По данным Норвежского института исследований биоэкономики (NBIO), естественные торфяники удерживают огромные запасы углерода, поскольку их водонасыщенная почва с низким содержанием кислорода замедляет разложение растительных остатков. Растительный материал накапливается слоями, образуя торф и связывая углерод на тысячи лет. Нарушение водного баланса, например осушение для сельского хозяйства, позволяет кислороду проникать в почву, активизируя микробы, которые превращают накопленный углерод в CO₂.
«Когда уровень грунтовых вод падает, мы наблюдаем значительный рост выбросов CO₂, ведь разложение растительного материала ускоряется», — поясняет исследователь Цзюньбинь Чжао.
Северовосточные условия и недостаток данных
Хотя влияние осушения на торфяники изучено в умеренных широтах Европы и Скандинавии, северные территории остаются малоизученными. Здесь короткое лето, низкие температуры и длительный световой день создают уникальные условия для разложения органики и поглощения углерода растениями.
«Влажные условия замедляют выделение CO₂, но могут усилить производство метана, поскольку микроорганизмы активны при минимальном содержании кислорода», — отмечает Чжао.
Закись азота также может накапливаться при умеренной влажности, когда разложение азота останавливается на полпути.
Двухлетнее исследование в Арктике
2 года на станции NIBIO в Сванховде, Северная Норвегия, исследователи отслеживали выбросы CO₂, метана и закиси азота на пяти сельскохозяйственных участках с разным уровнем грунтовых вод, удобрений и урожайностью. Камеры фиксировали данные несколько раз в день на протяжении всего вегетационного периода. Результаты опубилкованы в Global Change Biology.
Главными задачами исследования были: можно ли поднятием уровня воды сделать торфяники климатически нейтральными; насколько вода влияет на выброс CO₂ по сравнению с поглощением растений; и как удобрения и уборка урожая отражаются на общем углеродном балансе.
Поддержание высокого уровня воды снижает выбросы
Когда грунтовые воды поднимались до 25–50 см от поверхности, выбросы CO₂ резко уменьшались. Метан и закись азота также оставались низкими, а торфяник даже поглощал больше углерода, чем выделял.
«Эта стратегия может стать эффективной для смягчения климатического воздействия сельскохозяйственных угодий в Арктике», — утверждает Чжао.
Эффект усиливается прохладным климатом: при низких температурах микробная активность замедлена, и влажная почва увеличивает часы чистого поглощения CO₂ из-за длинных летних дней. Как только почва прогревается выше 12°C, микробы активизируются, ускоряя разложение органики.
Если торфяники осушить или нарушить их экосистему, процесс разложения ускоряется, и накопленный углерод возвращается в атмосферу. По оценкам исследователей, осушение даже части торфяников в Европе и Скандинавии увеличивает выбросы CO₂ в масштабе миллионов тонн ежегодно.
Влияние сельхозмероприятий
Использование удобрений увеличивало биомассу, но почти не влияло на выбросы газов. Более заметное воздействие имела уборка урожая: удаление растительных остатков выносило углерод из системы, что могло постепенно снижать его накопление, даже при высоком уровне воды. Чжао предлагает рассматривать водный режим вместе с практикой удобрения и графиком уборки.
Одним из решений является палудикультура — выращивание растений, устойчивых к влажным условиям, чтобы производить биомассу, не пересушивая почву.
Местные различия и учет климата
Исследователи отметили сильные вариации внутри одного участка: соседние зоны могли одновременно поглощать и выделять CO₂.
«Локальные различия важно учитывать при национальном мониторинге и разработке климатических мер. Один коэффициент выбросов не отражает реальность», — говорит Чжао.
Ученые делают вывод, что детальные измерения и грамотное управление уровнем воды необходимы для сохранения углерода и устойчивости почв в северных сельхозугодьях Арктики.
Ученые раскрыли связь физики льда и здоровья экосистемы Арктики
Экстремальное таяние в Гренландии усилилось в шесть раз — исследование
Подписывайтесь и читайте «Науку» в Telegram