Các vùng đất ngập nước ngọt là một hệ thống điều hòa carbon quan trọng trên toàn cầu, với tổng lượng carbon hữu cơ được lưu trữ trong thảm thực vật và đất ước tính khoảng 450 gigaton và có thể được lưu trữ trong một thiên niên kỷ.

Mặc dù các vùng đất ngập nước giải phóng các khí nhà kính như carbon dioxide và metan thông qua hoạt động của vi sinh vật và hô hấp hệ sinh thái, mực nước cao hơn hạn chế oxy vào đất và do đó ức chế sự phân hủy các chất hữu cơ của vi khuẩn hiếu khí. Cơ chế này giúp cân bằng lượng khí thải carbon, làm cho các vùng đất ngập nước ngọt trở thành một bể chứa carbon quan trọng trên toàn cầu trong trạng thái tự nhiên của chúng.

Những xáo trộn bên ngoài như chăn thả gia súc có thể ảnh hưởng đến cán cân thanh toán carbon của nhiều hệ sinh thái. Chăn thả vừa phải có thể giúp thúc đẩy sự phát triển của thảm thực vật, tăng cường khả năng cố định carbon và tăng trữ lượng carbon trong đất, đồng thời giảm lượng khí thải carbon. Tuy nhiên, chăn thả quá mức có thể làm tăng lượng khí thải carbon và làm suy yếu chức năng bể chứa carbon của vùng đất ngập nước ngọt.

Thiết kế nghiên cứu:

Nhóm nghiên cứu đã tiến hành một nghiên cứu kéo dài một năm ở khu vực Waimera phía đông nam Úc, tập trung vào việc so sánh tác động của các cơ chế chăn thả gia súc khác nhau đối với trữ lượng carbon (sinh khối thực vật và carbon trong đất) và thông lượng carbon theo mùa trong hai vùng ngập nước ngọt ngập nước theo mùa (Trang trại Kealy và Trang trại Smith).

Thí nghiệm thiết lập ba loại cơ chế chăn thả:

Chăn thả liên tục: Đàn gia súc có mặt quanh năm

Chăn thả tập trung ngắn hạn: chỉ chăn thả trong hai tuần vào mùa xuân

Khu vực cấm chăn nuôi

Hai cánh đồng thí nghiệm nằm trên các trang trại chăn cừu chăn thả quá mức, thông qua hàng rào phân chia các khu vực chăn thả khác nhau, là "khu vực chăn thả tập trung ngắn hạn" và "khu vực chăn thả liên tục". Các ô vuông màu trắng đại diện cho khu vực thử nghiệm cách ly, nơi đàn cừu bị cấm vào, trong khi các ô vuông màu đen là khu vực thử nghiệm mở, nơi đàn cừu được phép tự do vào.

Phương pháp nghiên cứu:

Nghiên cứu đã sử dụng một hộp tối hình khuyên PVC di động, chôn một phần vào đất (1-2 cm), kết hợp với máy phân tích khí nhà kính siêu di động (UGGA) để xác định dòng khí carbon dioxide và metan. Mỗi điểm quan sát được bao phủ bởi đất ngập nước với thảm thực vật để phản ánh sự trao đổi carbon tổng thể của vùng đất ngập nước.

Máy phân tích khí nhà kính siêu di động OA-ICOS GLA132-GGA "UGGA"

Không khí bên trong hộp được lưu thông qua một quạt nhỏ chạy bằng pin 12 volt. Phần trên cùng của hộp được phủ một nắp PVC và tạo thành một kết nối vòng kín với UGGA thông qua một ống trong suốt. Máy phân tích ghi lại nồng độ CH₄ và CO ₂ trong hộp mỗi 5-10 phút. Tháo nắp hộp ra sau mỗi lần lấy mẫu để khôi phục lại ánh sáng tự nhiên và trao đổi khí bên trong. Tất cả dữ liệu thông lượng là trung bình của nhiều phép đo cả ngày lẫn đêm.

Nghiên cứu cũng đo các điểm quan sát ở mỗi vùng đất ngập nước trong hai ngày liên tiếp theo các mùa khác nhau (thời điểm có sự khác biệt đáng kể về nhiệt độ, lượng mưa và sự phát triển của thảm thực vật) để nắm bắt những thay đổi theo mùa trong khí thải carbon.

Nghiên cứu cho thấy:

1, Thay đổi thông lượng CO ₂

Các yếu tố theo mùa (nhiệt độ, lượng mưa và biến động mực nước) là nguyên nhân chính gây ra sự khác biệt về lưu lượng carbon dioxide giữa hai loại đất ngập nước và các khu vực. Ngoài cách chăn thả và tác động theo mùa, sự khác biệt giữa ngày và đêm cũng rất đáng kể: lượng khí thải CO ₂ vào ban đêm cao hơn 31% so với ban ngày.

Trong hai hệ sinh thái đất ngập nước được nghiên cứu, thông lượng CO ₂ thay đổi theo mùa (Kealy) trong các khu vực thử nghiệm mở và cách ly. Biểu đồ cột màu xám đại diện cho khu vực thử nghiệm cách ly và biểu đồ cột màu trắng đại diện cho khu vực thử nghiệm chăn thả.

Các quan sát cho thấy lượng khí thải carbon dioxide có thể giảm khoảng 35% một khi chăn thả bị cấm ở vùng đất ngập nước, cho thấy việc cấm chăn nuôi có thể giúp duy trì trữ lượng carbon của vùng đất ngập nước và tăng cường tiềm năng cô lập carbon.

2, Tính năng xả CH₄

Khí thải mêtan nói chung thấp trong suốt quá trình giám sát và có liên quan chặt chẽ đến sự thay đổi mực nước. Ví dụ, lượng khí thải metan đạt đỉnh vào mùa hè năm 2017 do mực nước cao hơn; Trong khi đó, trong giai đoạn giảm mực nước sau đó, việc giải phóng CH₄ hầu như không được phát hiện.

Thông lượng CH₄ và độ sâu của nước thay đổi theo từng hệ sinh thái đất ngập nước và theo các mùa khác nhau. Trong một sự kiện bão cô lập ở vùng đất ngập nước Kealy vào đầu mùa hè năm 2017, đỉnh phát thải khí mê-tan đã xảy ra trong điều kiện mực nước cao.

3, Sinh khối và carbon đất

Nghiên cứu cho thấy sinh khối trên mặt đất trong khu vực cách ly cao hơn 6,4% so với khu vực chăn thả gia súc, cho dù đó là chăn thả gia súc liên tục hay tập trung ngắn hạn. Đồng thời, nồng độ carbon trong đất trong khu vực cách ly cũng cao hơn 30% so với khu vực chăn thả gia súc. Kết quả này nhất quán cho thấy hoạt động chăn thả gia súc làm giảm sinh khối trên đất ngập nước với trữ lượng carbon trong đất và tăng lượng khí thải carbon.

Quản lý mặc khải và ứng dụng:

Nghiên cứu cho thấy mặc dù chăn thả tập trung ngắn hạn có thể giúp tăng lưu trữ carbon, giảm lượng khí thải carbon dioxide và có tiềm năng hoàn vốn tốt hơn, nhưng việc cấm chăn thả trong vùng đất ngập nước ngọt có mưa vẫn là chiến lược quản lý tốt nhất để tăng trữ lượng carbon trong đất và thảm thực vật và giảm lượng khí thải carbon.

Xác định rõ cách chăn thả đất ngập nước thích hợp, vừa có thể nâng cao lưu trữ carbon, vừa có thể kiểm soát khí thải carbon, sẽ cung cấp căn cứ quan trọng cho việc quản lý khoa học hệ sinh thái đất ngập nước.

Nguồn trường hợp:

Limpert, K.E., Carnell, P.E.&Macreadie, P.I. Quản lý chăn thả nông nghiệp hợp lý để nâng cao năng lực bể chứa carbon của vùng đất ngập nước ngọt, Quản lý sinh thái vùng đất ngập nước [J], 2021,29: 231-244.

Bài viết được tải lại từ đo lường và phân tích ABC, hoan nghênh bạn bè có hứng thú để lại lời nhắn sau sân khấu!