Spatiotemporal mapping of soybean plantations in Rondônia, Western Brazilian Amazon

Abstract

ABSTRACT Although soybean production has been increasing in the state of Rondônia in the last decade, soybean planted area has been estimated indirectly using secondary datasets, which has limited understanding of its spatiotemporal distribution patterns. This study aimed to map and analyze spatial patterns of soybean expansion in Rondônia. We developed a classification technique based on Spectral Mixture Analysis (SMA) derived from Landsat imagery and Decision Tree Classification to detect and map soybean plantations in 2000, 2005, 2010, and 2014. The soybean classification map showed 93% global accuracy, 23% omission and 0% of commission errors for soybean crop fields. The greatest increases of soybean cropped area in the state of Rondônia were observed between 2000-2005 and 2005-2010 time-periods (33,239 ha and 59,628 ha, respectively), mostly located in Southern Rondônia. The expansion of soybean areas to Northern Rondônia (25,627 ha) has mostly occurred in the 2010-2014 time period. We estimate that 95.4% of all newly created soybean plantations, detected by 2014, were established on lands deforested nine or more years earlier. We concluded that the incursion of soybean plantations on lands deforested for other land uses (e.g. ranching) is contributing to their displacement (pastures) from older colonization zones toward more remote frontier areas of the Amazon, exacerbating new deforestation there.RESUMO Os plantios de soja têm aumentado ao Norte e Sul dos municípios de Rondônia na última década, entretanto a área plantada de soja tem sido estimada utilizando dados secundários, o que limita o entendimento da distribuição espaço temporal da soja. Este estudo buscou analisar e mapear os padrões espaciais de expansão da soja em Rondônia. O mapeamento de plantios de soja nos anos 2000, 2005, 2010 e 2014 foi feito a partir de uma técnica de classificação baseada na análise de mistura espectral de imagens Landsat e em uma árvore de decisão. A acurácia global, erros de omissão e comissão para o mapeamento da soja foram 93%, 23% e 0%, respectivamente. Os resultados mostraram que os maiores incrementos da área de soja ocorreram no estado de Rondônia entre os períodos de 2000-2005 e 2005-2010 (33,239 ha e 59,628 ha, respectivamente). A expansão das áreas de soja para o norte de Rondônia (25,627 ha) ocorreu em sua maioria no período de 2010 a 2014. Observou-se que 95,4% de todos os plantios de soja detectados em 2014 ocorreram em áreas com pelo menos nove anos de desmatamento. Além disso, encontramos evidências de que os plantios de soja estão contribuindo para o deslocamento de usos da terra prévios de antigas zonas de colonização, predominantemente pastos que foram empurrados para outras áreas de fronteiras da Amazônia, e lá exacerbando novos desmatamentos.