Organische stof en klimaatverandering Inhoud: Betekenis bodem organische stof voor klimaat Permafrost carbon feedback Veen in Nederland Ko van Huissteden vrije universiteit amsterdam faculty of sciences
Koolstof in atmosfeer en bodem CO 2, CH 4 : koolstof broeikasgassen Nu: netto opname CO 2 Toekomst:??? C bodem veel meer dan atmosfeer C bacteriële omzettingssnelheid reageert exponentieel op temperatuur
Permafrost: ontdooiende vriezer recente globale en arctische temperatuurveranderingen AMAP-SWIPA report, 2017 Toekomstige verandering gemiddelde jaarlijkse temperatuur over huidige permafrost oppervlak Niet alleen warmer, ook meer neerslag Slater & Lawrence, 2013
13 jaar Siberië Kytalyk research Station Russian Academy of Sciences, VU, WUR Continue permafrost Gemiddelde jaartemperatuur -14oC Vegetatie: Betula nana heide en tussock tundra (droog) Eriophorum/Carex/ Sphagnum wetlands Geologie/bodem: Yedoma' afzettingen (Pleistocene loess) Holocene dooimeer afzettingen tot 90% ijs Cryosols, Histosols Metingen CO2 en CH4 flux ecosysteem weerstation
Resultaten Eddy Correlatie 10 x per seconde een meting van: - verticale en horizontale windsnelheid u, v, w - gasconcentratie C Flux covariantie u, C Kamers: toename gasconcentratie in afgesloten ruimte Jaar Netto flux CO 2 CH 4 DOC C budget Greenhouse gas budget g C m -2 g C m -2 g C m -2 g C m -2 g C-CO 2 eq m -2 Belelli et al., in prep. - geen winter metingen mogelijk
'Arctic greening' = minder CO 2? Bruto primaire productie Bodem respiratie Netto CO 2 g C m -2 Temperatuursom groeiseizoen Toename temperatuur + lengte groeiseizoen: meer CO 2 opname Wordt gecompenseerd door meer CO 2 uit bodem! Methaan niet meegerekend
Effecten permafrost dooi Dooi ijsrijke permafrost: poelen met dode vegetatie (dwergberk) Toename CO 2 emissie Sterke toename CH 4 emissie Vegetatie type: TW0: Dooi poel zonder vegetatie TW1: Wollegras / zegge vegetatie TW3: Veenmos bulten TW4: Poelen in ijswig polygonen FW1,2 : Rivier kommen (grassen) YR: 'Yedoma' plateau MW: Erosie rivieroever
Toename neerslag? Winter 2016/2017: Uitzonderlijke hoeveelheden sneeuw Voorjaar 2016/2017: Veel sneeuwsmeltwater, veel regen Uitzonderlijke overstroming Instrumenten onder water... Verwachting: Meer dooi permafrost in overstromingsgebied Kwantificeren met INSAR / radar satelliebeelden
Veerkracht en verstoring Veerkracht ecosystemen: Vegetatie successie naar nieuw Sphagnum veen: afname broeikasgas emissies (onderzoek WUR, Thesis Li, 2017 Verstoring vegetatie leidt tot vorming nieuwe poelen Toename menselijke activiteit in permafrost gebieden kan extra permafrost dooi veroorzaken Nauta et al., 2014
Terug in Nederland HOGE KOSTEN LANDBOUW OP VEEN CBS / WUR 2017: Opname CO 2 vegetatie 3.6 megaton CO 2 Emissie door afbraak veen tgv drainage voor landbouw: 7.0 megaton PBL, 2016: kosten bodemdaling tot 2050 5.2 miljard
Mitigatie niet simpel Rekening houden met emissies van: CO 2 CH 4 Global Warming Potential 100 jaar 34 N 2 O 298 van het gehele ecosysteem/landbouwsysteem
Onderzoek emissies in het verleden Ecosysteem broeikas budget Inclusief emissies veehouderij Oukoop Stein Horstermeer Oukoop Stein Horstermeer Oukoop: Intensief melkvee, water table -55 cm Stein: Extensief hooiland, water table -45 cm Horstermeer: Voormalig veenweide tot 1993, nu natuur, geen beheer (riet/lisdodde/brandnetels) Onderzoek Hendriks et al., 2007; Schrier et al., 2014 VU/WUR/ECN
Alternatieven Natte natuur: Mogelijkheid vastlegging CO 2 Landbouw met hogere waterstand: Omgekeerde drainage voor natter veen in droge perioden Natte landbouwproducten Lisdodde, Cranberry, Veenmos... CH 4 emissies zijn een probleem - te weinig onderzoek
Alternatieven: onderzoek emissies Twiske: Bioboer/zorgboerderij gedraineerd veen GW: -60 cm (referentie lokatie) Horstermeer lisdodde: vernatte veenweide 1993 GW: -25-0 cm Typha latifolia en hoge kruiden Geen beheer, eutroof 2013 2015 Ilperveld: experimenteel veenherstel 'Omhoog met het veen' Landschap Noordholland / Radboud Universiteit Nutrientenrijke bovenlaag verwijderd, Spaarbekken regenwater aangelegd Sphagnum transplantatie door stekken Snelle ontwikkeling naar mesotroof veen GW: -0-20 cm
Methode Transporteerbaar automatisch kamersystem CO 2 /CH 4 Rotatie over onderzoekslokatie Data gap filling: PEATLAND-VU veenbodem koolstof model CO 2 /CH 4 Voordelen Veel goedkoper dan eddy covariantie Dag en nacht waarnemingen Toepasbaar in experimentele plots Minder verstoring door meten vrije universiteit amsterdam faculty of earth and life sciences
Resultaten 1 jaar metingen Horstermeer Typha Ilperveld Sphagnum Bron van broeikasgassen (CH 4 + CO 2 ) Lage CO 2, veel opname, lage CH 4 emissie Nagenoeg neutraal, op maaien, afvoer na Grote verschillen ondanks ± zelfde waterstand Horstermeer: Veel nutrienten, hoge primaire productie, veel dood plantenmateriaal Veel labiel C voor methanogene bacteriën Hol wortelsysteem lisdodde: O 2 transport in bodem? Ilperveld: Veenmos fotosynthese gaat door in de winter Onderdrukking methanogenen door sulfaat?
Resultaten Broeikasgas balans 3 sites Natte natuur veel lagere emissie dan landbouw Nachtmetingen: proxy voor veenafbraak Twiske 5-20 x hoger dan natte natuur September 2016 hete en droge periode: veenafbraak 60% toename in gedraineerd veen positieve terugkoppeling klimaatverandering! (bacteriële activiteit neemt exponentiëel toe met temperatuur)
Conclusies Permafrost dooi: positieve terugkoppeling opwarming door CO 2 / CH 4 Toename menselijke activiteit Arctische gebieden: meer emissie Nederland: hoge klimaat + economische kosten landbouw op veen Toename broeikasgasemissie bodem ondermijnt klimaatdoelen en verhoogt kosten mitigatie broeikasgasemissies elders Nat veen stopt broeikasgas emissie niet altijd, vermindert het wel CH 4 emissie sterk afhankelijk van ecosysteem type Onderzoek naar CO 2 /CH 4 /N 2 O effecten alternatieven nodig Natuurontwikkeling naar levend veen kan binnen een paar jaar goed resultaat opleveren