Объемы выбросов и стоки парниковых газов при оптимизации гидрологического режима верхового болота «Ельня» (Беларусь)

Опыт экологического изучения территорий

Д.Г. Груммо, Н.А. Зеленкевич, О.В. Созинов, Е.В. Мойсейчик

Объемы выбросов и стоки парниковых газов при оптимизации гидрологического режима верхового болота «Ельня»

Приведены результаты расчетов объема выбросов и стоков парниковых газов в рамках определения экологических и экономических дивидендов от реализации мероприятий по оптимизации гидрологического режима верхового болота Ельня (Беларусь). На основе анализа полученных данных показано, что оптимизация гидрологического режима обеспечит сокращение чистого потока парниковых газов на 15%: с 9,1 в 2015 г. до 7,8 т ОТ2-экв. в год/га к 2035 г. (прогноз), что на момент исследования составило 85 155 долл./год. Ключевые слова: верховое болото, парниковые газы, гидрологический режим, восстановление болот, заказник, углекислый газ, экологические услуги, болото Ельня.

В продолжение исследования, где проанализированы экологические и экономические дивиденды от реализации мероприятий по оптимизации гидрологического режима на основании расчётов стоимостных оценок экосистемных услуг, выполняемых экосистемами болота (при условии их восстановления и сохранения) [2], в данной работе дана оценка объемов эмиссии и стоков парниковых газов, выполняемых проектной территорией - болотом Ельня (Беларусь).

Проектная территория (зона восстановления гидрологического режима болота), общей площадью 7100 га, размещается в пределах республиканского ландшафтного заказника «Ельня» (площадь 25 301 га). Границы проектной территории определены на основе материалов научного отчета [1]. Для восстановления гидрологического режима болотного массива путем поддержания необходимых уровней воды в открытых каналах проектом предусмотрено устройство каскада земляных перемычек на них в количестве 48 единиц, большая часть которых на начало июня 2016 г. уже функционирует.

О is О

* n ? i

Е g.

о ш

m х

к ш

Ü ^

О £

Материалы и методы

Основные материалы и методы, применяемые в настоящей работе, изложены ранее [2]. Существующая методика измерения, отчетности и проверки балансов парниковых газов для торфяников и болот основана на методи-о ср ке GEST (Greenhouse Gas Emission Site Type - тип территории по выбросам парниковых газов), разработанной учеными из Университета Грайфсвальда (Ernst-Moritz-Arndt-Universität Greifswald) и Центра по изучению агроланд-шафтов им. Г.В. Лейбница (Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung).

В основе данной методики лежит принцип использования болотной растительности как индикатора эмиссии парниковых газов [3]. Статистический анализ данных проводили в MS Excel и PAST 3 [5].

Результаты и обсуждение

Известно, что экологические и экономические дивиденды от реализации мероприятий по оптимизации гидрологического режима территории определяются на основании расчетов стоимостных оценок экосистемных услуг, эффектов для биологического разнообразия, урожайности и биологических запасов ягод, объемов эмиссий парниковых газов и монетизация дивидендов от сокращения эмиссий [1; 2]. Для проектной территории верхового болота Ельня дивиденды от запланированных природоохранных мероприятий составили в сумме 291,9,0 млн долл. [1]. Нами показано, что оптимизация гидрологического режима обеспечит выполнение экосистемных услуг на сумму 34 975 985,0 долл./год, а также сохранение сорбционной (водоочистительной) функции болот на сумму 3 242 333,0 долл./год. Запасы пресной воды, аккумулированной в верховом болоте Ельня (без учета запасов в озерах) мы оценили в 247 510 080,0 долл. [2].

Расчет современных объемов выбросов и стоков парниковых газов проектной территории

На основании данных соотношения основных типов растительности проектной территории [1] и с использованием литературных сведений (таблица 1) рассчитаны объемы эмиссий и стоков парниковых газов (таблица 2) [3].

Установлено, что суммарные объемы эмиссий метана (CH4) для проектной территории ежегодно составляют 19,4 тыс. т С02-экв., диоксида углерода (CO2) - 49,5 тыс. т С02-экв., потенциал глобального потепления (ПГП) -68,9 тыс. т С02-экв. в год.

Созданы карты выбросов и стоков парниковых газов в пределах проектной территории (рис. 1, 2). Расчеты явились основой для эколого-экономической оценки эффективности проведенных мероприятий по оптимизации гидрологического режима верхового болота Ельня.

Таблица 1

Растительные сообщества с характерными для них выбросами парниковых газов и потенциалом глобального потепления

Тип растительности Типичные/ дифференцирующие виды Класс уровня воды* сн4 со2 пгп**

т С02-экв. с 1 га в год

Верховое болото с Callima vulgaris Callima vulgaris, Vaccinium myrtilhis, Ledum palustre + Dicranum polysetum, Pleurozium schreberi (+ Molinia caendea) 3+ 0 13 13

Влажный голый торф - 3+ 0 10 10

Верховое болото с кустарничками Callima vulgaris, Vaccinium myrtilhis, Ledum palustre + виды рода Sphagnum 4+ 0,5 9 9,5

Сфагновые ковры с крупными кочками Eriophorum vaginatum или Molinia caendea Sphagnum angiistifolium и Sph. flexiiosum, Eriopho-nim vaginatum (доминант) либо Molinia caerulea - будут развиваться в Eriophorum-Betula-древостой 5+/4+ 0,5 -2 -1,5

Sphagmmi-Carex limosa-болото Sphagnum angiistifolium и Sph. flexuosum, Carex limosa, Scheuchzeria palustris 5+ 12,5 <0 (±0) 12,5

Sphagnum-Carex-Eriophontm-болото Sphagnum angiistifolium и Sph. flexuosum, Carex nigra, C. canescens, Eriophorum angiistifolium

Drepanocladus-Carex- болото виды рода Drepanocladus, Carex diandra, C. ros-trata, Carex limosa - Carex доминирует

Sphagnum-Phragmites-травостой Phragmites australis, Solanum dulcamara 5+ 10 <0/ ±0 10

Сфагновые ковры Sphagnum magellanicum, Sph. nibellum, Sph. fus-cum, Sph. flexiiosum 5+ 5 -2 3

Сфагновые мочажины Sphagnum cuspidatum, Scheuchzeria palustris 5+ 10 -2 8

Polytrichum- ковры Polvtrichum commune 5+ 2 <0 2

Utricularia-Cladiiini- травостой Cladium mariscus, Utricularia spp. 6+ 1 <0 (±0) 1

Phragmites-травостой с Lemna Phragmites australis, Typha spp., Schoenoplectus spp. + Lemna spp.

* Классы уровня воды приведены по классификации И. Коски [6].

** Здесь и далее: ПГП - потенциал глобального потепления.

С

V_-

Таблица 2

Объемы выбросов и стоков парниковых газов различными типами растительности

проектной территории

Растительные сообщества Площадь Выбросы и стоки парниковых газов Объемы выбросов и стоков парниковых газов

сн4 со2 пгп сн4 со2 ПГП

га т С02-экв. с 1 га в год

1. Сосновые болотно-кустарничково-сфагновые 53,9 - - - - -

2. Сосновые пушицево-кустарничково-сфагновые 82,1 - - - - -

3. Послепожарное сосновое кустарничково-политрихово-сфагновое редколесье на месте погибших сосновых лесов с фрагментами неповрежденными участков 1057,7 0,5 9 9,5 529 9519 10 048

4. Еловые кустарничково-долгомошные 2 - - - - - -

5. Ясеневые и елово-черноольхово-ясеневые снытевые в сочетании с кисличными и крапивными 6 - - - - - -

6. Осиновые снытевые в сочетании с крапивными на месте широколиственно-еловых лесов 64,4 - - - - - -

7. Осиновые зеленомошно-черничные в сочетании с кустарничково-долгомошными на месте елово-сосновых и еловых лесов 33 — — — — — —

8. Березовые зелено мошно-кисличные в сочетании с орляковыми на месте елово-сосновых и широколиственно-еловых лесов 28,2 — — — — — —

9. Березовые снытевые в сочетании с крапивными 4,5 - - - - - -

10. Березовые зеленомошно-черничные на месте сосновых и еловых лесов 21 - - - - - -

11. Березовые кустарничково-долгомошные на месте елово-сосновых и еловых лесов 22,2 - - - - - -

12. Березовые кустарничково-долгомошные на месте елово-сосновых и еловых лесов 22,2 - - - - - -

13. Березовые папоротниковые на месте широколиственно-еловых лесов 13,1 - - - - - -

14. Березовые мезотрофно-травяно-сфагновые 2,7 - - - - - -

15. Березовые и черноольхово-березовые осоково-гигрофитно-травяные, иногда с ивовым ярусом 24,4 - - - - - -

16. Черноольховые и елово-широколиственно-черноольховые крапивные в сочетании с кисличными и снытевыми 2,4 - - - - - -

17. Черноольховые папоротниковые в сочетании с таволговыми на низинных болотах - - - - - - -

18. Осоково-пушицево-сфагновые с разреженным ярусом сосны обыкновенной и березы пушистой 1,7 0,5 -2 -1,5 1 -3 -3

19. Послепожарные сообщества с неоднородным покровом: пушицево-политрихово-сфагновые кочки с обильным подростом лиственных пород и пушицево-осоково-сфагновые межкочья 3,8 0,5 -2 -1,5 2 -8 -6

20. Кочковато-коврово-мочажинный комплекс** кочки: кустарничково-сфагновые ковры: осоково-пушицево-сфагновые мочажины: очеретниково- ишейхцериево-сфагновые 28,1 9,75 -1 8,75 274 -28 246

21. Сосново-пушицево-кустарничково-сфагновые редколесья 33,5 0,5 9 9,5 17 302 318

22. Пушицево-кустарничково-сфагновые 59,9 0,5 9 9,5 30 539 569

23. Кустарничково-сфагновые кочки с редкой сосной 28,8 0,5 9 9,5 14 259 274

24. Кустарничково-политрихово-сфагновые с обильным подростом сосны 1598,2 0,5 9 9,5 799 14 384 15183

(—

Окончание таблицы 2

Растительные сообщества Площадь Выбросы и стоки парниковых газов Объемы выбросов и стоков парниковых газов

сн4 со7 ПГП сн4 со7 ПГП

га т С02-экв. с 1 га в год

25. Вересковые пустоши с фрагментированным моховым покровом 645,3 0 13 13 0 8389 8389

26. Кочковато-мочажинный комплекс: кочки: кустарничково-сфагновые мочажины: очеретниково- ишейхцериево-сфагновые 220 3,5 6,75 10,25 770 1485 2255

27. Кочковато-мочажинный комплекс: кочки: кустарничково-политрихово-сфагновые мочажины: мелкие формирующиеся пушицево- и очеретниково-сфагновые, иногда с признаками регрессии 990 5,3 5,4 10,7 5247 5346 10 593

28. Грядово-мочажинный комплекс гряды: сосново-пушицево-кустарничково-сфагновые редколесья мочажины: очеретниково- ишейхцериево-топяноосоково-сфагновые 190,6 5,25 3,5 8,75 1001 667 1668

28а. Грядово-мочажинный комплекс гряды: сосново-кустарничково-политрихово-сфагновые мочажины: очеретниково- ишейхцериево-топяноосоково-сфагновые 983,5 2,9 7,2 10,1 2852 7081 9933

29. Грядово-мочажинный комплекс гряды- островки: кустарничково-сфагновые мочажины: очеретниково- и шейхцериево-топяноосо-ково-сфагновые, нередко с выраженными регрессивными явлениями, в сочетании с озерками с открытой водной поверхностью или затягивающимися сфагновыми мхами 412,1 8,75 -2 6,75 3606 -824 2782

29а. Грядово-мочажинный комплекс гряды- островки: кустарничково-политрихово-сфагновые с погибшей сосной обыкновенной мочажины: очеретниково- ишейхцериево-топяноосо-ково-сфагновые мочажины нередко с выраженными регрессивными явлениями, в сочетании с мелкими озерками 499,8 8,1 0,2 8,3 4048 100 4148

30. Регрессивный комплекс кочки: кустарничково-политрихово-сфагновые и пятнами лишайников мочажины: юнгерманиевые в сочетании с деградированными сфагновыми мочажинами и с дену-дированными пятнами торфа 54,6 0,5 9 9,5 27 491 519

31. Шейхцериево-осоково-сфагновые топи в сочетании с озерками с открытой водной поверхностью или затягивающимися сфагновыми мхами 16,9 10 -2 8 169 -34 135

32. Лиственное мелколесье (береза, осина) с пушицево-политрихово-сфагновым покровом 8,1 0,5 -2 -1,5 4 -16 -12

33. Ивняки травяно-осоковые с березой и ольхой черной 33,5 1,5 15 16,5 50 503 553

34. Гари свежие (2015 г.) 106,9 0 13 13 0 1390 1390

ИТОГО 7595,5 19440 49 541 68 982

ИТОГО чистый поток / га 2,6 6,5 9,1

* Прочерк означает, что расчеты не производили в связи с соответствием данных по объемам эмиссий и стоков парниковых газов по данным типам растительных сообществ.

** Для комплексной растительности объемы эмиссий и стоков рассчитывались с учетом площадей, занимаемых типами растительных сообществах на грядах (кочках) и мочажинах (коврах).

С

и о_

* п

а I

Е &

о ш

О

27°46'40" в. д. 27°50'20" в. д. 27°54'0"в.д.

ил Общие объемы выбросов СН4, т С02-экв/год

• 0-35 ф 101-218 ф 461-1075

_ 1__1 Граница проектной территории

• 36-100 219-460 I I (прогнозируемая зона восстановления

^^ гидрологического режима)

Рис. 1. Карта-схема выбросов метана

27°46'40" в. д.

27°50'20" в. д.

27°54'0" в. д.

Общие объемы выбросов С02, т С02-эквУгод

• -246-100

• 101--50

• -49-0

1-250 251-500

501-750 751-1000

1001-1250 1251-1540 1541-1738

Рис. 2. Карта-схема выбросов и стоков диоксида углерода

ой

о

к ор

? I

Е & ое л т

О IX

с ^ О 5

Прогноз объемов выбросов парниковых газов к 2035 г.

На основании данных объемов выбросов и стоков парниковых газов по основным типам растительных сообществ (см. таблицу 1) и прогнозной структуры растительного покрова (см. таблицу 2) нами сделан прогноз на 2035 г. Предполагается, что чистый поток парниковых газов сократится на 15% | и составит от 9,1 (2015 г.) до 7,8 т С02-экв. в год / га (2035 г.) (таблица 3).

Суммарный объем парниковых газов сократится на 9266 т С02-экв. в год и составит 59 716 т С02-экв. в год (в 2015 г. - 68 982 т С02-экв. в год). Наиболее активно будут сокращаться эмиссии диоксида углерода: их объем к 2035 г. оценивается в 27 456 т С02-экв. в год или 55,4% от объема 2015 г.

Стоимостная оценка сокращения объема эмиссии, исходя из существующей цены С02 (9,18 долл./т), на момент исследования составляет 85 155 долл./год (см. таблицу 3).

Таблица 3

Объемы выбросов и стоков парниковых газов в пределах проектной территории и прогноз их динамики после реализации мероприятий по их восстановлению

Год Объемы выбросов и стоков парниковых газов, т С02-экв. в год

еи4 со2 ПГП

2015 19 440 49 541 68 982

2035 32 260 27 456 59 716

± +12 820 -22 085 -9266

Стоимость 85 155,0 USD/год*

Чистый поток парниковых газов, т С02-экв. в год / га

2015 2,6 6,5 9,1

2035 4,2 3,6 7,8

± +1,6 -2,9 +1,3

Рассчитано, исходя из стоимости 8,57 евро за т С02 на 18.11.2015 г. [4]. Конвектор величин иБО/ЕШ - 1,072.

Заключение

В пределах проектной территории ландшафтного заказника «Ельня» (Беларусь) проведены работы по оценке объемов эмиссии и стоков парниковых

б -

мО

U

: о

т о

газов, в рамках проведения мероприятии по восстановлению гидрологического режима верхового болота на основании расчетов стоимостных оценок эко-системных услуг, выполняемых территорией (при условии ее восстановления и сохранения). ог

На основании созданных карт (см. рис. 1, 2) и справочного материала [3], выявлено, что суммарные объемы эмиссий метана (СН4) для проектной территории ежегодно составляют 19,4 тыс. т С02-экв.; диоксида углерода (С02) - | 49,5 тыс. т С02-экв., потенциал глобального потепления (ПГП) - 68,9 тыс. т § С02-экв. в год. Созданная схема сукцессионной структуры растительного и покрова проектной территории позволила сделать прогноз динамики потока парниковых газов на 20 лет вперед: чистый поток парниковых газов сократится на 15% и составит от 9,1 т (2015 г.) до 7,8 т С02-экв. в год / га (2035 г.), что на момент исследования составляет 85 155 долл./год.

Библиографический список

1. Проведение оценки воздействия на окружающую среду проектного решения планируемой деятельности «Восстановление естественного гидрологического режима нарушенного болота Ельня на землях Миорского района Витебской области»: отчет о НИР (заключ.) / Ин-т эксп. ботаники; рук. Д.Г. Груммо. Мн., 2015. № ГР 20143797 от 23.12.2014.

2. Эколого-экономическая оценка экосистемных услуг при оптимизации гидрологического режима верхового болота «Ельня» (Беларусь) / Груммо Д.Г., Зеленке-вич Н.А., Созинов О.В., Мойсейчик Е.В. // Социально-экологические технологии. 2016. № 1. С. 57-66.

3. Assessing greenhouse gas emissions from peatlands using vegetation as a proxy / Cou-wenberg J. e.a. // Hydrobiologia. V. 674. Issue 1. 2011. P. 67-89.

4. European Emission Allowances // Global Environmental Exchange. 2015. URL: https:// www.eex.com/en/market-data/emission-allowances/spot-market/european-emission-allowances# (Data of access: 18.11. 2015).

5. Hammer О., Harper D.A.T., Ryan P.D. PAST: Paleontological statistics software package for education and data analysis // Palaeontologia Electronica. 2001. № 4 (1). Р. 9.

6. Koska I. Okohydrologische Kennzeichnung // Landschaftsokologische Moorkunde / M. Succow, H. Joosten (eds.). Stuttgart, 2001. P. 92-111.