Socio-Economic Effects of National Park Governance and Management:Lessons from Post-Socialist Era Estonia

Despite the significant increase in protected territory globally, there is a common understanding that the designation of protected areas alone does not guarantee their effectiveness nor halt the loss of biodiversity. In addition to biodiversity conservation, protected areas are expected to perform a number of other functions, such as provide ecosystem services and improve local socio-economic conditions. Therefore, the need to strive towards mixed, decentralized conservation management and stakeholder involvement is increasingly emphasized. Although there is limited research, it has been noted that protected areas have not served wider objectives effectively enough. The current study provides insight concerning socio-economic effects of different governance and management practices of protected areas based on perceptions of residents and stakeholders of five national parks of Estonia. It was found that conservation status has an important impact on local socio-economic conditions largely depending on governance and management practices, resulting in both, positive and negative effects. It was concluded that the centralization of nature conservation and the abolition of protected area administrations have led to a gradual distancing of nature conservation from local conditions and the population, causing concern about the preservation of the living environment

Projekti „Liigikaitseliselt oluliste ranna-alade kaitsemeetmed – väärtuste hinnang ja lahendused“ alusuuring

Käesolev töö on koostatud projekti „Liigikaitseliselt oluliste ranna-alade kaitsemeetmed – väärtuste hinnang ja lahendused“ alusuuringuna. Töö osadeks on seletuskiri ja GIS-andmestik projektialade ja nende lähiümbruse (300 m) maakatte ja pika ajalooga puistualade kohta. Töö koostas Eesti Maaülikool ajavahemikus september 2018 – detsember 2020. Töögruppi kuulusid Janar Raet, Maaria Semm, Eva- Lena Sepp, Kalev Sepp (Eesti Maaülikool).Viitamine: Raet, J., Semm. M. 2020. Projektialade maakate ja pika ajalooga puistualad. "Liigikaitseliselt oluliste ranna-alade kaitsemeetmed - väärtuste hinnang ja lahendused (1.02.2019-10.12.2020)" projekti alusuuring. Eesti Maaülikool, Põllumajandus- ja keskkonnainstituut, Keskkonnakaitse ja maastikukorralduse õppetool.Projekti koostamist toetas Keskkonnainvesteeringute Keskus keskkonnaprogrammi looduskaitse alamprogrammist (projekt nr 15419)

Assessment of ecosystem services provided by semi-natural grasslands as a basis for promoting conservation measures

Throughout the second half of the 20th Century the area of semi-natural grasslands in Estonia decreased substantially, partly due to the collectivization process during the soviet era leading to agricultural abandonment in some areas and intensification in more productive soil types (Henle et al. 2008). Both of these processes led to declines in species diversity as well as homogenisation and loss of character. Within calcareous grasslands loss of grazing leads to colonization by scrub including juniper (Juniperus communis) with very few species and a very different structure, and similar processes occur in other semi-natural grassland types.The unique biodiversity value of semi-natural grasslands in Estonia is well recognised (Dengler et al. 2014), however, an estimation of their value is required to demonstrate to policy makers the urgent requirement for conservation measures. The ecosystem services framework provides a new approach to assess the value and multi-functionality of these habitats. A methodology for assessing ecosystem services in semi-natural grasslands is provided in this paper.Management type and intensity have a major influence on semi-natural grassland species composition (Burnside et al. 2007). Therefore the first stage of this project was to assess the relationships between the management regime and the presence of key species in different semi-natural grassland types. The Annex 1 habitat classification was used as the starting point for the study because they are thoroughly mapped in Estonia and form the basis for agri-environmental payments. The five dominant semi-natural grassland habitats in Estonia were selected for this study and include: Northern boreal alluvial meadows (6450), Boreal Baltic coastal meadows (1630), Alvars (6280) and Fennoscandian wooded pastures and meadows (6530 and 9070 respectively). These account for 25%, 21%, 15% and 10% of the 109592 ha of semi-natural grasslands in Estonia.Four ecosystem services were selected for this study: plant biodiversity, soil carbon storage, biomass production and use for grazing animals. As part of the study, bundles and trade-offs between ecosystem services are identified, as well as hot and cold spots for the provision of ecosystem services. Fig. 1 provides a summary of the share of semi-natural grasslands in Estonia and uses the Environmental Stratification of Estonia (ESE) (Villoslada et al. 2016) to show regional distribution.The results of the project will be translated into policy and decision-making through an online ecosystem services valuation tool in the frame of the LIFE Viva Grass project. The project aims at preventing the loss of High Nature Value grasslands by providing an Integrating Planning Tool and considering socio-economic factors impacting nature conservation policy

SustainBaltic. ICZM Plans for Sustaining Coastal and Marine Human-ecological Networks in the Baltic Region

The project involved partners: Estonian University of Life Sciences, Tallinn University, University of Turku, Finnish Environment Intitute, and Regional Council of SatakuntaSustainBaltic i.e. ICZM Plans for Sustaining Coastal and Marine Human-ecological Networks in the Baltic Region project is implemented for 27 months during 2016- 2018. SustainBaltic (CB354) is funded by the European Regional Development Fund (ERDF) under the Central Baltic Programme 2014-2020. SustainBaltic is a joint cooperation project of University of Turku, Estonian University of Life Sciences, Finnish Environment Institute, Regional Council of Satakunta and Tallinn University. The project targets to improve the share of the managed coastal networks in the Central Baltic area by the cross-border preparation of the ICZM plans for total four case areas with their public assessment in Estonia and Finland. This was planned to achieve by 1) Integrating multidisciplinary human-ecological data on the whole project area: in Finland the regions of Satakunta and Southwest Finland and in Estonia the areas of Lääne, Harju and Lääne-Viru with their land-sea interfaces; 2) Selecting the themes of ICZMs and case study areas which locate along the coast of Lääne and Lääne-Viru in Estonia and in the region of Satakunta in Finland; 3) Making four digital ICZM plans which were first tested with the current regional land use of the project area; 4) Public assessing of the plans using both e-platforms and arranging working groups with the stakeholders and end-users directed by the project members; and 5) As the final results of SustainBaltic the updated completed ICZM plans can be downloaded from the websites of the partner organisations and at the http://www.utu.fi/ SustainBaltic, also beyond the project life span. In addition, the interim results and the other activity phases of the preparation of the first ICZM drafts are found at the https://blogit.utu.fi/sustainbaltic. This ICZM plan (hereinafter: the management plan) covers the Lääne-Viru case area, which extends from Käsmu to Kunda (see Figure 1). The management plan has a 10-year perspective, with the aim of outlining the current trends and the necessary activities. The management plan is a knowledge-based guidance document that combines various development strategies and can be used in the development of several plans, development plans, and strategic projects (see Figure 2). The management plan consists of two parts: a description of the situation and context based on values and challenges; and an operational part of the management plan that includes integrated activities and a scheme. The management plan is based on the maritime vision of Lääne-Viru county, which focuses on three main areas: a) ensuring the development of diverse maritime transport, ports, and maritime tourism, b) strengthening the viability of historic coastal villages and communities, c) using the natural resources of the marine and coastal zones sustainably. In this management plan, the socio-ecological networks of the sea and the land are determined and the suggestive activities are based on aspects of sustainable and balanced development. Sustainability means diverse cultural and economic activities that are integrated with environmental values and do not harm nature and natural resources in the long term. The management plan is primarily focused on the greater integration of traditional fields of activity and the opportunities for diversification, especially considering the possibilities of using the coastal sea and the land together, as well as the seasonal nature of many activities (recreational economy, coastal fishing). It is also important to integrate the fields of activity (combining activities) – coastal fishing and tourism, ports and sports camps, nature conservation, and entrepreneurship – as well as develop cooperation both within the areas of activity (ports, bathing spots, etc.) and between them. In the context of spatial planning in the European Union, the ICZM is formally considered separate from Marine Spatial Planning – MSP. The preparation of MSP is obligatory for Member States. The realisation of the Integrated Coastal Zone Management, however, is up to the countries and local authorities themselves. Therefore, there is no explicitly accepted methodology for the management plan. Many people have contributed to the preparation of the management plan. A number of interviews and meetings with different stakeholders were conducted during the preparation of the plan and the steering group of the Lääne-Viru case area advised in drafting the plan. The people who prepared the management plan thank the steering group consisting of representatives of local authorities – Anneli Kivisaar (Haljala rural municipality), Ivar Lilleberg (formerly Vihula rural municipality), Mati Jõgi (formerly Lääne-Viru county government), and Marit Laast (Viru-Nigula rural municipality) –, Imbi Mets and Maret Vildak from the Environmental Board, and Jaan Kangur from the Ministry of Finance. Many thanks to Kristel Toom (Tallinn University) for the financial administration; to all Finnish colleagues, and project colleagues from Estonian University of Life Sciences working with Läänemaa ICZM case. We also thank all the interviewees, participants in public discussions, and respondents to the questionnaires.SustainBaltic is funded by the European Regional Development Fund under the Central Baltic Programme 2014–202

SustainBaltic. Rannikuala integreeritud korralduskava toetamaks rannikualade ja mere sotsiaal-ökoloogilisi võrgustikke Läänemere regioonis

SustainBaltic projekt, st Rannikuala integreeritud korralduskavad toetamaks rannikualade ja mere sotsiaal-ökoloogilisi võrgustikke Läänemere regioonis, teostati 27 kuu jooksul 2016-2018. SustainBaltic (CB354) on rahastatud Euroopa Regionaalarengu Fondi (European Regional Development Fund – ERDF) Interregi Kesk-Läänemere Programmi 2014–2020 kaudu. SustainBaltic koostööprojektis osalesid Eesti Maaülikool, Tallinna Ülikool, Turu Ülikool, Soome Keskkonnainstituut ja Satakunta maakonnavalitsus. Projekti eesmärk on parandada rannikualade kavandamist Kesk-Läänemere piirkonnas rahvusvahelise koostöö käigus koostatud rannikualade integreeritud korralduskavade kaudu neljal testalal (kaks Soomes ja kaks Eestis). Seda teostati järgnevate tegevusetappide kaudu: 1) multidistiplinaarsete sotsiaal-ökoloogiliste andmete integreerimine projekti regionaalsete alade kohta (Eestis Läänemaa, Lääne-Viru ja Harjumaa); 2) rannikuala korralduskavade koostamiseks täpsemate testalade valimine; 3) korralduskavade koostamine ja esmane testimine; 4) korralduskavade avalik arutelu ja täiendamine kasutades mh e-platvormi; 5) SustainBaltic projektis valminud rannikualade korralduskavade muutmine alla laaditavateks projektiparterite Interneti-kodulehelt (http://pk.emu.ee/sustainbaltic) ja ka http://www.utu.fi/SustainBaltic peale projektiperioodi lõppu. Vahearuannete ja tegevusfaaside kohta leiab täiendavat infot https:// blogit.utu.fi/sustainbaltic. Käesolev korralduskava hõlmab Lääne- Viru testala, mis ulatub Käsmust Kundani (vt joonis 1). Korralduskava ajaline perspektiiv on kümme aastat, mille ulatuses püütakse käimasolevaid tendentse ja vajalikke tegevusi visandada. Korralduskava on teadmistepõhine ja soovituslik dokument, mis põimib erinevaid arengustrateegiad ning mida saab kasutada mitmete planeeringute, arengukavade ja strateegiliste projektide väljatöötamisel (vt joonis 2). Korralduskava koosneb kahest osast: a) väärtuste, kitsaskohtade ja võimaluste põhise konteksti kirjeldus ning b) korralduskava tegevuste osa, mis sisaldab integreeritud tegevusi ja skeemi. Korralduskava koostamisel on aluseks võetud Lääne-Viru maakonna mereala visioon, mis keskendub kolmele peamisele suunale: a) mitmekülgse meretranspordi, sadamate ja mereturismi arengu tagamine, b) ajalooliste rannakülade ja kogukondade elujõulisuse tugevdamine, c) mere- ja rannikuala loodusressurssi jätkusuutlik kasutamine. Korralduskava eesmärk on loodus- ja kultuuriväärtuste seostamine jätkusuutliku ja tasakaalustatud majandusliku arenguga rannikuvööndis, mis toob kokku rannikumere ja maismaaga seonduvad keskkonnad, protsessid ja praktikad. Korralduskava võimaldab mõtestada rannikuga seotud eluviiside ühisosa ökosüsteemide ja keskkonnamuutustega ning edendada osalusplaneerimise meetodeid. Korralduskavas põhineb mere ja maismaa vaheliste sotsiaal-ökoloogiliste võrgustike selgitamine ja soovituslike tegevuste formuleerimine jätkusuutliku ja tasakaalustatud arengu aspektidel. Kestlikkust käsitletakse kui mitmekesist kultuuri- ja majandustegevust, mis on integreeritud keskkonnaväärtustega ning ei kahjusta loodusressursse pikemas ajaperspektiivis. Jätkusuutlikkusel on laiemalt neli põimunud haru: keskkond, sotsiaalne õiglus (sh võrdsed võimalused kaasa rääkida), majandus, ja kultuur. Need aspektid mõjutavad piirkondade ja kogukondade võimet tulla toime (keskkonna) muudatustega ja leida kestvaid lahendusi. Ühiskondliku ja kultuurilise dimensiooni tugev põimimine kestliku tuleviku perspektiiviga võimaldab arvestada kohapealset konteksti, teadmisi ja praktikaid. Korralduskava on keskendunud eelkõige traditsiooniliste tegevusvaldkondade senisest suuremale integreerimise ja mitmekesistamise võimalustele, eriti arvestades rannikumerd ja maismaad ühendavaid kasutusviise ning sesoonsust (nt puhkemajanduses, rannakalanduses). Oluline on valdkondade integreerimine, st läbi koostöö ja planeerimise tegevuste seostamine (nt rannakalandus ja turism, sadamad ja spordilaagrid, looduskaitse ja ettevõtlus) nii valdkonnasiseselt kui ka valdkonnaüleselt. Euroopa Liidu ruumilise planeerimise kontekstis käsitletakse formaalselt rannikuala integreeritud korralduskava (Integrated Coastal Zone Management – ICZM, edasises korralduskava) eraldiseisvana merealade (Marine Spatial Planning – MSP) planeerimisest. MSP koostamine on seatud liikmesriikidele kohustuseks, samas rannikuala integreeritud korralduskava realiseerimise üle otsustavad riigid ja kohalikud omavalitused ise. Seetõttu puudub korralduskava jaoks üheselt aktsepteeritud metoodika. Korralduskava koostamisse on andnud oma panuse paljud inimesed. Kava koostamisel viidi läbi mitmeid intervjuusid, kokkusaamisi erinevate huvigruppidega ning korralduskava koostamist nõustas Lääne-Viru testala juhtrühm. Korralduskava koostajad tänavad juhtrühma koosseisus: omavalitsuste esindajad – Anneli Kivisaar (Haljala vald), Ivar Lilleberg (endine Vihula vald), Mati Jõgi (endine Lääne-Viru maavalitsus) ja Marit Laast (Viru-Nigula vald); Keskkonnaametist Imbi Mets ja Maret Vildak ning Rahandusministeeriumist Jaan Kangur. Samuti täname kõiki intervjueeritavaid, kes olid nõus meile oma aega pühendama: Tiiu Pedaja (Eisma sadam), Andrus Aasmäe (Võsu sadam), Kersti Varik (Vergi sadam), Arvid Kilm ja Oleg Bikejev (Kunda Vabatahtlik Merepääste), Haivo Laulik (Käsmu Vabatahtlik Merepääste), Lya Mägi Maaeluministeeriumi kalamajandusosakonnast. Eriline tänu kuulub Marko Travele, kes oli nõus rääkima RMK uuematest arengutest ning edastama andmeid kõrgendatud avaliku huviga riigimetsade kohta ning Reili Soppele, kes korraldas mitmeid kokkusaamisi rannakaluritega, mis andis olulise sisendi korralduskavasse. Reimo Rivis nõustas testala rannatüüpide ja olemasoleva olukorra kirjeldamisel. Korralduskava avalikustamise eest oleme tänulikud Meeli Eelmaale Viru-Nigula Vallavalitsusest ja Ene Loole Karepalt. Aitäh Kristel Toomile (Tallinna Ülikool) finantsasjade administreerimise eest, ja projektiga seotud Soome parteritele ning ka Eesti Maaülikooli kolleegidele, kes tegelesid Läänemaa rannikualaga. Lisaks täname kõiki osalejaid avalikes aruteludes ja küsitlusele vastajaid.Projekti viivad läbi Eesti Maaülikool, Tallinna Ülikool, Turu Ülikool, Soome Keskkonnainstituut ja Satakunta maakonnavalitsusSustainBaltic on rahastatud Euroopa Regionaalarengu Fondi Interregi Kesk-Läänemere Programmi 2014–2020 kaud

Lahemaa rahvuspargi kaitsekorralduslik uuring – traditsiooniline elulaad: põllumajandus. Lõpparuanne

Uuringu eesmärk on kirjeldada Lahemaa rahvuspargi põllumajandusega seotud ajaloolisi traditsioone, hinnata karjakasvatuse hetkeseisundit ja potentsiaali ning välja töötada kaitsekorralduslikud meetmed karjakasvatuse toetamiseks. Uuringus lähtutakse Lahemaa rahvuspargi kaitse-eesmärkidest kultuuripärandi, pärandkultuurmaastike ja traditsioonilise põllumajanduse vallas (Lahemaa rahvuspargi kaitse-eeskiri) ning Lahemaa rahvuspargi kaitsekorralduskavast 2016–2025. Vajadus teha uuring on kohaliku kogukonnaga läbi arutatud nii Lahemaa rahvuspargi kaitsekorralduskava koostamise ajal kui ka Lahemaa rahvuspargi koostöökogus. Varasemalt on läbi viidud uuring Lahemaa ajaloolise maakasutusega seotud väärtuste kaitsemeetmete väljatöötamiseks (Jagomägi jt, 2010). Kaardianalüüs näitas, et põllumajandustegevusest mõjutatud maastike pindala Lahemaa rahvuspargis võib hinnanguliselt olla 20 000 hektarit (38% rahvuspargi maismaa pindalast). Kogu Lahemaad hõlmav digitaalne andmebaas aga ei näita traditsioonilist maakasutust: milline oli heina- ja karjamaade suhe, puurindega rohumaade osakaal jm. Ajaloolise põllumajandusmaastiku säilitamiseks on vaja tunda traditsioonilist maakasutust, aga ka karjamaade ja karjakasvatuse hetkeseisundit ja potentsiaali ning rohumaade saagikust. Teave Lahemaa rahvuspargi maakasutuse piirkondlikest erijoontest võimaldab piirkonnale omast maakasutust jätkata. Uuring teostati lähteülesande (lisa 1) alusel, mis kooskõlastati Keskkonnaametiga 10. märtsil 2017. Uuringu esimeses osas esitatakse ajalooline ülevaade. Selle koostamisel kasutati arhiivi- ja kirjandusallikaid, andmebaase, fotokogusid ja varasemaid alusuuringuid, tehti intervjuusid. Digitaliseeriti kaartidelt Lahemaa kraavidega seotud muudatused (seisuga 2004–2009, 1978–1989, 1935–1939) täienduseks senisele ajaloolise maakatte andmebaasile. Rohumaade ajaloolise leviku teadasaamiseks kasutati 1939. aasta põllumajandusloenduse käigus koostatud talundilehti. Kohalike elanike hoiakute ja valmisoleku väljaselgitamiseks korraldati 2019. aasta maist kuni oktoobrini küsitlus. Karjamaade saagikuse kindlakstegemiseks määrati valitud proovialadel 2019. aasta juunist kuni detsembrini rohumaade tootlikkus ja toiteväärtus nii sisemaa- kui ka rannakülades. Projekti vahetulemusi tutvustati Lahemaa rahvuspargi koostöökogu koosolekutel ja karjakasvatuse seminaridel. Toimunud koosolekute ja seminaride täielik loetelu ja videoprotokollide lingid on lisatud aruandele (lisa 2). Koosolekutel tehti kindlaks maahooldusega seotud probleemid (lisa 13). Kogutud lähtematerjalide, teostatud välitööde, küsitluse tulemuste ja arutelude alusel koostati käesolev lõpparuanne. Uuring koosneb kaheksast peatükist ja kolmeteistkümnest lisast. Esimeses peatükis kirjeldatakse uuringu metoodikat. Teises peatükis tutvustatakse põllumajanduse ja karjakasvatuse ajaloolisi traditsioone Lahemaal. Kolmandas peatükis antakse ülevaade põllumajandustraditsioonidest ja -tavadest uuringus hõlmatud pilootaladel. Neljandas peatükis kirjeldatakse karjamaade hetkeseisundit ja potentsiaali Lahemaal. Viiendas peatükis käsitletakse rohumaade toiteväärtuse ja saagikuse analüüsi tulemusi ning kuuendas peatükis hinnatakse kohalike elanike valmisolekut karjakasvatuse edendamiseks. Seitsmendasse peatükki on koondatud loomakasvatust takistavad tegurid Lahemaal. Kaheksandast peatükist leiab kaitsekorralduslikud meetmed (majandusmudelid, soovitused kariloomade valikuks, ettepanekud toetuste ja õigusraamistiku parendamiseks, koosluste taastamise soovitused, kogukonna kaasamise meetodid). Uuringu osaks on ETAKi baasil loodud Lahemaa kraavide kiht (Lahemaa_veed_jooned.tab). Karjakasvatuse küsitluse tulemused Exceli tabeli vormis ning rendimaade ja -loomade kohta kogutud andmed kaardikihina (huvipuntid_kokku.tab) antakse üle Keskkonnaametile. Uuringus osalenud pilootalade omanikele antakse üle arhiivi- ja kaardimaterjalid, mida uuringu aruanne ei sisalda. Uuringu viis läbi Eesti Maaülikool ajavahemikus mai 2018 kuni november 2019. Uuringu koostamisel osalesid Jaak Kliimask, Mari Nõmmela, Janar Raet, Maaria Semm, Eva-Lena Sepp, Kalev Sepp ja Pille Tomson Eesti Maaülikoolist. Projekti alguses moodustati töögrupp, kuhu olid kaasatud Keskkonnaameti (KeA), kogukondade ja pilootalade esindajad. Töögruppi kuulusid Marti Hääl, Imbi Jäetma, Ave Paulus (KeA), Diana Pärna, Ennu Tšernjavski ja Maret Vildak (KeA). Aruande koostajad tänavad riigimaade andmete esitamise eest RMK looduskaitseosakonna juhatajat Kaupo Kohvi ja konsultatsioonide eest Katrin Jürgensit ja Kristiina Jürisood (KeA), Meelis Otsa ja Andres Olti (EMÜ söötmisteaduse õppetool), Stephen J. G. Halli (Lincolni ülikool, EMÜ keskkonnakaitse ja maastikukorralduse õppetooli külalisprofessor), Karula rahvuspargis tegutsevat lambakasvatajat Mats Meristet ja pilootalade maaomanikke Imbi ja Taavi Jäetmad, Diana ja Arno Pärna, Ennu ja Marje Tšernjavskit ning Kaie ja Taavi Ustavit. Uuringu koostamist toetas Keskkonnainvesteeringute Keskus keskkonnaprogrammi looduskaitse alamprogrammist (projekt nr 13675).Käesolevale aruandele palun viidata järgmiselt: Semm, M., Tomson, P., Raet, J., Nõmmela, M., Kliimask, J., Sepp, E-L., Sepp, K. (koost). 2019. Lahemaa rahvuspargi kaitsekorralduslik uuring – traditsiooniline elulaad: põllumajandus. Lõpparuanne. Eesti Maaülikooli Põllumajandus- ja keskkonnainstituut. Tartu.Uuringu koostamist toetas Keskkonnainvesteeringute Keskus keskkonnaprogrammi looduskaitse alamprogrammist (projekt nr 13675)

A framework for habitat monitoring and climate change modelling: construction and validation of the Environmental Stratification of Estonia

Environmental stratifications provide the framework for efficient surveillance and monitoring of biodiversity and ecological resources, as well as modelling exercises. An obstacle for agricultural landscape monitoring in Estonia has been the lack of a framework for the objective selection of monitoring sites. This paper describes the construction and testing of the Environmental Stratification of Estonia (ESE). Principal components analysis was used to select the variables that capture the most amount of variation. Seven climate variables and topography were selected and subsequently subjected to the ISODATA clustering routine in order to produce relatively homogeneous environmental strata. The ESE contains eight strata, which have been described in terms of soil, land cover and climatic parameters. In order to assess the reliability of the stratification procedure for the selection of monitoring sites, the ESE was compared with the previous map of Landscape Regions of Estonia and correlated with five environmental data sets. All correlations were significant. The stratification has therefore already been used to extend the current series of samples in agricultural landscapes into a more statistically robust series of monitoring sites. The potential for applying climate change scenarios to assess the shifts in the strata and associated ecological impacts is also examined.</p

The Application of an Unmanned Aerial System and Machine Learning Techniques for Red Clover-Grass Mixture Yield Estimation under Variety Performance Trials

A significant trend has developed with the recent growing interest in the estimation of aboveground biomass of vegetation in legume-supported systems in perennial or semi-natural grasslands to meet the demands of sustainable and precise agriculture. Unmanned aerial systems (UAS) are a powerful tool when it comes to supporting farm-scale phenotyping trials. In this study, we explored the variation of the red clover-grass mixture dry matter (DM) yields between temporal periods (one- and two-year cultivated), farming operations [soil tillage methods (STM), cultivation methods (CM), manure application (MA)] using three machine learning (ML) techniques [random forest regression (RFR), support vector regression (SVR), and artificial neural network (ANN)] and six multispectral vegetation indices (VIs) to predict DM yields. The ML evaluation results showed the best performance for ANN in the 11-day before harvest category (R2 = 0.90, NRMSE = 0.12), followed by RFR (R2 = 0.90 NRMSE = 0.15), and SVR (R2 = 0.86, NRMSE = 0.16), which was furthermore supported by the leave-one-out cross-validation pre-analysis. In terms of VI performance, green normalized difference vegetation index (GNDVI), green difference vegetation index (GDVI), as well as modified simple ratio (MSR) performed better as predictors in ANN and RFR. However, the prediction ability of models was being influenced by farming operations. The stratified sampling, based on STM, had a better model performance than CM and MA. It is proposed that drone data collection was suggested to be optimum in this study, closer to the harvest date, but not later than the ageing stage