Būtina atkurti pelkes

Kiminų auginimas aukštapelkinių buveinių atkūrimui ir (ar) galimybė ūkininkauti pažeistose pelkėse klimatui palankiu būdu

1 – Gamtos tyrimų centras; e-paštas: jurate.sendzikaite@gamtc.lt
2 – Lietuvos gamtos fondas
3 – Pelkių atkūrimo ir apsaugos fondas

 

Įvadas

Lietuva, kartu su kitomis Paryžiaus susitarimą (Tarybos sprendimas..., 2016) pasirašiusiomis valstybėmis, yra įsipareigojusi užtikrinti, kad vidutinės pasaulio oro temperatūros didėjimas būtų mažesnis nei 2 °C, palyginti su ikipramoniniu lygiu. Pasitelkiant pažangiausias mokslo žinias bei praktinius pasiekimus būtina palaipsniui mažinti šiltnamio efektą sukeliančių dujų (ŠESD) emisijas, kad 2050 m. būtų pasiekta pusiausvyra tarp antropogeninės veiklos nulemtų ŠESD emisijų ir šių dujų absorbavimo. Nusausintos pelkės dengia vos 0,5 % planetos sausumos, tačiau joms tenka 5 % antropogeninės kilmės ŠESD emisijų (Joosten et al., 2016) ir net 32 % emisijų, susijusių su žemės ūkio pasėliais (Carlson et al., 2016). Pelkių sausinimas žemės ūkio, miškininkystės, durpių kasybos, urbanizacijos ir kt. reikmėms sukelia ne vienkartines, bet nuolatines ŠESD emisijas, besitęsiančias dešimtmečius ar šimtmečius, tuo tarpu natūralios ir atkurtos pelkės sugeba kaupti organinę anglį durpių pavidalu. Kasmet planetos pelkės iš atmosferos įsisavina 0,37 Gt anglies dioksido, t. y. sukaupia gerokai daugiau anglies nei visi kiti augalijos tipai kartu paėmus (IUCN, 2017). Tad pažeistų pelkių atkūrimas ir tausus pelkių bei durpynų naudojimas (pelkininkystė) gali prisidėti ir prie Lietuvos tarptautinių įsipareigojimų sumažinti ŠESD emisijas įgyvendinimo.

Lietuvoje pelkės ir durpynai užima 10 % šalies ploto, iš jų apie 67 % yra pažeisti sausinimo. Didžioji pelkių ir durpynų dalis yra skirta miškininkystės (45 %) bei žemės ūkio (39 %) reikmėms, durpių gavybos karjerams – tiek apleistiems, tiek ir eksploatuojamiems tenka tik po 2 % (Lietuvos pelkių ir durpynų duomenų rinkinys, 2019). Pažeistų pelkių ir išeksploatuotų durpynų ateitis priklauso ne tik nuo juos eksploatuojančių įmonių pasirengimo kompensuoti gamtai padarytus nuostolius, bet ir nuo sprendimus priimančių pareigūnų pasiryžimo įteisinti pažangius pelkių atkūrimo metodus, valstybės galimybių remti ekosistemų atkūrimo ir pelkininkystės iniciatyvas bei visuomenės palaikymo. Kol kas kiminų skleidimas pažeistose ekosistemose su atkurtu hidrologiniu režimu arba jų auginimas specialiai įrengtuose kiminų laukuose (viena iš pelkininkystės galimybių) yra gana imlus darbui ir lėšoms, bet perspektyvus pelkių atkūrimo metodas. Tik atkurtos ir gyvybingos pelkių ekosistemos palaipsniui vėl galės mums teikti vertingas ekosistemines paslaugas (klimato ir vandens ciklo reguliavimą, vandens valymą, maistinių medžiagų sulaikymą, biologinės įvairovės palaikymą ir kt.).

Specialiose plantacijose užauginta kiminų ir kitų aukštapelkinių augalų biomasė gali būti naudojama iškastų aukštapelkinių durpynų rekultivavimui arba pažeistų aukštapelkių augalinės dangos atsikūrimui paspartinti, atsisakant donorinės medžiagos iš natūralių augimviečių. Pasaulyje kasmet sunaudojama apie 30 mln. m³ aukštapelkinių durpių žaliavos auginimo substratų gamybai (Paludiculture..., 2015). Durpės formuojasi labai lėtai ir yra vertinamos kaip neatsinaujinantis gamtinis išteklius, todėl ieškoma būdų auginimo substratų gamyboje mažinti iškastinių durpių vartojimą, dalį jų keičiant kitomis alternatyvomis. Monokultūrinis kiminų auginimas (1 pav.) leidžia tvariai ir klimatui nekenksmingu būdu ūkininkauti atkurtose pelkėtose vietovėse (pelkininkystė), o užaugintą biomasę (atsinaujinantis išteklius) naudoti kaip aukštapelkinių durpių pakaitalą naujos kartos auginimo substratų gamyboje. Tai sumažintų iškastinių durpių poreikį pramoninių šiltnamių veiklai užtikrinti. Kiminų auginimas ne tik stabdo išsausėjusio durpių klodo nykimą, bet ir sudaro sąlygas durpėdarai atsikurti, o atsikurianti ekosistema teikia ir kitas vertingas ekosistemines paslaugas (klimato ir vandens ciklo reguliavimą, vandens valymą ir maistinių medžiagų sulaikymą, biologinės įvairovės palaikymą ir t.t.).

 

Pasaulinė patirtis

Per pastaruosius tris dešimtmečius kiminų auginimo bandymai vykdyti : 1) išeksploatuotuose aukštapelkiniuose durpynuose (Kanada, Vokietija, Olandija, Jungtinė Karalystė, Estija, Latvija, Lietuva; 2 pav.); 2) nusausintuose aukštapelkiniuose durpynuose įrengtų kultūrinių pievų ir ganyklų vietoje (Vokietija, Danija), 3) išeksploatuotų durpynų sekliuose tvenkiniuose plūduriuojančiuose plaustuose (Vokietija, Japonija); 4) laboratorinėse sąlygose ir šiltnamiuose (Jungtinė Karalystė, Vokietija). Didžiausią patirtį šioje srityje yra sukaupę Kanados, Vokietijos bei Olandijos mokslininkai (Quinty, Rochefort, 1997, 2003; Ferland, Rochefort, 1997; Rochefort, Campeau, 1997; Rochefort, 2003; Waddington, 2003; Rochefort, Lode, 2006; Blievernicht et al., 2013; Pouliot et al., 2015; Schrader et al., 2016; Gauding et al., 2014; 2017, 2018; Graf et al., 2017 ir kt.).

Kiminų ir kitų aukštapelkinių augalų auginimui bei buveinių atkūrimui išeksploatuotuose durpynuose galima taikyti šias technologijos:

1) išlygintame durpyne sukuriama sekliavandenių (5–10 cm gylio) tvenkinių kaskadinė sistema, kurioje nuolat palaikomas pakankamai pastovus vandens lygis (3 pav.). Tokią technologiją galima taikyti tais atvejais, kai pakanka atitekančio vandens išteklių vandens lygiui tvenkiniuose palaikyti (Vokietijos patirtis – palankiomis sąlygomis augalinė danga susiformuoja per 5–7 metus);

2) nepakankant vandens išteklių, reikalingų atkūrimo laukuose palaikyti pastovų optimalų vandens lygį (5–10 cm virš dirvos paviršiaus), durpinis substratas yra mulčiuojamas susmulkintais šiaudais (2c, 7e-f pav.). Tokiu būdu atkūrimo lauke paskleistiems aukštapelkės augalų pradmenims sausuoju laikotarpiu užtikrinama minimali drėgmė, reikalinga augalų gyvybingumui palaikyti. Kanados mokslininkai vieni pirmųjų ėmė taikyti kiminų skleidimo ir mulčiavimo šiaudais metodą, o 1997 m. publikavo pirmąjį „Pelkių atkūrimo vadovą“ (Quinty, Rochefort, 1997, 2003).

2011 m. Greifsvaldo universiteto (Vokietija) mokslininkų iniciatyva nusausintame Hankhauzeno pelkės aukštapelkiniame durpyne pradėtas unikalus pelkininkystės projektas (4 pav.) – kultūrinių pievų ir ganyklų vietoje (4 ha) įrengtas eksperimentinis kiminų auginimo laukas (2 ha): pašalinta augalinė danga ir viršutinis susiskaidžiusios durpės sluoksnis, performuotas reljefas, įrengtas drėkinamųjų griovių tinklas, sumontuota automatinė įranga, būtina optimaliam vandens lygiui palaikyti, eksperimentiniame lauke paskleista kiminų donorinė medžiaga ir mulčiuota šiaudais (Wichmann et al., 2020). 2016 m. nuimtas pirmasis kiminų derlius, o visa užauginta fitomasė panaudota eksperimentinio lauko išplėtimui (14 ha).

Gauding et al. (2014) nurodo, kad Vokietijos klimatinėmis sąlygomis Hankhauzeno pelkės kiminų auginimo lauke po 3,5 metų susivėrusios kiminų dangos vidutinis produktyvumas – 3–7 t/ha orasausės masės. Kiminų derlius gali būti nuimamas kas 3–5 metus, priklausomai nuo kiminų įsikūrimo ir augimo sąlygų. Kiminų danga nuimama (pjaunama) rankinėmis žoliapjovėmis tiesiogiai lauke arba ekskavatoriumi su specialiu šienavimo kaušu ant prailgintos strėlės, dirbančiu ant laukus supančių pylimų. Nuolat ieškoma naujos kiminų derliaus nuėmimo, surinkimo ir transportavimo įrangos, leidžiančios minimaliai pažeisti ir nesuslėgti po biomasės nuėmimo išlikusius kiminų pradmenis ir durpes. Tinkamai nuėmus derlių kiminų danga susiveria po 2,5 metų, kai gruntinis vanduo slūgso 4 cm žemiau nupjautų kiminų paviršiaus (Gauding et al., 2014; Krebs et al., 2018).

Jei kiminų biomasę planuojama naudoti auginimo substratų gamyboje, tuomet svarbu iš kiminų vejos reguliariai šalinti (mažiausiai 2–3 kartus per vegetacijos laikotarpį) nepageidautinų žolinių ir sumedėjusių augalų pradmenis. Kuo kiminų auginimo lauko dirvožemiuose (durpėje) daugiau maisto medžiagų, tuo intensyviau auga nepageidaujami induočiai augalai, o kiminai – skursta. Šienavimo dažnumas priklauso nuo augimvietės sąlygų, lemiančių žolinių ir sumedėjusių augalų augimo greitį. Šienaujant svarbu nesuslėgti durpių, nesuardyti besiformuojančios kiminų dangos. Naudojamos rankinės žoliapjovės, vienos ašies vejapjovės arba ekskavatoriai su specialiais šienavimo kaušais (ant prailgintos strėlės; 4b pav.). Pastarieji šienauja nežalodami besiformuojančios kiminų dangos, nes nereikia įvažiuoti į kiminų lauką, o dirbama nuo jį juosiančių pylimų su lauko priežiūros keliais (Gauding et al, 2014; 2018).

Naujas pelkių atkūrimo ar kultūrinių kiminų plantacijų įrengimo galimybes siūlo Didžiojoje Britanijos kiminų mikrodauginimo paslaugų įmonė „Micropropagation Services“ (http://www.beadamoss.co.uk/). Įmonės naujovė – laboratorinėmis sąlygomis klonuota arba iš sporų fotobioreaktoriuose specialioje mitybinėje terpėje bei šiltnamiuose užauginta kiminų medžiaga, skirta pažeistų pelkių atkūrimui (Caporn et al., 2018). Ši inovacija leidžia sumažinti donorinės medžiagos poreikį iš natūralių buveinių, nes optimaliomis sąlygomis kiminai sparčiai regeneruoja iš bet kurios gyvos augalo dalies (pvz., iš atitrūkusių nedidelių stiebo ar šakučių viršūnių gabaliukų). Priklausomai nuo atkuriamos buveinės ekologinių sąlygų įmonė gali pasiūlyti pageidaujamos genetinės kilmės ar (ir) kiminų rūšių sudėties donorinę medžiagą: 1) iki 5 mm ilgio kiminų fragmentus, įterptus į gelinius mitybinės terpės karoliukus (BeadaMoss®); 2) 5–25 mm ilgio kiminų suspensiją skystoje hidrokoloidinėje gelio terpėje (BeadaGel™), gali būti ir kartu su specialiomis granulėmis, padengtomis pageidaujamų pelkinių augalų sėklomis (BeadaCoat™); 3) šiltnamyje užaugintų kiminų kuokštus (BeadaHumok™) (5 pav.).

 

Lietuva: kiminų auginimo eksperimentai Aukštumalos durpyne

Pirmieji bandymai Lietuvoje įkurti kiminus išeksploatuotoje Aukštumalos durpyno (Šilutės r.) dalyje atlikti 2011–2012 m. Prieš įkurdinant aukštapelkinių augalų pradmenis 2 ha plote buvo išlygintas durpės paviršiaus, pašalinta sumedėjusi augalija ir įrengti apsauginiai pylimai vandens lygiui palaikyti. Eksperimentiniame sklype aukštapelkės bendrijų atkūrimui panaudoti iš donorinio sklypo paimti natūraliai augančių kiminų dangos 0,4×0,4 m dydžio ir 5–7 cm storio fragmentai su dominuojančiomis Sphagnum rubellum, S. magelanicum ir S. fuscum rūšimis (2d pav.) (Sendžikaitė ir kt., 2013; Jarašius, 2015). Deja, su eksploatuojamu durpynų besiribojančiame eksperimentiniame lauke neįdiegus specialios gruntinio vandens lygio reguliavimo ir priežiūros sistemos nepavyko sudaryti kiminams augti palankių hidrologinių sąlygų.

2018–2019 m. Lietuvos gamtos fondo iniciatyva (projektas LIFE Peat Restore) Aukštumalos durpyne atnaujintas kiminų auginimo eksperimentas – durpes formuojančių augalų (durpojų, daugiausia – kiminų) pradmenų įkurdinimas išeksploatuotoje durpyno dalyje, kurioje savaiminis tipingos pelkinės augalinės dangos atsikūrimas yra neįmanomas arba labai lėtas.

Parengiamieji darbai apėmė išsamią vietovės ekologinių sąlygų analizę ir naujos kiminų auginimo lauko schemos parengimą. Projekto teritorijoje (10 ha) pašalinta aukštapelkėms nebūdinga augalija ir viršutinis susiskaidžiusios durpės sluoksnis, suformuotas eksperimentinis kiminų auginimo laukas (2 ha), padalintas į dvi dalis su drėkinimo grioviais, įrengtais kas 10 m (6 pav.). Siekiant užtikrinti optimalų durpių drėkinimą ištisus metus ir sudaryti palankias sąlygas kiminų augimui įrengti du lietaus ir sniego tirpsmo vandens kaupimo-tiekimo rezervuarai bei automatinė elektrinė vandens lygio palaikymo sistema, kuri užtikrins, kad kiminų auginimo laukuose gruntinis vandens lygis nenukristų žemiau -10 cm. Norint išvengti užsitęsiančių lauko užtvindymo, vandens perteklius savitakos būdu bus pašalintas į durpyną juosiantį magistralinį griovį.

2019 m. rugsėjo mėn. kiminų ir kitų aukštapelkėms būdingų augalų donorinė medžiaga paskleista ant sausos plikos durpės ir mulčiuota šiaudais. Šiaudų danga sukuria oro tarpą, kuris palaiko žemesnę temperatūrą dienos metu ir drėgnesnę aplinką aplinkui augalų fragmentus. Mulčiavimas šiaudais padeda palaikyti pastovesnę temperatūrą visos paros metu, nes 5–8 ºC sumažina maksimalią dienos temperatūrą ir apsaugo nuo per didelio atvėsimo naktį. Paskleidus augalų pradmenis ir užbaigus mulčiavimą svarbu padidinti durpės substrato drėgnumą, todėl eksperimentinio lauko drėkinamieji grioviai buvo pripildyti vandeniu (6–7 pav.).

 

Apibendrinimas

Kiminų auginimui tinkamos atkuriamos pažeistos aukštapelkės, baigti eksploatuoti arba apleisti aukštapelkiniai durpynai, nusausintuose pelkiniuose dirvožemiuose įrengtos nenaudojamos kultūrinės pievos. Visgi, kiminų plantacijos įrengimo sėkmė priklauso nuo daugelio veiksnių: individualių parinktos vietovės ypatybių (klimatinių rodiklių, išlikusio durpių klodo gylio, substrato savybių, galimybių aprūpinti vandens ištekliais, vandens kokybės ir kt.), kiminų auginimo lauko projekto, darbų suplanavimo ir savalaikio jų atlikimo, donorinės medžiagos savybių, teritorijos priežiūros (optimalaus vandens lygio palaikymas, piktžolių šalinimas) ir kt.

Ilgainiui ant plikos durpės įsikūrus kiminų dangai bus ne tik sustabdytas durpių skaidymasis, bet ir ŠESD emisijos, o žmogaus pastangomis suformuota nauja ekosistema taps ŠESD kaupėju. Plantacijose užauginta kiminų biomasė ateityje gali būti naudojama: 1) buveinių atkūrimui sausinimo pažeistose aukštapelkėse; 2) išeksploatuotų durpynų rekultivavimui; 3) auginimo substratų gamyboje, kaip vertingas iškastinių durpių pakaitalas.