Палудикультура — это влажное земледелие и лесное хозяйство на торфяниках . [1] Палудикультура сочетает в себе сокращение выбросов парниковых газов из осушенных торфяников путем повторного заболачивания с непрерывным землепользованием и производством биомассы во влажных условиях. [2] «Палуди» происходит от латинского «palus » , что означает «болото, топь», а «палудикультура» как концепция была разработана в Университете Грайфсвальда . [3] Палудикультура — это устойчивая альтернатива осушению сельского хозяйства, предназначенная для поддержания хранения углерода в торфяниках. Это отличает палудикультуру от сельского хозяйства, такого как рисовые поля, которые включают осушение и, следовательно, деградацию водно-болотных угодий. [4]
Торфяники хранят огромное количество углерода. Покрывая всего 3% поверхности суши Земли, они хранят более 450 гигатонн углерода — больше, чем хранят леса (которые покрывают 30% поверхности суши). [5] [6] Осушенные торфяники вызывают многочисленные негативные воздействия на окружающую среду, такие как выбросы парниковых газов, выщелачивание питательных веществ, просадка и потеря биоразнообразия . Хотя только 0,3% всех торфяников осушены, по оценкам, осушение торфяников ответственно за 6% всех выбросов парниковых газов человеком. [7] Заболачивание почв при повторном заболачивании торфяников практически прекратит разложение органического вещества (~50% углерода), и, следовательно, углерод больше не будет уходить в атмосферу в виде углекислого газа. [8] [9] Повторное заболачивание торфяников может значительно снизить воздействие на окружающую среду, вызванное осушением, за счет восстановления гидрологической буферности [10] и снижения чувствительности уровня грунтовых вод к потребности в испарении из атмосферы. [11] Из-за осушения почв для сельского хозяйства во многих районах глубина торфяной почвы и качество воды значительно снизились за эти годы. Эти проблемы смягчаются повторным заболачиванием торфяников. Таким образом, они также могут сделать ненужными сооружения против повышения уровня моря ( дамбы , насосы) [12] . Влажные болота действуют как поглотители азота, тогда как минерализация и удобрение от сельского хозяйства на осушенных болотах приводит к стоку азота в близлежащие воды. [3]
азбука
Применение термина «paludiculture» является предметом споров, поскольку оно зависит от того, считаются ли различные методы ведения сельского хозяйства на торфяниках устойчивыми. С точки зрения выбросов парниковых газов, то, насколько устойчивой считается практика ведения палудийского земледелия, зависит от измеренного парникового газа, вида растений и уровня грунтовых вод на торфянике. [4] Термин «paludiculture» используется для обозначения выращивания местных и неместных культур на нетронутых или повторно заболоченных торфяниках. В Общей сельскохозяйственной политике ЕС это определяется как продуктивное использование влажных и повторно заболоченных торфяников, которое сохраняет торфяную почву и тем самым минимизирует выбросы CO2 и просадку. [17] Обзор тропического торфяного болота [4] за 2020 год , проведенный Национальным университетом Сингапура, оценил пути управления влажным и повторно заболоченным торфяником с точки зрения выбросов парниковых газов и связывания углерода и пришел к выводу, что коммерческое палудикультура подходит только для повторно заболоченных торфяников, где она является отрицательной или нейтральной по углероду, в отличие от нетронутых торфяников, где она увеличивает выбросы. [4] После десятилетий повторного заболачивания все еще может способствовать глобальному потеплению в большей степени, чем нетронутые торфяники. [18] Исключениями, когда палудикультура на нетронутых торфяниках может быть устойчивой, являются некоторые традиции выращивания местных культур полудикими в нетронутых лесах торфяных болот или сбора продуктов торфяников без активной обработки. Обзор также предполагает, что для обеспечения устойчивости палудикультура должна использовать только местную растительность для восстановления торфяников при производстве биомассы, в отличие от любых растений водно-болотных угодий, которые имеют возможность выжить. Это связано с тем, что использование неместных видов может создать неблагоприятные условия для других местных растений, а неместные растения, как правило, дают меньшую урожайность и продолжительность жизни на неосушенных или повторно заболоченных торфяниках, чем при выращивании в их родной среде обитания или на осушенных водно-болотных угодьях. [4]
Оценки устойчивости болотного хозяйства должны учитывать экосистемные услуги помимо связывания углерода и то, как болотное хозяйство может быть интегрировано с традиционными методами ведения сельского хозяйства. [4] Торфяники могут предоставлять ряд других экосистемных услуг , например, сохранение биоразнообразия и регулирование водных ресурсов. Поэтому важно защищать эти территории и восстанавливать деградированные территории. Сохранение, восстановление и улучшение управления торфяниками является экономически эффективным и относительно простым способом поддержания экосистемных услуг. Однако эти экосистемные услуги не оцениваются на рынке и не приносят экономической прибыли местным сообществам. С другой стороны, осушение и возделывание земель, выпас скота, а также добыча торфа приносят местным сообществам краткосрочную экономическую прибыль. Поэтому утверждается, что сохранение и восстановление, которые имеют значительную и общую ценность, должны субсидироваться государством или миром в целом. [7]
Палудикультура не ориентирована на сохранение природы, а на производство, но палудикультура и сохранение могут дополнять друг друга несколькими способами. 1) Палудикультура может быть отправной точкой и промежуточным этапом в процессе восстановления осушенного торфяника. 2) Палудикультура может снизить стоимость проекта по сохранению, например, за счет снижения затрат на удаление биомассы и затраты на создание. 3) Территории с практикой палудикультуры могут обеспечить буферные зоны вокруг охраняемых торфяных участков. 4) Территории с палудикультурой между природоохранными зонами могут обеспечить коридоры, облегчающие миграцию видов. 5) Палудикультура может повысить принятие затронутыми заинтересованными сторонами повторного заболачивания однажды осушенного торфяника. Поддержка местных сообществ в проекте повторного заболачивания часто имеет решающее значение. [3]
Влияние болотного хозяйства на выбросы парниковых газов является сложным. С одной стороны, более высокий уровень грунтовых вод уменьшит аэробное разложение торфа и, следовательно, выбросы углекислого газа. Но с другой стороны, повышенный уровень грунтовых вод может увеличить анаэробное разложение органического вещества или метаногенез и, следовательно, увеличить выбросы метана (CH 4 ), недолговечного, но более мощного парникового газа, чем CO 2 . Выбросы, исходящие от повторно заболоченных торфяников с болотным хозяйством, также будут зависеть от землепользования с точки зрения типа использования (сельское хозяйство, лесное хозяйство, выпас скота и т. д.), а также с точки зрения используемых видов и интенсивности. Традиционное использование торфяников часто оказывает меньшее воздействие на окружающую среду, чем промышленное использование, но не обязательно должно быть устойчивым в долгосрочной перспективе и при использовании в больших масштабах. [4]
Наиболее очевидным способом поддержания экосистемных услуг, которые предоставляют торфяники, является сохранение нетронутых торфяников. Это тем более верно, учитывая ограниченный успех проектов по восстановлению, особенно в тропических торфяниках. Сохраненные торфяники по-прежнему представляют ценность для людей и, следовательно, обеспечивают ряд экосистемных услуг, например, хранение углерода, хранение воды и сброс. Сохранение торфяников также позволяет избежать дорогостоящих инвестиций. Предполагается, что сохранение является очень экономически эффективной практикой управления торфяниками. Наиболее очевидные экосистемные услуги, которые предоставляет управление сохранением, т. е. хранение углерода и хранение воды, нелегко оценить на рынке. Поэтому сохранение торфяников может потребовать субсидирования. [7]
Повторное заболачивание торфяника и, таким образом, восстановление уровня грунтовых вод является первым шагом в восстановлении. Цель состоит в том, чтобы воссоздать гидрологическую функцию и процессы торфяника. Это занимает больше времени, чем можно было бы ожидать. Исследования показали, что повторно заболоченный ранее осушенный торфяник имел гидрологические функции — например, способность к накоплению и сбросу воды — где-то между осушенным и нетронутым торфяником через шесть лет после восстановления. [4]
Неосушенные торфяники рекомендуется оставлять для консервации и не использовать для болотного хозяйства. Осушенные торфяники, с другой стороны, можно повторно заболотить и использовать для болотного хозяйства, часто используя традиционные знания вместе с новой наукой. Однако местные сообщества, особенно в тропиках, поддерживают свои средства к существованию, осушая и используя торфяники различными способами, например, в сельском хозяйстве, выпасе скота и добыче торфа. [7] Болотное хозяйство может быть способом восстановления деградировавших и осушенных торфяников, а также сохранения результата для местного сообщества. [4] Например, исследования выращивания сфагнума на повторно заболоченных торфяных болотах в Германии показывают значительное снижение выбросов парниковых газов по сравнению с контролем с орошаемыми канавами. [19] Однако экономическая целесообразность выращивания сфагнума на торфяных болотах все еще неясна. [20] Однако на юге основа для палудикультуры совершенно иная, в том числе из-за более высокой численности населения и экономического давления на торфяники. [4]
Тропические торфяники широко распространены в Юго-Восточной Азии, материковой части Восточной Азии, Карибском бассейне и Центральной Америке, Южной Америке, Румынии и Южной Африке. Часто расположенные в низинах, тропические торфяники уникально идентифицируются по быстрым темпам образования торфяной почвы [21] в условиях большого количества осадков и высоких температур. [22] Напротив, высокотемпературный климат ускоряет темпы разложения, в результате чего деградировавшие тропические торфяники вносят более существенный вклад в глобальные выбросы парниковых газов. [23] [24] Хотя тропические торфяники занимают всего 587 000 км 2 , они хранят 119,2 гигатонн углерода при плотности на единицу площади 203 066 тонн углерода км −2 . [25] На протяжении десятилетий эти большие хранилища углерода поддавались осушению, чтобы удовлетворить социально-экономические потребности человечества. В период с 1990 по 2015 год возделывание (для управления, включая промышленное и мелкое сельское хозяйство) увеличилось с 11 до 50% лесных торфяников на полуострове Малайзия, Суматре и Борнео. [4] В Малайзии и Индонезии за последние двадцать лет леса торфяных болот сократились с 77% до 36%, что поставило под угрозу многих млекопитающих и птиц в регионе. В 2010 году промышленное сельское хозяйство занимало около 3-3,1 миллиона гектаров, из которых 2,15 миллиона гектаров приходилось на масличную пальму . [26] Превращение естественных тропических торфяников в другие виды землепользования приводит к торфяным пожарам и связанным с ними последствиям для здоровья, проседанию почвы, увеличивающему риски наводнений, значительным выбросам парниковых газов и потере биоразнообразия. [27] [28] [29] [30] Сегодня предпринимаются усилия по восстановлению деградировавших тропических торфяников с помощью палудикультуры. Палудикультура исследуется как устойчивое решение для сокращения и обращения вспять деградации лесов торфяных болот и включает традиционные местные сельскохозяйственные практики, которые предшествовали использованию этого термина. Коммерческая палудикультура не была опробована в той степени, как на северных торфяниках. [4] Ниже приведены примеры практики палудикультуры на тропических торфяниках.
Народ банту в Кюветте-Сентрал использует торфяники для рыболовства, охоты и собирательства, а также мелкого сельского хозяйства вблизи лесов с твердой почвой . [31]
В Индонезии есть три области, которые могут быть примером практики палудикультуры, такие как система бедже в племенах кутай и банджар в Восточном Калимантане, ореховые плантации в Сегедонге, Западный Калимантан, и выращивание саго в округе острова Меранти и провинции Риау. [32] Саго выращивается в полудиком виде вблизи рек в Риау. Джелутонг выращивается в монокультурах и смешанных посадках в Центральном Калимантане, а также в Южной Суматре и Джамби и продается с середины 1800-х годов. Эта торговля была ограничена тарифами и санкциями 2006 года, [33] и выращивание джелутонга в монокультурах считается менее эффективным, чем такие культуры, как мелкомасштабная масличная пальма. [4]
Помимо коммерческого производства, общины торфяников в Индонезии разработали менее эффективные методы добычи ресурсов. Например, общины даяков обрабатывают торфяники только на глубине менее трех метров для мелкомасштабного земледелия саго и джелутонга в прибрежных районах, куда море поставляет питательные вещества. [4] На Суматре древесина, заготовленная в лесах торфяных болот, транспортируется с помощью деревянных саней, рельсов и небольших каналов традиционным методом, называемым онгка , который менее разрушителен, чем коммерческая транспортировка леса. [34] Оседание торфа и выбросы CO2 по -прежнему обнаруживаются в небольших агролесоводческих хозяйствах на повторно заболоченных торфяниках в Джамби и Центральном Калимантане, даже там, где произрастают местные виды. [4]
В Малайзии плантации саго в основном полудикие, расположены вблизи рек, например, в Сараваке, хотя Малайзия также импортирует саго из Суматры для производства лапши. [4] Торфяники также используются народом Джакун в Юго-Восточном Паханге для охоты, собирательства и рыболовства. [35]
Сообщества метисов в Лорето, Перу, используют торфяники для охоты и собирательства, а также для устойчивого выращивания местных пальм, которые они пересаживают для восстановления ресурса. Они осознают ограниченность ресурса и необходимость избегать расточительной вырубки во время сбора урожая. [36]
Большая часть торфяников мира находится в северном полушарии, охватывая как бореальные, так и умеренные регионы. Глобальные оценки показывают, что северные торфяники покрывают 3 794 000 км2, храня около 450 Гт С при плотности приблизительно 118 318 т С км−2. Торфяники образуются в плохо дренированных районах в условиях большого количества осадков и низкой температуры. 66% северных торфяников находятся в Евразии и 34% в Северной Америке. Около 60% этих торфяников (2718×103 км2) являются вечномерзлыми, при этом приблизительно 2152×103 км2 находятся в Евразии и 565×103 км2 в Северной Америке. В Европейском союзе (25 стран Европы) торфяники занимают приблизительно 291×103 км2, из которых почти 55% находятся в Финляндии и Швеции. Торфяники более распространены в Беларуси и Украине, где они занимают приблизительно 497×103 км2. Как бореальные, так и умеренные торфяники в основном образованы бриофитами и злаками, демонстрируя более медленные темпы накопления и разложения по сравнению с тропиками. Северные торфяники были осушены для сельского хозяйства, лесного хозяйства и добычи торфа для топлива и садоводства. Исторически нетронутые северные торфяники использовались для рыболовства, охоты, выпаса скота и сбора ягод. Палудикультура не получила широкого коммерческого распространения на северных торфяниках, и большинство исследовательских проектов, указанных ниже, продолжаются. Многие из них еще не опубликовали рецензируемых результатов. Большинство из них сосредоточены на выращивании сфагнума и тростника. Вместо того, чтобы выкапывать разложившийся сфагнум в качестве торфа, неразложившиеся волокна тростника собирают циклами, как возобновляемый источник биомассы. Волокна сфагнума можно использовать в качестве субстрата для выращивания, упаковки для защиты растений при транспортировке или для повторного введения мха при восстановлении других торфяников.
Университет Грайфсвальда и Белорусский государственный университет изучают тростниковые заросли в Нарочанском национальном парке в качестве фильтров для снижения стока азота и фосфора из деградировавших сельскохозяйственных торфяников в Балтийское море. Исследования, запланированные с января 2019 года по сентябрь 2021 года, направлены на изучение потенциала сбора тростника в этом районе для стимулирования управления тростниковыми зарослями. [16]
Практики палудикультуры включают выращивание сфагнума и рогоза . Один из крупнейших исследовательских проектов был реализован в период с 2006 по 2012 год исследователями из Университета Лаваля в Квебеке, которые провели испытания сфагнового земледелия в восточной Канаде. Их болотный участок на Акадийском полуострове ранее использовался для добычи торфа на топливо и поэтому состоял из канав сфагнума и возвышенных участков другой растительности. Они обнаружили, что сфагновое земледелие можно практиковать в больших масштабах в канавах, хотя они рекомендуют активное управление орошением для более постоянных урожаев. [37]
Научно-исследовательский институт леса Финляндии и Vapo Oy, крупнейшая в Финляндии компания по добыче торфа, управляют примерно 10 гектарами земли для экспериментов по выращиванию сфагнума с целью восстановления и производства субстратов. [38]
Центр болот Грайфсвальда перечисляет шесть исследовательских проектов по выращиванию сфагнума в качестве сырья для субстратов и восстановления болот в Германии: Ханкхаузен, Дрент, Паровинциальмор, Рамсло, Зедельсберг и Зюдфельд. Проекты Дрент и Паровинциальмор, которые проводились с 2015 по 2019 год, включали тестирование различных методов орошения и дренажа. Они обнаружили, что торфяной мох можно выращивать на черном торфе. [39] В Зедельсберге исследователи обнаружили, что выращивание сфагнума на черном торфе «дорого и требует много времени». Исследователи проекта Зюдфельд в 2002 году наблюдали небольшое увеличение торфяного мха и увеличение тростника, рогоза и ив. [38] Исследователи также изучают выращивание тростника и рогоза. [40]
В Мекленбурге-Передней Померании текущий проект Университета Грайфсвальда «Paludi-Pellets» направлен на создание эффективного источника биотоплива из осоки, тростника и канареечника в виде сухих гранул. [41]
Компания Bord na Móna, занимающаяся возобновляемой энергией, начала испытания торфяного мха в 2012 году с целью восстановления сфагнума на верховых болотах для потенциального садоводства. [38]
Первое испытание по выращиванию торфяного мха в Литве было проведено в 2011 году на болоте Аукштумала в региональном парке дельты Немана . Исследователи из Вильнюсского института ботаники пересадили секции сфагнума с соседнего деградировавшего верхового болота на открытую поверхность торфа. Они обнаружили, что 94% участков выжили и расширились на открытую поверхность торфа. [38]
Текущий проект «DESIRE» изучает восстановление торфяников и болотное хозяйство в водосборном бассейне реки Неман с целью сокращения стока питательных веществ в Балтийское море. [16]
В текущем исследовательском проекте "Omhoog met het Veen - AddMire in the Netherlands" организация Landscape Noord-Holland ставит своей целью изучение восстановления тростниковых зарослей и влажных пустошей на болотах, ранее переоборудованных под сельское хозяйство, а также повышение осведомленности о деградации торфяных земель . Проект направлен на продвижение болотного хозяйства как альтернативного источника дохода от сельского хозяйства. Исследователи повторно увлажнили 8 гектаров, в том числе для буферной зоны хранения воды для экспериментов с торфяным мхом. Они измеряют влияние эрозии почвы и атмосферного азота на рост торфяного мха и возникающие в результате выбросы парниковых газов и химию почвы. [40]
Россия имеет самую большую площадь торфяников из всех северных циркумполярных стран, при этом крупнейшим в мире торфяником является Западно-Сибирский болотный массив, а крупнейшим в Европе является Полистово-Ловатское болото на севере России. [42] [43] Оценка, полученная из цифровой базы данных почв России в географическом масштабе 1:5 миллиона, [44] показывает, что площадь почв с глубиной торфа более 30 см составляет около 2210×10 3 км 2 . Примерно 28% приходится на зону сезонно-мерзлых почв, около 30% на зону спорадической и прерывистой вечной мерзлоты и 42% на зону сплошной вечной мерзлоты. Торф с глубиной более 50 см, как правило, доминирует в зонах северной и средней тайги, но редко встречается в зоне тундры.
Текущее восстановление, похоже, не включает в себя палудикультуру. Wetland International совместно с Институтом лесоведения Российской академии наук и Фондом Михаэля Зуккова реализовали крупный проект по восстановлению торфяников в ответ на обширные торфяные пожары летом 2010 года в Московской области. Проект был инициирован в рамках сотрудничества между Российской Федерацией и Федеративной Республикой Германия с целью возглавить экологическое повторное заболачивание торфяников и представляет собой один из крупнейших проектов по восстановлению экосистем торфяников в мире. На сегодняшний день более 35 000 га осушенных торфяников были восстановлены с использованием экологических методов, еще 10 000 га в настоящее время находятся в стадии реализации. [45]
База данных потенциальных растений для палудикультуры (DPPP) содержит более 1000 растений водно-болотных угодий, [46] но только незначительная часть из них подходит для палудикультуры. Примеры потенциальных и проверенных палудикультур приведены в таблице ниже.
{{cite journal}}
: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )