Меньшие пожары помогают защитить накопленный углерод и улучшить его долгосрочное хранение на торфяниках.
Быстрый нагрев влажного торфа во время менее сильных поверхностных пожаров химически изменяет внешний вид слипшихся частиц почвы и «по существу создает корку, которая затрудняет проникновение микробов внутрь органического вещества», – сказал Нил Фланаган, посещающий доцент Duke Wetland.
Центр и школа окружающей среды Герцога Николая.
Эта реакция, которую Фланаган называет «эффектом крем-брюле», защищает пострадавший от пожара торф от разложения.
Со временем этот защитный барьер помогает замедлить скорость, с которой накопленный на торфяниках углерод высвобождается обратно в окружающую среду в виде углекислого газа и метана, вызывающих потепление климата, даже в периоды сильной засухи.
Документируя это влияние на почвы торфяников от Миннесоты до Перу, «это исследование демонстрирует жизненно важную и тонкую, но все еще в значительной степени упускаемую из виду роль пожара в сохранении торфа в широком широтном градиенте, от полубореальной зоны до тропиков», – сказал он.
Кертис Дж. Ричардсон, директор Duke Wetland Center.
«Это первый раз, когда какое-либо исследование смогло показать это, – сказал Ричардсон, – и это имеет важные последствия для полезного использования пожаров низкой интенсивности при управлении торфяниками, особенно во время учащающихся лесных пожаров и засух."
Исследователи опубликовали свои рецензируемые результаты 10 мая в журнале Global Change Biology.
Торфяники – это водно-болотные угодья, которые покрывают только 3% суши Земли, но хранят одну треть общего углерода почвы на планете. Если их не трогать, они могут удерживать углерод в своей органической почве на тысячелетия благодаря естественным антимикробным соединениям, называемым фенолами и ароматическими соединениями, которые, как показали более ранние исследования команды Duke, могут предотвратить разложение даже более сухого торфа.
Однако если тлеющий огонь высокой интенсивности или другое серьезное нарушение разрушит эту естественную защиту, они могут быстро превратиться из поглотителей углерода в источники углерода.
Для проведения нового исследования Фланаган и его коллеги из Duke Wetland Center наблюдали за U.S. Служба охраны рыболовства и дикой природы запретила сжигание покозина, покрытого кустарником, на территории национального заповедника дикой природы Покосин-Лейкс в восточной части Северной Каролины в 2015 году.
Используя датчики поля, они измерили изменение интенсивности пожара в течение его продолжительности и его влияние на влажность почвы, температуру поверхности и растительный покров. Они также провели химический анализ образцов почвенного органического вещества, собранных до и после пожара.
Затем они воспроизвели интенсивность и продолжительность N.C.
В ходе контролируемых лабораторных испытаний почвы с торфяных болот в Миннесоте, Флориде и бассейне реки Амазонки в Перу были проанализированы образцы пожаров с использованием X?лучевая фотоэлектронная спектроскопия и инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье.
Анализ показал, что пожары небольшой силы увеличили степень конденсации и ароматизации углерода в образцах почвы, особенно тех, которые были взяты с поверхности торфяников. Другими словами, исследователи увидели «эффект крем-брюле» в образцах из каждой из широт.
Длительные лабораторные инкубации сгоревших образцов показали более низкие совокупные выбросы CO2 от торфа в течение более 1-3 лет после испытаний.
«Первоначально была некоторая потеря углерода, но в долгосрочной перспективе вы легко компенсируете это, потому что также снижается дыхание микробов, которые способствуют гниению, поэтому торф разлагается гораздо медленнее», – сказал Фланаган.
В глобальном масштабе торфяники содержат примерно 560 гигатонн углерода. Это столько же, сколько хранится во всех лесах, и почти столько же, сколько 597 гигатонн в атмосфере.
«Улучшение того, как мы управляем и сохраняем торфяники, имеет решающее значение, учитывая их важность в углеродном балансе Земли и то, как изменение климата меняет режимы естественных пожаров во всем мире, – сказал Ричардсон. – Это исследование напоминает нам, что пожар – это не просто разрушительная аномалия на торфяниках. это также может быть полезной частью их экологии, которая положительно влияет на их углеродное накопление."
Фланаган и Ричардсон провели исследование с другими исследователями Duke Wetland Center Хунджун Ван и Скотт Винтон.
Винтон также работает в Институте биогеохимии и динамики загрязнителей ETH Zurich и Швейцарском федеральном институте водных наук и технологий.
Первичное финансирование поступило от U.S.
Департамент энергетики Отдел науки о наземных экосистемах Управления науки (грант № DE-SC0012272). Дополнительная поддержка поступила от Фонда водно-болотных угодий Университета Дьюка и Инструментального центра общих материалов Университета Дьюка.