Zakład Ekologii Roślin i Ochrony Środowiska Czy odtwarzając torfowiska niskie potrafimy skutecznie przywracać ich usługi ekosystemowe? Doświadczenia z Bagna Całowanie Łukasz Kozub Zakład Ekologii Roślin i Ochrony Środowiska Wydział Biologii UW

Stopień degradacji torfowisk niskich Typy roślinności torfowisk Polskich: (źródło: „System informacji przestrzennej o mokradłach Polski”) torfowiska stanowiły pierwotnie ok. 4% powierzchni kraju dominowały torfowiska niskie (98%) ok. 85% torfowisk (głównie niskich) zostało osuszonych i utraciło typowe ekosystemy

Negatywne konsekwencje osuszenia torfowisk utrata różnorodności biologicznej (wskutek zaniku stresu anoksji oraz wzrostu żyzności) eutrofizacja wód powierzchniowych (poprzez uwalnianie zmagazynowanych w torfie pierwiastków biogennych w trakcie jego utleniania) emisje gazów cieplarnianych - wg Wetlands International (2008) z osuszonych torfowisk Polski ok. 23,5 MtCO2/rok 6% antropogenicznych emisji gazów cieplarnianych globanie 10% w skali Polski Restytucja przyrodnicza jednym ze sposobów walki z negatywnymi oddziaływaniami?

warstwy zdegradowanej Usuwanie warstwy zdegradowanej Powtórne nawodnienie niski koszt na jednostkę powierzchni niewielka poprawa różnorodności biologicznej uwolnienie znacznych ilości biogenów początkowo silna emisja metanu po dłuższym czasie redukcja negatywnego wpływu na klimat wysoki koszt na jednostkę powierzchni celem odtworzenie różnorodności biologicznej (niskiej żyzności) brak nadmiernych emisji metanu?

Teren badań: Bagno Całowanie typowe przepływowe torfowisko niskie powierzchnia 1,200 ha miąższość torfu do 6 m pierwotnie zbiorowiska mszysto- turzycowe (Podbielkowski 1960) silnie osuszane do lat 60. do lat 80. XX wieku znaczne obszary pokrywają ubogie gatunkowo łąki zdominowane przez Festuca rubra relikty zbiorowisk torfowiskowych w starych potorfiach siedliskowy oraz ptasi obszar NATURA 2000 restytucja przyrodnicza z wykorzystaniem metody usuwania warstwy zdegradowanej w centralnej części

Wpływ usuwania warstwy zdegradowanej na rozwój roślinności na Bagnie Całowanie Najlepsze rezultaty na obszarze o gł. 40 cm, ogrodzonym i pokrytym sianem Powstanie zbiorowisk o składzie zbliżonym do zbiorowisk referencyjnych Pojawienie się storczyków Rozwój warstwy mszystej (Klimkowska i in. 2010, Hedberg i in. 2014) Jaka jest przyczyna tych pozytywnych rezultatów? Czy udało się przywrócić inne usługi ekosystemowe?

średni poziom wody gruntowej obszar referencyjny potorfie (obszar referencyjny) nierozłożony torf cm zmineralizowany torf (mursz) darń kontrola osuszone torfowisko (kontrola) cm powtórne nawodnienie usuwanie warstwy zdegradowanej

3 bloki, po 3 (6) powtórzenia w każdym 6 typów powierzchni 3 bloki, po 3 (6) powtórzenia w każdym kontrola obszar referencyjny usuwanie warstwy zdegradowanej (1-2 rok) usuwanie warstwy zdegradowanej (3-4 rok) powtórne zatopienie (1-2 rok) powtórne zatopienie (3-4 rok) metan, produktywność i geochemia tylko metan tylko produktywność i geochemia rowy melioracyjne droga gruntowa obszary restytucji z roku 2009 eksperyment restytucyjny z roku 2004 lasy i zarośla ubogie łąki na zdegradowanym torfie stare potorfia z roślinnością referencyjną wody powierzchniowe

Prowadzone badania Wpływ restytucji na możliwość odtworzenia różnorodności biologicznej poprzez: zbadanie wpływu restytucji na najważniejsze parametry geochemiczne siedliska. określenie wpływu restytucji na produkcję pierwotną i czynniki ją limitujące. Określenie wpływu restytucji na uwalnianie pierwiastków biogennych Określenie wpływu restytucji przyrodniczej na efekt cieplarniany poprzez ocenę wielkości emisji metanu. Wszystko powyższe w kontekście porównania metody usuwania warstwy murszu oraz metody powtórnego nawodnienia zdegradowanego torfowiska.

Metody Badania przemian geochemicznych i uwalniania pierwiastków biogennych pobór prób wody (raz w miesiącu, od IV do X – razem 945 prób) analiza chemiczna – pH, EC, Fe, Ca, K, PO4, NH4, NO3 Badania produktywności i czynników ją limitujących 2 sezony pobór prób biomasy do oceny produktywności analiza chemiczna tkanek na zawartość N, P i K badania fitometryczne – po 3 gatunki fitometrów – analizy wagowe i chemiczne Badania wielkości emisji metanu metoda tzw. „statecznych komór” 6 powtórzeń w każdym typie 2 sezony pobór prób raz w miesiącu (od IV do X) pomiar strumienia emisji oznaczanie metodą chromatografii gazowej dodatkowo oznaczenie zawartości węgla w usuniętej warstwie gleby

Pierwiastki biogenne powtórne zalanie kontrola obszar referencyjny usuwanie warstwy zdegradowanej powtórne zalanie kontrola obszar referencyjny usuwanie warstwy zdegradowanej

Geochemia - podsumowanie kontrola obszar referencyjny usuwanie warstwy zdegradowanej powtórne zatopienie

warstwy zdegradowanej Produkcja pierwotna brak wyraźnego wpływu na ogólną produkcję pierwotną (duża zmienność) możliwość wykorzystania fitometrów ograniczona ze względu na wpływ konkurencji powtórne zalanie kontrola usuwanie warstwy zdegradowanej obszar referencyjny

Czynniki limitujące produkcję pierwotną N:P P wzbogacenie w potas (zmiana limitacji na azot) brak symptomów silnego ograniczenia dostępności fosforu zmienność międzygatunkowa N N:K K biomasa Echinocloa crus-galli Lythrum salicaria Typha latifolia N powtórne zalanie kontrola obszar referencyjny usuwanie warstwy zdegradowanej

usuwanie warstwy zdegradowanej Emisja CH4 powtórne zalanie kontrola obszar referencyjny usuwanie warstwy zdegradowanej 1-2 rok 3-4 rok

usuwanie warstwy zdegradowanej Porównanie emisji CH4 mg CH4 * m-2 * h-1 kontrola obszar referencyjny usuwanie warstwy zdegradowanej powtórne nawodnienie 1-2 rok 3-4 rok 1-2 rok 3-4 rok

Przybliżone porównanie emisji Powtórne zalanie Usuwanie warstwy zdegradowanej emisja CO2 ≈ 0 emisja CH4 ≈ 200 g/sezon potencjał tworzenia efektu cieplarnianego na poziomie 6,8 kg CO2 m2/sezon emisja CO2 ≈ 0 emisja CH4 ≈ 10 g/sezon potencjał tworzenia efektu cieplarnianego na poziomie 0,34 kg CO2 m2/sezon

Biorąc pod uwagę usuniętą warstwę zdegradowaną o miąższości 0,5 m … z 1 m2 usunięto 0.5 m3 zdegradowanego torfu średnia gęstość 0.24 g/cm3 średnia popielność 22% średnia zawartość C ≈ 0.17 g/cm3 z 1 m2 usunięto 86 kg C jego mineralizacja doprowadzi do emisji 315 kg CO2 co odpowiada emisji z obszarów powtórnie nawodnionych w ciągu 50 lat

Podsumowanie Usuwanie warstwy zdegradowanej prowadzi do ograniczenia stężeń biodostępnego azotu i fosforu. Usuwanie murszu nie prowadzi do znacznego spadku produkcji pierwotnej jeśli sytuacją wyjściową było silnie przesuszone torfowisko o produkcji pierwotnej limitowanej niedoborem potasu. Badana metoda restytucji nie wywołuje wzrostu emisji CH4 jednakże przyczynia się do emisji innych gazów cieplarnianych poprzez mineralizację usuniętego murszu. Rozwiązaniem jest wykorzystanie usuwanego murszu w zastępstwie torfu.