Potencjalna przeszacowana emisja dwutlenku węgla z gruntów rolnych na glebach organicznych w chłodnych strefach umiarkowanych i borealnych na podstawie studium przypadku z Norwegii

Dlaczego północne gleby rolne mają znaczenie dla klimatu

W chłodnych strefach umiarkowanych i borealnych na świecie wiele gospodarstw leży na głębokich warstwach torfu — ciemnej, gąbczastej gleby bogatej w dawne pozostałości roślinne. Kiedy torfowiska są odwodnione, by uprawiać rośliny i trawy, mogą uwalniać duże ilości dwutlenku węgla do atmosfery. Rządy obecnie polegają na prostych, globalnych regułach szacowania tych emisji, które trafiają do krajowych raportów klimatycznych i wpływają na decyzje o opłacalności działań klimatycznych. W tym badaniu pytamy, czy te reguły dają wierny obraz dla Norwegii i co to oznacza dla planowania działań klimatycznych.

Torfowe gleby, odwodnienie i narastające gazy

Torfowiska magazynują ogromne ilości węgla, ponieważ warunki nasycone wodą i ubogie w tlen spowalniają rozkład martwej roślinności. Przez wieki jednak wiele torfowisk w Europie zostało odwodnionych rowami i rurami, aby stworzyć tereny rolne. Obniżenie poziomu wód gruntowych wystawia torf na działanie powietrza, przyspiesza rozkład i powoduje stały przepływ dwutlenku węgla z gleby do atmosfery. W Norwegii jest około 67 000 hektarów takich użytkowanych torfowisk — niewielka część powierzchni kraju, ale największe pojedyncze źródło emisji w sektorze użytkowania ziemi. Oficjalne statystyki szacują te emisje, używając współczynników emisji „Tier 1” z Międzyrządowego Zespołu ds. Zmian Klimatu (IPCC), które zakładają jedną średnią stawkę emisji dla wszystkich gruntów uprawnych na glebach organicznych w ramach szerokiej strefy klimatycznej.

Testowanie prostej reguły za pomocą szczegółowego modelu

Ponieważ bezpośrednie, długoterminowe pomiary gazów są rzadkie, badacze sięgnęli po model ekosystemowy oparty na procesach o nazwie CoupModel. Skalowali ten model za pomocą danych terenowych z dwóch norweskich gospodarstw torfowych: Farstad na wilgotnym, łagodnym wybrzeżu atlantyckim oraz Pasvik na znacznie chłodniejszej i suchszej północy. Na obu stanowiskach instrumenty rejestrowały wymianę dwutlenku węgla między lądem a powietrzem, głębokość poziomu wód gruntowych, wilgotność gleby, temperaturę i zbiory traw. Dostosowany model odtwarzał ogólne wzorce przepływów dwutlenku węgla w przyzwoitym stopniu, w tym momenty, gdy pola działały jako netto źródła lub pochłaniacze w różnych porach roku i przy różnych poziomach odwodnienia.

Co dzieje się na norweskich gospodarstwach torfowych

Wyposażeni w skalowany model, naukowcy przeprowadzili symulacje emisji dwutlenku węgla dla 50 reprezentatywnych użytkowanych stanowisk torfowych w całej Norwegii w latach 2001–2022. Stanowiska te obejmują większość zakresu temperatur i opadów w kraju. Symulacje jasno pokazały: głębokość poziomu wody jest głównym czynnikiem kontrolującym emisje. Głęboko odwodnione miejsca z poziomem wody znacząco poniżej powierzchni uwalniały najwięcej węgla, podczas gdy podniesienie poziomu wód wyraźnie zmniejszało emisje netto i mogło nawet przemienić cieplejsze stanowiska w netto pochłaniacze węgla. Model ujawnił również, że chłodniejsze regiony pozostają źródłami węgla nawet przy wyższym poziomie wód, ponieważ krótszy sezon wegetacyjny ogranicza pobór przez rośliny.

Czy obecne zasady rozliczania przeszacowują

Aby porównać z regułą IPCC Tier 1, badacze przeliczyli swoje wyniki na netto ekosystemowy bilans węgla, łącząc wymianę netto dwutlenku węgla z węglem usuniętym w zebranych plonach. Dla stanowisk o bardzo głębokim odwodnieniu, gdzie średni poziom wód leżał poniżej około 0,7 metra, modelowane straty węgla zgadzały się w dużym stopniu ze współczynnikiem emisji Tier 1. Jednak dla wielu miejsc, gdzie poziom wód znajdował się między 0,7 a 0,3 metra poniżej powierzchni, wartość Tier 1 była o 31 do 88 procent wyższa niż oszacowania modelowe. Dane terenowe z miejsca Pasvik, gdzie parcele doświadczały różnych poziomów odwodnienia w obrębie tego samego pola, potwierdziły ten wzorzec. Mówiąc prościej: standardowy globalny współczynnik wydaje się zakładać emisje typowe dla najsuchszych pól, a następnie stosować tę wartość do wielu znacznie wilgotniejszych pól.

Co to oznacza dla decyzji klimatycznych

Badanie dochodzi do wniosku, że obecne stosowanie podejścia Tier 1 w Norwegii prawdopodobnie przeszacowuje emisje dwutlenku węgla z wielu użytkowanych torfowisk w jej chłodnych strefach umiarkowanych i borealnych. To wyolbrzymia pozorną korzyść klimatyczną niektórych działań ograniczających emisje i zaciera ważne różnice między regionami, praktykami rolniczymi i poziomami wód. Autorzy argumentują, że kraje powinny inwestować w większy monitoring terenowy i stosować, gdy to możliwe, bardziej szczegółowe metody Tier 2 lub Tier 3, dostosowując współczynniki emisji do lokalnego klimatu, typów upraw i warunków odwodnienia. Takie podejście dałoby decydentom jaśniejszy obraz, gdzie podniesienie poziomu wód lub zmiana użytkowania gruntów rzeczywiście może ograniczyć emisje gazów cieplarnianych z torfowych gleb, a gdzie oczekiwania należy obniżyć.

Cytowanie: Zhao, J., Takriti, M., Jansson, PE. et al. Potential overestimation of carbon dioxide emissions from croplands on organic soils in cool temperate and boreal regions based on a case study from Norway. Commun Earth Environ 7, 461 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03464-5

Słowa kluczowe: torfowiska, dwutlenek węgla, gazy cieplarniane, poziom wód gruntowych, rolnictwo w Norwegii