Управление уровнем грунтовых вод может помочь найти баланс между сельским хозяйством и сокращением выбросов на торфяниках

В Финляндии торфяные почвы составляют лишь десять процентов сельскохозяйственных земель, но на них приходится более половины выбросов от сельского хозяйства страны. Исследователи ищут методы ведения хозяйства, которые позволили бы продолжать использовать эти земли для производства пищи, смягчая при этом их влияние на климат.

«Сельскохозяйственные практики — это один из факторов, который может влиять на выбросы парниковых газов», — говорит исследователь Саара Линд из Института природных ресурсов Финляндии.

Торфяные почвы содержат много органического материала. При осушении почвы торф разлагается ускоренными темпами, что приводит к выбросам парниковых газов, таких как диоксид углерода (CO₂) и закись азота (N₂O), в атмосферу. Учёные пытаются найти баланс между производством пищи и сокращением выбросов путём управления уровнем грунтовых вод.

Экспериментальный участок в Северном Саво

Для получения точных данных об оптимальном уровне воды в торфяной почве в Северном Саво был создан экспериментальный участок Маанинга Сяркисуо. Это одна из новых исследовательских площадок Института природных ресурсов Финляндии в рамках проекта ORMINURMI.

На этом осушенном торфяном поле выращивают кормовые травы (тимофеевку и овсяницу луговую). Уровень грунтовых вод регулируется с помощью подземных дрен. Институт отвечает за выращивание культур, а Университет Восточной Финляндии, среди прочего, измеряет выбросы парниковых газов. Исследование также включает анализ биомассы, развитие корневых систем и урожайность.

Измерение выбросов

Докторант Чжэн Ю из Университета Восточной Финляндии проводит измерения для своей диссертации. Выбросы парниковых газов измеряются двумя основными способами:

1. Полевые измерения in situ: Используется металлическая камера без дна, которая устанавливается на поле. За один сеанс отбираются четыре пробы газа, концентрации метана (CH₄), закиси азота (N₂O) и CO₂ от дыхания почвы и растений затем анализируются в лаборатории на газовом хроматографе.
2. Автоматические непрерывные измерения: Применяется метод вихревой ковариации. Он определяет концентрации парниковых газов, переносимых ветром, а также направление и скорость ветра. На основе этих данных рассчитываются потоки парниковых газов.

Отдельно измеряется обмен CO₂ с использованием прозрачной камеры. При естественном свете уровень CO₂ внутри падает из-за фотосинтеза растений. Затем измерения проводятся в темноте, когда фотосинтез невозможен. Концентрация CO₂ определяется каждые две секунды в течение двух минут. Моделирование позволяет определить скорость поглощения CO₂ при разной освещённости.

Цели и перспективы

«Цель — объединить данные всех измерений и определить оптимальные уровни грунтовых вод с точки зрения как выбросов парниковых газов, так и урожайности», — объясняет Чжэн Ю.

Высокий уровень грунтовых вод — лучший способ замедлить разложение торфа и сократить выбросы CO₂ и N₂O. В своём исследовании Чжэн Ю также изучит влияние разных уровней воды на выбросы азотистой кислоты и оксида азота, которые также значительно влияют на климат и качество воздуха.

«Исследование выбросов CO₂ с торфяных почв — обширная область, и наше понимание её ещё неполно. Развитие методов измерения и моделирования постоянно даёт новое понимание того, как можно использовать торфяные почвы. Надежда на лучшее будущее для климата ещё есть, но действовать нужно сейчас. Ещё не слишком поздно», — заключают исследователи.