23.06.2010

1

Facts about Rangelands• Rangelands occupy the largest area under one type of land use in the non‐tropical dry areas.

• They are complex ecosystems (influenced by geology, y p y ( y g gyclimate, as well as current and historic management).– Local topographic features such as slope and aspect play a crucial role in a number of morphological, ecological, and hydrological processes.

• They contribute to the living of the poorest populations. 

• However, the rangeland area is decreasing, the o e e , t e a ge a d a ea s dec eas g, t ecapacity of rangelands to produce products and perform functions is declining, and their biodiversity is threatened due to a combination of environmental and human induced factors. 

11/12/2009 IFAD Final Worshop ‐ Tashkent ‐ Uzbekistan

23.06.2010

2

• Disruption of traditional grazing system

• Encroachment of agricultural practices into 

Causes of Rangeland Degradation

g ptraditional rangeland areas

• Improper grazing practices (overgrazing and early grazing)

• Lack of grazing policies

• The destruction of woody plant species by burning them as fuel

11/12/2009 IFAD Final Worshop ‐ Tashkent ‐ Uzbekistan

Peganum harmala

11/12/2009 IFAD Final Worshop ‐ Tashkent ‐ Uzbekistan

23.06.2010

3

Soil Erosion

11/12/2009 IFAD Final Worshop ‐ Tashkent ‐ Uzbekistan

?

11/12/2009 IFAD Final Worshop ‐ Tashkent ‐ Uzbekistan

23.06.2010

4

TajikistanOqjar Site

South Facing North Facing

11/12/2009 IFAD Final Worshop ‐ Tashkent ‐ Uzbekistan

TajikistanOqjar site

North Facing

South Facing

11/12/2009 IFAD Final Worshop ‐ Tashkent ‐ Uzbekistan

23.06.2010

5

Elevation (meters) = height above mean sea level

Slope (degrees) = maximum rate of change in z value

Aspect (degrees) = direction of maximum rate of change in z value from each cell (e.g. slope direction)direction) 

11/12/2009 IFAD Final Worshop ‐ Tashkent ‐ Uzbekistan

Study Objective

This primary objective of this study was to i th i fl f h l i lexamine the influence of geo‐morphological 

landscape patterns on vegetation characteristics across central Asia 

11/12/2009 IFAD Final Worshop ‐ Tashkent ‐ Uzbekistan

23.06.2010

6

Material & MethodsMaterial & Methods

• Countries (sites)

– Tajikistan (Oqjar & Karsang)

– Kyrgyzstan (Jelargi 1 & 2)

• Timing

– Spring & autumn  

• Aspect• Aspect

– North & South facing slopes

11/12/2009 IFAD Final Worshop ‐ Tashkent ‐ Uzbekistan

Experimental Design

• The data collection took place during the winter and summer of 2009 in Kyrgyzstan and Tajikistan. The treatments included: location (site), season (spring and winterpastures), and transects.  

• An ANOVA using replicated trials in incomplete block designs was used to determine the relationship between aspect and vegetation characteristics. Treatment included location (site), season (winter and ( ), (summer pastures), and transects.  In another word, we performed pair‐wise comparisons to assess treatment effects on the response variable

11/12/2009 IFAD Final Worshop ‐ Tashkent ‐ Uzbekistan

23.06.2010

7

Line Intercept TechniqueLine Intercept Technique

Data Collection/VariablesData Collection/Variables

11/12/2009 IFAD Final Worshop ‐ Tashkent ‐ Uzbekistan

Data Collection/VariablesData Collection/Variables

BiomassBiomass (DM g/m(DM g/m22))

11/12/2009 IFAD Final Worshop ‐ Tashkent ‐ Uzbekistan

23.06.2010

8

Data Collection/Variables

Digital Vegetation Charting TechniqueDigital Vegetation Charting Technique

Image Processing

Digital Charting TechniqueDigital Charting Technique

11/12/2009 IFAD Final Worshop ‐ Tashkent ‐ Uzbekistan

23.06.2010

9

Digital Charting Technique

11/12/2009 IFAD Final Worshop ‐ Tashkent ‐ Uzbekistan

Cenchrus ciliaris

11/12/2009 IFAD Final Worshop ‐ Tashkent ‐ Uzbekistan

23.06.2010

10

Preliminary Results

1. Percent Green Vegetation1. Percent Green Vegetationbased on LIT (point sampling)based on LIT (point sampling)

30

35

40

0

5

10

15

20

25

30

North 

South

Tajikistan Kyrgystan

11/12/2009 IFAD Final Worshop ‐ Tashkent ‐ Uzbekistan

<.001

<.001

23.06.2010

11

ANOVA ‐ Output

1. Percent Green Vegetation1. Percent Green Vegetationbased on LIT (point sampling)based on LIT (point sampling)

Source of variation P-valueCountry <.001

Site 0.008

Aspect <.001

Transect 0.679

Country x Aspect < 001Country x Aspect <.001

Site x Aspect 0.006

Country x Transect 0.82

Site x Season <.001

11/12/2009 IFAD Final Worshop ‐ Tashkent ‐ Uzbekistan

14

16

2. Percent Bareground2. Percent Baregroundbased on LIT (point sampling)based on LIT (point sampling)

0

2

4

6

8

10

12

Karsang Oqjar Jelargi 1 Jelargi 2North 

Karsang Oqjar Jelargi 1 Jelargi 2

Tajikistan Kyrgystan

South

11/12/2009 IFAD Final Worshop ‐ Tashkent ‐ Uzbekistan

<.001<.001

23.06.2010

12

Litter Rock

2. Percent Litter & Rock2. Percent Litter & Rockbased on LIT (point sampling)based on LIT (point sampling)

North

South

Litter

North

South

Rock

11/12/2009 IFAD Final Worshop ‐ Tashkent ‐ Uzbekistan

<.001 0.763

140160

3. Biomass Production (DM g/m3. Biomass Production (DM g/m22))based on quadrat samplingbased on quadrat sampling

020406080100120

Karsang Oqjar Jelargi 1 Jelargi 2

Tajikistan Kyrgystan

11/12/2009 IFAD Final Worshop ‐ Tashkent ‐ Uzbekistan

23.06.2010

13

North 

South

3. Biomass Production (DM g/m3. Biomass Production (DM g/m22))based on quadrat samplingbased on quadrat sampling

Spring

Fall

11/12/2009 IFAD Final Worshop ‐ Tashkent ‐ Uzbekistan

TajikistanDominant Species

4. Dominant species4. Dominant species

Dominant Species

Site North Facing South Facing

OqjarOqjar Malcolmia turkestanica Astragalus rytlobus

KarsangKarsang Cynodon dactylonCynodon dactylonAvena trichophora

11/12/2009 IFAD Final Worshop ‐ Tashkent ‐ Uzbekistan

23.06.2010

14

5. Percent Green Vegetation5. Percent Green Vegetationbased on DVCT (image processing)based on DVCT (image processing)

11/12/2009 IFAD Final Worshop ‐ Tashkent ‐ Uzbekistan

5. Percent Green Vegetation5. Percent Green Vegetationbased on DVCT (image processing)based on DVCT (image processing)

11/12/2009 IFAD Final Worshop ‐ Tashkent ‐ Uzbekistan

23.06.2010

15

Tajikistan – Oqjar site

5. Percent Green Vegetation5. Percent Green Vegetationbased on DVCT (image processing)based on DVCT (image processing)

North FacingNorth Facing

Average Green Cover (%) 44.5561

Average Bareground (%) 55.4439

Minimum GC % 23.9371

South FacingSouth Facing

Average White % 5.3251Average Black % 92.1749

Minimum White % 0.9187

Minimum BG % 35.0327

Maximum GC % 64.9673

Maximum BG % 76.0629

Standard Deviation 3.6113

# of Images 14

Minimum Black % 63.3999

Maximum White % 36.6001

Maximum Black % 99.0813

Standard Deviation 0.9185

# of Images 40

11/12/2009 IFAD Final Worshop ‐ Tashkent ‐ Uzbekistan

Capacity Building

11/12/2009 IFAD Final Worshop ‐ Tashkent ‐ Uzbekistan

23.06.2010

16

Capacity Building

11/12/2009 IFAD Final Worshop ‐ Tashkent ‐ Uzbekistan

Conclusions

• Site, season and aspects have significant impact on the vegetation characteristics (specieon the vegetation characteristics (specie composition, cover, and biomass production)

• Using modern technology for assessing and monitoring rangeland conditions is advantageous:

Obj ti– Objective

– Save time and money 

– Non destructive and repeatable over time

11/12/2009 IFAD Final Worshop ‐ Tashkent ‐ Uzbekistan

23.06.2010

17

Management Implications

• The present study emphasizes the strong relationship between vegetation coverage and surface temperature (potential direct incident radiation)

• When considering rehabilitation options

– Species choice (drought tolerant)

• Grazing management

– Timing (season), duration, stocking intensity

11/12/2009 IFAD Final Worshop ‐ Tashkent ‐ Uzbekistan

11/12/2009 IFAD Final Worshop ‐ Tashkent ‐ Uzbekistan