<<
>>

МОДЕЛЬ ДЛЯ ОЦЕНКИ ЭМИССИЙ ПАРНИКОВЫХ ГАЗОВ НА ТОРФЯНИКАХ Н. В. Лещинская, T. Д. Ярмошук, A. Тиле, M. Mинке, В. А. Рыжиков


ГА «Ахова птушак Бацькаушчыны» APB-BirdLife Belarus, Минск, Беларусь, lesh4@inbox.ru, ddfolt@rambler.ru
**Ernst-Moritz-Arndt University, Greifswald, Germany
***Michael Succow Foundation, Greifswald, Germany
****Leibniz-Centre for Agricultural Landscape Research, Muncheberg, Germany
На основании существующей модели «Полевое руководство для оценки эмиссий парниковых газов с торфяников Центральной Европы» проверяется возможность ее адаптации и усовершенствования для территории Беларуси.
В Беларуси осушены более половины (1 505 000 га) общей территории торфяников (2 939 000 га), что составляет примерно 15 % общей территории страны [1]. Болота играют значительную роль в формировании потоков (эмиссии и стока) парниковых газов. Общая ежегодная эмиссия СО2 в атмосферу с осушенных торфяных болот составляет более 14 662,8 тыс. т [2].
Однако с этой точки зрения болота недостаточно изучены и требуют к себе пристального внимания специалистов самых различных областей знания. В связи с этим был создан белорусско-немецко-британский Проект «Восстановление торфяников Беларуси и применение концепции их устойчивого управления - снижение воздействия на климат с эффектом для экономики и биоразнообразия» [3], осуществляющий деятельность при финансовой поддержке Федерального министерства охраны природы ФРГ, Германского банка развития (KfW), «Центра международной миграции и развития» (CIM, Германия). Научная и практическая работа проекта осуществляется в ходе международного сотрудничества организаций, таких как «Британское королевское общество по охране птиц» (RSPB, Англия), «Фонд имени Михаеля Зуккова» (Германия), ГА «Ахова птушак Бацькаушчыны», при поддержке Программы развития Организации Объединенных Наций в Беларуси (UNDP) и Министерства природных ресурсов и охраны окружающей среды Республики Беларусь.
Целью работы является исследование снижения эмиссии парниковых газов и сохранение биоразнообразия за счет восстановления крупных территорий осушенных болот и продажи свободных квот на выбросы на добровольном рынке другим странам.
Мониторинг эмиссий с использованием прямых методов, например, измерений при помощи башен Эдди [4, 5], невозможен в рамках данного проекта, поскольку подобная измерительная техника дорогая и сложная, а учитывая наличие множества торфяников, выбранных для восстановления в Беларуси, такую систему мониторинга финансировать было бы просто невозможно. Поэтому было принято решение руководствоваться моделью, разработанной учеными из Германии [6], которая позволяет довольно быстро и без значительных финансовых затрат определять эмиссии парниковых газов. Несмотря на огромное количество публикаций по парниковым газам, лишь некоторые из них подходили для создания модели, так как не все авторы приводили данные по годовому балансу (130 показаний по эмиссии метана, 84 - по закиси азота, 53 - по эмиссии углекислого газа). После изучения влияния на выбросы парниковых газов таких факторов как pH торфа, соотношение C/N, вида использования торфяников и других, ученые пришли к выводу, что годовые эмиссии парниковых газов находятся в тесной зависимости от среднегодового уровня болотных вод.
В своих исследованиях мы придерживаемся концепции растительных форм [7] - это такой подход для классификации, который объединяет флористические параметры и параметры окружающей среды. Подход основан на том, что при определенных условиях некоторые виды растений произрастают вместе, тогда как другие исключают друг друга, то есть растительные сообщества являются индикатором существенных для растений параметров, таких как уровень грунтовых вод, трофность и pH.
Подобная комбинация специфических видовых групп (или их отсутствие!) обеспечивает более четкую индикацию параметров месторождения, чем отдельные виды растений (например, хорошо известные шкалы индикаторов Элленберга) [8, 9]. Последнее хорошо описывает использование группы видов растений в качестве индикатора уровня воды, а, следовательно, и эмиссий парниковых газов.
Нами используется разработанная система GESTs - типов местности с определенной эмиссией парниковых газов. Для них выделены типичные виды растений, класс уровня воды, эмиссии метана, углекислого газа и потенциал глобального потепления. Первым шагом в адаптации описанных для Центральной Европы GESTs является изучение растительности болот Беларуси. Так как болота интразональны, больших различий не должно наблюдаться, однако в этом следует убедиться. Поэтому описываемый участок соотносится с GEST северо-востока Германии лишь при полном совпадении флористического состава и уровня воды, который визуально соответствует нужному классу.
Ниже приведена таблица с классами уровня воды и их характеристиками (табл. 1). На основании подробных описаний растительности месторождений, измерений уровня воды в течение года, определении pH торфа, его мощности и типа, а также соотношения C/N как показателя наличия питательных веществ модель в ходе исследований совершенствуется и дополняется новыми GESTs, выделенными для болот Беларуси.
Таблица 1
Классы уровня воды и средняя величина его колебания в течение года

Уровень воды/обеспечение

Классы

Характеристики

Обеспечение водой:
«+» болота и водные экосистемы «-» неводные наземные экосистемы

7+

Выше сублиторали

УВ: +250 до +140 см

6+

Ниже эулиторали

УВ: +140 до +20 см

5+

Выше эулиторали

УВ: +20 до 0 см

4+

Очень влажно

УВ: 0 до -20 см

3+

Влажно

УВ: -20 до -45 см

2+

Умеренно влажно

УВ: -45 до -80 см

2-

Умеренно сухо

ВД: lt; 60 л/м2

3-

Сухо

ВД: 60 - 100 л/м2

4-

Очень сухо

ВД: 100 - 140 л/м2

5-

Чрезвычайно сухо

ВД: gt; 140 л/м2

Примечание: УВ - уровень воды, ВД - дефицит водных ресурсов.

Для проверки и разработки новых GESTs проводились измерения уровня воды на территориях, где отсутствовали растения, либо они не могли использоваться в качестве индикаторов (в первые годы после повторного заболачивания из-за медленной реакции растительности на изменения условий месторождения).
Для измерения уровня грунтовых вод применялся автоматический датчик на самой высокой точке всей территории (в случае гидрологически независимых субтерриторий - на каждой из них) [10], а также приборы для измерения максимального и минимального уровня грунтовых вод [11].
Для проверки существующей модели и точности определения эмиссии парниковых газов выделенными GESTs применялся достаточно недорогой метод измерения парниковых газов с использованием прозрачных и непрозрачных камер [12]. Метод позволяет устанавливать камеру на точно выбранном участке экологической системы и таким образом определять нормы обмена парниковых газов на исследуемых типах местности.
Камера, которая ставится на выбранный участок, препятствует обмену воздухом между данным участком и атмосферой. Нормы обмена парниковыми газами высчитываются с учетом изменения в камере концентрации газов в течение времени. Количественной величиной оценки баланса диоксида углерода на торфянике является годовое количество поглощения СО2 через фотосинтез за минусом годового количества высвобождающегося СО2 посредством дыхания болотной экосистемы. Фотосинтез связан с интенсивностью солнечной радиации, а дыхание экосистемы связано с температурой воздуха и почвы. Для моделирования баланса углекислого газа за год необходимо измерять поток СО2 при разной интенсивности солнечной радиации и при разных температурах в течение дня прозрачными и непрозрачными камерами для вычисления взаимосвязей между фотосинтезом и солнечной радиацией, между температурой и дыханием экосистемы. Так как на эти взаимосвязи оказывает влияние развитие растительности, измерения должны проводиться каждые две-три недели.
Для определения N2O и CH4 использовалась непрозрачная камера с тем, чтобы исключить резкое увеличение температуры внутри камеры. По пробам определялось количество газов, выделяемое с течением времени в результате нитрификации, денитрификации и жизнедеятельности метаногенных микроорганизмов экосистемы. Анализ проб газов проводился на газовом хроматографе.

Рис. 1. Карта изучаемых участков и проектных территорий для вторичного заболачивания в Республике Беларусь. Цветом показаны территории, которые будут заболачиваться, без цвета - участки, на которых будут проводиться измерения парниковых газов


Для измерения обмена газов на крупных неоднородных территориях этот метод не очень применим, поэтому мы и адаптируем систему GESTs для условий Беларуси. Используя систему GESTs, можно будет достаточно быстро и просто по произрастающим растительным сообществам определять эмиссии парниковых газов с торфяников. Для этого необходимо проверить, насколько соответствуют друг другу эмиссии парниковых газов по модели согласно выделенным типам растительности эмиссиям для конкретных участков в Беларуси.
Измерения обмена парниковых газов для проверки и калибровки модели проводились на осушенном торфянике, который расположен рядом со Споровским заказником, представляющем собой луг и кукурузное поле, и на ненарушенном верховом болоте в Березинском биосферном заповеднике (рис. 1).
Участками для дополнения существующей модели являются естественные осоковые сообщества на низинном болоте в Споровским заказник и вторично заболоченное низинное болото Бартениха.
Таким образом, схема мониторинга парниковых газов в настоящем проекте направлена на детальное картирование типов растительности-индикаторов, которые показывают колебания уровня воды в течение года. После проверки и дополнения существующей модели определения парниковых газов, основанной на литературных данных, можно будет определять эмиссию парниковых газов, исходя из произрастающих растительных сообществ достаточно быстро, просто, дешево, надежно.
Литература Тановицкая Н. И., Бамбалов Н. Н. Современное состояние и использование болот и торфяных месторождений Беларуси // Природопользование. - 2009. - Вып. 16. - С. 82-88. Бамбалов Н. Н., Ракович В. А. Количественная оценка вклада естественных и осушенных болот в формирование источников и стоков парниковых газов // Эколого-экономические аспекты гидролесомелиорации: сб. науч. тр. - Гомель, 2003. - П. 58. - С. 91-96. Thiele, A., Tanneberger, F., Minke, M., Couwenberg, J., Wichtmann, W., Karpowicz, Z., Fenchuk, V., Kozulin, A. amp; H. Joosten, 2009. Belarus boosts peatland restoration in Central Europe. Peatlands International 2009/1: 32-34. Baldocchi, D.D., B. B. Hicks amp; T. P. Meyers, 1988. Measuring biosphere-atmosphere exchanges of biologically related gases with micrometeorological methods. Ecology 69(5): 1331-1340. Lenschow, D.H., 1995. Micrometeorological techniques for measuring biosphere-atmosphere trace gas exchange. In Matson, P. amp; R. Harris (eds) Biogenic trace gases: Measuring emissions from soil and water. Blackwell, Oxford: 126-163. Couwenberg, J., Augustin, J., Michaelis, D. amp; Joosten, H. 2008. Emission reductions from rewetting of peatlands. Towards a field guide for the assessment of greenhouse gas emissions from Central European peatlands. Duene Greifswald / RSPB Sandy. 28 pp. Koska, I., M. Succow, U. Clausnitzer, T. Timmermann amp; S. Roth, 2001. Vegetationskundliche Kennzeichnung von Mooren (topische Betrachtung). In Succow, M. amp; H. Joosten (eds) Landschaftsokologische Moorkunde. Schweizerbart, Stuttgart: 112-184. Ellenberg, H., H. E. Weber, E. Dull, V. Wirth amp; W. Werner, 1992. Zeigerwerte von Pflanzen in Mitteleuropa. Scripta Geobotanica 18:1-258. Ewald, J., 2003. The sensitivity of Ellenberg indicator values to the completeness of vegetation releves. // Basic and Applied Ecology 4: 507-513. P2.20-2 Water level measurements: Divers - URL: http://www.eijkelkamp.com/ (дата обращения: 02.03.2009). Bragg, O. M., Hulme, P. D., Ingram, H. A. P., Johnston, J. P. amp; Wilson, A.I.A. 1994. A maximum- minimum recorder for shallow water tables, developed for ecohydrological studies on mires. // Journal of Applied Ecology, 31:589-592 Drzsler, M. 2005. Trace gas exchange and climatic relevance of bog ecosystems. - Southern Germany, Ph.D. thesis, Technical University of Munich, Germany. - 179 pp.
MODEL FOR GREENHOUSE GAS EMISSIONS ASSESSMENT FROM PEATLANDS
N. V. Liashchynskaya, T. D. Yarmashuk, A. Thiele, M. Minke, V.A. Ryzhikov,
J.              ^uwenberg, F. Tanneberger, H. Joosten, J. Augustin
On the basis of an existing draft model ‘Towards a field guide for the assessment of greenhouse gas emissions from Central European peatlands’ the possibility of its adaptation and improvement is checking for territory of Belarus.

УДК 911.2:574.9
<< | >>
Источник: Л. И. Инишева. Болота и биосфера : материалы VII Всероссийской с международным участием научной школы. 2010

Еще по теме МОДЕЛЬ ДЛЯ ОЦЕНКИ ЭМИССИЙ ПАРНИКОВЫХ ГАЗОВ НА ТОРФЯНИКАХ Н. В. Лещинская, T. Д. Ярмошук, A. Тиле, M. Mинке, В. А. Рыжиков:

  1. ПОТОКИ, ГЕНЕРИРОВАНИЕ И ЭМИССИЯ ПАРНИКОВЫХ ГАЗОВВ ЗАБОЛОЧЕННЫХ ПОЧВАХ
  2. ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ОСУШИТЕЛЬНОЙ СЕТИИ ПРОДУКТИВНОСТИ ДРЕВОСТОЕВ
  3. 2.11.3. Значение работ ЭТОАОГОВ для оценки рассудочной деятельности животных
  4. Математические модели в экологии. Модели биогеоценозов
  5. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭМИССИИ МЕТАНА ИЗБОЛОТ В АТМОСФЕРУ
  6. ЭМИССИЯ сн4
  7. эмиссия со2
  8. ПОД ОДНИМ «ОДЕЯЛОМ»: ПАРНИКОВЫЙ ЭФФЕКТ И ВЫЗЫВАЮЩИЕ ЕГО ГАЗЫ
  9. ЖИЗНЕСПОСОБНОСТЬ МИЦЕЛИЯ И СПОР ГРИБОВ В ТОРФЯНИКАХ
  10. Газовая фаза почвы
  11. Многоликий метан: второй по значимости парниковый газ