Chamber measurements of CO₂ exchange in different wetland sites in Biebrza National Park, Poland

• Autorzy: Rychlik S. , Dąbrowska-Zielińska K.

Warianty tytułu

PL

Pomiary strumienia wymiany CO₂ w różnych siedliskach bagiennych Biebrzańskiego Parku Narodowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Peatlands have historically functioned as important sinks of atmospheric carbon dioxide (CO₂). Understanding the environmental drivers behind spatial and temporal variation in CO₂ flux is therefore crucial for estimation of current carbon balances and forecasting the impact of climate warming. We present preliminary results of CO₂ flux measurements in peatland habitats in the area of Biebrza National Park, Poland. The purpose of the study was to obtain a first season of estimates of CO₂ exchange, and evaluate how fluxes depended on meteorological and biophysical conditions. Daytime measurements of NEE and ecosystem respiration (R_eco) were performed by a static chamber method between the end of April and September in 2010. Following parameters: soil moisture, leaf area index (LAI), and biomass were also measured. Altogether, the studied peatlands had a mean seasonal NEE of -156 mg CO₂·m^-2·h^-1 (a negative value indicates ecosystem uptake). We observed that the largest net uptake of CO₂ occurred during the field campaigns in spring and early autumn. Average NEE measured in these periods approximate -600 and -340 mg CO₂·m^-2·h^-1, respectively. A net loss of CO₂ was instead observed in the middle of the summer, when rates of Reco also peaked. We found apparent relationships between the variation of daily air temperature, soil moisture, and CO₂ fluxes on the basis of campaign mean values. The switch from average net uptake to net release of CO₂ in midseason is suggested caused by a combination of factors, including warm temperatures, drier soil conditions, and loss of biomass by mowing.

PL

Bagna od zawsze stanowiły naturalny rezerwuar atmosferycznego dwutlenku węgla (CO₂). Dlatego właśnie zrozumienie procesów kształtujących zmiany przepływów strumienia CO₂ w czasie i przestrzeni jest niezbędne do szacowania aktualnego bilansu węgla, jak również do analizy jego wpływu na proces globalnego ocieplenia w przyszłości. Artykuł prezentuje wstępne wyniki pomiarów strumienia dwutlenku węgla siedlisk bagiennych Biebrzańskiego Parku Narodowego. Celem przeprowadzonych analiz było uzyskanie wyników pomiarów wymiany strumienia CO₂, przeprowadzonych w pierwszym sezonie pomiarowym (2010 r.), jak również ocena zależności istniejących między strumieniem wymiany CO₂ a warunkami meteorologicznymi i biofizycznymi. Pomiary wymiany strumienia netto (NEE) oraz respiracji ekosystemu (R_eco) przeprowadzane były w ciągu dnia, z zastosowaniem metody kloszowej, w okresie: od końca kwietnia do września 2010 r. Metoda polegająca na zastosowaniu przezroczystych kloszy ustawionych nad roślinnością, umożliwia obserwację zmian koncentracji CO₂ emitowanego i pochłanianego przez roślinność i glebę. Dodatkowo wykonywano pomiary: wilgotności gleby, powierzchni projekcyjnej liści (LAI) oraz wysokości roślin, a także wielkości biomasy. Średnia sezonowa wartość NEE dla badanych obszarów bagiennych wyniosła - 156 mg CO₂·m^-2·h^-1 (wartość ujemna oznacza, że ekosystem pochłaniał więcej CO₂ niż go emitował). Zaobserwowano, że proces pochłaniania CO₂ jest najintensywniejszy w okresie wiosny i wczesnej jesieni. Średnia wartość NEE dla tych okresów wynosiła odpowiednio -600 i -340 mg CO₂·m^-2·h^-1. Zwiększenie wydzielania CO₂ zaobserwowano w środku lata, kiedy wartości respiracji ekosystemu również uzyskiwały maksymalne wartości. Zauważono widoczne zależności między zmianami temperatury powierza w ciągu dnia, wilgotności gleby oraz strumieniem przepływu CO₂ na postawie średnich wartości otrzymanych z kampanii terenowych. Stwierdzono, że większa emisja CO₂ w środku lata spowodowana jest działaniem grupy czynników, takich jak: wyższa temperatura powietrza, mniejsza wilgotność gleby, a także mniejsza ilość biomasy (koszenie).

Słowa kluczowe

EN

Biebrza; chamber method; CO2 exchange; soil moisture; wetlands

PL

bagna; Biebrza; metoda kloszowa; wilgotność gleby; wymiana CO2

• Wydawca: Wydawnictwo ITP
• Czasopismo: Journal of Water and Land Development
• Rocznik: 2011
• Tom: no. 15
• Strony: 179--192
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Rychlik S.

autor

Dąbrowska-Zielińska K.

• Instytut Geodezji i Kartografii, Zakład Teledetekcji, Modzelewskiego 27, 02-679 Warszawa, Poland,

Bibliografia

• 1. ALM J., TALANOV A., SAARNIO S., SILVOLA J., IKKONEN E., AALTONEN H., MARTIKAINEN P.J., 1997. Reconstruction of the carbon balance for microsites in a boreal oligotrophic pine fen. Finland. Oecologia 110: 423-431.
• 2. AURELA M., LOHILA A., TUOVINEN J.-P., HATAKKA J., RIUTTA T., LAURILA T., 2009. Carbon dioxide exchange on a northern boreal fen. Boreal Environment Research, 14: 699-710.
• 3. BALDOCCHI D., FALGE E., GU L., OLSON R., HOLLINGER D., RUNNING S., ANTHONI P., BERNHOFER CH., DAVIS K., EVANS R., FUENTES J., GOLDSTEIN A., KATUL G., LAW B., LEE X., MALHI Y., MEYERS T., MUNGER W., OECHEL W., PAW U K.T., PILEGAARD K., SCHMID H.P., VALENTINI R., VERMA S., VESALA T., WILSON K., WOFSY S., 2001. FLUXNET: A new tool to study the temporal and spatial variability of ekosystem-scale carbon dioxide, water vapor, and energy flux densities. Bulletin of the American Meteorological Society 82: 2415-2434.
• 4. BONNEVILLE M., STRACHAN I., HUMPHREYS E., ROULET N., 2008. Net ecosystem CO2 exchange in a temperate cattail marsh in relation to biophysical properties. Agricultural and Forest Meteorology 148: 69-81.
• 5. CHAPIN III F.S., MATSON P.A., MOONEY H.A., 2002. Principles of terrestrial ecosystem ecology. New York: Springer Science+Business Media, Inc.: 1-398.
• 6. CHOJNICKI B.H., MICHALAK M., ACOSTA M., 2010 Measurements of carbon dioxide fluxes by chamber method at the Rzecin wetland ecosystem, Poland. Polish Journal of Environmental Studies, 19: 283-292.
• 7. DABROWSKA-ZIELINSKA K., BUDZYNSKA M., KOWALIK W., TURLEJ K., 2010. Soil moisture and evapotranspiration of wetlands vegetation habitats retrieved from satellite images. Hydrology and Earth System Sciences Discussions, 7: 5929-5955.
• 8. HOLIFIELD COLLINS C.D., EMMERICH W.E., MORAN M.S., HERNANDEZ M., SCOTT R.L., BRYANT R.B., KING D.M., VERDUGO C.L., 2008. A remote sensing approach for estimating distributed daily net carbon dioxide flux in semiarid grasslands. Water Resources Research, 44: W05S17.
• 9. JOHANSSON T., MALMER N., CRILL PATRICK M., FRIBORG T., AKERMAN J.H., MASTEPANOV M., CHRISTENSEN T.R., 2006. Decadal vegetation changes in a northern peatland, greenhouse gas fluxes and net radiative forcing. Global Change Biology, 12: 2352-2369.
• 10. KEDDY P.A., 2010. Wetland ecology: Principles and conservation. Cambridge: Cambridge University Press: 1-614.
• 11. LIVINGSTON, G.P., HUTCHINSON G.L., 1995. Enclosure-based measurement of trace gas exchange: application and sources of error. In: Biogenic trace gases: measureing emissions from soil and water Eds. P.A. Matson, R.C. Harriss. Blackwell Science Ltd.: 14-51).
• 12. LUND M., LAFLEUR P.M., ROULET N.T., LINDROTH A., CHRISTENSEN T.R., AURELA M., CHOJNICKI B.H., FLANAGAN L.B., HUMPHREYS E.R., LAURILA T., OECHEL W.C., OLEJNIK J., RINNE J., SCHUBERT P., NILSSON, M.B., 2010. Variability in exchange of CO2 across 12 northern peatland and tundra sites. Global Change Biology, 16: 2436-2448.
• 13. LUND M., LINDROTH A., CHRISTENSEN T.R., STROM L., 2007. Annual CO2 balance of a tempera te bog. Tellus B, 59: 804-811.
• 14. ROULET N.T., LAFLEUR P.M., RICHARD P.J.H., MOORE T.R., HUMPHREYS E.R., BUBIER J., 2007. Contemporary carbon balance and late Holocene carbon accumulation in a northern peatland. Global Change Biology, 13: 397-411.
• 15. STROM L., CHRISTENSEN T.R., 2007. Below ground carbon turnover and greenhouse gas exchange in a sub-arctic wetland. Soil Biology and Biogeochemistry, 39: 1689-1698.
• 16. TARNACOI C., 2006. The effect of climate change on carbon in Canadian peatlands. Global and Planetary Change, 53: 222-232.
• 17. ZAMOLODCHIKOV D.G, KARELIN D.V., 2001. An empirical model of carbon fluxes in Russian tundra. Global Change Biology, 7: 147-161.
• 18. ZAMOLODCHIKOV D.G., KARELIN D.V., IVASCHENKO A., 2000. Sensitivity of tundra carbon balance to ambient temperature. Water, Air, and Soil Pollution, 119: 157-169.