Wpływ restytucji torfowiska niskiego metodą usuwania warstwy murszu na warunki siedliskowe, produktywność i bilans gazów cieplarnianych

Naturalne, niezaburzone antropogenicznie torfowiska pełnią niezwykle istotne funkcje. Są to, jedne z największych globalnych magazynów węgla, a w skali zlewni stanowią ważne miejsce retencji pierwiastków biogennych. Typowe dla torfowisk stałe wysokie uwodnienie oraz wycofywanie z obiegu pierwiastków biogennych wywołują w zbiorowisku roślinnym stresy anoksji oraz niskiej żyzności. Czynniki te ograniczają produkcję pierwotną i zwiększają szanse przetrwana na torfowiskach gatunków roślin słabych konkurencyjnie, często zagrożonych. Równocześnie torfowiska należą dziś do ekosystemów najszybciej degradujących się za sprawą działalności człowieka. W wyniku osuszenia powierzchniowe warstwy torfu ulegają mineralizacji, co powoduje emisję węgla do atmosfery oraz eutrofizację wód powierzchniowych. Ponadto na skutek zaniku czynników stresowych silnie konkurencyjne gatunki wypierają słabsze gatunki wyspecjalizowane. Aby ograniczyć negatywne skutki degradacji torfowisk rozpoczęto realizację projektów restytucji przyrodniczej tych ekosystemów. Początkowo metodą stosowaną w tych zabiegach było podniesienie poziomu wody poprzez zablokowanie rowów odwadniających. Metodę tą krytykowano jednak za jej negatywny wpływ na efekt cieplarniany (okresowe znaczne zwiększanie emisji metanu) oraz z powodu wzrostu żyzności (następującego równocześnie ze zwiększeniem uwilgotnienia), który uniemożliwia odtworzenie populacji rzadkich gatunków torfowiskowych. Drugą rzadziej stosowaną w restytucji torfowisk niskich metodą jest usuwanie wierzchniej, zdegradowanej warstwy torfu. Skuteczność tej metody w odtwarzaniu zbiorowisk roślinnych typowych dla torfowisk niskich została dobrze udokumentowana. Jednak do dziś nie wiadomo, jak metoda ta wpływa na relatywną dostępność poszczególnych pierwiastków biogennych, co może mieć duże znaczenie dla rozwoju fitocenoz. Co więcej, wiedza o wpływie tej metody na odtworzenie usług ekosystemowych torfowisk, takich jak wpływ na bilans gazów cieplarnianych czy obieg pierwiastków w zlewni, jest skąpa i oparta na pośrednim wnioskowaniu. Celem niniejszej rozprawy doktorskiej była ocena skuteczności restytucji torfowiska niskiego metodą usuwania zdegradowanej warstwy gleby w zakresie jej wpływu na: (1) warunki wzrostu roślin; (2) przywrócenie usług ekosystemowych związanych z obiegiem pierwiastków; (3) efekt cieplarniany, oraz porównanie tej metody z metodą powtórnego nawodnienia zdegradowanego torfowiska. Terenem badań było torfowisko Bagno Całowanie, na którym realizowany był projekt restytucji przyrodniczej, obejmujący m. in. usunięcie warstwy zdegradowanego torfu z powierzchni ok. 2 ha. Badania prowadziłem na tym obszarze oraz na zlokalizowanych wokół niego powierzchniach kontrolnych (zdegradowane, przesuszone partie torfowiska), referencyjnych (refugia roślinności nawiązującej do mechowisk zlokalizowane w obszarach dawnego wydobycia torfu) oraz poletkach eksperymentalnych, na których imitowano restytucję metodą powtórnego nawodnienia. Uzyskane przeze mnie wyniki wskazują, że metoda usuwania warstwy zdegradowanego torfu, w odróżnieniu od metody powtórnego nawodnienia zdegradowanego torfowiska, pozwala ograniczyć stężenia pierwiastków biogennych w roztworze glebowym oraz nie wywołuje zwiększenia emisji metanu. Z drugiej strony okazało się, że zastosowanie tej metody nie doprowadziło do odtworzenia warunków siedliskowych charakteryzujących się zasobnością w kationy metali zbliżoną do ekosystemów referencyjnych. Ponadto, względna dostępność fosforu w stosunku do azotu nie została ograniczona w stopniu wystarczającym, by odtworzyć warunki, w których produkcja pierwotna byłaby limitowana niedoborem tego pierwiastka (co sprzyjałoby zagrożonym gatunkom roślin). Ponadto, gdy w analizie wpływu na efekt cieplarniany uwzględniłem także efekt mineralizacji usuniętej zdegradowanej warstwy torfu, metoda usuwania warstwy zdegradowanej okazała się mniej korzystna dla klimatu (wskutek emisji dwutlenku węgla do atmosfery) niż metoda powtórnego nawodnienia. Pomimo wykazanych w pracy wad usuwania warstwy zdegradowanego torfu, ta metoda może zostać uznana za bardziej efektywną pod względem odtwarzania usług ekosystemowych oraz warunków występowania słabych konkurencyjnie gatunków roślin od powtórnego nawodnienia w ogólnym porównaniu obydwu metod. Ograniczenie stężeń azotanów i fosforanów sprzyja odtworzeniu niskoproduktywnych ekosystemów torfowiskowych. Ponadto w następstwie restytucji ograniczony zostaje ładunek azotu trafiający do zlewni, w której znajduje się torfowisko, a ilość dopływającego do niej fosforu pozostaje bez zmian. Problem wpływu dwutlenku węgla z mineralizującego się, usuniętego zdegradowanego torfu, na efekt cieplarniany może zaś zostać rozwiązany, jeśli torf ten zostanie wykorzystany w rolnictwie, leśnictwie lub ogrodnictwie jako substytut torfu wydobytego z niezaburzonych hydrologicznie torfowisk. W ten sposób emisje gazów cieplarnianych wywołane przez działania restytucji zostaną skompensowane przez ograniczenie emisji na innym obszarze.