total of 1,917 tree stands, comprising 25 species from 17 genera and 15 families were enumerated in all the study plots. Euphorbiaceae is the largest family with a total basal area (BA) of 29.6 m2/ha which contributes to the high density in UTM secondary forest. The Shannon Diversity Index in UTM secondary forest was 2.248 (Hmax= 3.219) which is lower than for primary forest. The total tree biomass was 84.6 t/ha, which was composed of AGB of 61.3 t/ha and BGB of 23.3 t/ha. The amount of carbon stock in this forest was 40.1 t/ha for AGB (28.8 t/ha), BGB (11 t/ha), and in the soil (0.79 t/ha). The total amount of soil organic carbon in UTM was 37.39 t/ha. Finally, ordinations by using Canonical Correspondence Analysis (CCA) indicated that soil, chemical and physical factors had no relationship with vegetation distribution. According to supervised classification for carbon stock estimation, the total carbon stock from 173.80 hectares of secondary forest in UTM amounted to 11,731.5 tonnes of carbon. Therefore, the secondary forest in UTM should be conserved as a carbon reservoir

Tree community structure and carbon strock of a secondary forest in Universiti Teknologi Malaysia Campus

Recently, anthropogenic activities such as forest logging, plantation and urban development have influenced the growth of secondary forests throughout the tropics. In Universiti Teknologi Malaysia (UTM), secondary forest has emerged after the removal of rubber plantation, which has led this study to identify secondary forest composition, estimate the amount of carbon stock from the above-ground biomass (AGB), below-ground biomass (BGB) and soil organic carbon, and identify tree distribution based on soil, chemical and physical properties. In this study, 200 plots with an area of 100 m2 each were established within UTM‘s secondary forest. The diameter at breast height (DBH), the tree height, coordinates for each tree species and soil samples were collected. Top-soil samples in 50 selected plots were collected and analysed for texture, pH, base cation and available nutrients, including Mg, P and K. Shannon diversity index was applied in measuring species diversity. Then, a satellite image acquisition from Pleiades and spectral radiometer data collection were carried out to compile spectral data of fresh leaves from 25 species. For species composition, a total of 1,917 tree stands, comprising 25 species from 17 genera and 15 families were enumerated in all the study plots. Euphorbiaceae is the largest family with a total basal area (BA) of 29.6 m2/ha which contributes to the high density in UTM secondary forest. The Shannon Diversity Index in UTM secondary forest was 2.248 (Hmax= 3.219) which is lower than for primary forest. The total tree biomass was 84.6 t/ha, which was composed of AGB of 61.3 t/ha and BGB of 23.3 t/ha. The amount of carbon stock in this forest was 40.1 t/ha for AGB (28.8 t/ha), BGB (11 t/ha), and in the soil (0.79 t/ha). The total amount of soil organic carbon in UTM was 37.39 t/ha. Finally, ordinations by using Canonical Correspondence Analysis (CCA) indicated that soil, chemical and physical factors had no relationship with vegetation distribution. According to supervised classification for carbon stock estimation, the total carbon stock from 173.80 hectares of secondary forest in UTM amounted to 11,731.5 tonnes of carbon. Therefore, the secondary forest in UTM should be conserved as a carbon reservoir

Modelling weed management effects on soil erosion in rubber plantations in Southwest China

Land use in Xishuangbanna, Southwest China, a typical subtropical rain forest region, has been dramatically changed over the past 30 years. Driven by favorable market opportunities, a rapid expansion of rubber plantations has taken place. This disturbs forests and land occupied by traditional swidden agriculture thus strongly affecting hydrological/erosion processes, and threatening soil fertility and water quality. The presented PhD thesis aimed at assessing farmer acceptable soil conservation strategies in rubber plantations that efficiently control on-site soil loss over an entire rotation time (25 40 years) and off-site sediment yield in the watershed. The study started with field investigations on erosion processes and soil conservation management options in rubber plantations (Chapter 2 and 3). Based on the field data, the physically based model Land Use Change Impact Assessment (LUCIA) was employed to assess long-term conservation effects in rubber plantations (Chapter 4) and scale effects on sediment yield in the watershed (Chapter 5). Specifically, the first study aimed at assessing soil loss in rubber plantations of different ages (4, 12, 18, 25 and 36 year old) and relating erosion potential to surface cover and fine root density by applying the Universal Soil Loss Equation (USLE) model. This study adopted the space-for-time substitution for field experimental design instead of establishing a long-term observation. Spatial heterogeneity of soil properties (e.g. texture, organic carbon content) and topography (slope steepness and length) interfered erosion at different plantation ages. To meet this challenge, namely account for possible impacts of soil properties and slope on erosion, the empirical USLE model was applied in data analysis to calculate the combined annual cover, management and support practice factor CP, which represents ecosystem erosivity. Calculated CP values varied with the growth phase of rubber in the range of 0.006 - 0.03. Surface cover was recognized as the major driver responsible for the erosive potential changes in rubber plantations. The mid-age rubber plantation exhibited the largest erosion (3 Mg ha-1) due to relatively low surface cover (40%-60%) during the rainy season, which was attributed to low weed cover (below 20%) and the low surface-litter cover favored by a high decomposition rate. Based on the results of the first study, the second study focused on reducing soil loss in rubber plantations by maintaining a high surface cover through improved weed management. Among the different weeding strategies tested, no-weeding most efficiently reduced on-site soil loss to 0.5 Mg ha-1. However, due to the low farmer acceptance of the no-weeding option, we recommend reducing herbicide application to a single dose at the beginning of the rainy season (once-weeding) to better conserve soil as well as inhibiting overgrowth of the understory vegetation. As the second experiment lasted only one-year, while rubber plantation is a perennial crop with a commercial lifespan of 25 40 years, the third study applied the LUCIA model to simulate the temporal dynamics of soil erosion in rubber plantations under different weeding strategies. The erosion module in LUCIA was extended to simulate both runoff and rainfall based soil detachment to better reflect the impact of the multi-layer structure of the plantation canopy. The improved LUCIA model successfully represented weed management effects on soil loss and runoff at the test site with a modelling efficiency (EF) of 0.5-0.96 and R2 of 0.64-0.92. Long-term simulation results confirmed that once-weeding controlled annual soil loss below 1 Mg ha-1 and kept weed cover below 50%. Therefore, this weeding strategy was suggested as an eco- and farmer friendly management in rubber plantations. Furthermore, LUCIA was applied at watershed level to evaluate plot conservation impact on sediment yield. Two neighboring sub-watersheds with different land cover were chosen: one a forest dominated (S1, control), the other with a mosaic land use (S2), which served to assess mono-conservation (conservation only in rubber plantations) and multi-conservation (conservation in maize, rubber and tea plantations) effects on total sediment yields. The model was well calibrated and validated based on peak flow (EF of 0.70 for calibration and 0.83 for validation) and sediment yield (EF of 0.71 for calibration and 0.95 for validation) measured from the two watersheds outlet points. Model results showed that improved weed management in rubber plantations can efficiently reduce the total sediment yields by 20%; while multi-conservation was largely able to offset increased sediment yields by land use change. In summary, while exploring the dynamics of erosion processes in rubber plantations, a physically based model (LUCIA) was extended and applied to simulate weed management effects over an entire crop cycle (40 years) and implications at higher scale level (watershed sediment yield). Once-weeding per year was identified as an improved management to reduce on-site erosion and off-site sediment yield. But to fully offset increased sediment yield by land use change, a multi-conservation strategy should be employed, which not only focuses on new land uses, like rubber plantations, but also takes care of traditional agricultural types. A conceptual framework is proposed to further assess the specific sub-watershed erosion (e.g. sediment or water yield) effects in large watersheds by spatially combining process-oriented and data-driven (e.g. statistic based, machine learning based) models. This study also serves as a case study to investigate ecological issues (e.g. erosion processes, land use change impact) based on short-term data and modelling in the absence of long-term observations.Die Landnutzung in Xishuangbanna, Südwestchina, einer typischen subtropischen Regenwaldregion, hat sich in den letzten 30 Jahren dramatisch verändert. Getrieben von günstigen Marktchancen hat ein rapider Ausbau von Kautschukplantagen stattgefunden. Dies beeinflusst Wälder und Flächen, die durch traditionellem Brandrodungsackerbau bewirtschaftet werden, was starke Auswirkungen auf hydrologische Prozesse und Erosionsprozesse hat und die Bodenfruchtbarkeit und Wasserqualität bedroht. Die vorliegende Dissertation zielte auf die Bewertung von akzeptablen Bodenschutzstrategien für Landwirte in Kautschukplantagen ab, die den Bodenverlust innerhalb des Standortes während einer ganzen Rotationszeit (25 - 40 Jahre) und den Sedimentausstoß außerhalb des Standortes im Wassereinzugsgebiet effizient kontrollieren. Die Studie begann mit Felduntersuchungen zu Erosionsprozessen und Bodenschutz-Managementoptionen in Kautschukplantagen (Kapitel 2 und 3). Basierend auf den Felddaten wurde das physikalisch basierte Modell "Land Use Change Impact Assessment" (LUCIA) eingesetzt, um Langzeitschutzeffekte in Kautschukplantagen (Kapitel 4) und Skaleffekte auf den Sedimentausstoß im Wassereinzugsgebiet zu bewerten (Kapitel 5). Konkret zielte die erste Studie darauf ab, den Bodenverlust in Kautschukplantagen unterschiedlichen Alters (4, 12, 18, 25 und 36 Jahre alt) zu untersuchen und das Erosionspotenzial mit der Allgemeinen Bodenabtragsgleichung (USLE) in Beziehung zur Oberflächenbedeckung und Feinwurzeldichte zu setzen. In dieser Studie wurde die space-for-time substitution für experimentelle Feldforschung anstelle einer Langzeitbeobachtung übernommen. Räumliche Heterogenität der Bodeneigenschaften (z. B. Textur, organischer Kohlenstoffgehalt) und Topographie (Neigungssteilheit und -länge) beeinträchtigten die Erosion bei verschiedenen Pflanzungsaltern. Um dieser Herausforderung zu begegnen, nämlich mögliche Auswirkungen von Bodeneigenschaften und Gefälle auf die Erosion zu berücksichtigen, wurde das empirische USLE-Modell in der Datenanalyse, zur Berechnung der kombinierten jährlichen Bodenbedeckung, Management und support practice factor (CP), das die Ökosystem-Erosivität darstellt, verwendet. Berechnete CP-Werte variierten mit der Wachstumsphase von Kautschuk im Bereich von 0,006-0,03. Die Oberflächenbedeckung wurde als der Haupttreiber für Änderungen des erosiven Potentials in Kautschukplantagen anerkannt. Die Kautschukplantage mittleren Alters wies aufgrund der relativ geringen Oberflächenbedeckung (40% -60%) während der Regenzeit die größte Erosion (3 Mg ha-1) auf. Dies wurde auf einen geringen Unkrautbewuchs (unter 20%) und eine geringe Bodenbedeckung durch Oberflächenstreu, verursacht durch eine hohe Zersetzungsrate, zurückgeführt. Basierend auf den Ergebnissen der ersten Studie konzentrierte sich die zweite Studie auf die Verringerung des Bodenverlusts in Kautschukplantagen, indem eine hohe Oberflächenbedeckung durch verbessertes Unkrautmanagement aufrechterhalten wurde. Unter den verschiedenen getesteten Unkrautbekämpfungsstrategien reduzierte no-weeding den Bodenverlust vor Ort auf 0,5 Mg ha-1 am effizientesten. Aufgrund der geringen Akzeptanz der Unkrautbekämpfung durch den Landwirt empfehlen wir jedoch zu Beginn der Regenzeit (einmaliges Unkrautjäten) eine Herbizidapplikation auf eine Einzeldosis zu reduzieren, um den Boden besser zu erhalten und das Überwachsen der Unterholzvegetation zu verhindern. Da das zweite Experiment nur ein Jahr dauerte, während die Kautschukplantage eine mehrjährige Pflanze mit einer kommerziellen Lebensdauer von 25 bis 40 Jahren ist, wurde in der dritten Studie das LUCIA-Modell zur Simulation der zeitlichen Dynamik der Bodenerosion in Kautschukplantagen unter verschiedenen Strategien eingesetzt. Das Erosionsmodul in LUCIA wurde erweitert, um sowohl oberflächenabfluss- als auch niederschlagsbedingte Bodenerosion zu simulieren, um den Einfluss der mehrschichtigen Struktur des Plantagenschirms besser widerzuspiegeln. Das verbesserte LUCIA-Modell stellte erfolgreich die Auswirkungen des Unkrautmanagements auf den Bodenverlust und den Oberflächenabfluss am Versuchsstandort mit einer Modellierungseffizienz (EF) von 0,5-0,96 und R2 von 0,64-0,92 dar. Die Ergebnisse der Langzeitsimulationen bestätigten, dass "einmaliges Jäten" den jährlichen Bodenverlust unter 1 Mg ha-1 kontrollierte und die Unkrautabdeckung unter 50% hielt. Daher wurde diese Unkrautbekämpfungsstrategie als umwelt- und landwirtfreundliches Management in Kautschukplantagen vorgeschlagen. Darüber hinaus wurde LUCIA auf Wassereinzugsgebietsebene angewendet, um die Auswirkung der Flächenerhaltung auf den Sedimentausstoß zu bewerten. Zur Bewertung der Auswirkungen auf die Gesamtsedimentmengen wurden zwei benachbarte Teileinzugsgebiete mit unterschiedlicher Landbedeckung ausgewählt. Für die Auswirkungen von Einzelschutz (mono-conservation; Schutz nur in Kautschukplantagen) hat eine von Wald dominierende Landnutzung (S1, Kontrolle) gedient und für die Auswirkungen von Mehrfachschutz (multi-conservation; Schutz in Mais-, Kautschuk- und Teeplantagen) eine Mosaiklandnutzung (S2). Das Modell wurde gut kalibriert und validiert basierend auf dem Peak-Flow (EF von 0,70 für die Kalibrierung und 0,83 für die Validierung) und dem Sedimentertrag (EF von 0,71 für die Kalibrierung und 0,95 für die Validierung), die an den zwei Austrittsstellen des Wassereinzugsgebiets gemessen wurden. Die Modellergebnisse zeigten, dass ein verbessertes Unkrautmanagement in Kautschukplantagen die gesamten Sedimentausbeuten um 20% reduzieren kann; während Mehrfachschutz weitgehend in der Lage war, erhöhte Sedimenterträge durch Landnutzungsänderungen auszugleichen. Zusammenfassend wurde, während der Untersuchung der Dynamik von Erosionsprozessen in Kautschukplantagen, ein physikalisch basiertes Modell (LUCIA) erweitert und angewendet, um Unkrautmanagementeffekte über einen gesamten Erntezyklus (40 Jahre) und Implikationen auf höherer Maßstabsebene (Wasserscheidensedimentmenge) zu simulieren. Einmaliges Unkrautbekämpfung pro Jahr wurde als verbessertes Management identifiziert, um die Erosion vor Ort und den Sedimentaustrag außerhalb des Wassereinzugsgebietes zu reduzieren. Um den durch die Landnutzungsänderung erhöhten Sedimentausstoß jedoch vollständig ausgleichen zu können, sollte eine Mehrfachschutzstrategie angewandt werden, die sich nicht nur auf neue Landnutzungen wie Kautschukplantagen konzentriert, sondern sich auch um traditionelle landwirtschaftliche Typen kümmert. Ein konzeptueller Rahmen wird vorgeschlagen, um die spezifischen Erosionseffekte der sub-Wassereinzugsgebiete (z. B. Sediment oder Wasserausbeute) in großen Wassereinzugsgebieten durch räumliche Kombination von prozessorientierten und datengesteuerten (z. B. statistisch und machine-learning basierten) Modellen weiter zu bewerten. Diese Studie dient auch als Fallstudie zur Untersuchung ökologischer Fragen (z. B. Erosionsprozesse, Auswirkungen von Landnutzungsänderungen) auf der Grundlage von Kurzzeitdaten und Modellierung in Abwesenheit von Langzeitbeobachtungen

Land Degradation Assessment with Earth Observation

This Special Issue (SI) on “Land Degradation Assessment with Earth Observation” comprises 17 original research papers with a focus on land degradation in arid, semiarid and dry-subhumid areas (i.e., desertification) in addition to temperate rangelands, grasslands, woodlands and the humid tropics. The studies cover different spatial, spectral and temporal scales and employ a wealth of different optical and radar sensors. Some studies incorporate time-series analysis techniques that assess the general trend of vegetation or the timing and duration of the reduction in biological productivity caused by land degradation. As anticipated from the latest trend in Earth Observation (EO) literature, some studies utilize the cloud-computing infrastructure of Google Earth Engine to cope with the unprecedented volume of data involved in current methodological approaches. This SI clearly demonstrates the ever-increasing relevance of EO technologies when it comes to assessing and monitoring land degradation. With the recently published IPCC Reports informing us of the severe impacts and risks to terrestrial and freshwater ecosystems and the ecosystem services they provide, the EO scientific community has a clear obligation to increase its efforts to address any remaining gaps—some of which have been identified in this SI—and produce highly accurate and relevant land-degradation assessment and monitoring tools

Celebrating 25 Years of World Wetlands Day

The purpose of this Special Issue is to celebrate 25 years of “World Wetlands Day”. There is no other ecosystem that has its very own Ramsar Convention or such a challenge impacting ecosystem sustainability. Papers for this Special Issue provide an overview of wetland status and function within different regions of the world. The papers in this Special Issue of Land consist of three review papers, ten research articles and one perspective paper. Edward Maltby’s review paper provides us with an overview of the paradigm shift of how we value and assess wetlands over time. Ballut-Dajud et al. provide us with a worldwide perspective on factors affecting wetland loss. Finally, Jan Vymazal provides us with a historical overview of the development of water quality treatment wetlands in Europe and North America. The research papers can be grouped into four groups: 1) use of remote sensing to analyze stability and dynamic factors affecting wetlands; 2) factors affecting the wetlands’ ability to store carbon; 3) assessment of wetlands effect on water quality; and 4) understanding historical use and value of wetlands, farmer’s attitudes about wetland management, and how we can value wetland ecosystem services. Finally, Bryzek et al. remind us that, as wetland researchers and managers, we should minimize damage to wetlands even through field monitoring work