Арктикалық батпақтардағы топырақ асты сулары деңгейінің парниктік газдар шығарындыларына әсері

---

Батпақтардың көміртегі балансындағы рөлі

Табиғи жағдайда батпақтар Жердегі ең ірі көміртегі қоймаларының бірі болып табылады. Олардың топырағы ылғалға қаныққан және оттегі аз, бұл өсімдік қалдықтарының ыдырауын баяулатады. Соның нәтижесінде органикалық материал мыңдаған жылдар бойы қабаттанып, терең шымтезек қабаттарын түзіп, көміртегіні ұзақ уақыт бойы сақтайды.

Батпақтарды құрғату кезіндегі өзгерістер

Батпақтар ауыл шаруашылығы мақсатында құрғатылғанда, топырақ асты суларының деңгейі төмендейді, бұл оттегінің топыраққа енуіне және микробтық белсенділіктің артуына әкеледі. Мұндай жағдайда бұрын жиналған өсімдік қалдықтары ыдырай бастайды, ал ғасырлар бойы сақталған көміртегі көмірқышқыл газы (CO2) түрінде атмосфераға бөлінеді.

XVII ғасырдан бастап Еуропа мен солтүстік аймақтарда батпақтардың үлкен аумақтары құрғатылды. Құрғату мен су деңгейінің өзгеруінің парниктік газдар шығарындыларына әсері көптеген аймақтарда зерттелген, бірақ ең солтүстік ауыл шаруашылығы батпақтары бойынша деректер әлі де шектеулі. Бұл аймақтар суық климатымен, қысқа вегетациялық кезеңімен және жазда ұзақ күндізгі жарықпен ерекшеленеді.

Парниктік газдар шығарындыларының ерекшеліктері

Құрғатылған және ауыл шаруашылығында пайдаланылатын батпақтарда топырақ асты сулары деңгейін көтеру әдетте CO2 шығарындыларын азайтады, өйткені шымтезек ыдырауы баяулайды. Алайда, ылғалды және оттегі аз жағдайлар метан шығарындыларының артуына ықпал етуі мүмкін, себебі метан түзуші микроорганизмдер оттегі жоқ ортада белсендірек дамиды. Белгілі бір ылғалдылықта топырақтағы азоттың ыдырауы аралық сатыда тоқтаса, азот тотығының шығарындылары да артуы мүмкін.

Әртүрлі парниктік газдар су деңгейінің өзгеруіне әртүрлі әсер ететіндіктен, жалпы әсерді бағалау үшін CO2, метан және азот тотығы шығарындыларын бір мезгілде және бүкіл маусым бойы өлшеп, жиынтық газ балансын ескеру қажет.

Арктикадағы зерттеу

2022–2023 жылдары Норвегияның солтүстігіндегі Пасвик аңғарындағы зерттеу станциясында екі жылдық далалық зерттеу жүргізілді. Автоматтандырылған камералар бүкіл вегетациялық кезең бойы күніне бірнеше рет CO2, метан және азот тотығы шығарындыларын тіркеді. Экспериментте топырақ асты суларының деңгейі, тыңайтқыш мөлшері және маусымдағы шөп шабу саны әртүрлі бес учаске қамтылды.

Зерттеу келесі сұрақтарға жауап іздеді:

• Топырақ асты сулары деңгейін көтеру арктикалық батпақты климаттық тұрғыдан бейтарап ете ала ма?
• Су деңгейі топырақтан CO2 шығарындыларына өсімдіктердің CO2 сіңіруіне қарағанда көбірек әсер ете ме?
• Тыңайтқыш қолдану мен өнім жинау жалпы климаттық балансқа қалай әсер етеді?

Негізгі нәтижелер

Су деңгейінің CO2 шығарындыларына әсері

Батпақ қатты құрғатылғанда, ол оңтүстік батпақтармен салыстырғанда айтарлықтай көп CO2 бөлді. Топырақ асты суларының деңгейін жер бетінен 25–50 см төмен көтеру CO2 шығарындыларын күрт азайтты. Бұл кезде метан мен азот тотығы шығарындылары да төмен болып, жалпы газ балансы жақсарды. Кейбір жағдайларда алаң тіпті бөлгеннен гөрі көбірек CO2 сіңірді.

Климат пен температураның әсері

Су деңгейін көтеру топырақты ылғалдырақ етіп, өсімдік тамырлары маңындағы оттегі мөлшерін азайтады, бұл олардың белсенділігі мен CO2 сіңіруін төмендетеді. Дегенмен, жалпы CO2 шығарындылары азаяды, өйткені таза көміртегі сіңіру үшін аз жарық жеткілікті, әсіресе солтүстіктегі ұзақ жарық жазғы түндерде таза көміртегі сіңіру сағаттары көбейеді.

Температура да маңызды фактор болды: топырақ температурасы шамамен 12°C-тан жоғарылағанда микробтық белсенділік артып, CO2 мен метан шығарындылары көбейді. Сондықтан су деңгейін көтерудің оң әсері салқын климатта ең жоғары, ал жылыну бұл әсерді болашақта әлсіретуі мүмкін.

Ауыл шаруашылығы тәжірибесінің әсері

Тыңайтқыш қосу шөптің өсуіне ықпал етті, бірақ CO2 немесе метан шығарындыларында айтарлықтай өзгерістер байқалмады. Өнімді жиі жинау жүйеден көміртегінің көбірек алынуына әкеліп, тіпті жоғары су деңгейінде де көміртегінің біртіндеп жоғалуына себеп болуы мүмкін. Сондықтан су режимін басқару, тыңайтқыш қолдану және өнім жинау кестесін кешенді түрде бағалау қажет, топырақ сапасының ұзақ мерзімді нашарлауын болдырмау үшін.

Мұның бір шешімі – ылғалды жағдайларға төзімді өсімдіктерді өсіру, бұл топырақты құрғатпай-ақ биомасса алуға мүмкіндік береді.

Жергілікті айырмашылықтардың маңызы

Зерттеу бір алаңның өзінде айтарлықтай айырмашылықтар бар екенін көрсетті: кейбір учаскелер CO2 сіңірсе, көршілес учаскелер оны көп мөлшерде бөлді. Мұндай жергілікті өзгергіштік ұлттық климаттық есеп пен шараларды әзірлеуге әсер етуі мүмкін, өйткені стандартты шығарындылар коэффициенттері нақты жағдайды әрдайым көрсете бермейді.

Нәтижелер су деңгейін дәлірек өлшеу мен басқарудың, әсіресе топырағы мен ауыл шаруашылығы жағдайлары әртүрлі аймақтарда, маңыздылығын көрсетеді.