OCENA WIELKOŚCI SEKWESTRACJI WĘGLA W TORFOWISKU PRZEJŚCIOWYM NA PODSTAWIE POMIARÓW STRUMIENI DITLENKU WĘGLA

Transkrypt

1 WODA-ŚRODOWISKO-OBSZARY WIEJSKIE 218 (X XII). T. 18. Z. 4 (64) WATER-ENVIRONMENT-RURAL AREAS ISSN s pdf: Instytut Technologiczno-Przyrodniczy w Falentach, 218 Wpłynęło r. Zrecenzowano r. Zaakceptowano r. A koncepcja B zestawienie danych C analizy statystyczne D interpretacja wyników E przygotowanie maszynopisu F przegląd literatury OCENA WIELKOŚCI SEKWESTRACJI WĘGLA W TORFOWISKU PRZEJŚCIOWYM NA PODSTAWIE POMIARÓW STRUMIENI DITLENKU WĘGLA Janusz TURBIAK 1) ABCDEF, Paulina ĆWIKLIŃSKA 2) ABCDEF 1) Instytut Technologiczno-Przyrodniczy w Falentach 2) Uniwersytet Gdański, Wydział Biologii S t r e s z c z e n i e Badania wymiany CO 2 na torfowisku przejściowym prowadzono w latach Strumienie CO 2 oznaczano metodą komorową. Na torfowisku przejściowym, w warunkach dopływu energii świetlnej, dominował proces akumulacji ditlenku węgla. Średnia wartość wymiany ekosystemu netto (NEE) wynosiła 533 mg m 2 h 1, wartość TER 693 mg m 2 h 1, natomiast wartość fotosyntezy brutto 118 mg m 2 h 1. W torfowisku przejściowym zachodził proces akumulacji CO 2. W okresie badań z torfowiska było emitowane średnio 31,2 Mg ha 1 rok 1 CO 2, natomiast średnia wartość fotosyntezy brutto wynosiła 32,2 Mg ha 1 rok 1. W okresie badań akumulacja CO 2 wynosiła średnio,9 Mg ha 1 rok 1. Metoda bilansowania węgla z wykorzystaniem pomiarów strumieni CO 2 umożliwia określenie wpływu różnych czynników środowiskowych na wartości wymiany węgla i porównanie natężenia tego procesu w krótkich odcinkach czasu. Słowa kluczowe: ogólna aktywność respiracyjna, sekwestracja węgla, torfowisko przejściowe, wymiana ekosystemu netto WSTĘP Obserwowane niekorzystne zjawiska klimatyczne wiązane są ze wzrostem stężenia gazów cieplarnianych w atmosferze. Zwiększająca się częstość występowania takich zjawisk, jak susze, powodzie, trąby powietrzne itp., powoduje powstawanie dużych strat w gospodarce. Według Ministerstwa Środowiska [MŚ 213] Do cytowania For citation: Turbiak J., Ćwiklińska P Ocena wielkości sekwestracji węgla w torfowisku przejściowym na podstawie pomiarów strumieni ditlenku węgla. Woda-Środowisko- Obszary Wiejskie. T. 18. Z. 4 (64) s

2 42 Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie. T. 18. Z. 4 (64) zarejestrowane straty przypisywane zmianom klimatu, powstałe w latach 1 21, wynosiły ok. 54 mld zł. Największy udział w ogólnej antropogenicznej emisji gazów cieplarnianych ma ditlenek węgla. Zmniejszenie niekorzystnych zmian klimatycznych próbuje się uzyskać poprzez ograniczenie emisji gazów cieplarnianych, głównie w wyniku zmniejszenia spalania paliw kopalnych oraz zwiększenia pochłaniania CO 2 w ekosystemach leśnych i mokradłowych. Najskuteczniejszą formą trwałego wiązania CO 2 jest jego sekwestracja w złożach torfu. Na podstawie miąższości złóż torfu i ich wieku szacuje się, że średnio w ciągu roku akumulowane jest 2 4 g C m 2 rok 1 [GORHAM 1991; TOLONEN, TURUNEN 1996]. Natomiast w okresach o korzystnych warunkach klimatycznych i troficznych akumulacja węgla w torfowisku może wynosić nawet 17 g m 2 rok 1 [BORREN i in. 4]. Jedną z metod określania wielkości sekwestracji węgla w ekosystemach jest pomiar strumieni CO 2 metodą komorową. Za pomocą tej metody określa się ilości CO 2 wiązanego w procesie fotosyntezy w warunkach dopływu energii świetlnej oraz emisji tego gazu wytwarzanego w procesie respiracji. Po zbilansowaniu tych parametrów możliwe jest określenie wartości wymiany węgla oraz wpływu różnych czynników środowiskowych na tempo tego procesu [ALM i in. 1997; ELS- GARD i in. 212; TURBIAK 214]. Celem pracy było określenie wielkości sekwestracji węgla w torfowisku przejściowym na podstawie pomiarów strumieni ditlenku węgla. OBIEKT I METODY BADAŃ Badania prowadzono w latach na terenie utworzonego w 6 r. rezerwatu przyrody Czarne Bagno, w dolinie Łeby, w odległości ok. 1 km na zachód od Lęborka (woj. pomorskie). Rezerwat, o powierzchni ok. 1 ha, zlokalizowany jest na torfowisku wysokim. Kopuła tego torfowiska miała pierwotnie 226 ha, a miąższość torfu dochodziła do 5,95 m, z czego 1,25 m stanowił mszarny torf wysoki [JASNOWSKI 199]. W północnej części rezerwatu znajduje się dystroficzne Czarne Jezioro, o powierzchni całkowitej 3,26 ha i maksymalnej głębokości do 1,5 m [HERBICHOWA i in. 7]. Jezioro to ulega procesowi lądowienia. W 216 r. powierzchnia lustra wody w jeziorku wynosiła ok. 1,5 ha. W północno-zachodniej części jeziora występuje strefa torfowiska przejściowego, szerokości ok. 35 m, na którym zlokalizowano punkt pomiarowy wymiany CO 2. Pomiary wymiany CO 2 prowadzono na fragmencie torfowiska porośniętym przez torfowce kończysty (Sphagnum fallax Klinggr.) i magellański (Sphagnum magellanicum Brid.), z niewielkim udziałem żurawiny błotnej (Oxycoccus palustris L.). Pomiary wymiany CO 2 na wybranym punkcie pomiarowym wykonywano metodą komorową, od połowy kwietnia do końca października w odstępach dekadowych (przeważnie trzy razy w miesiącu). Pomiary wykonywano za pomocą mier-

3 J. Turbiak, P. Ćwiklińska: Ocena wielkości sekwestracji węgla w torfowisku przejściowym 43 nika fotoakustycznego (raz w miesiącu) i dyfuzyjnego (dwa razy w miesiącu). Zmiany stężenia CO 2 w komorze z użyciem miernika fotoakustycznego oznaczano na zasadzie pobierania próbki gazu z komory do miernika w obiegu zamkniętym, natomiast z wykorzystaniem miernika dyfuzyjnego poprzez jego umieszczenie wewnątrz komory. Do pomiarów wykorzystywano komorę pleksiglasową o wymiarach 45 x 45 x 35 cm. Komora była wykonana z przezroczystego szkła akrylowego i wyposażona w wentylator, w celu utrzymania wewnątrz niej jednorodnego stężenia gazów, oraz zawór umożliwiający wyrównanie ciśnienia między komorą a atmosferą. Komora była umieszczana kolejno w dwóch kwadratowych ramkach, które na początku badań zostały na stałe zainstalowane na powierzchni torfowiska. Odległość między ramkami wynosiła,5 m. Uszczelnienie między komorą a ramką uzyskiwano poprzez napełnienie ramki wodą. Ramki zostały umocowane w podłożu za pomocą przyspawanej w dolnej części kryzy szerokości 5 cm, którą wbito w podłoże. Pomiary wymiany CO 2 prowadzono w godzinach od 12: do 14: w warunkach dopływu energii słonecznej, określając wartość wymiany ekosystemu netto (NEE) oraz w warunkach całkowitego zaciemnienia, po przykryciu komory nieprzepuszczalnym dla światła pokrowcem, w celu określenia ogólnej aktywności respiracyjnej (TER). Ujemne wartości NEE wskazują na przewagę procesu asymilacji ditlenku węgla nad oddychaniem, natomiast wartości dodatnie na sytuację odwrotną. Czas pomiaru NEE i TER wynosił po ok. 6 minut, a zapis danych odbywał się co minutę. Do określenia wartości strumieni CO 2 wykorzystywano pomiar z pierwszych minut, w których zmiany stężenia CO 2 były prostoliniowe. Łącznie w okresie badań wykonano 51 pomiarów NEE i TER. Zmiany stężenia CO 2 w ppm były przeliczane na mgm 2 h 1, według wzoru [MOSIER, MACK 198]: E ρ gdzie: E = wartość strumienia CO 2, mgm 2 h 1 ; = gęstość gazu, mgm 3 ; V = objętość komory, m 3 ; A = powierzchnia komory, m 2 ; C/ t = średnie tempo zmian stężenia gazu w czasie, ppmvh 1 ; T = temperatura wewnątrz komory, C. Wartości fotosyntezy brutto (P G ) w całym okresie wegetacyjnym obliczono na podstawie równania MICHAELISA i MENTEN [1913], opisującego zależność między fotosyntezą brutto a natężeniem całkowitego promieniowania słonecznego (średnie wartości godzinowe ze stacji meteorologicznej) według równania: (1) P (2)

4 44 Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie. T. 18. Z. 4 (64) gdzie: α = współczynnik wykorzystania radiacji; R = radiacja słoneczna, kw m 2 h 1 ; P Gmax = fotosynteza brutto ekosystemu dla radiacji optymalnej, g m 2 h 1. Do obliczenia ogólnej aktywności respiracyjnej w ciągu roku wykorzystano równanie regresji opisujące zależność między aktywnością respiracyjną gleby a temperaturą powietrza według LLOYDA i TAYLORA [1994]: TER R exp E (3) gdzie: TER = ogólna aktywność respiracyjna, mgm 2 h 1 ; R ref = oddychanie w temperaturze referencyjnej, mgm 2 h 1 ; E = współczynnik energii aktywacji; T ref = temperatura referencyjna 283,15 K; T = stała temperatura, w której dochodzi do inicjacji procesów biologicznych 227,1 K; T = temperatura gleby lub powietrza, K. Parametry R ref (a) i E (b) funkcji uzyskane podczas obliczeń TER oraz współczynniki α i P Gmax uzyskane podczas obliczeń wartości P G zostały indywidualnie dopasowane do zbiorów danych w kolejnych latach z wykorzystaniem programu Statistica 7.1. Na podstawie uzyskanych równań regresji modelowano wydajność fotosyntezy brutto z wykorzystaniem pomiarów natężenia radiacji słonecznej, natomiast aktywność respiracyjną z wykorzystaniem pomiarów temperatury powietrza, mierzonych w kolejnych latach w odstępach godzinowych. Z obliczeń wartości TER i P G wyłączono okresy, w których występowały ujemne wartości temperatury powietrza. Bilans wymiany węgla (B), wyrażony w Mgha 1, obliczono jako różnicę między fotosyntezą brutto traktowaną jako przychód węgla do ekosystemu a respiracją traktowaną jako strata węgla z ekosystemu. B = TER P G (4) Wartość ujemna bilansu wskazuje, że w ekosystemie zachodzi proces akumulacji węgla, natomiast wartość dodatnia, że w ekosystemie dochodzi do strat węgla. Jako miarę oceny dokładności modelu ogólnej aktywności respiracyjnej (TER) i fotosyntezy brutto (P G ) w zależności od parametrów meteorologicznych wykorzystano średni bezwzględny błąd procentowy (MAPE), określający, o ile procent wartości obliczone różnią się średnio od wartości rzeczywistych. MAPE 1 (5)

5 J. Turbiak, P. Ćwiklińska: Ocena wielkości sekwestracji węgla w torfowisku przejściowym 45 gdzie: n = liczba zmiennych; x i = wartość zmiennej rzeczywistej, mgm 2 h 1 ; x = wartość zmiennej prognozowanej, mgm 2 h 1. Pomiary radiacji słonecznej i temperatury powietrza prowadzono na automatycznej stacji meteorologicznej zlokalizowanej na obiekcie badawczym (tab. 1, 2). Tabela 1. Średnie miesięczne i roczne wartości radiacji słonecznej (R), W m 2 Table 1. Mean monthly and annual values of solar radiation (R), W m 2 Rok Year Wartość R Value R w miesiącu in month średnia mean I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Średnia Mean Źródło: Fundacja Rozwoju Uniwersytetu Gdańskiego [FRUG niedatowane]. Source: Foundation for the Development of the University of Gdańsk [FRUG niedatowane]. Tabela 2. Średnie miesięczne i roczne wartości temperatury powietrza (T), C Table 2. Mean monthly and annual values of air temperature (T), C Rok Year Wartość T Value T w miesiącu in month średnia mean I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII 211,2 3,9 3,1 1,1 13, 17,8 18,2 17,6 14, 8,8 5,1 3,2 8,9 212,1 4,1 3,8 7,2 12,4 14,4 17,6 16,9 13,6 7,8 5,3 1,4 7, ,5,2 1,7 6,2 13,6 15,7 17,5 16,7 11,5 9,7 5,4 2,8 8, Średnia Mean,5 2,7 1,7 7,8 13, 16, 17,8 17,1 13, 8,8 5,3 1,5 8,2 Źródło: Fundacja Rozwoju Uniwersytetu Gdańskiego [FRUG niedatowane]. Source: Foundation for the Development of the University of Gdańsk [FRUG niedatowane]. Poziom wody gruntowej, ze względu na położenie torfowiska w bezpośrednim sąsiedztwie jeziora, przez cały okres badań utrzymywał się bezpośrednio przy powierzchni. WYNIKI BADAŃ Wartości wymiany ekosystemu netto (NEE), oznaczane w warunkach dopływu energii słonecznej, wykazały intensywne pobieranie CO 2 w badanym ekosystemie.

6 46 Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie. T. 18. Z. 4 (64) Średnia wartość NEE w momencie prowadzenia pomiarów wynosiła 533 mg m 2 h 1, a w poszczególnych terminach od mg m 2 h 1 w dniu r. do 61 mg m 2 h 1 w dniu r. (rys. 1). Znacznie mniejsze wartości NEE w pierwszej połowie 211 r., a w jednym przypadku, tj r., wartość dodatnia NEE (46 mg m 2 h 1 ), były związane z niedoborem opadów i częściowym zaschnięciem torfowców. Dodatnia wartość NEE stwierdzona pod koniec października 212 r. wynikała natomiast z prowadzenia pomiarów w warunkach dużego zachmurzenia i niskiej temperatury, które ograniczały intensywność fotosyntezy. NEE, mg m -2 h Rys. 1. Wymiana ekosystemu netto (NEE) w poszczególnych terminach pomiarów; źródło: wyniki własne Fig. 1. Net ecosystem exchange (NEE) at particular measurement dates; source: own study Ogólna aktywność respiracyjna ekosystemu (TER), określana na podstawie wartości emisji CO 2, była zależna od czynników wpływających na rozwój torfowców, tj. opadów i temperatury. W okresie badań średnia wartość emisji CO 2 wynosiła 693 mg m 2 h 1 (tab. 3). W poszczególnych latach najmniejszą wartość TER stwierdzono w 211 r. 635 mg m 2 h 1. Była ona odpowiednio o 13,8 i 1,2% mniejsza niż w latach 212 i 213. Jak już wspomniano, było to związane z ograniczeniem dopływu do ekosystemu produktów fotosyntezy w wyniku częściowego zaschnięcia roślin i zmniejszenia ich aktywności respiracyjnej. W okresie badań największe wartości TER w poszczególnych miesiącach okresu wegetacji stwierdzono w miesiącach letnich, tj. sierpniu, czerwcu i lipcu, odpowiednio 951, 926 i 869 mg m 2 h 1, a najmniejsze w kwietniu i październiku, odpowiednio 147 i 496 mg m 2 h 1 (tab. 3). Głównym czynnikiem wpływającym na wartości TER w poszczególnych miesiącach była temperatura.

7 J. Turbiak, P. Ćwiklińska: Ocena wielkości sekwestracji węgla w torfowisku przejściowym 47 Tabela 3. Ogólna aktywność respiracyjna (TER) w kolejnych latach i miesiącach Table 3. Total ecosystem respiration activity (TER) in successive months and years Miesiąc Month TER, mg m 2 h 1 Średnia Mean x SD x SD x SD x SD IV V VI VII VIII IX X Średnia Mean Objaśnienia: x = wartość średnia, SD = odchylenie standardowe. Explanations: x = mean value, SD = standard deviation. Źródło: wyniki własne. Source: own study. Podobne wartości TER stwierdzono na torfowisku Rzecin. Na fragmentach tego torfowiska, na których występowały torfowce, średnie wartości TER wynosiły w miesiącach letnich od 83 do 22 g C CO 2 m 2 miesiąc 1 [CHOJNICKI i in. 21], tj. od 49 do 13 mg CO 2 m 2 h 1. Na części torfowiska Czarne Bagno, które było przygotowane do eksploatacji torfu, a po zakończeniu działalności kopalni uległo naturalnej rewitalizacji, wartość TER w latach wynosiła średnio 872 mgm 2 h 1 [TURBIAK, ĆWIKLIŃ- SKA 218]. Większa aktywność respiracyjna torfowiska wysokiego naturalnie zrewitalizowanego niż torfowiska przejściowego była związana przypuszczalnie z dodatkową emisją CO 2 z korzeni roślin i mikroorganizmów ryzosferowych. Na badanym torfowisku przejściowym maksymalne wartości TER w poszczególnych terminach nie przekraczały 14 mgm 2 h 1 (rys. 2). Średnia w okresie badań wartość fotosyntezy brutto (P G ) wynosiła 1 18 mg m 2 h 1. Najmniejszą wartość P G stwierdzono w 211 r., tj. 97 mg m 2 h 1. Mniejsza wartość P G w 211 r. była związana z ponad dwukrotnie mniejszą wartością tego parametru w lipcu tego roku niż w latach w związku z częściowym zaschnięciem torfowców (tab. 4). W latach fotosynteza brutto w maju wynosiła średnio 884 mg m 2 h 1 i była około dwukrotnie mniejsza niż w miesiącach letnich, tj. czerwcu, lipcu i sierpniu. Tak mała wartość P G w tym miesiącu była związana z wyraźnie mniejszym dopływem energii słonecznej w godzinach wykonywania badań niż w lipcu i sierpniu (tab. 4), a także niższą temperaturą gleby po zakończeniu okresu zimowego. Potwierdzają to także wartości fotosyntezy brutto uzyskane w kwietniu i październiku. Mimo że w kwietniu promieniowanie całkowite w godzinach pro-

8 48 Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie. T. 18. Z. 4 (64) TER, mg m -2 h Rys. 2. Ogólna aktywność respiracyjna (TER) w poszczególnych terminach pomiarów; źródło: wyniki własne Fig. 2. Total ecosystem respiration activity (TER) at particular measurement dates; source: own study Tabela 4. Fotosynteza brutto (P G ) i promieniowanie całkowite (R) Table 4. Gross photosynthesis (P G ) and total radiation (R) P G, mg m 2 h 1 R Miesiąc średnia mean W m 2 Month x SD x SD x SD x SD x SD IV V VI VII VIII IX X Średnia Mean Objaśnienia: x = wartość średnia, SD = odchylenie standardowe. Explanations: x = mean value, SD = standard deviation. Źródło: wyniki własne. Source: own study. wadzenia badań było większe niż w październiku, to wartość P G w kwietniu była ponad dwukrotnie mniejsza (tab. 4). W poszczególnych terminach pomiarów fotosynteza brutto była bardzo mocno zróżnicowana i wynosiła od 28 mg m 2 h r. do 221 mg m 2 h r. (rys. 3). Zróżnicowanie to było związane przede wszystkich z różną ilością docierającej do roślin energii słonecznej i temperaturą. Na podstawie uzyskanych wartości strumieni fotosyntezy brutto (P G ) i ogólnej respiracji ekosystemu (TER) obliczono wartości wymiany CO 2 w ekosystemie w ciągu roku. Do obliczenia wykorzystano równania regresji opisujące zależności

9 J. Turbiak, P. Ćwiklińska: Ocena wielkości sekwestracji węgla w torfowisku przejściowym 49 P G, mg m -2 h Rys. 3. Fotosynteza brutto (P G ) w poszczególnych terminach pomiarów; źródło: wyniki własne Fig. 3. Gross photosynthesis (P G ) at particular measurement dates; source: own study między wartościami P G a natężeniem radiacji słonecznej oraz między TER a temperaturą powietrza (rys. 4). Z obliczeń wyłączono okresy, w których występowały ujemne wartości temperatury powietrza. Wykorzystanie tych zależności umożliwiło oszacowanie przybliżonych wartości wymiany CO 2 w badanym ekosystemie, a także dokonanie oceny zmian natężenia procesów respiracji i fotosyntezy w czasie. W latach 211, 212 i 213 z torfowiska Czarne Bagno było emitowane odpowiednio 3,4; 31,9 i 31,4 Mg ha 1 rok 1 średnio 31,2 Mg CO 2 ha 1 rok 1. Wartości fotosyntezy brutto wynosiły w tych latach odpowiednio 31,4, 32,4 i 32,7 Mg ha 1 rok 1, średnio 32,2 Mg ha 1 rok 1 (tab. 5). Pomimo dużego średniego bezwzględnego błędu procentowego (MAPE), który w przypadku TER wynosił w kolejnych latach odpowiednio 51; 69 i 38%, a w przypadku P G odpowiednio 76, 6 i 4%, uzyskiwane wartości były w kolejnych latach bardzo podobne. Po zbilansowaniu wartości TER i P G stwierdzono, że w ekosystemie zachodził proces akumulacji CO 2. W okresie badań akumulacja CO 2 wynosiła średnio,9 Mg CO 2 ha 1 rok 1. W latach 21, 211 i 213 akumulacja CO 2 wynosiła odpowiednio 1,;,5 i 1,3 Mg ha 1 rok 1. Większe wartości akumulacji węgla stwierdzili ALM i in. [1997] na torfowiskach z czynnym procesem torfotwórczym w Finlandii. Autorzy ci w czterech siedliskach określili wartości akumulacji C w zakresie od 2,66 do 6,8 mol C m 2 rok 1, tj. od 1,17 do 2,49 Mg ha 1 rok 1 CO 2. Na torfowisku wysokim w północnych Niemczech, w okresie od do r., określono akumulację węgla na poziomie 67,5 g m 2 rok 1, tj. 2,48 Mg ha 1 rok 1 CO 2 [BEETZ i in. 213]. Uzyskane wartości akumulacji CO 2 w torfowisku przejściowym, z wykorzystaniem pomiarów strumieni CO 2, są podobne do wartości akumulacji CO 2 uzyskiwanych na podstawie pomiarów miąższości torfowisk i ich wieku określanego metodą radiowęglową. Określone w ten sposób tempo akumulacji szacowane jest w zakre-

10 5 Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie. T. 18. Z. 4 (64) r. y=337*exp{264)*[(1/( ))-(1/(x ))]} r. y=121 22,8x/(22,8x)+121 TER, mg m -2 h P G, mg m -2 h Temperatura powietrza, C Air temperature, C Radiacja, W m -2 h -1 Radiation, W m -2 h r. y=427*exp{263)*[(1/( ))-(1/(x ))]} r. y= ,2x/(11,2x)+1883 TER, mg m -2 h P G, mg m -2 h Temperatura powietrza, C Air temperature, C Radiacja, W m -2 h -1 Radiation, W m -2 h -1 TER, mg m -2 h r. y=39*exp{264*[(1/( ))-(1/(x ))]} Temperatura powietrza, C Air temperature, C P G, mg m -2 h r. y=246 9,5x)/(9,5) x Radiacja, W m -2 h -1 Radiation, W m -2 h -1 Rys. 4. Ogólna aktywność respiracyjna (TER) i fotosynteza brutto (P G ) w kolejnych latach; źródło: wyniki własne Fig. 4. Total ecosystem respiration activity (TER) and gross photosynthesis (P G ) in successive years; source: own study Tabela 5. Bilans wymiany CO 2 na torfowisku wysokim, Mg ha 1 rok 1 Table 5. Balance of CO 2 exchange in a raised bog, Mg ha 1 year 1 Rok Year TER P G B 211 3,4 31,4 1, ,9 32,4, ,4 32,7 1,3 Średnia Mean 31,2 32,2,9 Źródło: wyniki własne. Source: own study.

11 J. Turbiak, P. Ćwiklińska: Ocena wielkości sekwestracji węgla w torfowisku przejściowym 51 sie od 2 do 4 g C m 2 rok 1 węgla [BORREN 4; GORHAM 1991; TOLONEN, TURUNEN 1996], tj. od,73 do 1,47 Mg CO 2 ha 1 rok 1. Powstawanie złóż torfu jest procesem bardzo powolnym. Średnia wartość przyrostu szacowana jest na,5 mm rok 1 [BORREN 4; ŻUREK 1986]. Określanie tempa akumulacji węgla na podstawie pomiarów przyrostu biomasy jest bardzo trudne ze względu na brak możliwości określenia, jaka część wytworzonej biomasy jest akumulowana w złożu torfu, a jaka ulega mineralizacji. Metoda bilansowania węgla z wykorzystaniem pomiarów strumieni CO 2, ze względu na bardzo dużą zmienność wyników pomiarów, umożliwia określenie przybliżonych wartości akumulacji węgla. Uzyskane wartości były podobne do uzyskiwanych metodą pomiaru przyrostów złoża torfu w czasie. Dzięki metodzie wykorzystującej pomiary strumieni CO 2 możliwe jest określenie wpływu różnych czynników środowiskowych na tempo procesu akumulacji węgla i porównywanie natężenia tego procesu w różnych ekosystemach w krótkich odcinkach czasu. WNIOSKI 1. Na torfowisku przejściowym, w warunkach dopływu energii świetlnej, dominował proces akumulacji ditlenku węgla. Średnia wartość wymiany ekosystemu netto (NEE) w okresie badań wynosiła 533 mg m 2 h Ogólna aktywność respiracyjna ekosystemu (TER) była zależna od czynników wpływających na rozwój torfowców, tj. opadów i temperatury. Średnia wartość TER na torfowisku przejściowym w okresie wynosiła 693 mg m 2 h W torfowisku przejściowym zachodził proces akumulacji CO 2. W okresie badań z torfowiska było emitowane średnio 31,2 Mg CO 2 ha 1 rok 1, natomiast średnia wartość fotosyntezy brutto wynosiła 32,2 Mg ha 1 rok 1. W okresie badań akumulacja CO 2 wynosiła średnio,9 Mg ha 1 rok Metoda bilansowania wymiany węgla z wykorzystaniem pomiarów strumieni CO 2 umożliwia określenie wpływu różnych czynników środowiskowych na przebieg tego procesu i porównanie natężenia wymiany węgla w wybranych ekosystemach w krótkich odcinkach czasu. Podziękowanie Praca naukowa finansowana ze środków na naukę w latach jako projekt badawczy N Dane meteorologiczne uzyskano w ramach projektu Renaturalizacja siedlisk i roślinności na zdegradowanych torfowiskach wysokich woj. pomorskiego dofinansowanym ze środków EFRR Programu Operacyjnego Infrastruktura i Środowisko na lata 7 213, Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej w Warszawie oraz Wojewódzki Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej w Gdańsku. Zostały one udostępnione przez Fundację Rozwoju Uniwersytetu Gdańskiego.

12 52 Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie. T. 18. Z. 4 (64) BIBLIOGRAFIA ALM J., TALANOV A., SAARNIO S., SILVOLA J., IKKONEN E., AALTONEN H., NYKÄNEN H., MARTIKAINEN P Reconstruction of the carbon balance for microsites in a boreal oligotrophic pine fen, Finland. Oecologia. Vol. 11 s BEETZ S., LIEBERSBACH H., GLATZEL S., JURASINSKI G., BUCZKO U., HÖPER H Effects of land use intensity on the full greenhouse gas balance in an Atlantic peat bog. Biogeosciences. Vol. 1 s BORREN W., BLEUTEN W., LAPSHINA E.D. 4. Holocene peat and carbon accumulation rates in the southern taiga of western Siberia. Quaternary Research. Vol. 61 p CHOJNICKI B.H., MICHALAK M., ACOSTA M., JUSZCZAK R., AUGUSTIN J., DROESLER M., OLEJNIK J. 21. Measurements of carbon dioxide fluxes by chamber method at the Rzecin wetland ecosystem, Poland. Polish Journal of Environmental Studies. Vol. 9(2) s ELSGAARD L., GÖRRES C.M., HOFFMANN C.CH., BLICHER-MATHIESEN G., SCHELDEA K., PETERSENA S.O Net ecosystem exchange of CO 2 and carbon balance for eight temperate organic soils under agricultural management. Agriculture, Ecosystems and Environment. Vol. 162 s FRUG niedatowane. Dane meteorologiczne [Meteorological data]. Plik elektroniczny. Gdańsk. Fundacja Rozwoju Uniwersytetu Gdańskiego. GORHAM E Northern peatlands: Role in the carbon cycle and probable responses to climatic warming. Ecological Applications. Vol. 1 s HERBICHOWA M., PAWLACZYK P., STAŃKO R. 7. Ochrona wysokich torfowisk bałtyckich na Pomorzu. Doświadczenia i rezultaty projektu LIFE4NAT/ PL/28 PLBALTBOGS [Conservation of the Baltic raised bogs in Pomerania, Poland. Experience and results of the LIFE4NAT/ PL/28 PLBALTBOGS Project]. Świebodzin. Wydaw. Klubu Przyrodników. ISBN ss JASNOWSKI M Torfowiska województwa słupskiego. Stan, zasoby, znaczenie, zasady gospodarowania, ochrona [Peat bogs of the Słupsk Provence. Status, resources, significance, management rules, protection]. Szczecin Słupsk. AR w Szczecinie, Woj. Biuro Zagospodarowania Przestrzennego w Słupsku ss. 84. LLOYD J., TAYLOR J.A On the temperature dependence of soil respiration. Functional Ecology. Vol. 8. No. 3 s MICHAELIS L., MENTEN M.L Die Kinetik der Invertinwirkung [The kinetics of invertin action]. Biochemistry Zeitung. Vol. 49 s MŚ 213. Strategiczny plan adaptacji dla sektorów i obszarów wrażliwych na zmiany klimatu do roku 22 z perspektywą do roku 23 [A strategic plan of adaptation for sectors and aeras sensative to climate changes to the year 22 with the prospect up to the year 23] [online]. Warszawa. Ministerstwo Środowiska. [Dostęp ]. Dostępny w Internecie: /fileadmin/user_upload/spa_22.pdf MOSIER A.R., MACK L Gas chromatographic system for precise, rapid analysis of nitrous oxide. Soil Science Society of America Journal. Vol. 44 s TOLONEN K., TURUNEN J Accumulation rates of carbon in mires in Finland and implications for climate change. The Holocene. Vol. 6 s TURBIAK J Ocena wpływu poziomu wody gruntowej na wartość wymiany CO 2 między ekosystemem łąkowym a atmosferą w warunkach doświadczenia lizymetrycznego [Assessment of the effect of ground water level on CO 2 exchange rate between a grassland ecosystem and the atmosphere in lysimetric experiment]. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie. T. 14. Z. 2(46) s

13 J. Turbiak, P. Ćwiklińska: Ocena wielkości sekwestracji węgla w torfowisku przejściowym 53 TURBIAK J., ĆWIKLIŃSKA P Wymiana CO 2 na torfowisku wysokim po naturalnej regeneracji roślinności torfowiskowej [CO 2 exchange in a raised bog after natural regeneration of bog vegetation]. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie. T. 18. Z. 3(63) s ŻUREK S Szybkość akumulacji torfu i gytii w profilach torfowisk i jezior Polski (na podstawie danych 14 C) [Peat acumulation rate in the profiles of peat bogs and lakes of Poland]. Przegląd Geograficzny. T. 58. Z. 3 s Janusz TURBIAK, Paulina ĆWIKLIŃSKA ASSESSMENT OF VALUE OF CARBON SEQUESTRATION IN A TRANSITIONAL BOG BASED ON MEASUREMENTS OF CARBON DIOXIDE FLUXES Key words: carbon sequestration, net ecosystem exchange, total respiration activity, transitional bog S u m m a r y A study of CO 2 exchange in a transitional bog was carried out in the years CO 2 fluxes were determined by the chamber method. In a transitional bog, under conditions of input of luminous energy, the process of carbon dioxide accumulation dominated. The mean value of net ecosystem exchange (NEE) was 533 mg m 2 h 1, the value of TER 693 mg m 2 h 1, while the value of gross photosynthesis 118 mg m 2 h 1. In a transitional bog the process of CO 2 accumulation occurred. During the study period from the bog on average 31.2 Mg ha 1 year 1 CO 2 was emitted, while the mean value of gross photosynthesis was 32.2 Mg ha 1 year 1. During the study period CO 2 accumulation was on average.9 Mg ha 1 year 1. Carbon balancing method using measurements of CO 2 fluxes makes it possible to determine the effect of various environmental factors on the values of carbon exchange and to compare the intensity of this process in short time periods. Adres do korespondencji: dr inż. Janusz Turbiak, Kujawsko-Pomorski Ośrodek Badawczy ITP w Bydgoszczy, ul. Glinki 6, Bydgoszcz; J.Turbiak@itp.edu.pl