Арктические торфяники могут стать поглотителем углерода, заявляют ученые

Повышение уровня грунтовых вод на возделываемых торфяниках в северных климатических зонах может значительно сократить выбросы парниковых газов и даже превратить сельхозземли в чистый поглотитель углерода. К такому выводу пришли авторы нового исследования, проведенного в арктической части Норвегии.

Торфяники — одни из крупнейших природных хранилищ углерода на планете, поскольку переувлажненные и бедные кислородом условия замедляют разложение растительных остатков и способствуют накоплению углерода на протяжении тысяч лет. Однако при осушении торфяников для сельского хозяйства кислород проникает в почву, активизируя микробные процессы и высвобождая накопленный углерод в виде углекислого газа (CO₂).

Хотя климатические последствия осушения торфяников хорошо изучены в умеренных широтах, о поведении торфяных почв в высоких широтах известно значительно меньше. Здесь биологические процессы протекают под воздействием низких температур, короткого вегетационного периода и продолжительного светового дня летом.

Ученые из Норвежского института биоэкономических исследований (NIBIO) попытались восполнить этот пробел, проведя двухлетний эксперимент в долине Пасвик в Финнмарке (Северная Норвегия). Исследование, опубликованное в журнале Global Change Biology, изучало, как уровень воды, внесение удобрений и сбор урожая влияют на выбросы CO₂, метана и закиси азота из культивируемых арктических торфяников.

«Исследования в более теплых регионах показывают, что повышение уровня грунтовых вод на осушенных торфяниках обычно снижает выбросы CO₂, — отметил ведущий автор работы, исследователь NIBIO Цзюньбин Чжао. — Однако при этом могут возрастать выбросы метана и, в некоторых условиях, закиси азота, поэтому общий климатический эффект не всегда очевиден».

В период с 2022 по 2023 год ученые измеряли потоки парниковых газов на исследовательской станции NIBIO в Сванховде. Для этого использовались автоматические камеры, фиксировавшие выбросы несколько раз в день на протяжении всего вегетационного периода. На пяти экспериментальных участках воспроизводились типичные сельскохозяйственные практики с различной глубиной залегания грунтовых вод, внесением удобрений и частотой уборки урожая.

Результаты показали, что хорошо дренированные торфяники выделяют значительные объемы CO₂, сопоставимые с выбросами на культивируемых торфяных почвах в южной Европе. Тем не менее, при повышении уровня грунтовых вод до 25–50 см от поверхности выбросы CO₂ резко снижались.

«При повышенном уровне воды выбросы метана и закиси азота также оставались низкими, — пояснил Чжао. — В таких условиях участок поглощал немного больше CO₂, чем выделял».

Ученые обнаружили, что высокий уровень грунтовых вод уменьшает доступ кислорода в почву и тем самым замедляет разложение торфа. Хотя из-за повышенной влажности растения становились менее активными и хуже поглощали CO₂, общий баланс все равно улучшался. В северных регионах эффект усиливали длинные летние дни: фотосинтез (процесс с поглощением CO₂) там длится дольше дыхания (процесса с выделением CO₂).

Температура оказалась ключевым ограничивающим фактором. При повышении температуры почвы выше примерно 12 °C микробная активность возрастала, что приводило к росту выбросов как CO₂, так и метана. «Это означает, что климатическая польза от высокого уровня воды наиболее выражена в прохладных условиях, — отметил Чжао, — и в будущем потепление может ослабить этот эффект».

Методы ведения сельского хозяйства также сыграли свою роль. Более интенсивное внесение удобрений увеличило рост травы, но не оказало существенного влияния на выбросы парниковых газов в ходе эксперимента. Сбор урожая, напротив, выводил накопленный в растительной биомассе углерод. Частое скашивание уменьшает его запасы в системе и со временем может приводить к потерям углерода из торфяного слоя даже при высоком уровне грунтовых вод.

Исследование также выявило значительную неоднородность внутри отдельных полей: одни участки функционировали как поглотители углерода, а другие оставались мощными источниками выбросов. По словам авторов, такая вариабельность затрудняет оценку климатического эффекта и указывает на то, что стандартные коэффициенты выбросов не всегда отражают реальные условия.

«Универсальные допущения могут вводить в заблуждение, — подчеркнул Чжао. — Необходимы более детальные измерения и более точное управление уровнем воды, особенно в регионах, где почвы и методы ведения сельского хозяйства сильно различаются».

Результаты показывают, что повторное обводнение может быть эффективной мерой для снижения климатического воздействия на культивируемых торфяниках в холодных регионах. Этот эффект усиливается при использовании адаптированных систем земледелия, таких как палюдикультура — выращивание влагостойких растений. Однако исследователи предупреждают, что при реализации таких подходов необходимо комплексно учитывать водный режим, температуру и агротехнику, чтобы сбалансировать климатические цели, продуктивность и долгосрочное здоровье почв.