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凌驾于泥炭地温室气体排放管理的地下水位控制

摘要

全球泥炭地储存的碳比大气中自然存在的碳要多12.然而,许多泥炭地正面临着排水农业、种植园发展和火灾的压力,相当于排水泥炭地排放的所有人为温室气体的3%左右3.45.通过保护不排水的泥炭地和重新湿润排水系统,遏制此类排放的努力正在加强6.在这里,我们报告了来自英国和爱尔兰16个地点的二氧化碳涡动相关数据和来自41个地点的甲烷静态室测量数据。我们将这些数据与来自所有主要泥炭地生物群落的已发表数据结合起来。我们发现,年平均有效地下水位深度(WTDe;也就是说,加气泥炭层的平均深度)压倒了所有其他与生态系统和管理相关的对温室气体通量的控制。我们估计每减少10厘米的WTDe能减少CO的净变暖影响吗2和CH4排放量(100年全球变暖潜能值)至少相当于3吨CO2每年每公顷,直至WTDe小于30厘米。进一步提高水位将继续产生净冷却效应,直到WTDe距离地表不到10厘米。我们的研究结果表明,用于农业的泥炭地的温室气体排放可以大大减少,而不必停止其生产使用。西医减半e例如,在所有排水的农业泥炭地,可以减少相当于全球人为排放的1%以上的排放量。

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图1:二氧化碳和甲烷通量与平均地下水位深度的年平均值。

数据可用性

本研究中使用的英国涡度相关数据集可从英国环境信息数据中心(EIDC)获得,其标识符为:https://doi.org/10.5285/b8c9fd3d-f9ea-4fd8-9557-9022884f711d.摘要和文献衍生数据包括在扩展数据表中1- - - - - -3.

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下载参考

确认

本研究得到了英国环境、食品和农村事务部(项目SP1210和SP1218)的支持,其他数据来自英国自然环境研究委员会(SEFLOS, NE/P0140971/1和UKSCAPE, NE/R016429/1)、苏格兰政府和威尔士自然资源(NRW)资助的项目。英国的flux网站由一系列组织托管,包括G’s Fresh、国民信托、北威州和巴尔莫勒尔庄园。我们感谢所有负责收集研究中使用的公开数据的人,特别是M. Strack、D. Holl、H. Keck和C. Deshmukh提供了关于个别研究的额外数据和信息,L. Menichetti分享了泥炭地图数据,L. Barber在莱斯特大学准备了现场地图。

作者信息

作者及隶属关系

作者

贡献

C.D.E.构想并领导了这项研究,进行了全球升级并起草了论文。R.M.协调了涡动相关测量,并领导了涡动相关数据的分析。M.P.和S.E.P.支持全球通量数据综合。P.L.进行了额外的统计分析。A.J.B.设计并监督了燃烧室流量CH4测量项目。j.h.、R.P.G.和A.J.B.负责水文测量计划。F.W.负责现场调查。m.p.、r.r.e.a.、p.j.c.、n.c.、m.c.、e.c.、a.c.、s.d.、v.g.、c.h.、c.m.h.、d.l.j.、j.k.、p.l.、R.M.、N.P.M、t.m.、s.o.、m.r.、l.m.r.、k.m.s.、R.M.和F.W.负责一个或多个通量测量点的管理、操作和数据处理。a.b., r.m., J.L.W.和H.M.C.负责中央数据管理和处理。所有作者都贡献了数据分析和解读,并对手稿草稿进行了评论。

相应的作者

对应到c·d·埃文斯

道德声明

相互竞争的利益

一些作者是英国政府、地方政府和机构以及其他公共、私人和慈善部门组织的泥炭地咨询委员会的成员。C.D.E.和S.E.P.是亚太资源国际有限公司国际泥炭地专家工作组成员。S.E.P.是马来西亚棕榈油委员会泥炭地研究国际咨询小组的成员。J.H.是阿姆林女士的科学顾问委员会成员。所有作者均未因担任任何咨询角色而获得直接报酬,也未在可能受本研究结果影响的组织中拥有任何财务或非财务利益。

额外的信息

同行评审信息自然感谢Dennis Baldocchi, Torben Christensen和Maria Strack对这项工作的同行评审所做的贡献。

出版商的注意施普林格自然对出版的地图和机构从属关系中的管辖权主张保持中立。

扩展的数据图形和表格

扩展数据图1英国和爱尔兰CO .的位置和土地覆盖等级2通量塔场址分析。

莱菲尔德和梅尼切蒂的全球泥炭地图上覆盖着这些遗址4.站点的详细信息请参见扩展数据表1

扩展数据图2英国涡动相关点的累积NEE和NEP测量(仅收集站点)。

正值表示净CO值2向大气排放,负值表示净CO2吸收。Anglesey 2和Tadham Moor数据缺失的年份仅为演示目的而指定了该地点的平均长期NEP值;计算中没有使用这些年份。

扩展数据图3全球CO中所有研究地点的位置和土地覆盖类型2通量数据综合。

莱菲尔德和梅尼切蒂的泥炭地图上覆盖着许多遗址4.站点的详细信息请参见扩展数据表2

图4平均CH4通量和WTDe英国和爱尔兰网站。

结果与先前从英国独立数据中得出的关系进行了比较(Levy et al。110)、欧洲大陆(Couwenberg等。16)、北美和芬诺斯坎迪亚(Turetsky et al。21).

图5预测和观测到的NEP与WTD的比较e热带泥炭地。

红色圆圈表示六个热带泥炭地通量塔的观测结果。虚线表示拟合这些数据点的线性回归(NEP = 0.1887 WTDe- 3.19,R2= 0.79,P= 0.017)。实线表示高纬度回归推导出的关系(方程(2)),以IPCC第一级排放因子为基础,按热带泥炭地的比例计算(见方法).

表1英国和爱尔兰研究地点的位置和特征
表2全球CO分布及特征2通量合成位点
扩展数据表3 CH中使用的英国和爱尔兰站点的位置和特征4通量合成
表4全球排干农田和草地下泥炭地的面积和排放估算
表5全球CO的分类排放量2和CH4从干涸的农田和草原。一个、有限公司2b, CH4.排放基于我们对莱菲尔德和梅尼切蒂全球泥炭面积估计的经验关系的应用4(扩展数据表4),用于推导Table1.应用场景和计算方法请参见方法

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引用本文

埃文斯,c.d.,皮科克,M,贝尔德,A.J.et al。凌驾于泥炭地温室气体排放管理的地下水位控制。自然593, 548-552(2021)。https://doi.org/10.1038/s41586-021-03523-1

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