Brande med lav sværhedsgrad øger langsigtet kulstofretention af tørvemarker

Højintensive brande kan ødelægge tørvemoser og få dem til at udsende enorme mængder af deres lagrede kulstof til atmosfæren som drivhusgasser, men en ny Duke University-undersøgelse finder, at brande med lav sværhedsgrad udløser det modsatte resultat.

De mindre brande hjælper med at beskytte det lagrede kulstof og forbedrer tørvelandets langsigtede opbevaring af det.

Flashopvarmningen af ​​fugtig tørv under mindre alvorlige overfladebrande ændrer kemisk udvendigt af sammenklumpede jordpartikler og "skaber i det væsentlige en skorpe, der gør det svært for mikrober at nå det organiske stof indeni, "sagde Neal Flanagan, gæstende adjunkt ved Duke Wetland Center og Duke's Nicholas School of the Environment.

Denne reaktion-som Flanagan kalder "creme brulee-effekten"-beskytter den brandpåvirkede tørv mod forfald. Over tid, denne beskyttende barriere hjælper med at bremse den hastighed, hvormed et tørvelandes lagrede kulstof frigives tilbage til miljøet som klimavarmende kuldioxid og metan, selv i perioder med ekstrem tørke.

Ved at dokumentere denne effekt på tørvejord fra Minnesota til Peru, "denne undersøgelse demonstrerer det vitale og nuancerede, men stadig stort set overset, rolle ild spiller for at bevare tørv på tværs af en bred breddegradient, fra den hemi-boreale zone til troperne, "sagde Curtis J. Richardson, direktør for Duke Wetland Center.

"Det er første gang nogen undersøgelse har kunnet vise, at "Sagde Richardson, "og det har vigtige konsekvenser for den gavnlige anvendelse af lav sværhedsgrad i forvaltning af tørvemarker, især i en tid med stigende brande og tørke. "

Forskerne offentliggjorde deres peer-reviewed fund 10. maj i tidsskriftet Global ændringsbiologi .

Torvmarker er vådområder, der kun dækker 3% af Jordens jord, men gemmer en tredjedel af planetens samlede kulstof i jorden. Venstre uforstyrret, de kan låse kulstof væk i deres organiske jord i årtusinder på grund af naturlige antimikrobielle forbindelser kaldet phenolics og aromatics, som tidligere undersøgelser af Duke -teamet har vist, kan forhindre endnu tørre tørv i at henfalde. Hvis det ulmer, højintensiv brand eller andre større forstyrrelser ødelægger denne naturlige beskyttelse, imidlertid, de kan hurtigt vende sig fra kulstofvaske til kulstofkilder.

For at gennemføre den nye undersøgelse, Flanagan og hans kolleger ved Duke Wetland Center overvågede en amerikansk fiske- og dyrelivstjeneste, der forbød forbrænding af et tørvelandpocosin, eller buskdækket vådmarksmose, på Pocosin Lakes National Wildlife Refuge i det østlige North Carolina i 2015. Brug af feltsensorer, de målte ildens skiftende intensitet over dens varighed og de virkninger, den havde på jordens fugtighed, overfladetemperaturer og plantedækning. De lavede også kemiske analyser af jordens organiske stofprøver indsamlet før og efter branden.

De replikerede derefter intensiteten og varigheden af ​​N.C. -ilden, som kortvarigt nåede temperaturer på 850oF, i kontrollerede laboratorietest på jord fra tørvemarker i Minnesota, Florida og Amazonasbassinet i Peru, og analyserede forbrændingsprøver ved hjælp af røntgenfotoelektronspektroskopi og Fourier transform infrarød spektroskopi.

Analysen viste, at brande med lav sværhedsgrad øgede graden af ​​kulkondens og aromatisering i jordprøverne, især dem, der er indsamlet fra tørvelandets overflade. Med andre ord, forskerne så "crème brulee -effekten" i prøver fra hver af breddegrader.

Langsigtede laboratorieinkubationer af de brændte prøver viste lavere kumulative CO2-emissioner fra tørven i mere end 1-3 år efter testene.

"I første omgang, der var et vist tab af kulstof, men på lang sigt kompenserer du let for det, fordi der også er reduceret respiration af mikroberne, der fremmer forfald, så tørven nedbrydes i en meget langsommere hastighed, "Sagde Flanagan.

Globalt set tørvemarker indeholder cirka 560 gigaton lagret kulstof. Det er den samme mængde, der er lagret i alle skove og næsten lige så meget som de 597 gigaton, der findes i atmosfæren.

"Forbedring af den måde, vi forvalter og bevarer tørvemarker på, er kritisk i betragtning af deres betydning i Jordens kulstofbudget og den måde, klimaændringer ændrer naturlige brandregimer på globalt plan, "Sagde Richardson, "Denne undersøgelse minder os om, at ild ikke bare er en destruktiv anomali i tørvemarker, det kan også være en gavnlig del af deres økologi, der har en positiv indflydelse på deres kulstofophobning. "

Flanagan og Richardson gennemførte undersøgelsen med andre Duke Wetland Center -forskere Hongjun Wang og Scott Winton. Winton har også aftaler ved ETH Zurich's Institute of Biogeochemistry and Pollutant Dynamics og Swiss Swiss Institute of Aquatic Science and Technology.