Проект ЄС "Clima East: Збереження та стале використання торфовищ" ПРООН by United Nations Development Programme in Ukraine

Проект Європейського Союзу «ClimaEast: Збереження та стале використання торфовищ», що впроваджується Програмою розвитку ООН в Україні

Програма моніторингу параметрів, необхідних для оцінки викидів та поглинання парникових газів з органічних ґрунтів згідно з Методикою оцінки викидів та поглинання парникових газів з органічних ґрунтів

Київ-2014

Зміст Аналіз методики з метою розробки програми збору вхідних даних ................................................... 4

1.1. Алгоритм розрахунків викидів та поглинання парникових газів з поверхні земної ділянки в межах органічних ґрунтів України ............................................................................................................. 7 Алгоритм модельних розрахунків викидів та поглинання парникових газів з поверхні земної ділянки, еквівалентної площі одного пікселя космічного знімка, використаного для потреб класифікації земної поверхні за стратами ................................................................................................ 1.2.

10 1.2.1.

Вхідні дані для модельних розрахунків з поверхні земної ділянки еквівалентної

площі одного пікселя космічного знімка, використаного для потреб класифікації земної поверхні за стратами 14 1.2.2.

Перелік параметрів, які використовуються в модельних розрахунках викидів та поглинання парникових газів з поверхні земної ділянки еквівалентної площі одного пікселя космічного знімка, використаного для потреб класифікації земної поверхні за стратами ............. 15

1.2.3. Перелік умовних позначень параметрів, які використовуються в модельних розрахунках викидів та поглинання парникових газів ....................................................................... 20 2. Програма моніторингу параметрів необхідних для розрахунку викидів та поглинання парникових газів з органічних ґрунтів ......................................................................................................... 25 2.1.

Перелік страт .................................................................................................................................. 26

2.1.1.

Мінімальний набір страт........................................................................................................ 26

2.1.2.

Оптимальний набір страт....................................................................................................... 27

2.1.3.

Параметри, збір даних за якими необхідний для даного переліку страт .......................... 33

2.1.4. Еталонні ділянки земної поверхні для інструментального вимірювання викидів парникових газів ..................................................................................................................................... 44 2.1.5.

Збір даних наземними методами для потреб коригування коефіцієнтів моделі .............. 45

2.2. Шаблон для спрощеного розрахунку викидів парникових газів з органічних ґрунтів (без урахування викидів із водної поверхні та від пожеж) ............................................................................ 49 2.2.1.

Алгоритм розрахунків викидів та поглинання парникових газів з органічних ґрунтів з використанням Шаблону .......................................................................................................................

49 2

2.2.2.

Значення коефіцієнтів емісії CO2, CH4 та N2O, рекомендовані для розрахунку викидів та поглинання парникових газів з органічних ґрунтів з використанням даного Шаблону ................. 50

2.2.3. Розрахунок викидів та поглинання парникових газів з органічних ґрунтів з використанням Шаблону на прикладі м/с «Смолянка» ...................................................................... 57 2.3.

Методи збору даних ....................................................................................................................... 65

2.3.1.

Метод керованої класифікації космічних знімків для потреб Методики ......................... 65

2.3.2.

Оцінка запасів біомаси різних типів рослинного покриву: дистанційний та наземний методи 68

2.3.3.

Оцінка запасів біомаси болотних екосистем ....................................................................... 73

2.3.4.

Оцінка запасів біомаси лісових екосисем ........................................................................... 76

Додаток 1. Методика оцінки викидів та поглинання парникових газів з органічних ґрунтів ................ 81 1.1.

Органічні ґрунти: поняття та види за класифікацією України .................................................. 81

1.2.

Розрахунок викидів/поглинання парникових газів з органічних ґрунтів (GHG total organic soils, t) 85

1.2.1.

Розрахунок викидів/поглинання парникових газів з осушених органічних ґрунтів (GHG total drained organic soils)

...................................................................................................................................... 86 1.2.2.

Розрахунок викидів парникових газів з підтоплених органічних ґрунтів (GHG total wet organic soils, t)

1.3.

Класифікація земної поверхні на страти ...................................................................................... 96

1.4.

Верифікація модельних розрахунків ............................................................................................ 99

1.4.1. Еталонні ділянки земної поверхні для інструментального вимірювання викидів парникових газів ................................................................................................................................... 100 1.4.2.

Збір даних наземними методами для потреб коригування коефіцієнтів моделі ............ 101

1.4.3.

Інструментальні вимірювання потоків парникових газів між екосистемою та повітрям атмосфери ..............................................................................................................................................

107 3

Вхідні дані та їх формат .......................................................................................................

1.4.4.

108 1.5.

Оцінка запасів живої надземної біомаси дистанційними методами (AGLB pixel dry mass, i , p, tn) . 111

1.6.

Вихідні дані та їх формат............................................................................................................. 114

Додаток 1. Моделювання динаміки органічної речовини в органічних ґрунтах (торфовищах) і викидів вуглецю, метану та закису азоту з цих ґрунтів ........................................................................ 116 Додаток 2.Межі еталонних ділянок для збору даних наземними методами для потреб даної Методики ........................................................................................................................................................................ 128 Додаток 3. Шаблон для спрощеного розрахунку викидів парникових газів з органічних грунтів у форматі .xlsx.................................................................................................................................................. 141

Аналіз методики з метою розробки програми збору вхідних даних

Аналіз «Методики оцінки викидів та поглинання парникових газів з органічних ґрунтів» (далі – Методика) виконано з метою підготовки програми збору вхідних даних, які забезпечують проведення розрахунків за вищеозначеною методикою, та отримання статистично достовірних вихідних даних з оцінки викидів парникових газів з органічних ґрунтів України. Методика передбачає оцінювання викидів і поглинання парникових газів з органічних ґрунтів України для потреб ведення Національного кадастру парникових газів за Рівнем 3. Викиди парникових газів зі штучних водойм, які розташовані в межах органічних ґрунтів, розраховуються за Рівнем 1 із використанням типових коефіцієнтів, наведених у рекомендаціях Wetlands Supplement (2013). За рівнем 1 також проводиться оцінка викидів парникових газів від пожеж. Оцінювання викидів та поглинання парникових газів із використанням даної Методики вимагає геореференційованих вхідних даних та генерує геореференційовані вихідні дані. Методика передбачає експорт та імпорт вхідних і вихідних даних з .shp формату в формат .exl. В форматі .exl зберігаються генералізовані вихідні дані. Текст Методики наведено у Додатку 4

1. Методика передбачає класифікацію земної поверхні в межах органічних ґрунтів за стратами

на

основі

аналізу

космічного

знімку,

тобто

фіксує

фактичний

стан

землекористування в певній частині земної поверхні на момент проведення розрахунків викидів та поглинання парникових газів. Даний підхід не потребує збору даних землевпорядного кадастру, швидко фіксує зміни типу землекористування, дозволяє вести моніторинг фактичних змін землекористування за зміною типу рослинного покриву та генерувати дані щодо зміни типів землекористування з фіксацією площ переходу з одного типу в інший і з просторовою прив’язкою отриманих даних. Методикою передбачається проведення розрахунків викидів і поглинання парникових газів з органічних ґрунтів України окремо для кожної ділянки земної поверхні з органічними ґрунтами розміром, еквівалентним розміру одного пікселя космічного знімку, який використовується для розрахунків. Отримані значення викидів і поглинання парникових газів для кожної з ділянок мінімального розміру множаться на кількість пікселів, після чого отримується значення викидів та поглинання для всієї площі органічних ґрунтів України. Дана Методика надає можливість проводити оцінку викидів і поглинання парникових газів для площ органічних ґрунтів у розрізі України в цілому або у розрізі областей України, за характером землекористування та за типом органічного ґрунту. Розрахунок викидів і поглинання парникових газів з органічних ґрунтів здійснюється для мінімальної ділянки земної поверхні, яка еквівалента розміру одного пікселя, окремо для кожної з трьох форм – СО2, СН4 та N2O – згідно з алгоритмом розрахунків, наведених у Розділі 1.1. Наведений в Методиці алгоритм модельних розрахунків потоків вуглецю та азоту враховує потоки вуглецю та азоту в системі «ґрунт-рослина-атмосфера». Надається загальна характеристика потоків вуглецю та азоту. Отримані значення викидів і поглинання парникових газів з органічних ґрунтів за окремими формами складаються та отримується сумарне значення викидів та поглинання парникових газів для мінімальної площі земної поверхні.

Дана Методика також надає можливість здійснювати розрахунки та представлення викидів та поглинання парникових газів окремо за кожним з вищенаведених газів (СО 2, СН4 та N2O) як для території України, так і для територій окремих областей. Методикою передбачається проведення розрахунків викидів і поглинання парникових газів подекадно починаючи з дати, коли середньодобове значення температури повітря перевищило +5оС, що є індикатором початку вегетації рослин. Закінчуються розрахунки датою, коли середньодобове значення температури повітря стало нищим за +5оС, що є індикатором завершення періоду вегетації рослин. Отримані подекадні значення викидів та поглинання парникових газів сумуються в межах одного календарного року та отримується річне значення викидів та поглинання парникових газів з органічних ґрунтів України. Методикою передбачається верифікація модельних розрахунків викидів та поглинання парникових газів з органічних ґрунтів України даними наземних вимірювань потоків вуглецю в межах визначених та еталонних ділянок земної поверхні, які репрезентативно представляють виокремлені Методикою страти земної поверхні. Методикою передбачається класифікація земної поверхні на страти для потреб оцінювання викидів та поглинання парникових газів за типом рослинного покриву, типом органічного ґрунту, рівнем стояння ґрунтових вод. Тип землекористування використовується для класифікації земної поверхні на страти опосередковано через тип рослинного покриву. В Методиці наведено мінімально необхідний перелік страт класифікації земної поверхні для проведення оцінки викидів та поглинання парникових газів, що здійснюється для потреб ведення Національного кадастру парникових газів України. В Методиці наведено алгоритм для класифікації страт земної поверхні, але відсутній оптимальний перелік страт земної поверхні. Методикою передбачається можливість проведення оцінки викидів та поглинання парникових газів як для мінімального переліку страт, так і для оптимального переліку страт без внесення змін та доповнень у алгоритм розрахунків.

Виходячи з рекомендованого Методикою алгоритму визначення страт земної поверхні, для потреб даної методики розроблений оптимальний перелік страт, який наведено у Розділі 2.1 даного звіту. Методикою передбачається верифікація модельних розрахунків викидів парникових газів шляхом проведення інструментальних вимірювань потоків СО2, СН4 та N2O на еталонних ділянках. Наведено рекомендований перелік страт для створення еталонних ділянок із визначення викидів та поглинання парникових газів наземними методами. Методика включає посилання на метод вимірювання потоків СО2, СН4 та N2O наземними методами. З метою верифікації даних, отриманих дистанційними методами збору даних, Методика передбачає збір вхідних даних наземними методами в межах еталонних ділянок. Методикою передбачається коригування модельних розрахунків викидів та поглинання парникових газів у відповідності з отриманими наземними методами даними з метою зменшення похибки. Отримані наземними методами дані застосовуються для коригування коефіцієнтів регресійної залежності, яка використовується під час оцінки запасів живої надземної біомаси дистанційними методами за формулами, викладеними у Розділі 1.5 даної Методики. Методикою передбачається розрахунок викидів парникових газів для органічних ґрунтів України з використанням значень коефіцієнтів, які забезпечують 95%-ву подібність даних модельних розрахунків та інструментальних вимірювань на еталонних ділянках. 1.1. Алгоритм розрахунків викидів та поглинання парникових газів з поверхні земної ділянки в межах органічних ґрунтів України Даною Методикою передбачається розрахунок викидів СО2, СН4 та N2O з органічних ґрунтів (включаючи викиди закису азоту від внесених органічних та мінеральних дорив), з площі штучних водойм, розташованих у межах органічних ґрунтів, та викидів від пожеж. Викиди та поглинання СО2, СН4 та N2O з поверхні земної ділянки розраховуються за Рівнем 3 з використанням модельних розрахунків. Алгоритм модельних розрахунків викидів

та поглинання парникових газів з органічних ґрунтів, а також відповідні параметри, коефіцієнти та функції наведено у Розділі 1.2. даного звіту. Викиди парникових газів з площі штучних водойм, включаючи виніс вуглецю з водним стоком, та від пожеж розраховуються за Рівнем 1 із використанням значень типових коефіцієнтів, наведених в міжнародних керівництвах. Перелік параметрів, які використовуються для розрахунків викидів та поглинання СО2, СН4 та N2O з органічних ґрунтів, включаючи викиди з площі штучних водойм та постраждалих від пожеж ділянок, наведено у таблиці 1. Таблиця 1. Параметри, які використовуються для розрахунку викидів та поглинання СО2, СН4 та N2O в межах земної поверхні з органічними ґрунтами, умовні скорочення та розмірність. Умовні скорочення

Параметр

Розмірність

GHG

Загальний обсяг викидів/поглинання парникових газів з органічних ґрунтів станом на рік t

тон СО2екв./рік

Розраховується

GHG

Обсяг викидів/поглинання парникових газів з осушених органічних ґрунтів станом на рік t

тон СО2екв./рік

Розраховується

GHG total wet organic Обсяг викидів/поглинання soils, t парникових газів з підтоплених органічних ґрунтів станом на рік t

тон СО2екв./рік

Розраховується

Загальний обсяг викидів /поглинання парникових газів у формі CO2, CH4 та N2O з резервуару «ґрунт» осушених органічних ґрунтів у році t

тон СО2екв./рік

Розраховується

Загальний обсяг викидів парникових газів у формі CH4 з площ водної поверхні (каналів, штучних водойм) у межах осушених органічних

тон СО2екв./рік

Розраховується

тон СО2-

Розраховується

total organic soils, t

total drained organic soils, t

GHG SOIL total drained organic soils, t

GHG WATER total drained organic soils, t

Джерело даних

ґрунтів у році t GHG i drained organic Обсяг викидів/поглинання soils, t

парникових газів з осушених органічних ґрунтів у межах страти і, у році t

екв./рік

Загальний обсяг виносу вуглецю в ґрунтові води у формі DOC з резервуару «ґрунт» осушених органічних ґрунтів у році t

тон СО2екв./рік

Розраховується

GHG Fire, t

Загальний обсяг викидів парникових газів у формі CO2, CH4 та N2O з осушених органічних ґрунтів у результаті виникнення пожеж у році t

тон СО2екв./рік

Розраховується

N pixels, i, t

Кількість пікселів у межах страти і, у році t

безрозмірна величина

Обчислюється за тематичним шаром

GHG pixel i drained

Обсяг викидів/поглинання парникових газів з осушених органічних ґрунтів з площі земної поверхні, еквівалентної площі одного пікселя космічного знімка, який використовується для класифікації

тон СО2екв./рік

Модельні розрахунки

Обсяг викидів/поглинання парникових газів у формі СО2 з осушених органічних ґрунтів з площі земної поверхні, еквівалентної площі одного пікселя космічного знімка, який використовується для класифікації земної поверхні згідно зі стратами, в межах страти і, у році t

тон СО2екв./рік

Модельні розрахунки

Обсяг викидів парникових газів у формі СН4 з осушених органічних ґрунтів з площі земної поверхні, еквівалентної площі одного пікселя космічного знімка, який використовується для класифікації земної поверхні згідно зі стратами, в межах страти і, у році t

тон СО2екв./рік

Модельні розрахунки

GHG DOC i drained organic soils, t

organic soils, t

земної поверхні згідно зі стратами, в межах страти і, у році t

GHG СО2 pixel i drained organic soils, t

GHG СН4 pixel i drained organic soils, t

GHG N2О pixel i drained organic soils, t

Обсяг викидів парникових газів у формі N2О з осушених органічних ґрунтів з площі земної поверхні, еквівалентної площі одного пікселя космічного знімка, який використовується для класифікації земної поверхні згідно зі стратами, в межах страти і, у році t

тон СО2екв./рік

Модельні розрахунки

тон СО2екв./рік

Розраховується

Площа земної поверхні під осушеними органічними ґрунтами станом на рік t

га

Обчислюється за тематичним шаром

Площа земної поверхні, еквівалентна

га

Еквівалентна

EF DOC drained organic Обсяг викидів парникових газів у soils, t формі DOC із резервуару «ґрунт» осушених органічних ґрунтів S drained organic soil, t

S pixel

площі одного пікселя космічного знімка, який використовується для отримання просторових даних щодо характеру рослинного покриву, запасів живої надземної біомаси та рівня ґрунтових вод, (м2).

площі одного пікселя космічного знімка, що використовувася

DOC flux natural

Обсяг викидів парникових газів у формі DOC із резервуару «ґрунт» органічних ґрунтів, які знаходяться у природному стані

тон СО2екв./рік

Типове значення 0.08, Wetlands Supplement (2013)

∆DOC

Приріст обсягу викидів парникових газів у формі DOC із резервуару «ґрунт» осушених органічних ґрунтів, у порівнянні до таких, що знаходяться у природному стані

тон СО2екв./рік

Типове значення 0.60 Wetlands Supplement (2013)

Коефіцієнт перерахунку між величинами DOC і СО2

Безрозмірна величина

Типове значення 0.9, Wetlands Supplement (2013)

drained

organic soil

Frac DOC-CO2

S fire, t

Площа земної поверхні, еквівалентна площі пожеж, які мали місце протягом року t,

га

Статистичні дані/ Обчислюється за тематичним шаром

M dry mass

Маса (суха вага) органічної речовини, яка згоріла під час пожеж протягом року t

тон/га/рік

Типове значення 336, Wetlands Supplement (2013)

Коефіцієнт згорання органічної маси під час пожеж

Безрозмірна величина

Типове значення 1.0, Wetlands Supplement (2013)

G СО2 ef

Обсяг викидів парникових газів у формі СО2 з одиниці маси органічної речовини, яка згоріла під час пожеж на осушених органічних ґрунтах

кг/тон

Типове значення 362 кг/тону, Wetlands Supplement (2013)

G СН4 ef

Обсяг викидів парникових газів у формі СН4 з одиниці маси органічної речовини, яка згоріла під час пожеж на осушених органічних ґрунтах

кг/тон

Типове значення 9, Wetlands Supplement (2013)

G СО ef

Обсяг викидів парникових газів у формі СО з одиниці маси органічної речовини, яка згоріла під час пожеж на осушених органічних ґрунтах

кг/тон

Типове значення 207, Wetlands Supplement (2013)

га

Обчислюється за тематичним шаром

кг/тон/рік

Типове значення 2,5 для лісів, для орних земель – 0, пасовищ/сіножатей сильно осушених (нижче – 30 см) – 16 кг, пасовищ/сіножатей слабо осушених

Площа водного дзеркала штучних водойм, розташованих у межах осушених органічних ґрунтів у межах страти і, станом на рік t

S open water, і, t

EF CH4 open water і

Обсяг викидів парникових газів у формі СН4 з водного дзеркала штучних водойм, розташованих у межах осушених органічних ґрунтів у межах страти і,

(вище – 30 см) – 39, торфорозробки – 6,1; Wetlands Supplement (2013) N pixels, open water,

i, t

GHG pixel i wet organic soils, t

Кількість пікселів, які класифіковано за категорією (дзеркало води) у межах страти і, у році t

Безрозмірна величина

Обчислюється за тематичним шаром

Обсяг викидів/поглинання парникових газів з підтоплених органічних ґрунтів з площі земної поверхні, еквівалентної площі одного пікселя космічного знімка, який використовується для класифікації земної поверхні згідно зі стратами, у межах страти і, у році t

тон СО2екв./рік

Модельні розрахунки

GHG СО2 pixel i wet organic soils, t

GHG СН4 pixel i wet organic soils, t

S wet organic soil, t

DOC wet organic soils, t

Обсяг викидів/поглинання парникових газів у формі СО2 з підтоплених органічних ґрунтів з площі земної поверхні, еквівалентної площі одного пікселя космічного знімка, який використовується для класифікації земної поверхні згідно зі стратами, в межах страти і, у році t

тон СО2екв./рік

Модельні розрахунки

Обсяг викидів парникових газів у формі СН4 з підтоплених органічних ґрунтів з площі земної поверхні, еквівалентної площі одного пікселя космічного знімка, який використовується для класифікації земної поверхні згідно зі стратами, в межах страти і, у році t

тон СО2екв./рік

Модельні розрахунки

га

Обчислюється за тематичним шаром

тон С /рік

Типове значення 0,26 Wetlands Supplement (2013)

Площа земної поверхні під підтопленими органічними ґрунтами станом на рік t Обсяг викидів парникових газів у формі DOC з підтоплених органічних ґрунтів

1.2. Алгоритм модельних розрахунків викидів та поглинання парникових газів з поверхні земної ділянки, еквівалентної площі одного пікселя космічного знімка, використаного для потреб класифікації земної поверхні за стратами Згідно з Методикою, розрахунок викидів та поглинання парникових газів проводиться з кроком в одну декаду для площі земної поверхні з органічними ґрунтами, що еквівалентна площі одного пікселя космічного знімка, використаного для класифікації земної поверхні за стратами. Розрахунок здійснюється окремо для СО2, СН4 та N2O за схемою, яка наведена нижче.

Розрахунок іммобілізації азоту:

1.2.1.

Вхідні дані для модельних розрахунків з поверхні земної ділянки

еквівалентної площі одного пікселя космічного знімка, використаного для потреб класифікації земної поверхні за стратами

Згідно з Методикою, для розрахунку викидів та поглинання парникових газів використовуються наступні вхідні дані: – Дані щодо ґрунтів: 1. Сумарний вміст вуглецю у ґрунті – TOC. 2. Відсоток глини у ґрунті – Clay.

3. Кількість внесених органічних добрив – M fum .

4. Кількість внесеного азоту з мінеральними добривами N fert . 5. Початкові дані про вміст амонію NM4 у ґрунті. – Дані щодо рослинного покриву: 1. Тип природної рослинності – q.

2. Сільськогосподарська культура на ділянці – Qcrop. 3. Номер першого місяця вегетації природної рослинності

(сільськогосподарської культури) – Qveg .

4. Кількість місяців вегетації природної рослинності

Q (сільськогосподарської культури) –

month.

5. Маса надземної частини природної рослинності – Mnat.

M 6. Кількість кущів або дерев у розрахунку на 1 га – q 7. Урожай основної продукції сільськогосподарської культури – Ur . – Агрокліматичні, гідрологічні та інші дані: 1. Температура повітря – Т. 2. Рівень ґрунтових вод – hgr. 3. Відносна вологість повітря – Otww . 4. Сума опадів – R. 5. Кількість днів у кожному місяці – dv. 6. Умовна величина, яка показує номер місяцю року – usl2. 7. Умовна величина, яка показує кількість декад у кожному місяці, коли рівень ґрунтових вод був на глибині 20 см та менше – usl3. 8. Умовна величина, яка показує наявність вегетації природної рослинності, сільськогосподарської культури у кожному місяці – usl4. 1.2.2.

Перелік параметрів, які використовуються в модельних розрахунках

викидів та поглинання парникових газів з поверхні земної ділянки еквівалентної площі одного пікселя космічного знімка, використаного для потреб класифікації земної поверхні за стратами

Перелік параметрів, які використовуються для проведення модельних розрахунків викидів та поглинання парникових газів за даною Методикою, умовні позначення та їхня розмірність наведені в таблиці 2. Таблиця 2. Перелік параметрів, які використовуються для проведення модельних розрахунків за Методикою, умовні скорочення та розмірність Позначення Найменування Розмірність

BIO1 BIO2 BIO3

Мікробна біомаса, що виділилась при розкладі RPM

т/га

Мікробна біомаса, що виділилась при розкладі BIO1

т/га

Clay

Відсоток глини у ґрунті

CHBIO CHBIO1 CHBIO2 CHBIO3 CHBIrs

Мікробна біомаса виділена при розкладі HUM1 т/га

Кількість метану, що виділилась при розкладі DBIO Кількість метану, що виділилась при розкладі BIO1

кгCH/га

Кількість метану, що виділилась при розкладі BIO2

кгCH/га

Кількість метану, що виділилась при розкладі BIO3

кгCH/га

Сумарна кількість метану, що виділилась при розкладі мікробної біомаси всіх рослинних залишків поточного та нерозкладених рослинних залишків попереднього року

кгCH/га

CHBIfm

(НРЗПР) Сумарна кількість метану, що виділилась при розкладі кгCH/га мікробної біомаси добрив

CHBIso

Сумарна кількість метану, що виділилась при розкладі кгCH/га мікробної біомаси ґрунту

CHFBI0

Кількість метану, що виділилась при розкладі FDBIО добрив

кгCH/га

CHFBI1

Кількість метану, що виділилась при розкладі FBIO1 добрив Кількість метану, що виділилась при розкладі FBIO3 добрив

кгCH/га

CHFHU0

Кількість метану, що виділилась при розкладі FDHUM добрив

кгCH/га

CHFHU1

Кількість метану, що виділилась при розкладі FHUM1 добрив кгCH/га

CHFHU3

Кількість метану, що виділилась при розкладі FHUM3 добрив кгCH/га

CHFBI3

CHHUM CHHUM1 CHHUM2 CHHUM3

кгCH/га

Кількість метану, що виділилась при розкладі DHUM

кгCH/га

Кількість метану, що виділилась при розкладі HUM1

кгCH/га

Кількість метану, що виділилась при розкладі HUM2

кгCH/га

Кількість метану, що виділилась при розкладі HUM3

кгCH/га 18

CHHUrs

Сумарна кількість метану, що виділилась при розкладі гуміфікованої органічної біомаси всіх рослинних залишків поточного та нерозкладених рослинних залишків попереднього року (НРЗПР)

кгCH/га

CHHUfm

Сумарна кількість метану, що виділилась при розкладі кгCH/га гуміфікованої органічної біомаси добрив

CHHUso

Сумарна кількість метану, що виділилась при розкладі кгCH/га гуміфікованої органічної речовини ґрунту

DBIO DCO2

Мікробна біомаса, що виділилась при розкладі DPM

т/га

Кількість СО2, що виділилась при розкладі DPM

т/га

DHUM

Гуміфікована органічна біомаса, що виділилась при розкладі DPM

т/га

DPM DPM0

Декомпозиційний рослинний матеріал

т/га

Первинний розклад рослинних залишків на декомпозиційний рослинний матеріал DPM

т/га

Кількість днів у кожному місяці Випаровування з відкритої поверхні

мм

FYM FDPM FHUM

Кількість внесених органічних добрив

т/га

Початкова кількість декомпозиційного матеріалу добрив

т/га

Початкова кількість гуміфікованої органічної речовини добрив

т/га

FRPM FDBIO

Початкова кількість стійкого органічного матеріалу добрив Мікробна біомаса, що виділилась при розкладі: FDPM добрив FRPM добрив

т/га

FBIO1 FBIO3 FDHUM FHUM1 FHUM3 FDCO2

FR1CO2 FR3CO2 HHUM00 HHUM0 HHUM1 HHUM2 HHUM3

FHUM добрив Гуміфікована органічна біомаса, що виділилась при розкладі: FDPM добрив

т/га т/га т/га т/га

FRPM добрив

т/га

FHUM добрив

т/га

Кількість СО2, що виділилась при розкладі: FDPM добрив FRPM добрив FHUM добрив Кількість метану, що виділилась при розкладі SHUM0

т/га т/га т/га кгCH/га

Кількість метану, що виділилась при розкладі SDHUM

кгCH/га

Кількість метану, що виділилась при розкладі SHUM1

кгCH/га

Кількість метану, що виділилась при розкладі SHUM2

кгCH/га

Кількість метану, що виділилась при розкладі SHUM3

кгCH/га 19

HSBIO0 HSBIO HSBIO1 HSBIO2 HSBIO3 HUM1

Кількість метану, що виділилась при розкладі SBIO0

кгCH/га

Кількість метану, що виділилась при розкладі SDBIO

кгCH/га

Кількість метану, що виділилась при розкладі SBIO1

кгCH/га

Кількість метану, що виділилась при розкладі SBIO2

кгCH/га

Кількість метану, що виділилась при розкладі SBIO3

кгCH/га

Гуміфікована органічна біомаса, що виділилась при розкладі RPM

т/га

HUM2

Гуміфікована органічна біомаса, що виділилась при розкладі BIO1

т/га

HUM3

Гуміфікована органічна, біомаса, що виділилась при розкладі HUM1

т/га

Кількість інертного органічного матеріалу

т/га

IOM kBIO

Частка мікробної біомаси у ґрунті

Відн.од.

kDPM

Частка декомпозиційного матеріалу в ґрунті

Відн.од.

kHUM

Частка гуміфікованої органічної речовини у ґрунті

Відн.од.

kRPM

Частка стійкого органічного матеріалу в ґрунті

Відн.од.

Qmonth

Кількість місяців вегетації рослин

Qveg

Os Otww PCHBIO PCHB1 PCHB2 PCHB3 PCHHUM PCHH1 PCHH2 PCHH3 PRDBIO PRBIO1 PRBIO2 PRBIO3 PRDHUM

Номер першого місяця вегетації рослин Сума опадів за декаду

мм

Відносна вологість повітря

Кількість метану, що виділилась при розкладі PrDBIO

кгCH/га

Кількість метану, що виділилась при розкладі PrBIO1

кгCH/га

Кількість метану, що виділилась при розкладі PrBIO2

кгCH/га

Кількість метану, що виділилась при розкладі PrBIO3

кгCH/га

Кількість метану, що виділилась при розкладі PrDHUM

кгCH/га

Кількість метану, що виділилась при розкладі PrHUM1

кгCH/га

Кількість метану, що виділилась при розкладі PrHUM2

кгCH/га

Кількість метану, що виділилась при розкладі PrHUM3

кгCH/га

Мікробна біомаса, що виділилась при розкладі PrDPM

т/га

Мікробна біомаса, що виділилась при розкладі PrRPM

т/га

Мікробна біомаса, що виділилась при розкладі PrDBIO

т/га

Мікробна біомаса, що виділилась при розкладі PrHUM1

т/га

Гуміфікована органічна біомаса, що виділилась при розкладі PrDPM

т/га

PRHUM1

Гуміфікована органічна біомаса, що виділилась при розкладі PrRPM

т/га

PRHUM2

Гуміфікована органічна біомаса, що виділилась при розкладі

т/га

PrDBIO

PRHUM3

Гуміфікована органічна біомаса, що виділилась при розкладі PrHUM1

т/га

PRDPM0

Декомпозиційний рослинний матеріал нерозкладених рослинних залишків попереднього року (НРЗПР)

т/га

PRRPM0

Стійкий рослинний матеріал нерозкладених рослинних залишків попереднього року (НРЗПР)

т/га

PRDPM

Первинний розклад НРЗПР на декомпозиційний рослинний матеріал

т/га

PRRPM PRDCO2 PRR1CO PRR2CO PRR3CO RPM0

Первинний розклад НРЗПР на стійкий рослинний матеріал

т/га

Кількість СО2, що виділилось при розкладі PrDPM

т/га

Кількість СО2, що виділилось при розкладі PrRPM

т/га

Кількість СО2, що виділилось при розкладі PrDBIO

т/га

Кількість СО2, що виділилось при розкладі PrHUM1

т/га

RPM

Первинний розклад рослинних рослинний матеріал RPM Стійкий рослинний матеріал

залишків

на

стійкий

т/га т/га

R1CO2

Кількість СО2, що виділилось при розкладі RPM

т/га

R2CO2

Кількість СО2, що виділилось при розкладі BIO1

т/га

R3CO2

Кількість СО2, що виділилась при розкладі HUM1

т/га

SBIO SBIO0 SDPM SDPM0 SHUM SHUM0 SRPM SRPM0 SDBIO

Початкова маса мікробної біомаси ґрунту

т/га

Розклад мікробної біомаси ґрунту

т/га

Початкова кількість декомпозиційного матеріалу ґрунту

т/га

Розклад деком позиційного матеріалу ґрунту

т/га

Початкова маса гуміфікованої органічної речовини ґрунту

т/га

Розклад гуміфікованої органічної речовини ґрунту

т/га

Початкова кількість стійкого органічного матеріалу ґрунту

т/га

Розклад стійкого органічного матеріалу ґрунту

т/га

Мікробна біомаса, що виділилась при розкладі: SDPM0 ґрунту

т/га

SBIO1 SBIO2 SBIO3 SDHUM SHUM1 SHUM2 SHUM3 SDCO2

SRPM0 ґрунту

т/га

SBIO0 ґрунту

т/га

SHUM0 ґрунту

т/га

Гуміфікована органічна біомаса, що виділилась при розкладі: SDPM0 ґрунту

т/га

SRPM0 ґрунту

т/га

SBIO0 ґрунту

т/га

SHUM0 ґрунту

т/га

Кількість СО2, що виділилась при розкладі: ґрунту

SDPM0

т/га 21

SR1CO2

SRPM0 ґрунту

т/га

SR2CO2

SBIO0 ґрунту

т/га

SR3CO2 SmBIOrst

SHUM0 ґрунту Підсумкове за рік значення виділеної мікробної біомаси: із рослинних залишків

т/га т/га

SmBIOsoil

із органічного матеріалу ґрунту

т/га

SmBIOFYM

із матеріалу органічних добрив

т/га

SMCHrs

Підсумкове за рік значення виділеного метану із рослинних залишків поточного року та НРЗПР

кгCH/га

SMCHfm

Підсумкове за рік значення виділеного метану із добрив

кгCH/га

SMCHso SMCHPL

Підсумкове за рік значення виділеного метану із ґрунту

кгCH/га

Підсумкове за рік значення виділеного метану із ділянки

кгCH/га

SmHUMrst

(поля) Підсумкове за рік значення гуміфікованої маси, що виділилась: із рослинних залишків

т/га

SmHUMsoil

із органічного матеріалу ґрунту

т/га

SmHUMFYM

із матеріалу органічних добрив

т/га

CO Sm 2(rst) CO Sm 2(soil) CO Sm 2(FYM ) TOC TSMD

TSMDmax

Підсумкове за рік значення кількості СО2, що виділилась при розкладі: рослинних залишків

т/га

органічного матеріалу ґрунту

т/га

матеріалу органічних добрив

т/га

Сумарна кількість вуглецю у ґрунті

т/га

Поточне значення дефіциту вологи у ґрунті

мм

Максимальне значення дефіциту вологи у ґрунті

мм

Середня за декаду температура повітря

Середня за декаду температура ґрунту на глибині 20 см

Запас живої надземної біомаси

т/га

Urs

Рослинні залишки

т/га

Urst

Рослинні залишки за декаду вегетації

т/га

CCO2

hgr M fum

Кількість СО2, яка продукується протягом мінералізації

кгС/га

Середній за декаду рівень ґрунтових вод

см

Кількість внесених органічних добрив

т/га

Кількість азоту виділеного в процесі денітрифікації

кгN/га 22

Кількість нітрифікованого азоту

кгN/га

N fert

Кількість внесеного азоту з мінеральними добривами

кгN/га

Nimm

Іммобілізація азоту

кгN/га

Ninf

Винесення нітратів за межі шару ґрунту 0–50 см

кгN/га

NNH4

Кількість амонію у ґрунті

кгN/га

NNO3

Кількість нітратів у ґрунті

кгN/га

Кількість виділеного газу у вигляді N2 в процесі денітрифікації

кгN/га

N d,N2O

Кількість виділеного газу у вигляді N2О в процесі денітрифікації

кгN/га

Кількість виділеного газу у вигляді NО в процесі нітрифікації

кгN/га

Кількість виділеного газу у вигляді N2О в процесі нітрифікації

кгN/га

N v, fert

Втрати амонію при внесені мінеральних добрив за рахунок звітрювання

кгN/га

N v, fum

Втрати амонію при внесені органічних добрив за рахунок звітрювання

кгN/га

d,N2

n,NO N n,N2O

pH R

SMCfum

SMCrst SMCsoil SMN fum

SMNrst

Кислотність ґрунту Сума опадів за декаду Швидкість розкладу органічного матеріалу добрив – утворення вуглецю

Відн.од. мм тС/га місяць

тС/га місяць Швидкість розкладу органічного матеріалу ґрунту тС/га – утворення вуглецю місяць кгN/га Швидкість мінералізації органічної речовини добрив – утворення амонію місяць кгN/га Швидкість мінералізації рослинних залишків – утворення амонію місяць Швидкість розкладу рослинних залишків – утворення вуглецю

SMNsoil

Швидкість мінералізації органічної речовини ґрунту – утворення амонію

TMNN2O

Сумарна кількість емісії закису азоту

кгN/га місяць кгN/га

W Winf

Запаси вологи у ґрунті в шарі 0-50 см

мм

Інфільтрація вологи за межі шару ґрунту 0–50 см

мм

1.2.3.

Перелік умовних позначень параметрів, які використовуються в

модельних розрахунках викидів та поглинання парникових газів 23

Перелік коефіцієнтів та функцій, які використовуються для модельних розрахунків викидів та поглинання парникових газів за даною Методикою, наведений у таблиці 3.

Таблиця 3. Коефіцієнтів та функцій, які використовуються в модельних розрахунках викидів та поглинання парникових газів за Методикою, умовні позначення, розмірність та значення. Індекс Найменування Розмірність Значення Коефіцієнт, який характеризує вплив вологості ґрунту на декомпозицію органічного матеріалу

Безрозмірний

Розраховується

apH

Коефіцієнт, який характеризує вплив pH ґрунту на декомпозицію органічного матеріалу

Безрозмірний

Розраховується

Коефіцієнт, який характеризує вплив температури повітря на процес нітрифікації

Безрозмірний

Розраховується

Коефіцієнт, який характеризує вплив вологості ґрунту на процес нітрифікації

Безрозмірний

Розраховується

bpH

Коефіцієнт, який характеризує вплив PH ґрунту на процес нітрифікації

Безрозмірний

Розраховується

Коефіцієнт рівняння для розрахунку функції впливу вологості ґрунту на декомпозицію органічного матеріалу

Безрозмірний

0,5

Коефіцієнт рівняння для розрахунку функції впливу вологості ґрунту на декомпозицію органічного матеріалу

Безрозмірний

Розраховується

Коефіцієнт рівняння для розрахунку функції впливу PH на декомпозицію органічного матеріалу

Безрозмірний

–1

Коефіцієнт рівняння для розрахунку функції впливу pH на декомпозицію органічного матеріалу

Безрозмірний

–50

a W

Відношення C/N для органічного матеріалу Безрозмірне добрив

6,5

CNrst

Відношення C/N для рослинних залишків

Безрозмірне

CNsoil

Відношення C/N для органічного матеріалу Безрозмірне ґрунту

CNsum

Узагальнене відношення C/N

Безрозмірне

Безрозмірний

Розраховується

CN fum

Коефіцієнт, який характеризує вплив вологості ґрунту на процес денітрифікації

dCO2

Коефіцієнт, який характеризує вплив кількості СО2, що продукується протягом мінералізації

Безрозмірний

Розраховується

dNO3

Коефіцієнт, який характеризує вплив рівня нітратів у ґрунті на процес денітрифікації

Безрозмірний

Розраховується

EBIO

Розраховується

fert,NH4

Коефіцієнт, який характеризує Безрозмірний мікробіологічну активність Частка амонію у внесених азотних Безрозмірна добривах Частка нітратів у внесених азотних добривах

Безрозмірна

0.5

fert,NO3

Безрозмірна

0.6

imm,NH4

Частка амонію у загальній кількості іммобілізованого азоту

Безрозмірна

0.4

imm,NO3

Частка нітратів у загальній кількості іммобілізованого азоту Частка амонію у поглиненому рослиною азоті

Безрозмірна

0.6

Частка нітратів у поглиненому рослиною азоті Кількість кущів або дерев верби в розрахунку на 1 га

Безрозмірна

0.4

Штук

Задається

mpH1

Коефіцієнт, який характеризує вплив PH ґрунту на виділення метану

Безрозмірний

Розраховується

Частка N2O, яка продукується в процесі нітрифікації при найменшій вологомісткості ґрунту

Безрозмірна

0,2

Частка від повної нітрифікації Безрозмірна газоподібних втрат у вигляді NO Частка від повної нітрифікації, яка Безрозмірна втрачена у вигляді газу

0,1

K upt,NH 4

K upt,NO3

n NO

ngas

0.5

0,02

Функція впливу вологості ґрунту на емісію азоту у вигляді газу при денітрифікації

Безрозмірна

Розраховується

Частка N2, яка продукується в процесі денітрифікації при найменшій вологомісткості ґрунту

Безрозмірна

0.5

N2 f

Безрозмірна

Розраховується

NO3

Функція впливу вмісту нітратів у ґрунту на емісію азоту у вигляді газу при денітрифікації

p W

Частка амонію в органічних добривах

p NH4, fum

(змінюється залежно від типу добрив )

Q v, fum

Коефіцієнт звітрюваності органічних добрив (змінюється залежно від типу добрив)

Критична кількість опадів, при якій починається звітрюваність амонію

crit,v rW1

rmrtq

Коефіцієнт, який характеризує вплив вологості ґрунту на виділення метану Частка відмерлих коренів верби різного

Безрозмірна

Задається

Безрозмірний

Задається

мм

Безрозмірний

Розраховується

Безрозмірна

0,3

віку

rmrtq1

Частка відмерлих коренів трав – вологі луки з домінуванням Deschampsia caespitosa

Безрозмірна

0,3

rmrtq2

Частка відмерлих коренів трав – вологі луки з домінуванням Molinia caerulea

Безрозмірна

0,3

rmrtq3

Частка відмерлих коренів угруповання жорстких безлистих злаковидних рослин з родин Cyperaceae та Juncaceae

Безрозмірна

0,3

rmrtq4

Частка відмерлих коренів угруповання низьких кореневищних та низькокупинних осок

Безрозмірна

0,2

rmrtq5

Частка відмерлих коренів угруповання високих купинних осок

Безрозмірна

0,2

rmrtq6

Частка відмерлих коренів високотравних кореневищних гелофітів (очерет, рогоз)

Безрозмірна

0,2

shmrtq1

Частка відмерлої надземної частини трав

Безрозмірна

0,3

shmrtq2

– вологі луки з домінуванням Deschampsia caespitosa Частка відмерлої надземної частини трав

Безрозмірна

0,3

Безрозмірна

0,3

shmrtq3

– вологі луки з домінуванням Molinia caerulea Частка відмерлої надземної частини угруповання жорстких безлистих злаковидних рослин з родин Cyperaceae та Juncaceae

shmrtq4

Частка відмерлої надземної частини угруповання низьких кореневищних та низькокупинних осок

Безрозмірна

0,2

shmrtq5

Частка відмерлої надземної частини Безрозмірна угруповання високих купинних осок

0,2

Частка

shmrtq6

відмерлої

надземної

частини Безрозмірна

0,2

високотравних кореневищних гелофітів

vshq1/root

(очерет, рогоз) Відношення маси надземної частини рослини до маси підземної частини трав – вологі луки з домінуванням Deschampsia caespitosa

Безрозмірне

0,17

vshq2/root

Відношення маси надземної частини рослини до маси підземної частини трав – вологі луки з домінуванням Molinia caerulea

Безрозмірне

0,08

vshq3/root

Відношення маси надземної частини рослини до маси підземної частини угруповання жорстких безлистих злаковидних рослин з родин Cyperaceae

Безрозмірне

0,14

та Juncaceae

vshq4/root

Відношення маси надземної частини рослини до маси підземної частини угруповання низьких кореневищних та низькокупинних осок

Безрозмірне

0,10

vshq5/root

Відношення маси надземної частини рослини до маси підземної частини угруповання високих купинних осок

Безрозмірне

0,12

vshq6/root

Відношення маси надземної частини рослини до маси підземної частинивисокотравних кореневищних

Безрозмірне

0,25

мм

Задається

мм

Задається

гелофітів (очерет, рогоз) Найменша вологомісткість ґрунту в шарі

0–50см Вологість розриву капілярного зв’язку ґрунту в шарі 0–50 см

Повна вологомісткість ґрунту в шарі 0–50 см

мм

Задається

Вологість в’янення ґрунту в шарі 0–50 см

мм

Задається

Безрозмірна

Задається

Wwp soil

Пористість шару ґрунту 0–50 см

2. Програма моніторингу параметрів необхідних для розрахунку викидів та поглинання парникових газів з органічних ґрунтів Програма моніторингу розробляється для потреб здійснення Національним кадастром оцінки викидів та поглинання парникових газів з органічних ґрунтів України. 27

Програма збору даних, необхідних для проведення розрахунків викидів та поглинання парникових газів з органічних ґрунтів, розроблена на основі аналізу Методики (див. Додаток 1), переліку параметрів, які вказані в даній Методиці та викладені у Розділі 1.2.2. даного звіту, а також згідно з переліком вхідних даних, які використовуються для модельних розрахунків викидів та поглинання парникових газів за Методикою. Періодичність збору вхідних даних вказана відповідно до потреб даної Методики. Програма збору вхідних даних (далі – Програма моніторингу) містить перелік параметрів, збір даних за якими необхідний для проведення розрахунків за Методикою, посилання на методики збору відповідних даних, періодичність збору даних, рекомендовані дати збору даних. Збір вхідних даних у відповідності з рекомендаціями, викладеними у Програмі моніторингу, забезпечує отримання статистично достовірних даних з оцінки викидів і поглинання парникових газів. Програма моніторингу містить шаблон для спрощеного розрахунку викидів та поглинання парникових газів для однієї еталонної ділянки (далі - Шаблон), розташованої в межах меліоративної системи «Смолянка» Ніжинського району, Чернігівська область, загальною площею 2865 га. Оцінка викидів і поглинання парникових газів для цієї території була здійснена в якості прикладу та з використанням даного Шаблону. Результати розрахунків наведено у Розділі 2.2.3 даного звіту. Шаблон у форматі Excel (Додаток 3) додається окремим файлом (GHG_Emission_Evaluation_Organic_Soils_SHABLON). Закладений в Шаблоні алгоритм розрахунків викидів та поглинання парникових газів з органічних ґрунтів є спрощеним варіантом модельних розрахунків, викладених у Методиці. Розрахунки, які виконуються з використанням даного Шаблону, є статистично достовірними, але з більшою невизначеністю отриманих вихідних даних. Більша невизначеність виникає в результаті усереднення значень вхідних даних, характерних для площі земної поверхні, еквівалентної одному пікселю (30м Х 30м), які використовуються у розрахунках за Методикою, та присвоєння таких усереднених значень вхідних даних площі земної поверхні в кілька сотень гектарів, які займає та або інша страта земної поверхні, та які використовуються під час розрахунків згідно з Шаблоном. 2.1. Перелік страт 28

Методика дозволяє оцінювати викиди та поглинання парникових газів з органічних ґрунтів із різним ступенем деталізації, що впливає на величину невизначеності. Чим більша деталізація, тим нижчим є ступінь невизначеності і водночас – більші витрати на збір та обробку вхідних даних. Дана Методика може використовуватися для оцінки викидів і поглинання парникових газів із мінімальним поділом земної поверхні на страти в межах органічних ґрунтів. У результаті будуть отримані статистично достовірні результати, але з більшим рівнем невизначеності у порівнянні з розрахунками, виконаними з використанням поділу земної поверхні на оптимальну кількість страт. За Методикою, розрахунок здійснюється за єдиним алгоритмом для всіх страт для площі земної поверхні, еквівалентної одному пікселю космічного знімку, який використано для класифікації земної поверхні за стратами. У розділі 1.3. Методики (Додаток 1) наведено мінімальний перелік страт, який забезпечує статистично достовірну оцінку викидів та поглинання парникових газів з органічних ґрунтів України. Цей перелік страт обумовлює перелік параметрів, за якими необхідно збирати дані. Даний перелік параметрів наведно у Розділі 2.1.3. даного звіту. У Розділі 2.1.2. звіту наведено оптимальний перелік страт земної поверхні в межах органічних ґрунтів, розрахунки за яким дозволяють значно зменшити рівень невизначеності і водночас не потребують значного зростання витрат на збір даних. Перелік параметрів, за якими необхідно проводити збір даних за оптимальним переліком страт, наведено у Розділі 2.1.3. даного звіту. 2.1.1. Мінімальний набір страт

Згідно з Методикою, мінімальний набір страт земної поверхні в межах органічних ґрунтів України дозволяє проводити оцінювання викидів та поглинання парникових газів з органічних ґрунтів для потреб ведення Національного кадастру парникових газів та отримувати статистично достовірні результати. До мінімального набору страт для проведення розрахунків викидів і поглинання парникових газів з органічних ґрунтів включено: •

Ліси на осушених органічних ґрунтах;

•

Чагарники на осушених органічних ґрунтах; 29

•

Трав’яниста рослинність на осушених органічних ґрунтах;

•

Однорічні сільськогосподарські культури в межах осушених органічних

•

Штучні водойми в межах лісів на осушених органічних ґрунтах;

ґрунтів;

• Штучні водойми в межах трав’янистої рослинності на осушених органічних ґрунтах; •

Відкритий осушений органічний ґрунт (торфорозробки, дороги);

•

Площі осушених ґрунтів, які постраждали від пожеж протягом року;

•

Ліси на підтоплених органічних ґрунтах;

•

Чагарники на підтоплених органічних ґрунтах;

•

Трав’яниста рослинність на підтоплених органічних ґрунтах;

•

Штучні водойми в межах лісів на підтоплених органічних ґрунтах;

•

Штучні водойми в межах трав’янистої рослинності на підтоплених

органічних ґрунтах; •

Відкритий дороги).

підтоплений

органічний

ґрунт

(торфорозробки,

За наявності відповідних вхідних даних, Методика також дозволяє проводити розрахунки викидів та поглинання парникових газів з органічних ґрунтів України за більш деталізованим набором страт (оптимальним) та не потребує внесення змін і доповнень у алгоритм розрахунків. У разі обмеження вхідних даних за певними стартами з вищенаведеного кола страт, Методика так само дозволяє проводити оцінку викидів та поглинання парникових газів з органічних ґрунтів без внесення змін і доповнень у алгоритм розрахунків. Однак таке зменшення кількості страт, за якими проводяться розрахунки, призведе до підвищення рівня невизначеності розрахунків. Методикою передбачена верифікація розрахункових даних, отриманих для еталонних ділянок земної поверхні в межах вищенаведених страт, даними вимірювань потоків вуглецю та закису азоту в межах визначених еталонних ділянок земної поверхні наземними методами збору даних. Це має бути враховано в Програмі моніторингу. 30

2.1.2. Оптимальний набір страт

Даний перелік страт земної поверхні, які класифікуються для потреб розрахунку викидів та поглинання парникових газів з органічних ґрунтів за Методикою, розроблено для потреб Програми моніторингу згідно з рекомендацій, викладених у Методиці.

Земна поверхня класифікується на окремі страти за наступними ознаками: (1) гідрологічний режим (осушені або підтоплені), (2) тип рослинного покриву, (3) тип органічного ґрунту, (4) штучні водойми, (5) інше. До іншого віднесено всі ділянки земної поверхні, які не віднесені до попередніх страт. Оптимальний перелік страт є розширеним і деталізованим переліком мінімального набору страт. Використання оптимального переліку страт дозволяє здійснювати розрахунки з меншою похибкою за рахунок врахування просторових відмінностей. Однак використання оптимального переліку страт вимагає збору більш детальної інформації, яка наразі недоступна. У Розділі 2.1.3. даного звіту наведено перелік параметрів, дані за якими потрібно збирати для проведення розрахунків за мінімальним та оптимальним переліками страт. Оптимальний набір страт для проведення розрахунків викидів та поглинання парникових газів з органічних ґрунтів: 1. Осушені органічні ґрунти 1.1. Ліс листяний осушених органічних ґрунтах 1.1.1. Ліс листяний на осушених болотних ґрунтах (133) 1.1.2. Ліс листяний на осушених торфувато - болотних ґрунтах (135) 1.1.3. Ліс листяний на осушених торфово - болотних ґрунтах (136) 1.1.4. Ліс листяний на осушених торфовищах низинних (138) 1.1.5. Ліс листяний на осушених торфовищах низинних карбонатних (140) 1.1.6. Ліс листяний на торфовищах середньо глибоких і глибоких і середньо розкладених осушених (151) 1.1.7. Ліс листяний на торфовищах середньо глибоких і глибоких сильно розкладених осушених (153) 31

1.2. Ліс хвойний осушених органічних ґрунтах 1.2.1. Ліс хвойний на осушених болотних ґрунтах (133) 1.2.2. Ліс хвойний на осушених торфувато - болотних ґрунтах (135) 1.2.3. Ліс хвойний на осушених торфово - болотних ґрунтах (136) 1.2.4. Ліс хвойний на осушених торфовищах низинних (138) 1.2.5. Ліс хвойний на осушених торфовищах низинних карбонатних (140) 1.2.6. Ліс хвойний на торфовищах середньо глибоких і глибоких і середньо розкладених осушених (151) 1.2.7. Ліс хвойний на торфовищах середньо глибоких і глибоких сильно розкладених осушених (153)

1.3. Чагарники на осушених органічних ґрунтах 1.3.1. Чагарники на осушених болотних ґрунтах (133) 1.3.2. Чагарники на осушених торфувато - болотних ґрунтах (135) 1.3.3. Чагарники на осушених торфово - болотних ґрунтах (136) 1.3.4. Чагарники на осушених торфовищах низинних (138) 1.3.5. Чагарники на осушених торфовищах низинних карбонатних (140) 1.3.6. Чагарники на торфовищах середньо глибоких і глибоких і середньо розкладених осушених (151) 1.3.7. Чагарники на торфовищах середньо глибоких і глибоких сильно розкладених осушених (153)

1.4. Однорічні сільськогосподарські культури осушених органічних ґрунтах 1.4.1. Однорічні сільськогосподарські на осушених культури болотних ґрунтах (133) 1.4.2. Однорічні

сільськогосподарські

культури

на

осушених

торфувато - болотних ґрунтах (135)

1.4.3. Однорічні

сільськогосподарські

культури

на

осушених

1.4.4. Однорічні сільськогосподарські торфовищах низинних (138)

культури

на

осушених

1.4.5. Однорічні

культури

на

осушених

торфово - болотних ґрунтах (136)

сільськогосподарські

торфовищах низинних карбонатних (140) 1.4.6. Однорічні сільськогосподарські культури на торфовищах середньо глибоких і глибоких і середньо розкладених осушених (151) 1.4.7. Однорічні сільськогосподарські культури на торфовищах середньо глибоких і глибоких сильно розкладених осушених (153)

1.5. Трав’яниста рослинність непаренхімна на осушених органічних ґрунтах 1.5.1. Трав’яниста рослинність непаренхімна на осушених болотних ґрунтах (133) 1.5.2. Трав’яниста осушених

рослинність непаренхімна

на

торфувато - болотних ґрунтах (135) 1.5.3. Трав’яниста рослинність непаренхімна на осушених торфово болотних ґрунтах (136) 1.5.4. Трав’яниста рослинність торфовищах низинних

непаренхімна

на

осушених

1.5.5. Трав’яниста

непаренхімна

на

осушених

(138) рослинність

торфовищах низинних карбонатних (140) 1.5.6. Трав’яниста рослинність непаренхімна на торфовищах середньо глибоких і глибоких і середньо розкладених осушених (151) 1.5.7. Трав’яниста рослинність непаренхімна на торфовищах середньо глибоких і глибоких сильно розкладених осушених (153)

1.6. Трав’яниста рослинність паренхімна на осушених органічних ґрунтах 1.6.1. Трав’яниста рослинність паренхімна на осушених болотних ґрунтах (133) 1.6.2. Трав’яниста рослинність паренхімна на осушених торфувато болотних ґрунтах (135) 1.6.3. Трав’яниста рослинність паренхімна на осушених торфово болотних ґрунтах (136) 1.6.4. Трав’яниста рослинність паренхімна на осушених торфовищах низинних (138) 1.6.5. Трав’яниста рослинність паренхімна на осушених торфовищах низинних карбонатних (140) 1.6.6. Трав’яниста рослинність паренхімна на торфовищах середньо глибоких і глибоких і середньо розкладених осушених (151) 1.6.7. Трав’яниста рослинність паренхімна на торфовищах середньо глибоких і глибоких сильно розкладених осушених (153)

1.7. Водойми 1.7.1. Водойми в межах лісу 1.7.2. Водойми в межах орних земель (сільськогосподарських культур) 1.7.3. Водойми в межах сильно осушених (середньорічний рівень ґрунтових вод нижче – 30 см) органічних ґрунтів з трав’янистою рослинністю (пасовища) 1.7.4. Водойми в межах слабо осушених (середньорічний рівень ґрунтових вод вище – 30 см) органічних ґрунтів з трав’янистою рослинністю (пасовища)

1.8. Без рослинного покриву 1.8.1. Торфорозробки 1.8.2. Під дорогами 1.8.3. Інші 34

1.9. Вигорівші ділянки 1.9.1. Вигорівші ділянки в межах лісу 1.9.2. Вигорівші ділянки в межах орних земель (сільськогосподарських культур) 1.9.3. Вигорівші ділянки в межах трав’янистої рослинності (пасовищ та сіножатей)

2. Підтоплені органічні ґрунти 2.1. Ліс листяний на підтоплених органічних ґрунтах 2.1.1. Ліс листяний на підтоплених болотних ґрунтах (133) 2.1.2. Ліс листяний на підтоплених торфувато - болотних ґрунтах (135) 2.1.3. Ліс листяний на підтоплених торфово - болотних ґрунтах (136) 2.1.4. Ліс листяний на підтоплених торфовищах низинних (138) 2.1.5. Ліс листяний на підтоплених торфовищах низинних карбонатних (140)

2.2. Ліс хвойний на підтоплених органічних ґрунтах 2.2.1. Ліс хвойний на підтоплених болотних ґрунтах (133) 2.2.2. Ліс хвойний на підтоплених торфувато - болотних ґрунтах (135) 2.2.3. Ліс хвойний на підтоплених торфово - болотних ґрунтах (136) 2.2.4. Ліс хвойний на підтоплених торфовищах низинних (138) 2.2.5. Ліс хвойний на підтоплених торфовищах низинних карбонатних (140)

2.3. Чагарники на підтоплених органічних ґрунтах 2.3.1. Чагарники на підтоплених болотних ґрунтах (133) 2.3.2. Чагарники на підтоплених торфувато - болотних ґрунтах (135) 2.3.3. Чагарники на підтоплених торфово - болотних ґрунтах (136) 2.3.4. Чагарники на підтоплених торфовищах низинних (138) 2.3.5. Чагарники на підтоплених торфовищах низинних карбонатних (140)

2.4. Трав’яниста рослинність непаренхімна на підтоплених органічних ґрунтах 2.4.1. Трав’яниста рослинність непаренхімна на підтоплених болотних ґрунтах (133) 35

2.4.2. Трав’яниста рослинність непаренхімна на підтоплених торфувато болотних ґрунтах (135) 2.4.3. Трав’яниста рослинність непаренхімна на підтоплених торфово болотних ґрунтах (136) 2.4.4. Трав’яниста рослинність непаренхімна на підтоплених торфовищах низинних (138) 2.4.5. Трав’яниста рослинність непаренхімна на підтоплених торфовищах низинних карбонатних (140) 2.5. Трав’яниста рослинність паренхімна на підтоплених органічних ґрунтах 2.5.1. Трав’яниста рослинність паренхімна на підтоплених болотних ґрунтах (133) 2.5.2. Трав’яниста рослинність паренхімна на підтоплених торфувато болотних ґрунтах (135) 2.5.3. Трав’яниста рослинність паренхімна на підтоплених торфово - болотних ґрунтах (136) 2.5.4. Трав’яниста рослинність паренхімна на підтоплених торфовищах низинних (138) 2.5.5. Трав’яниста рослинність паренхімна на підтоплених торфовищах низинних карбонатних (140)

2.6. Водойми на підтоплених органічних ґрунтах 2.6.1. Водойми в межах лісу на підтоплених органічних ґрунтах 2.6.2. Водойми в межах рослинністю

підтоплених органічних ґрунтів з трав’янистою

(пасовища, сіножаті тощо) Методика надає можливість розширяти та деталізувати перелік страт з метою зменшення рівня невизначеності за рахунок подальшої класифікації ділянок земної поверхні за породами дерев (ліси), рослинними угрупованнями (трав’яниста рослинність) та сортами сільськогосподарських культур. У разі наявності вхідних даних за більш деталізованої схемою 36

страт, Методика дозволить оцінити викиди та поглинання парникових газів з органічних земель за новим переліком страт без внесення змін і доповнень в алгоритм розрахунків. У разі використання космічних знімків RapidEye з роздільною здатністю 5м Х 5м земна поверхня класифікується або як ліс хвойний або ліс листяний, тому страти з мішаним лісом не виокремлюються.

2.1.3. Параметри, збір даних за якими необхідний для даного переліку страт Перелік параметрів за якими необхідно проводити збір даних для проведення розрахунків викидів та поглинання парникових газі з органічних ґрунтів для потреб ведення Національного кадастру України, а також посилання на методи і періодичність збору цих даних наведені у таблиці 4. Таблиця 4. Параметри, за якими необхідно проводити збір даних для розрахунку викидів та поглинання парникових газів з органічних ґрунтів України за Методикою, посилання на методики збору даних і періодичність збору даних Умовні скорочення

N pixels, i, t

S drained organic soil, t

Параметр

Кількість пікселів у межах страти і, у році t

Площа земної поверхні під осушеними органічними ґрунтами станом на рік t

Розмірність

Джерело даних

Місце збору даних

Безрозмірна величина

Страти мінімального або Обчислюється за тематичним шаром оптимального набору в межах України

га

Страти мінімального або Обчислюється за тематичним шаром оптимального набору в межах України

Періодичність збору даних

Метод збору даних

Дати збору даних

Щорічно

Керована класифікація космічного знімка

Липеньсерпень

Щорічно

Керована класифікація космічного знімка

Липеньсерпень

Площа земної поверхні, еквівалентна площі одного пікселя космічного знімка, який використовується для отримання просторових даних щодо характеру рослинного покриву, запасів живої надземної біомаси та рівня ґрунтових вод, (м2).

S pixel

Площа водного дзеркала штучних

S open water, і, t

га

Специфікація космічного знімка

Щорічно

Керована класифікація космічного знімка

га

Обчислюється за

Страти

Щорічно

Керована

Липень-

тематичним шаром

мінімального або оптимального набору в межах України

класифікація космічного знімка

серпень

водойм, розташованих у межах осушених органічних ґрунтів у межах страти і, станом на рік t

N pixels, open water,

Кількість пікселів, які класифіковано за категорією (дзеркало води) у межах страти і, у році t

Безрозмірна величина

Страти мінімального або Обчислюється за тематичним шаром оптимального набору в межах України

га

Страти мінімального або Обчислюється за тематичним шаром оптимального набору в межах України

S wet organic soil, t

Площа земної поверхні під підтопленими органічними ґрунтами станом на рік t

Липеньсерпень

Щорічно

Керована класифікація космічного знімка

Липеньсерпень

Щорічно

Керована класифікація космічного знімка

Липеньсерпень

Перелік параметрів, за якими необхідно проводити збір даних для здійснення модельних розрахунків викидів та поглинання парникових газів з площі земної поверхні, еквівалентної площі одного пікселю космічного знімка, що використовувався для класифікації земної поверхні за стратами, а також посилання на методи та періодичність збору таких даних збору наведені у таблиці 5.

Таблиця 5. Параметри, за якими необхідно проводити збір даних для розрахунку викидів і поглинання парникових газів з площі земної поверхні, еквівалентної площі одного пікселя космічного знімка, що використовувався для класифікації земної поверхні за стратами, посилання на методики збору даних та періодичність збору даних Умовні позначення

Параметр

Розмірність

Джерело даних

Місце збору даних

Періодичність збору даних

Clay

Відсоток глини у ґрунті

Кількість днів у кожному місяці Випаровування з відкритої поверхні

т/га

Опубліковані дані / Дослідження

мм

Всі типи органічних ґрунтів за оптимальним набором страт

Метереологічні станції

Всі типи органічних ґрунтів за оптимальним набором страт

Одноразово на початку використання Методики

Метод збору даних «МВВ 31-497058-0042001 Ґрунти. Визначення вмісту та якісного складу високодисперсних глинистих мінералів у ґрунтах рентгено-

Дати збору даних

Протягом вегетаційного періоду

дифрактометричним методом за М.І. Горбуновим в модифікації ННЦ ІГА» -

Протягом вегетаційного періоду

FYM

Кількість внесених т/га органічних добрив

Статистичні дані

Qmonth

Кількість місяців вегетації рослин

шт

Метеорологічні станції України

Qveg

Номер першого місяця вегетації рослин

Поточний місяць року

Метеорологічні станції України

Страти мінімального або оптимального набору в межах України

В межах України

Щорічно

На кінець року

Щорічно

Місяці поточного року з середньодобовою температурою повітря вище +5оС

На кінець року

Щорічно

Перший місяць поточного року з середньодобовою

На кінець року

температурою повітря вище +5оС

Сума опадів за декаду

мм

Метеорологічні станції України

В межах України

Щорічно

На кінець року

Otww

Відносна вологість повітря

Метеорологічні станції України

В межах України

Щорічно

На кінець року

Обласні лабораторії держродючості

Всі типи органічних ґрунтів за оптимальним набором страт

Один раз на 5 років

Метеорологічні станції України

В межах України

Щорічно

TOC

Сумарна кількість вуглецю у ґрунті

т/га

Середня за декаду температура повітря

ДСТУ 4289:2004.Якість ґрунту. Методи визначення органічної речовини -

На кінець року

Запас живої надземної біомаси

т/га

Багатоспектраль ні космічні знімки Landsat TM / RapidEye; радарні космічні знімки

Страти мінімального або оптимального набору в межах України

Щорічно

Див. Розділ 2.3

hgr Рівень ґрунтових вод

M fum

Кількість внесених органічних добрив

N fert

Кількість внесеного азоту з мінеральними

Липень серпень

Статистичні дані: на кінець року. Космічний

Геологомеліоративні Страти мінімального або оптимального експедиції України. набору в межах Радарний знімок України

Щорічно

т/га

Статистичні дані у Страти мінімального або розрізі оптимального господарств та набору в межах органічних ґрунтів України

Щорічно

На кінець року

кгN/га

Статистичні дані у Страти мінімального або розрізі господарств оптимального та

Щорічно

На кінець року

см

знімок: Липень серпень

набору в межах України

добривами

органічних ґрунтів

NNH4

NNO3

Кількість амонію у ґрунті

Кількість нітратів у ґрунті

Кислотність ґрунту

кгN/га

Відн.од.

Обласні лабораторії держродючості

Всі типи органічних ґрунтів

Раз у 5 років

Одноразово на початку використання Методики

ґрунті в шарі 0-50

мм

см

Winf

Інфільтрація вологи за межі шару ґрунту 0–50

Соколовського ДСТУ 4729:2007 Якість ґрунту. Визначення нітратного і амонійного азоту в модифікації ННЦ ІГА ім. О.Н. Соколовського ДСТУ ISO 10390-2007 Якість ґрунту. Визначення pH (ІSO 10390:2005, IDT)

Метереологічні

Запаси вологи у

ДСТУ 4729:2007 Якість ґрунту. Визначення нітратного і амонійного азоту в модифікації ННЦ ІГА ім. О.Н.

мм

Випаровування з відкритої поверхні

мм

Протягом вегетаційного періоду

станції/ модельний розрахунок

Всі типи органічних ґрунтів

Подекадно

Протягом вегетаційного періоду

Модельний розрахунок

Всі типи органічних ґрунтів

Подекадно

Протягом вегетаційного періоду

Модельний розрахунок

Всі типи органічних ґрунтів та за типами рослинного покриву (згідно з переліком страт оптимального набору)

Подекадно

Протягом вегетаційного періоду

см

Протягом вегетаційного періоду

Коефіцієнти та функції, які використовуються для розрахунку викидів та поглинання СО 2, СН4, та N2O з органічних ґрунтів за Методикою та які потребують уточнення за типами рослинного покриву в ході збору даних за даною Програмою, викладено в таблиці 6. Таблиця 6. Коефіцієнти та функції, які використовуються для розрахунку викидів та поглинання СО2, СН4, та N2O з органічних ґрунтів за Методикою Умовні позначення

Коефіцієнт або функція

Розмірність

Поточне значення

Джерело даних

Місце збору даних

Періодичність збору даних

Метод збору даних

Дати збору даних

Щорічно

На кінець року

Всі види добрив, які вживаються в межах

CN fum

Відношення C/N для органічного матеріалу добрив

Безрозмірне

6,5

Специфікація добрив

всіх страт мінімального або оптимального набору в межах України

CNrst

Відношення C/N для рослинних залишків

Безрозмірне

Опубліковані дані

Всі типи рослинного покриву страт мінімального або оптимального набору

Одноразово на початку використання Методики

CNsoil

Відношення C/N для органічного матеріалу ґрунту

Безрозмірне

Опубліковані дані

Всі типи органічних ґрунтів

Одноразово на початку використання Методики

CNsum

Узагальнене відношення C/N

Безрозмірне

Опубліковані дані

Щорічно у випадку використання Всі типи органічних добрив; або ґрунтів, всі типи одноразово на рослинного покриву початку та всі види внесених добрив (за стратами) використання

На кінець року

Методики

p NH4, fum

Q v, fum

rmrtq

Кількість кущів або дерев в розрахунку

Штук

Змінне

Розраховується за Страти мінімального тематичним або оптимального

на 1 га

шаром

Частка амонію в органічних добривах

Специфікація добрив

Коефіцієнт звітрюваності органічних добрив

Частка відмерлих коренів чагарників різного виду та віку

Безрозмірна

Змінне

Специфікація Безрозмірний

Безрозмірна

Змінне

0,3

добрив/ Опубліковані дані Опубліковані дані

Щорічно

набору в межах України

Див. Розділ

Липень – серпень

2.3

Всі види добрив, які вживаються в межах всіх страт

Щорічно

На кінець року

Всі види добрив, які вживаються в межах всіх страт

Щорічно

На кінець року

Вересень – жовтень

Всі типи рослинного покриву страт мінімального та оптимального набору

Одноразово на початку використання Методики

Частка відмерлих коренів трав – вологі

rmrtq1

луки з домінуванням Deschampsia caespitosa

Безрозмірна

0,3

Опубліковані дані

Всі типи рослинного покриву страт мінімального або оптимального набору

Одноразово на початку використання Методики

Частка відмерлих

rmrtq2

коренів трав – вологі луки з домінуванням

Безрозмірна

0,3

Опубліковані дані

Всі типи рослинного покриву страт мінімального або оптимального набору

Molinia caerulea

rmrtq3

rmrtq4

Частка відмерлих коренів угруповання жорстких безлистих злаковидних рослин з родин Cyperaceae та Juncaceae Частка відмерлих коренів угруповання низьких кореневищних та

rmrtq5

Безрозмірна

0,3

0,2

Опубліковані дані

rmrtq6

Вересень жовтень

Всі типи рослинного покриву страт мінімального або оптимального набору

Одноразово на початку використання

Вересень жовтень

Всі типи рослинного покриву страт мінімального або оптимального

Одноразово на початку використання

Вересень жовтень

Методики

набору

Безрозмірна

0,2

Опубліковані дані

осок Частка відмерлих коренів високотравних кореневищних гелофітів (очерет, рогоз)

використання Методики

низькокупинних осок

Частка відмерлих коренів угруповання високих купинних

Одноразово на початку

Безрозмірна

0,2

Опубліковані дані

Всі типи рослинного покриву страт мінімального або оптимального набору

Одноразово на початку використання Методики Одноразово на початку використання Методики

shmrtq1

shmrtq2

shmrtq3

shmrtq4

shmrtq5

Частка відмерлої надземної частини трав – вологі луки з домінуванням Deschampsia caespitosa

Всі типи рослинного покриву страт мінімального або оптимального набору

Одноразово на початку використання

Всі типи рослинного покриву страт мінімального або оптимального набору

Одноразово на початку використання

Всі типи рослинного покриву страт мінімального або оптимального набору

Одноразово на початку використання

Всі типи рослинного покриву страт мінімального або

Одноразово на початку використання

низьких кореневищних та низькокупинних осок

оптимального набору

Методики

Частка відмерлої надземної частини угруповання високих купинних

Всі типи рослинного покриву страт мінімального або оптимального набору

Одноразово на початку використання

Частка відмерлої надземної частини трав – вологі луки з домінуванням Molinia caerulea Частка відмерлої надземної частини угруповання жорстких безлистих злаковидних рослин з родин Cyperaceae та Juncaceae Частка відмерлої надземної частини угруповання

Безрозмірна

0,3

0,2

Опубліковані дані

Вересень жовтень

Методики

Методики 47

осок

shmrtq6

Частка відмерлої надземної частини високотравних кореневищних гелофітів (очерет, рогоз)

Безрозмірна

0,2

Відношення маси надземної частини рослини до маси

vshq1/root

підземної частини трав – вологі луки з домінуванням Deschampsia caespitosa

Безрозмірне

0,17

Відношення маси надземної частини рослини до маси

vshq2/root

підземної частини

Безрозмірне

0,08

трав – вологі луки з домінуванням Molinia caerulea

vshq3/root

Відношення маси надземної частини рослини до маси підземної частини

Безрозмірне

0,14

Всі типи рослинного покриву страт мінімального або оптимального набору

Одноразово на початку використання

Опубліковані дані/Польові дослідження

Всі типи рослинного покриву страт мінімального або оптимального набору

Одноразово на початку використання

Опубліковані дані/Польові дослідження

Всі типи рослинного покриву страт мінімального або оптимального набору

Одноразово на початку використання

Опубліковані дані/Польові дослідження

Всі типи рослинного покриву страт мінімального або оптимального

Одноразово на початку використання

Опубліковані дані

Вересень жовтень

Див. Розділ 2.3.

Серпень вересень

Методики

Див. Розділ 2.3

Серпень вересень

угруповання жорстких безлистих злаковидних рослин з родин Cyperaceae та Juncaceae

vshq4/root

vshq5/root

Відношення маси надземної частини рослини до маси підземної частини угруповання високих купинних

набору

Безрозмірне

0,10

0,12

Опубліковані дані/Польові дослідження

Всі типи рослинного покриву страт мінімального або оптимального набору

Одноразово на початку використання

Опубліковані дані/Польові дослідження

Всі типи рослинного покриву страт мінімального або оптимального набору

Одноразово на початку використання

Опубліковані дані/Польові дослідження

Всі типи рослинного покриву страт мінімального або оптимального набору

Одноразово на початку використання

Методики

Див. Розділ 2.3

Серпень вересень

осок

vshq6/root

Відношення маси надземної частини рослини до маси підземної частини високотравних кореневищних гелофітів (очерет, рогоз)

Безрозмірне

0,25

Методики

Див. Розділ 2.3

Серпень вересень

Найменша вологомісткість ґрунту в шарі 0–

Всі типи органічних ґрунтів

Раз у 5 років

Протягом вегетаційного періоду

Раз у 5 років

Протягом

мм

Змінне

Метеорологічні станції

мм

Змінне

Метеорологічні

Всі типи органічних

станції

ґрунтів

Змінне

Метеорологічні станції

Всі типи органічних ґрунтів

Змінне

Метеорологічні станції

Всі типи органічних ґрунтів

Змінне

Метеорологічні станції

Всі типи органічних ґрунтів

50см

Вологість розриву капілярного зв’язку

вегетаційного періоду

ґрунту в шарі 0–50 см Повна вологомісткість ґрунту в шарі 0–50

мм

ґрунту в шарі 0–50

мм

см

soil

Протягом вегетаційного періоду

см Вологість в’янення

Wwp

Раз у 5 років

Протягом вегетаційного періоду

Пористість шару ґрунту 0–50 см

Безрозмірна

Раз у 5 років

2.1.4. Еталонні ділянки земної поверхні для інструментального вимірювання викидів парникових газів

Межі та розташування еталонних ділянок, на яких проводиться збір даних наземними методами для потреб верифікації модельних розрахунків викидів та поглинання парникових газів за даною Методикою та верифікація наземними методами класифікації земної поверхні з використанням методів дистанційного зондування землі, наведено у Додатку 2. Ділянки для проведення інструментальних вимірювань викидів парникових газів наземними методами та відбору проб визначаються в межах еталонних ділянок. Площа кожної такої пробної ділянки становить 0,5 – 1,0 гектар та має бути розташована в центрі ділянки земної поверхні з гомогенним рослинним покривом площею не менше 1 гектара однієї з нижченаведених страт. Рекомендований перелік страт і розташування ділянок для вимірювань викидів парникових газів наземними методами наведений у таблиці 7. Таблиця 7. Рекомендований перелік страт для проведення вимірювань викидів парникових газів наземними методами для верифікації модельних розрахунків викидів/поглинання парникових газів у межах органічних ґрунтів України (для потреб даної Методики) Страта Трав’яниста рослинність на осушених органічних ґрунтах Однорічні сільськогосподарські культури на осушених органічних ґрунтах Чагарники на осушених органічних ґрунтах Ліс листяний на осушених органічних ґрунтах Ліс хвойний на осушених органічних ґрунтах Штучні водойми, розташовані в межах осушених органічних ґрунтів і в межах трав’янистої рослинності Трав’яниста рослинність на підтоплених органічних ґрунтах Чагарники на підтоплених органічних ґрунтах

Ліс листяний на підтоплених органічних ґрунтах Ліс хвойний на підтоплених органічних ґрунтах Штучні водойми, розташовані в межах підтоплених органічних ґрунтів та в межах трав’янистої рослинності

Межі ділянок, які визначені для проведення вимірювань викидів парникових газів наземними методами та розташовані в межах рекомендованих страт земної поверхні еталонних діянок (Додаток 2), мають бути геореференційовані з точністю до 5 м і винесені в 44

окремий тематичний шар цифрової мапи бази даних, що генерує вхідні дані для модельних розрахунків. 2.1.5. Збір даних наземними методами для потреб коригування коефіцієнтів моделі

Потреба у зборі чисельних значень вхідних параметрів для проведення модельних розрахунків обумовлена доцільністю калібрування моделі на розрахунках для еталонних ділянок із подальшою верифікацією отриманих значень потоків СО2, СН4, та N2O між екосистемою та повітрям атмосфери інструментальними замірами в межах еталонних ділянок. У разі 95%-ї подібності даних модельних розрахунків та інструментальних вимірювань СО2, СН4, та N2O між екосистемою та повітрям атмосфери в межах еталонних ділянок, проводяться розрахунки викидів/поглинання парникових газів з органічних ґрунтів для території України. У разі розбіжностей між даними модельних розрахунків для еталонних ділянок та інструментальними вимірюваннями у понад 20%, здійснюється коригування чисельних значень коефіцієнтів моделі, які наведені у Списку коефіцієнтів, прийнятих у алгоритмі моделі. Перелік даних для збору наземними методами в межах еталонних ділянок земної поверхні вхідних даних, які використовуються для проведення модельних розрахунків потоків СО2, СН4, та N2O між екосистемою еталонної ділянки та повітрям атмосфери, наведено у таблиці 8.

Таблиця 8. Перелік вхідних даних для збору наземними методами в межах еталонних ділянок земної поверхні, які використовуються для проведення верифікації модельних розрахунків потоків СО2, СН4, та N2O між екосистемою та повітрям атмосфери в межах органічних

Параметр

ґрунтів України, (для потреб даної Методики). Розмірність Джерело даних Місце збору Періодичність Метод збору даних даних збору даних о

Середня за декаду температура повітря (Т)

Середній за декаду рівень ґрунтових вод (hgr

Середня за декаду відносна вологість повітря (Otww)

Подекадно

Протягом року

Геологомеліоративні станції

Додаток 2) В межах еталонних

Подекадно

Протягом року

Подекадно

Протягом року

Подекадно

Протягом року

Щорічно

Див. розділ 2.3

ділянок (див. %

Індекс типу рослинного покриву / сільськогосподарської

В межах еталонних ділянок (див.

см

Середня за декаду сума опадів (R)

Метеорологічні станції

Дати збору даних

мм

Метеорологічні станції

Додаток 2) В межах еталонних ділянок (див. Додаток 2) В межах еталонних ділянок (див.

Безрозмірна величина

Космічний знімок

Додаток 2) В межах еталонних ділянок (див.

Липень - серпень

Додаток 2)

культури ( crop)

Номер першого місяця

Безрозмірна величина

Q вегетації ( veg

Метеорологічні станції

)

В межах еталонних ділянок (див.

Щорічно

Додаток 2) шт

В межах еталонних ділянок (див.

Кількість місяців вегетації ( Qmonth)

Щорічно

Додаток 2) Запаси живої надземної біомаси (Ur))

кг/га

Космічний знімок та дані проб

В межах страт мінімального набору

Щорічно

Перший місяць з середньодобовою температурою повітря вище +5оС Кількість місяців поточного року з середньодобовою температурою повітря вище +5оС Див. розділ 2.3

Липень - серпень

кг/га

Лабораторії держродючості та/або дані проб

В межах еталонних

Щорічно

008-2002 Ґрунти. Визначення групового та фракційного складу гумусу за методом І.В. Тюріна в модифікації В.В. Пономарьової та Т.А. Плотникової спалювання за Б.А. Нікітіним (варіант ННЦ ІГА)»

ділянок (див. Додаток 2)

Сумарний вміст вуглецю у ґрунті (TOC)

Відсоток глини у ґрунті (Clay)

Лабораторії держродючості та/або дані проб

В межах еталонних

«МВВ 31-497058-

Разово

Протягом вегетаційного періоду

«МВВ 31-497058004-

ділянок (див.

2001 Ґрунти. Визначення вмісту

Додаток 2)

та якісного складу високодисперсних глинистих мінералів у ґрунтах рентгено-

Протягом вегетаційного періоду

дифрактометричним методом за М.І. Горбуновим в модифікації ННЦ ІГА»

Кількість внесених органічних

кг/га

Статистичні дані

fum )

Кількість внесених мінеральних азотних добрив (

кг/га

Статистичні дані

кг/га Вміст амонію у ґрунті (NM4)

кг/га

)

Лабораторії держродючості та/або дані проб

NO3

кг/га

Середнє за декаду значення викидів СО2, СН4, та N2O

Протягом вегетаційного періоду

Додаток 2) В межах

Щорічно

Протягом вегетаційного періоду

Щорічно

ДСТУ 4729:2007 Якість ґрунту. Визначання нітратного і амонійного азоту в модифікації ННЦ ІГА ім. О.Н.

еталонних ділянок (див.

N fert )

Вміст нітратів у ґрунті (

Щорічно

еталонних ділянок (див.

M добрив (

В межах

Модельні розрахунки та інструментальні прямі вимірювання

Додаток 2) В межах еталонних ділянок (див. Додаток 2) В межах еталонних

Щорічно

ділянок (див. Додаток 2) В межах страт мінімального набору

Соколовського 3 доби на декаду

Протягом вегетаційного періоду

Див. Додаток 1.

протягом всіх декад вегетаційного періоду; згідно з переліком

Протягом вегетаційного періоду

страт, наведеним у Розділі 2.1

2.2. Шаблон для спрощеного розрахунку викидів парникових газів з органічних ґрунтів (без урахування викидів із водної поверхні та від пожеж) Даний Шаблон розроблено для потреб спрощеного розрахунку викидів парникових газі з осушених та підтоплених органічних ґрунтів. Розрахунки з використанням даного Шаблону надають дані щодо викидів та поглинання парникових газів з органічних ґрунтів з більшою похибкою у порівнянні з розрахунками, виконаними згідно з Методикою. Похибка

обумовлена

використанням

для

розрахунків

усереднених

значень

кліматичних параметрів (без урахування особливостей даного року та регіону) та живої надземної біомаси (без урахування особливостей даного вегетаційного сезону та типу ґрунту). Шаблон не враховує особливості обміну вуглецю паренхімними видами рослин, що надає занижену оцінку викидів метану з поверхні ділянок, вкритих такими видами рослин. Розрахунки викидів і поглинання парникових газів з органічних ґрунтів з використанням даного Шаблону можуть бути використані для експрес-оцінки викидів. Даний Шаблон потребує внесення коефіцієнтів емісії CO2, CH4 та N2O для страт з лісом. 2.2.1.

Алгоритм розрахунків викидів та поглинання парникових газів з органічних ґрунтів з використанням Шаблону

Використовується космічний знімок Ландсат із роздільною здатністю 30 м Х 30 м (розмір одного пікселя). Проводиться класифікація земної поверхні в межах органічних ґрунтів відповідно до наведеного в Розділі 2.1.1. даного звіту переліку страт. Створюється тематичний шар «Межі страт в межах органічних ґрунтів, станом на рік Т». Визначається кількість пікселів, для кожної з страт. Для

проведення

розрахунків

викидів

та поглинання за

даним

Шаблоном

рекомендовано використовувати значення коефіцієнтів емісії для осушених органічних ґрунтів для рівня стояння ґрунтових вод -70 см, а для підтоплених органічних ґрунтів 10 см, у

разі відсутності даних щодо середньорічного рівня стояння ґрунтових вод в межах даної страти (консервативний підхід). Значення емісії CO2, CH4 та N2O помножити на кількість пікселів та на коефіцієнт (27, 310). Шаблон не передбачає проведення розрахунків викидів парникових газів з площ штучних водойм та пожеж. 2.2.2. Значення коефіцієнтів емісії CO2, CH4 та N2O, рекомендовані для розрахунку викидів та поглинання парникових газів з органічних ґрунтів з використанням даного Шаблону

Значення коефіцієнтів емісії CO2, CH4 та N2O, які наведено нижче, розраховані за допомогою моделі, використаної в Методиці. Під час розрахунків значень емісії парникових газів для потреб даного Шаблону використовувалися усереднені кліматичні показники, характерні для зони Українського Полісся. Використані для розрахунків значення кліматичних параметрів наведено у таблиці 9. Таблиця 9. Значення кліматичних параметрів, які використовувалися під час розрахунку емісіх CO2, CH4 та N2O з органічних ґрунтів для проведення спрощених розрахунків викидів та поглинання парникових газів з органічних ґрунтів з використанням Шаблону Параметри розрахунків Місяць року

Середня температура повітря, 0С

-4,30

-3,6

0,5

8,4

Середня сума опадів, мм

38,00

Середня вологість, %

83,00

14,2 17,7

19,8

18,30

12,70

6,90

0,50

-4,00

64,00

65,00

47,00 46,00 42,00

73,00

79,00

81,00 83,00 86,00

Для потреб проведення розрахунків викидів та поглинання парникових газів з органічних ґрунтів нижче наводяться довідкові значення коефіцієнтів емісії окремо для CO 2, CH4 та N2O для певних рівнів стояння гуртових вод (див. таблицю 10). Значення коефіцієнтів не розраховувалося окремо для кожного типу органічного ґрунту. 59

Таблиця 10. Довідкові значення коефіцієнтів емісії CO2, CH4 та N2O для різних рівнів стояння ґрунтових вод і різних страт на органічних ґрунтах Злакові луки на органічних ґрунтах (без поділу на види) Середня маса надземної частини, яка використана для розрахунків - 1,89 т/га Відношення абс. сухої ваги, яке використане для розрахукнів - 0,08 Викиди

EF CH4

EF N2O

Прибавка вуглецю в резервуарі «ґрунт» за рахунок розкладання органіки

гр/піксель

кгС/піксель

Рівень ґрунтових вод, см EF CO2 кгС/ піксель

кгСО2/ піксель

-75,00

622,82

2285,74

0,00

2231,69

240,56

-70,00

622,82

2285,74

0,00

2157,07

240,56

-65,00

433,96

1592,64

0,00

1291,01

167,61

-60,00

406,90

1493,33

0,00

1128,50

157,16

-55,00

379,81

1393,90

0,00

972,35

146,69

-50,00

352,69

1294,36

0,00

823,86

136,22

-45,00

325,53

1194,70

0,00

684,24

125,73

-40,00

298,35

1094,93

0,00

554,55

115,23

-35,00

271,13

995,05

0,00

435,74

104,72

-30,00

243,88

895,05

0,00

328,48

94,19

-25,00

216,60

794,93

0,00

233,14

83,66

-20,00

126,19

463,13

7451,69

2,97

73,11

-15,00

107,97

396,24

9171,53

1,57

62,55 60

-10,00

89,72

329,26

10957,63

0,42

51,98

-5,00

71,45

262,21

12446,36

0,00

41,40

0,00

53,16

195,08

13030,99

0,00

30,80

5,00

34,84

127,88

12321,70

0,00

20,19

10,00

16,51

60,60

11713,31

0,00

9,57

Похибка розрахунків, %

18,27

13,43

17,47

14,95

Страти: трав’яниста рослинність на осушених органічних ґрунтах; трав’яниста рослинність на підтоплених органічних ґрунтах Мезофітна високотравна рослинність: угруповання жорстиких безлистих злаковидних рослин з родин Cyperaceae та Juncaceae (без поділу на вили) Середня маса надземної частини, яка використана для розрахунків - 2,70 т/га Відношення абс. сухої ваги, яке використане для розрахунків - 0,14 Викиди Рівень ґрунтових вод, см

EF CO2 кгС/ піксель

кгСО2/ піксель

EF CH4

EF N2O

Прибавка вуглецю в резервуарі «ґрунт» за рахунок розкладання органіки

гр/піксель

кгС/піксель

-75,00

602,50

2211,17

0,00

1974,61

234,13

-70,00

602,50

2211,17

0,00

1908,58

234,13

-65,00

419,80

1540,65

0,00

1146,71

163,13

-60,00

393,62

1444,57

0,00

1003,35

152,95

-55,00

367,41

1348,39

0,00

865,55

142,77

-50,00

341,17

1252,09

0,00

734,47

132,57

-45,00

314,90

1155,69

0,00

611,16

122,36

-40,00

288,60

1059,17

0,00

496,57

112,15

-35,00

262,27

962,55

0,00

391,52

101,91

-30,00

235,92

865,81

0,00

296,62

91,67

-25,00

209,53

768,97

0,00

212,16

81,42

-20,00

122,07

448,00

7272,53

2,74

71,15

-15,00

104,44

383,29

8950,98

1,49

60,88

-10,00

86,79

318,50

10694,07

0,47

50,59

-5,00

69,11

253,64

12146,91

0,00

40,29

0,00

51,42

188,71

12717,39

0,00

29,97

5,00

33,71

123,70

12025,07

0,00

19,65

10,00

15,97

58,62

11431,10

0,00

9,31

Похибка розрахунків, %

10,42

7,61

22,34

8,49

Страти: трав’яниста рослинність на осушених органічних ґрунтах; трав’яниста рослинність на підтоплених органічних ґрунтах Нітрофільна різнотравна рослинність Середня маса надземної частини, яка використана для розрахунків – 1,89 Відношення абс. сухої ваги, яке використане для розрахунків - 0,08 Викиди Рівень ґрунтових вод, см

EF CO2 кгС/ піксель

кгСО2/ піксель

EF CH4

EF N2O

Прибавка вуглецю за рахунок розкладання органіки

гр/піксель

кгС/піксель

-75,00

622,82

2285,74

0,00

2231,69

240,56

-70,00

622,82

2285,74

0,00

2157,07

240,56 62

-65,00

433,96

1592,64

0,00

1291,01

167,61

-60,00

406,90

1493,33

0,00

1128,50

157,16

-55,00

379,81

1393,90

0,00

972,35

146,69

-50,00

352,69

1294,36

0,00

823,86

136,22

-45,00

325,53

1194,70

0,00

684,24

125,73

-40,00

298,35

1094,93

0,00

554,55

115,23

-35,00

271,13

995,05

0,00

435,74

104,72

-30,00

243,88

895,05

0,00

328,48

94,19

-25,00

216,60

794,93

0,00

233,14

83,66

-20,00

126,19

463,13

7451,69

2,97

73,11

-15,00

107,97

396,24

9171,53

1,57

62,55

-10,00

89,72

329,26

10957,63

0,42

51,98

-5,00

71,45

262,21

12446,36

0,00

41,40

0,00

53,16

195,08

13030,99

0,00

30,80

5,00

34,84

127,88

12321,70

0,00

20,19

10,00

16,51

60,60

11713,31

0,00

9,57

Похибка розрахунків, %

18,27

13,43

17,47

14,95

Страти: трав’яниста рослинність на осушених органічних ґрунтах; трав’яниста рослинність на підтоплених органічних ґрунтах Вологолюбива трав’яниста рослинність: угруповання високих купинних осок (без поділу на види) Середня маса надземної частини, яка використана для розрахунків - 3,45 т/га Відношення абс. сухої ваги, яке використано для розрахунків - 0,12 Викиди

Рівень ґрунтових вод, см

EF CO2 кгС/ піксель

кгСО2/ піксель

EF CH4

EF N2O

Прибавка вуглецю в резервуарі «ґрунт» за рахунок розкладання органіки

гр/піксель

кгС/піксель

-75,00

660,50

2424,02

0,00

2708,37

252,48

-70,00

660,50

2424,02

0,00

2617,82

252,48

-65,00

460,23

1689,04

0,00

1558,58

175,92

-60,00

431,53

1583,73

0,00

1360,55

164,95

-55,00

402,80

1478,29

0,00

1170,37

153,97

-50,00

374,04

1372,73

0,00

989,61

142,97

-45,00

345,24

1267,04

0,00

819,74

131,97

-40,00

316,41

1161,23

0,00

662,07

120,95

-35,00

287,55

1055,31

0,00

517,72

109,91

-30,00

258,65

949,25

0,00

387,55

98,87

-25,00

229,72

843,08

0,00

272,04

87,81

-20,00

133,84

491,19

7783,90

3,40

76,74

-15,00

114,51

420,24

9580,49

1,71

65,66

-10,00

95,15

349,21

11446,34

0,32

54,56

-5,00

75,78

278,10

13001,59

0,00

43,45

0,00

56,38

206,90

13612,46

0,00

32,33

5,00

36,96

135,63

12871,72

0,00

21,19

10,00

17,51

64,27

12236,59

0,00

10,05

Похибка розрахунків, %

15,70

11,75

19,43

13,00

Страти: трав’яниста рослинність на осушених органічних ґрунтах; трав’яниста рослинність на підтоплених органічних ґрунтах

Зарості високотравних кореневищних галофітів (без поділу на види - очерет, рогіз) Середня маса надземної частини, яка використана для розрахунків - 3,35 т/га Відношення абс. сухої ваги, яке використане для розрахунків - 0,25 Викиди Рівень ґрунтових вод, см EF CO2 кгС/ піксель

кгСО2/ піксель

EF CH4

EF N2O

Прибавка вуглецю в резервуарі «ґрунт» за рахунок розкладання органіки

гр/піксель

кгС/піксель

-75,00

572,34

2100,49

0,00

1593,09

224,59

-70,00

572,34

2100,49

0,00

1539,81

224,59

-65,00

398,77

1463,49

0,00

932,56

156,47

-60,00

373,90

1372,22

0,00

817,62

146,72

-55,00

349,01

1280,85

0,00

707,06

136,95

-50,00

324,08

1189,37

0,00

601,80

127,16

-45,00

299,13

1097,79

0,00

502,70

117,37

-40,00

274,14

1006,11

0,00

410,51

107,57

-35,00

249,13

914,32

0,00

325,91

97,76

-30,00

224,09

822,43

0,00

249,34

87,93

-25,00

199,03

730,43

0,00

181,03

78,10

-20,00

115,95

425,55

7006,64

2,39

68,25

-15,00

99,20

364,08

8623,66

1,38

58,39

-10,00

82,44

302,54

10302,92

0,55

48,52

-5,00

65,65

240,93

11702,52

0,00

38,64

0,00

48,84

179,25

12252,00

0,00

28,75 65

5,00

32,02

117,50

11584,85

0,00

18,85

10,00

15,17

55,68

11012,28

0,00

8,93

Похибка розрахунків, %

13,56

9,58

17,42

10,84

Страти: чагарники на осушених органічних ґрунтах; чагарники на підтоплених органічних ґрунтах Чагарники (без поділу на види та вікові групи) Середня маса надземної частини, яка використана для розрахунків - 417,00 г/рослина Проектне покриття крони одної рослини, яке використане для розрахунків - 0,87 м2 Викиди Рівень ґрунтових вод, см EF CO2 кгС/ піксель

кгСО2/ піксель

EF CH4

EF N2O

Прибавка вуглецю в резервуарі «ґрунт» за рахунок розкладання органіки

гр/піксель

кгС/піксель

-75,00

496,27

1821,32

0,00

1054,40

209,65

-70,00

496,27

1821,32

0,00

1018,86

209,65

-65,00

345,74

1268,87

0,00

666,62

146,06

-60,00

324,17

1189,72

0,00

595,15

136,95

-55,00

302,58

1110,48

0,00

525,83

127,83

-50,00

280,97

1031,16

0,00

459,25

118,70

-45,00

259,33

951,75

0,00

395,92

109,56

-40,00

237,67

872,25

0,00

336,33

100,40

-35,00

215,98

792,66

0,00

280,92

91,24

-30,00

194,27

712,99

0,00

229,97

82,07 66

-25,00

172,54

633,23

0,00

183,56

72,89

-20,00

100,52

368,92

6590,11

2,81

63,70

-15,00

86,00

315,62

8110,85

2,08

54,50

-10,00

71,46

262,27

9690,04

1,46

45,28

-5,00

56,91

208,86

11006,12

0,95

36,06

0,00

42,34

155,39

11522,57

0,53

26,83

5,00

27,75

101,86

10894,73

0,20

17,59

10,00

13,15

48,27

10355,35

0,00

8,33

Похибка розрахунків, %

13,97

12,04

11,35

7,93

11,53

Страти: ліс листяний на осушених органічних ґрунтах; ліс листяний на підтоплених органічних ґрунтах Листяний ліс (без поділу на види та вікові групи) Середня маса надземної частини - 2077,00 г/рослина Проектне покриття крони одної рослини - 4,67 м2 Викиди Рівень ґрунтових вод, см EF CO2 кгС/ піксель

кгСО2/ піксель

EF CH4

EF N2O

Прибавка вуглецю в резервуарі «ґрунт» за рахунок розкладання органіки

гр/піксель

кгС/піксель

-75,00

489,58

1796,76

0,00

1110,92

210,58

-70,00

489,58

1796,76

0,00

1073,42

210,58

-65,00

341,07

1251,74

0,00

710,50

146,70

-60,00

319,80

1173,66

0,00

635,92

137,55

-55,00

298,50

1095,49

0,00

563,50

128,39

-50,00

277,18

1017,24

0,00

493,82

119,22

-45,00

255,83

938,90

0,00

427,44

110,04

-40,00

234,46

860,47

0,00

364,85

100,85

-35,00

213,07

781,96

0,00

306,53

91,65

-30,00

191,65

703,36

0,00

252,77

82,43

-25,00

170,21

624,67

0,00

203,67

73,21

-20,00

99,16

363,93

6615,80

3,16

63,98

-15,00

84,84

311,36

8142,46

2,39

54,74

-10,00

70,50

258,72

9727,80

1,72

45,48

-5,00

56,14

206,04

11048,99

1,16

36,22

0,00

41,77

153,29

11567,42

0,71

26,95

5,00

27,38

100,48

10937,11

0,35

17,66

10,00

12,97

47,61

10395,54

0,08

8,37

Похибка розрахунків, %

20,50

10,94

18,76

12,26

2.2.3.

Розрахунок викидів та поглинання парникових газів з органічних ґрунтів з використанням Шаблону на прикладі м/с «Смолянка»

У даному розділі наводиться приклад спрощеного розрахунку викидів та поглинання парникових газів з органічних ґрунтів з використанням Шаблону та алгоритму розрахунків, викладеного у Розділі 2.2.1. Для прикладу використані проектні ділянки 1, які розташовані на осушених органічних ґрунтах у межах меліоративної системи «Смолянка», (Чернігівська область, Ніжинський район).

Проект ПРООН «Clima East: збереження та стале використання торфовищ».

Класифікація земної поверхні на страти здійснена на основі космічного знімку Landsat 5 TM. Картосхема виділених страт земної поверхні наведена нижче на малюнку 1. Межі проектних ділянок позначені червоними лініями. Площі страт земної поверхні та відповідна кількість пікселів у межах кожної з виокремлених страт та типів рослинного покриву для розрахунку викидів парникових газів з органічних ґрунтів за допомогою Шаблону розрахунків наведені у таблиці 11.

Малюнок 1. Картосхема страт земної поверхні для ділянки, розташованої на осушених органічних ґрунтах в межах меліоративної системи «Смолянка», (Чернігівська область, Ніжинський район).

Таблиця 11. Площі страт земної поверхні, типи рослинного покриву / земної поверхні та відповідний середньорічний рівень ґрунтових вод Страта

Тип рослинного покриву / тип земної поверхні

Ділянка 1

Середньорічний рівень стояння ґрунтових вод

Площа, га

-1 м і глибше

143,14

30 Х 30м 1 590

Нітрофільна різнотравна рослинність

-1 … -0,8 м

111,86

Мезофітна високотравна рослинність

-0,8 … -0,4 м

Вологолюбна різнотравна рослинність, включно з осоками

Кількість пікселів,

Ділянка 2 Площа, га

Кількість пікселів,

123,37

30 Х 30м 1 370

1 321

22,65

56,81

631

-0,4 …+0,2 м

206,14

Зарості гелофітів (очерет, рогіз, очеретянка)

-0,4 … +0,2 м

Чагарники на осушених органічних ґрунтах

Чагарники

Ліс листяний на осушених органічних ґрунтах

Листяні дерева

Злакові луки на торфі

Ділянка 3 Площа, га

Кількість пікселів,

118,91

30 Х 30м 1 321

252

49,27

68,51

761

2 290

51,92

309,70

3 441

-0,45 …. 0 м

191,50

-1 м …. 0 м

39,64

Всього Площа, га

Кількість пікселів,

385,42

30 Х 30м 4 282

547

183,78

2 042

33,67

374

158,99

1 767

577

237,90

2 643

495,96

5 511

109,62

1 218

270,09

3 001

689,41

7 660

2 128

55,10

612

182,65

2 029

429,25

4 769

440

58,69

652

128,33

1 426

226,66

2 518

Не обраховується

Пустищні луки на мінеральному субстраті

-1 м і глибше

3,89

58,91

655

9,67

107

72,47

805

Сільськогосподар- Порушена ські однорічні рослинність, культури на агроценози осушених органічних ґрунтах (на даному етапі не обраховується)

Немає даних

31,43

349

124,67

1 385

9,53

106

165,63

1 840

На даному етапі не Ділянки без обраховується рослинності

Немає даних

20,99

233

26,20

291

2,93

50,12

557

Вище поверхні

6,83

0,52

0,12

7,47

Водойми в межах осушених органічних ґрунтів в межах трав’янистої рослинності

Водойми

Розрахунок викидів та поглинання парникових газів з використанням Шаблону проводиться за наступною формулою: GHG total = ∑ [(EF CO2 pixel i * N pixel i / 103) + (EF CH4 pixel i * N pixel i * 21/106) +(EF N2O pixel i * N pixel i * 310 / 106)] -∑ (С soil storage i * N pixel i *44/12.103) , Де: GHG total – загальний об’єм викидів парникових газів з осушених органічних ґрунтів протягом року, т СО2 екв./рік/га; EF CO2 pixel i – об’єм викидів СО2 з площі земної ділянки, еквівалентної площі одного пікселя космічного знімка, використаного для класифікації земної поверхні за стратами (в даному випадку 30м Х 30м), протягом року в межах страти і, кг СО2 екв. /піксель/рік; використовується значення емісії, розраховане з використанням моделі та наведене у таблицях 10 (Розділ 2.2.2.) для рівня ґрунтових вод -75 см для страт з середньорічним рівнем ґрунтових вод -80 см та глибше (табл. 10), та для рівня ґрунтових вод -45 см для страт з середньорічним рівнем стояння ґрунтових вод – 45 см та вище; EF CH4 pixel i – об’єм викидів СН4 з площі земної ділянки, еквівалентної площі одного пікселя космічного знімка, який використаного для класифікації земної поверхні за стратами (в даному випадку 30м Х 30м), протягом року в межах страти і, г /піксель/рік; використовується значення емісії, розраховане з використанням моделі та наведене у таблицях 10 (Розділ 2.2.2.) для рівня ґрунтових вод -75 см для страт з середньорічним рівнем ґрунтових вод -80 см та глибше (табл. 10), та для рівня ґрунтових вод -45 см для страт з середньорічним рівнем стояння ґрунтових вод – 45 см та вище; EF N2O pixel i i – об’єм викидів N2O з площі земної ділянки, еквівалентної площі одного піксель космічного знімка, використаного для класифікації земної поверхні за стратами (в даному випадку 30м Х 30м), протягом року в межах страти і, г /піксель/рік; використовується значення емісії, розраховане з використанням моделі та наведене у таблицях 10 (Розділ 2.2.2.) для рівня ґрунтових вод -75 см для 73

страт з середньорічним рівнем ґрунтових вод -80 см та глибше (табл. 10), та для рівня ґрунтових вод -45 см для страт з середньорічним рівнем стояння ґрунтових вод – 45 см та вище; С

soil storage i

– приріст вмісту вуглецю в резервуарі «ґрунт» протягом року в

межах страти і, С кг/піксель/рік; використовується значення емісії, розраховане з використанням моделі та наведене у таблицях 10 (Розділ 2.2.2.) для рівня ґрунтових вод -75 см для страт з середньорічним рівнем ґрунтових вод -80 см та глибше (табл.10), та для рівня ґрунтових вод -45 см для страт з середньорічним рівнем стояння ґрунтових вод – 45 см та вище; N pixel i – кількість пікселів в межах страти і, шт.; 103 – коефіцієнт перерахунку кг в тони; 106 – коефіцієнт перерахунку грамів в тони; 21 – коефіцієнт перерахунку парникового ефекту потоку парникових газів у формі СН4 у еквівалент СО2, (безрозмірна величина); 310 – коефіцієнт перерахунку парникового ефекту потоку парникових газів у формі N 2О у еквівалент СО2, (безрозмірна величина). Розрахунок викидів та поглинання парникових газів за Шаблоном згідно з вищенаведеною формулою для трьох проектних ділянок, розташованих у межах меліоративної системи «Смолянка», показано в таблиці 12. Таблиця 12. Спрощений розрахунок викидів парникових газів з осушених органічних ґрунтів для проектних ділянок, розташованих у межах меліоративної системи «Смолянка». Розрахунок виконаний відповідно до Шаблону

Страта

Тип рослинного покриву / тип земної поверхні

Злакові луки на органічних ґрунтах

EF CO2 pixel Кількість i, пікселів, кг/ 30м Х піксель/р 30м ік 4 282

2285,74

EF CH4 pixel i,

N2O

pixel i, г/ піксель/ г/піксель рік /рік

0,00

2231,69

soil

storage i,

С кг/ піксель/ рік 240,56

GHG total і, т СО2 екв/рік

8 972,98

Нітрофільна різнотравна рослинність на органічних ґрунтах

2 042

2285,74

0,00

2231,69

240,56

4 279,03

1 767

2211,17

0,00

1974,61

234,13

3 471,84

5 511

1267,04

0,00

819,74

131,97

5 716,39

7 660

1097,79

0,00

502,70

117,37

6 306,25

Чагарники на органічних ґрунтах

4 769

951,75

0,00

395,92

109,56

3 208,42

Листяні дерева на органічних ґрунтах

2 518

1796,76

0,00

1110,92

210,58

3 447,19

Не обраховується

Пустищні луки на мінеральному субстраті

805

Сільськогосподарські однорічні культури на осушених органічних ґрунтах (на даному етапі не обраховується)

Порушена рослинність, агроценози на органічних ґрунтах

1 840

Мезофітна високотравна рослинність на органічних ґрунтах Вологолюбна різнотравна

рослинність, включно з осоками на органічних ґрунтах Зарості гелофітів (очерет, рогіз, очеретянка) на органічних ґрунтах Чагарники на осушених органічних ґрунтах Ліс листяний на осушених органічних ґрунтах

На даному етапі не обраховується Водойми в межах осушених органічних ґрунтів в межах трав’янистої рослинності

Ділянки без рослинності

557

Водойми в межах трав’янистої рослинності

GHG total, т СО2 екв/рік

35 402,10

Для прикладу, на проектних ділянках меліоративної системи «Смолянка» (Чернігівська область, Ніжинський район) за спрощеною системою з використанням Шаблону були проведені розрахунки. За результатами розрахунків обсяг щорічних викидів парникових газів з площі в 2 865 га становить 35 402,10 т СО2 екв./рік, що в перерахунку на один гектар становить 12,36 т СО2 екв./га/рік. Спрощений розрахунок викидів парникових газів з органічних ґрунтів з використанням даного Шаблону за консервативним сценарієм (приймається найнижчий середньорічний рівень стояння ґрунтових вод, характерний для даного типу рослинного покриву) не враховує викиди з відкритих ґрунтів, з площі штучних водойм та від пожеж. 2.3. Методи збору даних У даному розділі звіту наведено опис метод збору даних, які не мають державної сертифікації (ДСТУ, ГОСТу), але рекомендовані для збору даних для потреб цієї Методики. 2.3.1.

Метод керованої класифікації космічних знімків для потреб Методики

Метод класифікації земної поверхні за стратами, адаптований до потреб Методики апробовано під час наукової конференції у 2012 році та опубліковано у збірці робіт конференції 2 . Цей метод базується на класифікації земної поверхні, в межах органічних

Кузьманенко О.Л., Орлов О.О., Аксьом О.С., Микитюк О.Ю. Методика картування екотопів на основі

дешифрування мультиспектральних космічних знімків / Біотопи (оселища) України: наукові засади їх дослідження та практичні результати інвентаризації. Мат-ли роб. семінару (Київ 21 - 22 березня 2012 р.). - Київ, Львів, 2012. - С. 109 - 118.

ґрунтів, на ділянки, вкриті рослинним покривом, ділянки з відкритим ґрунтом (включаючи сільськогосподарські угіддя) та ділянки з відкритим водним дзеркалом. У свою чергу, ділянки з рослинним покривом поділяються на ділянки за типами рослинного покриву відповідно до переліку страт, визначених у Методиці. На отриману інформацію нашаровується інформація про тип органічного ґрунту та гідрологічний режим (осушені / підтоплені). В результаті отримується тематичний шар цифрової мапи з класифікацією земної поверхні за стратами, визначеними даною Методикою, який є основою для проведення розрахунків викидів і поглинання парникових газів з органічних ґрунтів згідно з Методикою. 2.3.1.1.

Вимоги до космічних знімків

Вимоги до космічних знімків, які використовуються для потреб класифікації земної поверхні за стратами для потреб даної Методики та для оцінки запасів живої надземної біомаси, викладені у таблиці 13.

Таблиця 13. Вимоги до космічних знімків, які використовуються для проведення класифікації земної поверхні в межах органічних ґрунтів для оцінки викидів і поглинання парникових газів у межах органічних ґрунтів України та для оцінки запасів живої надземної біомаси для потреб Методики. Назва сенсору: RapidEye (бажано) LandSat TM Дата зйомки:

Липень – серпень

Тип файлу, просторова здатність

Ortho MS, 5 м

Ortho MS, 30 м

Допустима хмарність

Не більше 3%

(оптимально – 0%)

GeoTIFF, XML (метадані)

GeoTIFF, XML

Формат файлу

(метадані) Бітова глибина

16 bit

Мінімальна кількість спектральних каналів

5 каналів (Blue, Green,

Red, Red Edge, NIR)

Обов’язковий тип обробки

Додатковий тип обробки

2.3.1.2.

Радіометрична, сенсорна і

Радіометрична, сенсорна

геометрична корекція,

і геометрична корекція,

приведення до

картографічної проекції

(WGS 86)

Атмосферна корекція

Методика класифікації земної поверхні на типи рослинного покриву

Дана методика класифікації рослинного покриву за типами рослинного покриву передбачає використання космічних знімків у якості головного джерела просторової інформації щодо характеру рослинного покриву земної поверхні; їх класифікацію методом навчання на основі використання постійно оновлюваної бібліотеки спектрів різних типів рослинного покриву та верифікацію отриманих даних наземними методами на еталонних ділянках. У разі розбіжностей між даними, отриманими дистанційними методами та наземними методами, відповідні зміни вносяться в бібліотеку еталонів спектрів певних рослинних угрупувань та проводиться повторна керована класифікація космічних знімків. Основною одиницею класифікації є тип біотопу. Біотопи поєднуються у класи, які відповідають третьому рівню класифікації згідно з CORINE Land Cover. У разі використання космічних знімків Rapid Eye, земна поверхня може бути класифікована зі значно більшою точністю, що відповідатиме класифікації земної поверхні за типами рослинного покриву 4, 5 та 6 рівнів за класифікацією EUNIS. Класифікація космічних знімків проводиться за методом навчання, який передбачає використання бібліотеки спектрів бажаних одиниць (класів згідно з CORINE Land Cover, або 4, 5 та 6 рівнів за класифікацією EUNIS) класифікації рослинного покриву земної поверхні. Бібліотека створюється на основі порівняння даних дистанційних і наземних методів, отриманих у межах еталонних ділянок. Бібліотека поповнюється та верифікується кожного разу перед проведенням класифікації земної поверхні за типом рослинного покриву для потреб даної Методики.

Бібліотеки

спектральних

характеристик

цільових

типів

рослинного

покриву

створюються та оновлюються для кожної окремої сцени космічного знімка. Використання бібліотек одної сцени для класифікації інших сцен призводить до підвищення похибки. Для створення бібліотеки спектрів використовується поєднання даних некерованої класифікації земної поверхні та даних, отриманих наземними методами щодо типу рослинного покриву у тій чи іншій точці еталонної ділянки. Наземними методами визначається просторове розташування всіх класів рослинного покриву, за яким далі здійснюється класифікація космічного знімку з навчанням. В межах кожного окремого класу визначаються ділянки земної поверхні з площею та геометрією еквівалентною 100 пікселям космічного знімку, який використовується для класифікації. Для ділянок земної поверхні, обраних для створення бібліотеки спектрів для класифікації з навчанням, будуються криві розподілу яскравості пікселів, що відповідають обраній ділянці земної поверхні. Характер розподілу має бути нормальним (розподіл Гауса). Оцінюється величина дисперсії. Високе значення величини дисперсії вказує на те, що обрана ділянка не є однорідною та потребує заміни. Наземними методами обирається інша ділянка та процес повторюється. З метою класифікації ділянок земної поверхні з відкритим ґрунтом та відкритим дзеркалом водної поверхні застосовуються класифікації знімка з використанням індекса NDVI або комбінованого індексу NDVI та LWCI): NDVI = (NIR-RED) / (NIR+RED); LWCI = ln (1 ( NIR MIR) / 255); де NIR – значення спектру в ближньому інфрачервоному спектрі, RED - в червоному спектрі, а MIR – в середньому інфрачервоному спектрі. 2.3.2.

Оцінка запасів біомаси різних типів рослинного покриву: дистанційний та наземний методи 2.3.2.1.

Оцінка запасів живої надземної біомаси дистанційними методами

Опис методики оцінки запасів живої надземної біомаси дистанційними методами для потреб даної Методики наведено у Додатку 1 «Методика оцінки викидів та поглинання парникових газів з органічних ґрунтів». 2.3.2.2. Оцінка запасів живої надземної та підземної біомаси та мертвої біомаси наземними методами

Оцінка запасів живої надземної та підземної біомаси рослин проводиться на визначених пробних ділянках, розташованих у межах кожної з визначених даною Методикою страт (типів рослинного покриву) та окреслених еталонних ділянок. Відбір проб здійснюється в межах найбільш типових і однорідних ділянок. Рекомендований період збору даних наземними методами – кінець липня – серпень. Оцінка запасів живої надземної маси трав’янистих біотопів визначається методом укосів. Оцінка запасів живої підземної біомаси трав’янистих біотопів визначається методом монолітів. Рекомендовані розміри пробних ділянок і мінімально необхідна кількість повторностей для ділянок земної поверхні з різним типом рослинного покриву наведена у таблиці 14.

Таблиця 14. Рекомендований розмір пробних ділянок для оцінки запасів живої надземної, живої підземної біомаси та мертвої біомаси різних типів рослинного покриву (екосистем)

Форма для паспортизації даних з оцінки запасів живої надземної, живої підземної біомаси та мертвої біомаси різних типів рослинного покриву наведена нижче. Форма запису первинних даних з оцінки запасів живої надземної, підземної та мертвої біомаси Еталонна ділянка: № ___ (згідно з Додатком 2) Розташування: ____________/______________/____________ _______________________________________ Назва меліоративної системи: ________________________________________ (область/район/найближчі населені пункти)

Пробна площадка: № ___

Розташування пробної ділянки в межах страти: ____________ (вказати відповідно до переліку страт).

Географічні координаті центру площадки (за показниками GPS):

пробної

Тип рослинного покриву: трав’яниста, Вид проби: жива надземна, жива підземна чагарники, ліс (потрібне підкреслити). біомаса, мертва біомаса (потрібне підкреслити) Дата відбору проби: _____/______/_______(день, місяць, рік) Жива надземна біомаса та мертва біомаса Площа пробної ділянки, м2 : _______

Жива підземна біомаса Площа моноліту, см2: __________ Глибина моноліту, см: ___________

Характеристика модельних дерев (за кожним домінуючим видом окремо): кількість модельних дерев: _____; вид____________________; вік _______; середній діаметр стовбурів на висоті грудей (в см):________; середня висота дерева (в м): _______; для молодих рослин – середній діаметр стовбурів на висоті 0,3 м: _______; або біля кореневої шийки: _________; середній діаметр стовбурів на початку крони: ________. Характеристика модельних дерев (за кожним домінуючим видом окремо): кількість модельних дерев: _____; вид____________________; вік _______; середній діаметр стовбурів на висоті грудей (в см):________; середня висота дерева (в м): _______; для молодих рослин – середній діаметр стовбурів на висоті 0,3 м: _______; або біля кореневої шийки: _________; середній діаметр стовбурів на початку крони: ________. Характеристика модельних дерев (за кожним домінуючим видом окремо): кількість модельних дерев: _____; вид____________________; вік _______; середній діаметр стовбурів на висоті грудей (в см):________; середня висота дерева (в м): _______; для молодих рослин – середній діаметр стовбурів на висоті 0,3 м: _______; або біля кореневої шийки: _________; середній діаметр стовбурів на початку крони: ________. Суха маса біомаси, г/м2 (за № проби

Сира маса біомаси, г/м (за результатами зважування у місці відбору проби) 2

результатами зважування після сушки)

1 2 3

4 5 6 7 8 9 10 Середнє Похибка Коефіцієнт усушки 2.3.2.3.

Лучні та інші трав’янисті екосистеми

Своєрідність лучних екосистем визначається тим, що основним їх компонентом є мезофільні багаторічні трави: головним чином, багаторічні злаки та злакоподібні рослини. Трави утворюють травостій і дернину (верхній шар ґрунту, інтенсивно пронизаний кореневищами і корінням трав). Лучні екосистеми виникають там, де мезофільні трави є більш конкурентноздатними, ніж рослини, що відносяться до інших екобіоморф (дерева, чагарники, напівчагарники, мохи, лишайники), тобто в специфічних кліматичних та едафічних умовах. Трав’янисті рослини менш стійкі у порівнянні з деревами і чагарниками до різких змін метеорологічних умов (до малосніжних морозних зим, посух тощо), у зв’язку з чим у лучних екосистемах флуктуаційні зміни виражені більш різко, ніж у лісових. На луках, так само як і у степах, є частішими зоогенні флуктуації, пов’язані з масовим розмноженням деяких видів тварин. Однак, у той же час, у лучних екосистемах ніколи не відбувається тих катастрофічних порушень, які стаються у лісах при масовому розмноженні деяких видів комах, коли деревний ярус відмирає повністю. На стані лучних екосистем також у значній мірі відображається діяльність людини: у наш час майже усі лучні біоценози використовуються як пасовища або сінокоси, що в деяких випадках і обумовлює наявність у таких місцях саме лучних фітоценозів, оскільки пригнічує розвиток деревних рослин. Усі вищенаведені особливості лучних 83

екосистем необхідно враховувати при організації екологічних досліджень, зокрема визначення запасів біомаси. Для відбору проб надземної фітомаси трав’янистих та трав’янисто-чагарничкових екосистем (лук, трав’яних боліт) використовують метод укосів, а для відбору проб підземної фітомаси – метод монолітів. Надземні пагони трав (за виключенням повзучих пагонів) щороку повністю відмирають, що призводить до щорічного відновлення травостою та постійного наростання маси надземних органів з початку вегетаційного періоду до його середини чи кінця. Тому проби відбираються у період максимального розвитку рослин. Проби слід відбирати у погожий день, краще близько полудня, за відсутності роси. 2.3.2.4.

Оцінка живої надземної біомаси трав’янистих екоситем

цього проби необхідно якнайшвидше розібрати за видами рослин та фракціями: зелена маса, відділити сухі минулорічні залишки (які підуть в опад), багаторічні органи (якщо є). Зелена маса кожного виду та фракції закладається у стандартні сухі паперові конверти, на які наноситься етикетка з номером проби та назвою виду (фракції), конверти зважуються, через що отримуємо сиру масу кожного виду (фракції) у пробі (віднявши масу конверту). Сума сирих мас за фракціями/видами буде становити число, наближене до сирої маси усієї проби, зваженої до того. Надлишок (маса вологи, що конденсувалася у пакеті), можна пропорційно розподілити, додавши до значень маси фракцій/видів (уявивши, що всі види транспірували з однаковою інтенсивністю). Визначення запасів фітомаси важливе для наступного моніторингу лучних екосистем, оскільки дає можливість визначати запаси біомаси при різному розподілі домінантів. Для отримання значення сухої маси кожного виду/фракції у пробі конверти з пробами висушуються у сушильній шафі при 110°С до абсолютно сухої ваги і знову зважуються. Сума нетто ваги усіх фракцій/видів становить суху вагу проби. 2.3.2.5.

Оцінка живої підземної біомаси трав’янистих екосистем

Підземна фітомаса лук відбирається методом монолітів з тих же самих облікових ділянок (після узяття надземної частини та опаду). При цьому спеціальним пробовідбірником або буром діаметром 7 – 10 см відбирається шар ґрунту глибиною 20 см (саме у цьому шарі сконцентровано до 90% коріння і кореневищ лучних рослин). Кількість проб може коливатися від 25 до 100 (в залежності від ступеню однорідності ценозу). Рекомендовано брати по 4 – 5 проб із ділянок площею в 1 м2, та 16 – 20 проб з ділянок у 4 м2 квадратногніздовим способом. Відібрані проби збираються у поліетиленові пакети, етикетизуються. У лабораторії проби відмиваються на ситах. Виділена з ґрунту маса підземних органів складається з живих і відмерлих органів, що знаходяться на різних стадіях розкладу. Необхідно відібрати живу масу та розібрати її за видами рослин. За аналогією з зеленою масою, фракції підземної фітомаси зважують у сирому та абсолютно сухому станах.

Оцінка запасів мертвої біомаси трав’янистих екосистем

2.3.2.6.

Оцінка запасів мертвої біомаси проводиться в межах пробних ділянок, на яких була здійснена оцінка живої надземної та підземної біомас. Всю мертву біомасу, опад, очес, тощо, збирають в межах пробної ділянки. Щойно зібрану мертву біомасу зважують та запаковують. Зразок мертвої біомаси висушують протягом 72 годин при температурі 110°С та зважують. Визначають величину усушки зразка. На основі отриманих даних за абсолютно сухою вагою мертвої біомаси зразка проводиться розрахунок запасів мертвої біомаси на площу 1 га. 2.3.3.

Оцінка запасів біомаси болотних екосистем

Болото – це специфічний природний об’єкт, що характеризується постійним або довгочасним рясним режимом зволоження, переважанням вологолюбної рослинності і торфонакопиченням. Екосистеми боліт не є однорідними, а часто формують комплекс з мініекосистем. Основними територіальними виділами (об’єктами) рослинності боліт є мікроценози, фітоценози, болотні фації, болотні масиви та їх системи. Всі вони мають межі і перебувають під дією певних провідних факторів, що обумовлюють їх властивості і структуру. Тому кожному з них відповідає свій рівень структурної організації, вивчення якої передбачає застосування різних методів. 2.3.3.1.

Оцінка запасів фітомаси у болотних екосистемах з

домінуванням трав’янистих рослин і чагарничків Для оцінки запасів фітомаси боліт використовують ті ж базові методи, що й для лук, тобто методи укосів та монолітів, однак, враховуючи значну мозаїчність рослинного покриву боліт, спершу якнайдетальніше роблять картування болотного масиву з визначенням болотних фацій (можна використовувати метод картування на основі космічних знімків) та роблять опис флористичного складу кожної фації (Методы…, 1991)3. Найбільш універсальна методика вивчення запасів фітомаси на болотах була розроблена Н.П. Косих (Kosykh et al., 2008; Косых и. др., 2002) 4 і успішно апробована у низці досліджень біологічної продуктивності різних типів боліт у різних біогеографічних регіонах.

Згідно з цією методикою, проби відбирають у кожній болотній фації з ділянок 40 Х 40 см у 10 повторностях, зелену масу зрізують на рівні голівок мохів. Моноліти прийнято брати розміром 10 Х 10см та глибиною 30 см. Проби слід збирати у період максимального розвитку рослин: у кінці липня – на початку серпня. У лабораторії проби розбирають за видами та фракціями: фотосинтезуючі частини трав, чагарничків, мохів, однорічні, багаторічні пагони чагарничків, живі і мертві підземні органи трав і чагарничків, поховані стовбури чагарничків. Виділені фракції пакують у паперові конверти, зважують у сирому та у абсолютно сухому вигляді. Отримане середнє значення запасу фітомаси у фаціях та загально для типу болота (з урахуванням площі, зайнятої кожною фацією) виражають у г/м2. 2.3.3.2.

Оцінка запасів живої надземної біомаси лісових боліт

Для лісових боліт, де основними едифікаторами є дерева (наприклад, для затоплених вільшаників), окрім визначення запасів фітомаси у трав’яно-чагарничковому ярусі (за вищенаведеною методикою), необхідно визначити запаси деревної фітомаси за методами, прийнятими у лісівництві (Глебов, Толейко, 1975; Валетов, 1983; Ипатьев и др., 1987)5

Методы исследований болотных экосистем таежной зоны. – Л.: Наука, 1991.

Kosykh N.P., Koronatova N.G., Naumova N.B., Titlyanova A.A. Above- and below-ground phytomass and net primary production in boreal mire ecosystems of Western Siberia // Wetlands Ecology and Management. – 2008. – Vol 16, No. 2, P. 139 – 153. Kosykh N.P., Mironycheva-Tokareva N.P., Peregon A.M., Parshina E.K. 2008. Net primary production in peatlands of middle taiga region in western Siberia // Russian Journal of Ecology. V.39. № 7. Р.466-474. Косых Н.П., Миронычева-Токарева Н.П., Блейтен В. Продуктивность болот южной тайги Западной Сибири // Вестн. Томского гос. ун-та. – 2002. – № 2 5

Глебов Ф.З., Толейко Л.С. О биологической продуктивности болотных лесов в лесообразовательном и болотообразовательном процессах // Ботан. журн. – 1975. – Т.60, № 9. – С. 1336 – 1349. Валетов В.В. Биологическая продуктивность болотных лесов Березинского заповедника. Автореф. дис… канд. с.-х. наук. – Минск, 1983. – 16 с. Ипатьев Б.А., Кудин М.В., Валетов В.В. Сравнительная оценка продуктивности болотных лесов Брезинского

наприклад, методом модельних дерев (Косых, Махатков, 2008)6 або методом розрахунку маси стовбурової деревини через її об’єм і щільність (Ефремов и др.., 2005)7. Методики оцінки запасів деревної біомаси наведені нижче. 2.3.3.3.

Оцінка запасів фітомаси гідрофільних чагарників

Не до кінця з’ясованою лишається методика, яка б дозволяла враховувати запаси біомаси гідрофільних чагарників, наприклад, різних видів верби. У роботах, проведених за 87

методикою Косих, участь чагарників у запасах фітомаси, як правило, не враховується, що викликає ряд зауважень. Верба – швидкозростаючий чагарник, що за оптимальних умов дає надзвичайно великий річних приріст, тому її роль у вуглецевому обміні екосистем евтрофних боліт є значною. Оскільки верба часто не має чітко сформованого стовбуру, а формує зарості, які ще більше загущуються внаслідок діяльності бобрів, методика непрямого розрахунку запасів фітомаси за таблицями (знаючи висоту, діаметр та вік насаджень) для верби не підходить. У такому випадку необхідно зробити обмір модельних кущів відомої висоти та діаметру з визначенням довжини та діаметру усіх пагонів, та визначення маси деревини у перерахунку від її об’єму (знаючи середню щільність). До отриманої величини слід додати вагу листків, зібраних з того ж куща. Вагу кореневої маси можна вивчати аналогічним методом, що застосовується для дерев. Отримані дані з більшою чи меншою точністю можна використовувати для визначення запасів фітомаси у вербових куртинах, знаючи їх висоту та діаметр. 2.3.3.4. Оцінка запасів живої надземної біомаси болотних екосиситем зі значною площею відкритого водного дзеркала

Для визначення запасів фітомаси у значно обводнених екосистемах слід враховувати масу водних макрофітів (Папченков В.Г., 2003)8. Її можна проводити на облікових ділянках 2

2 квадратної

форми і

розмірів: для гелофітів і гідатофітів — 0,25 м , для плейстофітів — 2 м . Для гелофітів і гідатофітів фітомасу визначають методом укосів в 10-кратній повторності, для плейстофітів — в 6-кратній. Укоси беруть у найбільш типових ділянках фітоценозів. Площу укосу обмежують рамкою, з мулу вибирають коріння. Фітомасу розділяють на фракції,

заповедника / Лесоведение и лесоводство. – Минск: Вышейш. шк., 1981. – С. 91 – 96. Косых Н.П., Махатков И.Д. Структура растительного вещества в лесо-болотных экосистемах средней тайги Западной Сибири // Вестник ТГПУ. – 2008. – Вып. 4 (78). – С.77 – 80.

Ефремов С.П., Ефремова Т.Т., Блойтен В. Биологическая продуктивность и углеродный пул фитомассы

лесных болот Западной Сибири // Сибирский экологический журнал. - № 1. – 2005. – С. 29 – 44. Папченков В. Г. Продукция макрофитов вод и методы ее изучения // Гидроботаника: методология, методы: Материалы Школы по гидроботанике (п. Борок, 8–12 апр. 2003 г.). Рыбинск: ОАО «Рыбинский Дом печати», 2003. С. 137–145.

зважують у сирому та абсолютно сухому вигляді. Деякі фактичні дані щодо запасів фітомаси таких типів угруповань наводяться у роботах (Вестлейк, 1968; Горбик, 1988; Янгаличева, 1985)9. 88

2.3.4. 2.3.4.1.

Оцінка запасів біомаси лісових екосисем Закладання пробних ділянок та таксація

У зв’язку з потребами лісівництва Методика обліку фітомаси дерев у свій час була розроблена у деталях (Методы…, 1978; Полевая…, 1960; Программа…,1974)10. У кожному типі лісових екосистем пропонують закладати по одній пробній ділянці, де проводяться виміри і спостереження, що не порушують первісного стану фітоценозу. Навколо пробної ділянки відмічають буферну зону, яку ізолюють від традиційних типів господарської діяльності і використовують для рубання модельних дерев, проведення обліку трав’яного покриву, підліску та підросту, беруть моноліти для визначення фітомаси коренів, закладають ґрунтові розрізи тощо. Пробна ділянка обирається у найбільш характерному місці досліджуваного фітоценозу з деревостаном, що є найбільш однорідним за усіма лісотаксаційними показниками та за умовами зростання. Пробна ділянка не повинна включати в себе різні за експозицією та крутизною частини схилу. Пробні ділянки слід закладати на відстані не менше 30 м від квартальних просік, доріг, межі і відкритих стін лісу. Не допускається включення у пробну ділянку старих перестійних дерев та наявність «вікон» у полозі. Форму ділянки краще робити прямокутною, з орієнтацією довгої сторони впоперек схилу. Розмір ділянки повинен бути таким, щоб на ньому знаходилося не менше 200 дерев основного елементу лісу: для деревостанів І вікового класу – не менше 0,05 га (50 Х 10 м); ІІ – 0,10 га (50 Х 20 м), ІІІ – 0,20 га (100 Х 20 м), IV і старше – 0,25 га (100 Х 25 м). При цьому

Вестлейк Д. Ф. Методы определения годичной продукции болотных растений с мощными корневищами // Методы изучения продуктивности корневых систем и организмов ризосферы. Междунар. симп. Л.: Наука, 1968. С. 226–234. Горбик В. П. Фенологія та продуктивнiсть Typha angustifolia L. днiпровських водосховищ // Укр. ботан. журн. 1988. Т. 45, № 6. С. 39–42. Янгалычева Л. Х. Биологическая продуктивность тросниковых сообществ / Динамика пойменной растительности рек Чу и Или. – Алма-Ата: Наука, 1985. – С. 60 – 68. 10

Методы изучения биологического круговорота в различных природных зонах. – М.: Мысль, 1978.

Полевая геоботаника / Под. ред. Е.М. Лавренко, А.А. Корчагина. – Т. 1 – 5. – Л.: Наука, 1960 – 1978. Программа и методика биогеоценологических исследований. – М.: Наука, 1974

клас віку для хвойних і твердолистяних насіннєвих деревостоїв становить 20 років, для інших – 10 років. На пробних ділянках виконують геоботанічний опис із визначенням покриття кожної породи, здійснюють облік дерев (живих), сухостій враховують окремо. У кожного дерева мірною вилкою визначають діаметр на висоті 1,3 м від кореневої шийки (на висоті грудей) та, за допомогою висотоміра (краще оптичного), – висоту дерев. 2.3.4.2.

Оцінка запасів живої надземної біомаси дерев

Запаси живої надземної біомаси деревних порід визначаються за методом модельних дерев (Косых, Махатков, 2008) 3 . На обліковій ділянці прямокутної форми (співвідношення сторін прямокутника 4 – 5 : 1) та площею 0,05 – 0,25 га проводять повну таксацію деревостану. В межах облікової ділянки проводяться вимірювання параметрів всіх дерев на висоті 1,3 м, а у 20 дерев – відношення діаметра та висоти. Мінімальна кількість дерев, дані за якими використовуються, має бути не менше 200. Дерева поділяють на 5 класів росту (класи Крафта). Для кожного з п’яти класів росту кожного виду розраховуються середні параметри (з використанням таблиць ходу росту деревостану). Масу стовбура дерев визначають з використанням коефіцієнтів перерахунку об’єму деревини та маси. Масу п’яти модельних (типових) гілок визначають шляхом зважування сирих зразків. Зважені модельні гілки поділяються на листя (хвою), гілки поточного року, гілки тонкі (диамтром менше 0,5 см), гілкі товсті (діаметром понад 0,5 см). Окремі сирі зразки всіх фракцій модельних гілок зважують безпосреденьо післі відбору проб. Зважені зразки висушують протягом 72 годин при температурі 110оС та зважують, отримуючи значення абсолютно сухої маси всіх фракцій модельних гілок. Визначають коефіцієнт усушки шляхом поділу значення сирої маси зразків на значення абсолютно сухої маси зразків. Оцінка живої надземної маси дерев проводиться шляхом пісумовування значення абсолютно сухої маси стовбура модельного дерева та значень абсолютно сухої маси всіх

Косых Н.П., Махатков И.Д. Структура растительного вещества в лесо-болотных экосистемах средней тайги

Западной Сибири // Вестник ТГПУ. – 2008. – Вып. 4 (78). – С.77 – 80.

фракцій крони дерева. На основі отриманих значень сухої маси стовбура та фракцій крон модельних дерев визначаються рівняння зв’язку між вагою (в кг) окремих фракцій фітомаси (деревини і кори стовбурів, гілок, листя та ін.) і d2 або d2h, де d – діаметр стовбурів на висоті грудей (в см), h – висота дерева (в м); для молодих рослин часто використовують значення діаметрів на висоті 0,3 м (d0,3) або біля кореневої шийки (d0), для фракцій крон – діаметр стовбура на початку крони (dк). Вирахувані залежності, так звані конверсійні коефіцієнти за градаціями віку та повноти насаджень, використовують потім для підрахунку загального запасу фітомаси у деревостані. Модельні дерева обираються наступним чином. За результатами таксації на пробній ділянці усі дерева розділяються на кілька класів за діаметром (наприклад, три класи) та висотою (якщо у дерев одного діаметру висота значно варіює). Обраховуються значення висоти і діаметру для середнього дерева кожного з класів. Середні дерева знаходять у буферній зоні пробної ділянки, зрізують та зважують окремо кожну фракцію (або її долю): кора, дрібні гілки, листки. Масу деревини стовбура та скелетних гілок визначають через лінійні розміри, знаючи щільність деревини (Полубояринов О.И., 1976)4. 2.3.4.3.

Оцінка запасів живої підземної біомаси дерев

Оцінка запасів живої підземної біомаси модельних дерев проводиться після видалення надземної частини з метою оцінки запасів живої надземної біомаси (див. вище). Корнева частина модельних дерев розкопується, відмивається від ґрунту, поділяється на тонкі корені (діаметром менше 0,5 см) та товсті корені діаметром понад 0,5 см. Всі товсті та тонкі корені зважуються окремо та отримується значення сирої маси у перерахунку на одне модельне дерево. Зважені сирі зразки висушуються протягом 72 годин при температурі 110оС та зважуються. Отримується значення абсолютно сухої маси живої підземної біомаси модельного дерева. У ряді спеціальних досліджень було встановлено, що маса коренів деревостанів складає від 25 до 35% надземної фітомаси, збільшуючись у молодняках. Тому при вивченні біологічної

Полубояринов О. И. Плотность древесины. – М.: Лесн. пром-сть, 1976.

продуктивності деревостанів запас фітомаси коренів нерідко визначають розрахунковим шляхом (Программа…, 1974)5. 2.3.4.4. Оцінка запасів живої надземної та підземної біомаси підросту та чагарникового ярусу Оцінку запасів живої надземної біомаси чагарників та трав’янистого ярусу проводять на обліковій ділянці площею 25 м2 шляхом видалення всієї маси чагарників та трав’янистого яруса в межах облікової ділянки. Зразок зважують та отримують значення сирої маси чагарника. Від зразка загальної біомаси чагарників та трав’янистої рослинності відокремлюються п’ять модельних гілок чагарників кожного виду та зважують їх. Отримується значення сирої маси гілок чагарників кожного виду. Проби модельних гілок чагарників розділяються на фракції (листя, гілки) та зважуються окремо. Отримується значення сирої маси гілок та листя кожного виду чагарника в межах облікової ділянки. Всі зібрані сирі зразки висушуються протягом 72 годин при температурі 110 оС та зважуються. Отримуються значення абсолютно сухої маси чагарників та трав’янистого яруса. Визначається коефіцієнт усушки біомаси – відношення значень сирої маси до абсолютно сухої маси чагарників та трав’янистого яруса. Оцінку запасів живої підземної біомаси проводять на площі 4 м2. Корені чагарників, які було зрізано для визначення живої надземної біомаси, видаляють та відмивають від ґрунту. Зважують. Отримують значення сирої маси коренів. Після чого корені розділяються на фракції – товсті та тонкі. Кожний з отриманих зразків зважується окремо та отримуються значення сирої маси фракцій коренів. Після зважування, зразки висушуються протягом 72 годин при температурі 110 оС та отримується значення абсолютно сухої маси живої підземної біомаси чагарників. 2.3.4.5. Оцінка запасів живої надземної і підземної фітомаси

Программа и методика биогеоценологических исследований. – М.: Наука, 1974

трав’яного ярусу Визначається стандартним методом укосів та монолітів, як і для трав’янистих екосистем (див. вище), на ділянках в 1м2 у 10-ти повторностях. Якщо склад трав’яного покриву на загальній пробній ділянці неоднорідний, проби беруть у трьох повторностях з кожного типу трав’яного фітоценозу. 2.3.4.6.

Оцінка запасів мертвої надземної біомаси

Оцінка запасів мертвої біомаси здійснюється в період жовтень – листопад на облікових ділянках, розташованих у межах еталонних ділянок та типів рослинного покриву, для яких визначалися запаси живої надземної та підземної біомас. Площа однієї облікової ділянки для різних типів рослинного покриву наведено у таблиці 15. Кількість повторностей – 5.

Таблиця 15. Площа облікової ділянки для оцінки запасів мертвої біомаси в різних типах рослинного покриву Надземна частина Розмір облікової ділянки, м2

Кількість повторностей

Злакові луки, перезволожені луки, залежь, різнотравя

Рослинність на піщаних ґрунтах

Болота (рівень води з виходом на денну поверхню)

Чагарники

Ліс: лісова підстилка, сухі гілки та залишки трав’янистих рослин

Тип рослинного покриву

Ліс: опад Модельні дерева

На ділянках з неоднорідним покривом, облікові ділкни визначаються випадковим методом шляхом розкидування з однієї точки трьох міток в різні боки. На місці падіння цих міток зібрати всю мертву біомасу з площі 1 м2. Рослини видаляють повністю на рівень ґрунту. Зразки зважують та отримують значення сирої маси мертвої біомаси. Зважені сирі зразки висушують протягом 72 годин при температурі 110оС та зважують повторно. Отримують значення абсолютно сухої маси мертвої біомаси рослин з облікової ділянки. Визначають коефіцієнт усушки – відношення значення сирої маси до значення абсолютно сухої маси. Проводиться перерахунок запасів мерствої біомаси на площу 1 гектар. Форма запису польових даних для зразків мертвої біомаси наведено вище.

Додаток 1. Методика оцінки викидів та поглинання парникових газів з органічних ґрунтів Дана методика розроблена у відповідності з рекомендаціями керівництва «Supplement to the 2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories: Wetlands – Methodological Guidance on Lands with Wet and Drained Soils, and Constructed Wetlands for Wastewater Treatment» (далі – Wetlands Supplement, 2013). Методика охоплює облік викидів/поглинання парникових газів з органічних ґрунтів, що знаходяться на материковій частині, та не включає приморські території. Методика надає алгоритм розрахунку потоків СО2, СН4 та N2O між екосистемою та повітрям атмосфери в межах органічних ґрунтів з урахуванням рівня стояння ґрунтових вод та характеру рослинного покриву (типу землекористування). 1.1. Органічні ґрунти: поняття та види за класифікацією України Міжнародний підхід до визначення поняття «органічні ґрунти» (organic soil, histosoil) досить складний і різниться від джерела до джерела. Згідно з IPCC 20066, органічні ґрунти – це багаті на органічні сполуки ґрунти (понад 12% органічного вуглецю, або 20%). Згідно з FAO (2006/7)7, ґрунт вважається органічним, якщо має наступні характеристики:

IPCC (2006). 2006 IPCC guidelines for national greenhouse gas inventories, prepared by the National Greenhouse Gas Inventories Programme (eds. Eggleston HS, Buendia L, Miwa K, Ngara T, Tanabe K). IGES, Japan 7

FAO (2006/7). World Reference Base for Soi lResources 2006, first update 2007. World Soil Resources Reports 103, ix+116pp.

1) товщина шару складає 10 см і більше, починаючи з денної поверхні землі; шар розташований на підстилаючому шарі вічної мерзлоти або скельних порід і наповнений органічним матеріалом; або 2) містить 75% та більше (за об’ємом) субстрату волокон мохів або іншого органічного матеріалу товщиною, сумарно, 60 см або більше в межах шару 100 см поверхневого шару земної поверхні та починається не глибше ніж 40 см від земної поверхні. Трускавецький Р.С.

, використовуючи терміни, вжиті в українській класифікації

ґрунтів, надає наступну характеристику ґрунтів, що дозволяє встановити зв'язок між визначеннями IPCC і FAO та вітчизняною термінологією. Згідно з Трускавецьким Р.С., гідроморфні ґрунти (болотні та заболочені) – це ґрунти постійного перезволоження, коли верхній 30-сантиметровий шар ґрунту протягом більшої частини року (не менше 200 днів) містить таку кількість вологи, що перевищує рівень найменшої польової вологоємності. В більшості випадків утворення власне гідроморфних органогенних ґрунтів на території України пов’язане з "водним" фактором – замуленням і заторфовуванням відкритих водоймищ, ставків, озер, старорічищ, блюдець та інших заповнених застійною водою депресійних форм рельєфу. У таких місцях формуються оторфовані лучно-болотні, болотні, мулувато-глейові (мулуватоторфово-глейові) і торфові ґрунти. На торфові прошарки, що постійно нарощуються, нерідко накладаються процеси седиментації привнесеного з водозбірної площі в результаті ерозії ґрунтів матеріалу, а також осаду, що випадає при випаровуванні ґрунтово-підґрунтових вод і за наявності внутрішньоґрунтових геохімбар’єрів. У випадку заболочування суходолу інтенсифікується процес оторфування дернового пласта, що сприяє акумуляції органічної речовини у ґрунтовій масі. Тому гідроморфні ґрунти, як правило, багаті на вміст органічної маси, що коливається від 5 – 20% (лучноболотні, болотні мінеральні, мулувато-глейові, дерново-глейові, дерново-підзолисто-глейові тощо) через 20 – 50% (оторфовані різновиди названих ґрунтів) і до 50 – 93 мас.% (торфові ґрунти різної трофності). На типовому рівні органогенні гідроморфні ґрунти діагностуються за характером водно-мінерального живлення, з поділом на бідно-торфові оліготрофні ґрунти, багатоторфові

Р.С. Трускавецький. Діагностико-класифікаційна структуризація органогенних гігроморфних ґрунтів

України. - ННЦ "Інститут ґрунтознавства і агрохімії ім. О.Н. Соколовського", м. Харків

евтрофні та дуже багато-торфові алкалітрофні, а також за замуленістю й заторфованістю ґрунтової маси. Якщо вміст органічної маси не виходить за межі 20 – 50%, то такі ґрунти діагностуються

як

мулувато-перегнійно-глейові

та

різного

ступеня

лучноболотні, болотні, дерново-глейові, дерново-підзолисто-глейові та інші

оторфованості гідроморфні

ґрунти. Підсумовуючи вищевикладене, до переліку органогенних ґрунтів, які відповідають визначенням органічного ґрунту, наданим IPCC 2006 9 , і які є значним джерелом викидів парикових газів, відносяться наступні ґрунти, що наведені відповідно до номенклатури 1967 року (Карта ґрунтів Української РСР): 13310 Болотні ґрунти; 135 Торфувато-болотні ґрунти; 136 Торфово-болотні ґрунти; 138 Торфовища низинні; 140 Торфовища низинні карбонатні; 151 Торфовища середньоглибокі і глибокі слабо- і середньорозкладені осушені; 153 Торфовища середньоглибокі і глибокі сильнорозкладені осушені. 19

сформувались у результаті розвитку процесів заболочування

Болотні ґрунти (оглеєння) або шляхом поступового заростання водоймищ, озер, річок із повільною течією. Залежно від товщини ґрунту, болотні ґрунти поділяються на болотні (мулувато-болотні), торфувато-болотні, торфово-болотні та торфовища низинні. Залягають болотні ґрунти на воднольодовикових сучасних болотних алювіальних відкладах піщаного, супіщаного та легкосуглинкового гранулометричного складу.

Код номенклатури типу ґрунту згідно з Номенклатурою 1967 року.

Мулувато-болотні ґрунти

поширені на низькому рівні заплав (у старичних

пониженнях) на місці замулених озер, їм властиве постійне перезволоження та оглеєння всього профілю. Вони не мають суцільного шару торфу, суцільної дернини, їх поверхня поросла чагарниками вільхи та верболозу або вкрита трав'янистою, переважно осоковою, рослинністю. Гумусовий

горизонт

чорний,

в'язкий,

безструктурний,

містить

велику

кількість

напіврозкладених рослинних решток, часто має вигляд напіврідкої мулуватої маси. Потужність його коливається від 15-20 до 40-50 см. Під ним залягає дуже оглеєна сиза материнська порода з охристо-іржавими плямами та залізистими конкреціями. Торфувато-болотні та торфово-болотні ґрунти залягають на окраїні торфових масивів, менше розвинуті в межах невеликих замкнутих понижень. Профіль їх нагадує болотні ґрунти, але на поверхні в них є горизонт справжнього торфу. В торфувато-болотних ґрунтах шар торфу не перевищує 25 см, у торфово-болотних він коливається від 25 до 50 см. Торф може бути слаборозкладеним, з добре збереженими рештками рослинних тканин, і

Музиченко О. С., к.б.н., доцент, Боярин М. В., асистент (Волинський державний університет імені Лесі Українки, м. Луцьк). Роль ґрунтового покриву у формуванні екологічної ситуації басейну р. Західний Буг Досліджено вплив ґрунтового покриву на стан поверхневих вод басейну р. Західний Буг. Проаналізовано типи ґрунтів, розміщених у межах річкового басейну. Доступно на: http://ua.convdocs.org/docs/index-167192.html 19

Геренчук К.І. Природа Волинської області - Ґрунти Волинської області. Болотні ґрунти. Доступно на: http://geoknigi.com/book_view.php?id=1254

сильнорозкладеним, перетвореним на однорідну зернисту масу. Ґрунти ці переважно кислі, лише в місцях неглибокого залягання крейди – нейтральні або слаболужні. Торфові ґрунти (торфовища) розташовані на широких заплавах поліських річок, прохідних долинах і замкнутих улоговинах, біля витоків річок, переважно у поліській частині Волинської області. В основному, це низинні торфовища трав'янисто-осокового походження. Рідше трапляються гіпново-осокові та деревинно-трав'янисті; верхові перехідні торфовища простягаються невеличкими масами в північно-східній частині Волинської області. За товщиною торфового горизонту розрізняють неглибокі торфовища (потужність торфу 0,5-1 м), середньоглибокі (1-2 м) і глибокі (понад 2 м). Ступінь розкладу торфової маси дуже різний, від слаборозкладених до сильнорозкладених, залежно від його віку та осушення. Зольність торфу теж різноманітна. Реакція ґрунтового розчину торфовищ переважно слабо- та середньокисла, іноді нейтральна (рН 5,6 з відхиленням від 4,7 до 6,8). Торфові ґрунти 97

відзначаються високою сумою увібраних основ (37-51 мг-екв на 100 г ґрунту) та високою місткістю вбирання. Вони дуже добре забезпечені азотом, загальний вміст якого – 2,5-3,6% від ваги торфу, але слабо забезпечені калієм, фосфором та мікроелементами. Для потреб даної методики джерелами інформації про межі органічних ґрунтів є перераховані нижче тематичні шари цифрових мап у форматі .shp (у вигляді полігональних об’єктів), сумісного з ArcGIS 10 for Windows, які є складовими ГІС бази даних для 13 областей України11 (Вінницька, Волинська, Житомирська, Київська, Львівська, Полтавська, Рівненська, Сумська, Тернопільська, Харківська, Хмельницька, Черкаська та Чернігівська): Тематичний шар цифрової мапи «Органогенні ґрунти України. Болотні ґрунти (№133 за номенклатурою ґрунтів України)»; Тематичний шар цифрової мапи «Органогенні ґрунти України. Торфувато-болотні ґрунти (№135 за номенклатурою ґрунтів України)»; Тематичний шар цифрової мапи «Органогенні ґрунти України. Торфово-болотні ґрунти (№136 за номенклатурою ґрунтів України)»; Тематичний шар цифрової мапи «Органогенні ґрунти України. Торфовища верхові і перехідні (№137 за номенклатурою ґрунтів України)»; Тематичний шар цифрової мапи «Органогенні ґрунти України. Торфовища низинні (№138 за номенклатурою ґрунтів України)»; Тематичний шар цифрової мапи «Органогенні ґрунти України. Торфовища низинні залізисті (№139 за номенклатурою ґрунтів України)»; Тематичний шар цифрової мапи «Органогенні ґрунти України. Торфовища низинні карбонатні (№140 за номенклатурою ґрунтів України)»;

Відібрані основні області, що характеризуються наявністю значних площ органічних ґрунтів

Тематичний шар цифрової мапи «Органогенні ґрунти України. Торфовища середньоглибокі

глибокі

слабо-

середньорозкладені

осушені

(№151

за

номенклатурою ґрунтів України)»; Тематичний шар цифрової мапи «Органогенні ґрунти України. Торфовища середньоглибокі і глибокі сильнорозкладені осушені (№153 за номенклатурою ґрунтів України)». Для потреб даної методики розрахунки викидів/поглинання парникових газів проводяться за єдиним алгоритмом для всіх вище перелічених видів органічних ґрунтів. 1.2. Розрахунок викидів/поглинання парникових газів з органічних ґрунтів (GHG total organic soils, t) Розрахунок викидів/поглинання парникових газів з органічних ґрунтів проводиться станом на рік t за формулою (1): GHG total organic soils, t = GHG total drained organic soils, t + GHG total wet organic soils, t (1) де: GHG total organic soils, t – загальний обсяг викидів/поглинання парникових газів з органічних ґрунтів станом на рік t, (тон СО2-екв./рік). GHG

total drained organic soils, t

– обсяг викидів/поглинання парникових газів з осушених

органічних ґрунтів станом на рік t, (тон СО2-екв./рік). GHG

total wet organic soils, t

– обсяг викидів/поглинання парникових газів з підтоплених

органічних ґрунтів станом на рік t, (тон СО2-екв./рік). 1.2.1. Розрахунок викидів/поглинання парникових газів з осушених органічних ґрунтів (GHG total drained organic soils) Розрахунок викидів/поглинання парникових газів у формі CO2, CH4 та N2O з осушених органічних ґрунтів включає розрахунок викидів/поглинання парникових газів у формі CO 2, CH4 та N2O з резервуару «ґрунт», «жива надземна біомаса», «жива підземна біомаса», «опад», та розрахунок викидів/поглинання парникових газів у формі CH4 з площ земної поверхні в межах відкритої води (каналів, штучних водоймищ). Розрахунок проводиться за формулою (2): 99

GHG total drained organic soils, t = GHG SOIL total drained organic soils, t + GHG WATER total drained organic soils, t (2) де: GHG total drained organic soils, t – загальний обсяг викидів/поглинання парникових газів у формі з осушених органічних ґрунтів у році t (т СО2 екв./ рік). GHG SOIL total drained organic soils, t – загальний обсяг викидів /поглинання парникових газів у формі CO2, CH4 та N2O з резервуару «ґрунт» осушених органічних ґрунтів у році t (т СО2 екв./ рік). GHG WATER total drained organic soils, t – загальний обсяг викидів парникових газів у формі CH4 з площ водної поверхні (каналів, штучних водойм) у межах осушених органічних ґрунтів у році t (т СО2 екв./ рік). 1.2.1.1.

Розрахунок потоків вуглецю та закису азоту з резервуару «ґрунт» »,

«жива надземна біомаса», «жива підземна біомаса», «опад», осушених органічних ґрунтів (GHG SOIL total drained organic soils) Оцінка викидів/поглинання парникових газів у формі CO2, CH4 та N2O з резервуарів «ґрунт», «жива надземна біомаса», «жива підземна біомаса», «опад» осушених органічних ґрунтів проводиться за Рівнем 3 з

урахуванням характеру рослинного покриву

(землекористування), рівня стояння ґрунтових вод і природно-кліматичних умов території країни з використанням модельних розрахунків. Модель передбачає розрахунки балансу вуглецю та азоту окремо в резервуарах «ґрунт», «жива надземна біомаса», «жива підземна біомаса», «опад», але в остаточних розрахунках подається баланс вуглецю та азоту в екосистемі в цілому. Опис моделі та алгоритму розрахунків із використанням даної моделі наведено у Додатку 1. Дані модельних розрахунків верифікуються інструментальними замірами потоків на еталонних ділянках з використанням методів мікрокліматичних досліджень (Еddy Сovariance method12).

Chen, W. (Wenjun), Chen, W. (Weirong), Li J., Zhang, Y., Fraser, R., Olthof, I., Leblanc, S. G., and Chen, Zh. Mapping

Aboveground and Foliage Biomass Over the Porcupine Caribou Habitat in Northern Yukon and Alaska Using

100

Втрати вуглецю з резервуару «ґрунт» органічних ґрунтів у результаті виносу розчинної органічної речовини (Dissolved Organic Carbon - DOC) виконуються за Рівнем 1 з використанням типових значень коефіцієнтів, наведених в Wetlands Supplement (2013). Втрати вуглецю з резервуару «ґрунт» органічних ґрунтів у результаті виносу твердих частинок органічної речовини (Particulate Organic Carbon - POC) та розчинних форм мінеральних вуглецевих сполук (Dissolved Inorganic Carbon - DIC) не оцінюються (Wetlands Supplement, 2013). Втрати вуглецю з резервуарів «ґрунт», «жива надземна біомаса», «жива підземна біомаса», «опад» органічних ґрунтів у результаті виникнення пожеж проводяться за Рівнем 1 керівництва Wetlands Supplement (2013) у частині обліку потоків у формі CO2, CH4 та СO. Втрати вуглецю з резервуару «ґрунт» органічних ґрунтів у результаті виникнення пожеж у формі DOC, POC або DIC не обраховуються (Wetlands Supplement, 2013). Розрахунки викидів/поглинання парникових газів у формі CO2, CH4 та N2O з резервуарів «ґрунт», «жива надземна біомаса», «жива підземна біомаса» та «опад» осушених органічних ґрунтів проводяться за формулою (3):

GHG SOIL total drained organic soils, t = ∑ GHG i drained organic soils, t + ∑GHG DOC i drained organic soils, t + GHG Fire, t

(3)

де: GHG

SOIL total drained organic soils, t

– загальний обсяг викидів/поглинання парникових газів у

формі CO2, CH4 та N2O з осушених органічних ґрунтів у році t (т СО2 екв./рік). GHG

i drained organic soils, t

– обсяг викидів/поглинання парникових газів з осушених

органічних ґрунтів у межах страти і, у році t (т СО2 екв./рік). GHG

DOC i drained organic soils, t

– загальний обсяг виносу вуглецю в ґрунтові води у формі

DOC з резервуару «ґрунт» осушених органічних ґрунтів у році t (т СО2 екв./рік). GHG

Fire, t

– загальний обсяг викидів парникових газів у формі CO2, CH4 та N2O з

осушених органічних ґрунтів у результаті виникнення пожеж у році t (т СО2 екв./рік).

101

Landsat and JERS-1/SAR Data, Remote Sensing of Biomass - Principles and Applications, Dr. Lola Fatoyinbo (Ed.), 2012. ISBN: 978-953-51-0313-4, InTech, DOI: 10.5772/19219. – P 243-264.

1.2.1.1.1.

Розрахунок величини GHG i drained organic soils, t

Розрахунок величини GHG i drained organic soils, t проводиться за формулою (4).

GHG i drained organic soils, t = N pixels, i, t * GHG pixel i drained organic soils, t

(4)

де: GHG

i drained organic soils, t

– обсяг викидів/поглинання парникових газів з осушених

органічних ґрунтів у межах страти і, у році t (т СО2 екв./рік). N pixels, i, t – кількість пікселів у межах страти і, у році t (безрозмірна величина). GHG

pixel i drained organic soils, t

– обсяг викидів/поглинання парникових газів з осушених

органічних ґрунтів з площі земної поверхні, еквівалентної площі одного пікселя космічного знімка, який використовується для класифікації земної поверхні згідно зі стратами, в межах страти і, у році t (т СО2 екв./рік). Кількість пікселів станом на рік t кожної зі страт розраховується з використанням програмного забезпечення ArcGIS. Розрахунок величини GHG pixel i drained organic soils, t проводиться за формулою (5).

GHG pixel i drained organic soils, t = GHG СО2 pixel i drained organic soils, t + 21*GHG СН4 pixel i drained organic soils, t

+ 310*GHG N2О pixel i drained organic soils, t

(5)

де: GHG

pixel i drained organic soils, t

– обсяг викидів/поглинання парникових газів з осушених

102

GHG СО2 pixel i drained organic soils, t – обсяг викидів/поглинання парникових газів у формі СО2 з осушених органічних ґрунтів з площі земної поверхні, еквівалентної площі одного пікселя космічного знімка, який використовується для класифікації земної поверхні згідно зі стратами, в межах страти і, у році t (т СО2 екв./рік * pixel). GHG СН4 pixel i drained organic soils, t – обсяг викидів парникових газів у формі СН4 з осушених органічних ґрунтів з площі земної поверхні, еквівалентної площі одного пікселя космічного знімка, який використовується для класифікації земної поверхні згідно зі стратами, в межах страти і, у році t (т СО2 екв./рік * pixel). GHG N2О pixel i drained organic soils, t – обсяг викидів парникових газів у формі N2О з осушених органічних ґрунтів з площі земної поверхні, еквівалентної площі одного пікселя космічного знімка, який використовується для класифікації земної поверхні згідно зі стратами, в межах страти і, у році t (т СО2 екв./рік * pixel). S pixel – площа земної поверхні, еквівалентної площі одного пікселя космічного знімка, який використовується для отримання просторових даних щодо характеру рослинного покриву, запасів живої надземної біомаси та рівня ґрунтових вод, (м2). 21 – коефіцієнт перерахунку парникового ефекту потоку парникових газів у формі СН4 у еквівалент СО2, (безрозмірна величина). 310 – коефіцієнт перерахунку парникового ефекту потоку парникових газів у формі N2О у еквівалент СО2, (безрозмірна величина). Величини GHG СО2 pixel i drained organic soils, t, GHG СН4 pixel i drained organic soils, t, та GHG N2О pixel i drained organic soils, t

розраховується з використанням модельних розрахунків відповідно до

алгоритму, наведеному у Додатку 1. 1.2.1.1.2. Розрахунок величини GHG

Розрахунок величини GHG DOC drained organic soils, t

DOC drained organic soils, t

проводиться за Рівнем 1 згідно з

рекомендаціями керівництва Wetlands Supplement (2013) та використанням значень типових коефіцієнтів за формулою (6).

103

GHG DOC drained organic soils, t = S drained organic soil, t * EF DOC drained organic soils, t * 44/12 (6) де: GHG

DOC drained organic soils, t

– обсяг викидів парникових газів у формі DOC із резервуару

«ґрунт» осушених органічних ґрунтів станом на рік t (тон СО2-екв./рік). S drained organic soil, t – площа земної поверхні під осушеними органічними ґрунтами станом на рік t (га). EF

DOC drained organic soils, t

– обсяг викидів парникових газів у формі DOC із резервуару

«ґрунт» осушених органічних ґрунтів (тон С/рік * га). 44/12 – коефіцієнт перерахунку молярної маси вуглецю в молярну масу СО2, (безрозмірна величина). Розрахунок S drained organic soil, t проводиться за формулою (7):

S drained organic soil, t = ∑(N pixels, i, t * S pixel)

(7)

де: S drained organic soil, t – площа земної поверхні під осушеними органічними ґрунтами станом на рік t (га). N pixels, i, t – кількість пікселів у межах страти і, у році t (безрозмірна величина). S

pixel

– площа земної поверхні, еквівалентна площі одного пікселя космічного знімка,

який використовується для отримання просторових даних щодо характеру рослинного покриву, запасів живої надземної біомаси та рівня ґрунтових вод, (м2). Розрахунок EF DOC drained organic soils, t проводиться за формулою (8):

EF DOC drained organic soils, t = DOC flux natural * (1+ ∆DOC drained organic soil) * Frac DOC-CO2 (8) де: EF

DOC drained organic soils, t

– обсяг викидів парникових газів у формі DOC із резервуару

«ґрунт» осушених органічних ґрунтів станом на рік t (тон С/рік * га).

104

DOC

flux natural

– обсяг викидів парникових газів у формі DOC із резервуару «ґрунт»

органічних ґрунтів, які знаходяться у природному стані, (тон С/рік * га), (типове значення 0.08 тон С/рік * га, Wetlands Supplement (2013) ) . ∆DOC

drained organic soil

– приріст обсягу викидів парникових газів у формі DOC із

резервуару «ґрунт» осушених органічних ґрунтів, у порівнянні до таких, що знаходяться у природному стані, (тон С/рік * га), (типове значення 0.60 тон С/рік * га, Wetlands Supplement (2013) ). Frac DOC-CO2 – типовий коефіцієнт перерахунку між величинами DOC і СО2 (безрозмірна величина), (типове значення 0.9, Wetlands Supplement (2013) ). 1.2.1.1.3. Розрахунок величини GHG

Fire, t

Розрахунок величини GHG Fire, t проводиться за Рівнем 1 згідно з рекомендаціями

керівництва Wetlands Supplement (2013) та використанням значень типових коефіцієнтів за формулою (9): GHG Fire, t = S fire, t *M dry mass * C f * G СО2 ef *10-3 + S fire, t *M dry mass * C f * G СН4 ef * 21*10-3 + S fire, t * M dry mass * C f * 310* G СО ef *10-3

(9)

де: GHG

Fire, t

– обсяг викидів парникових газів у формі СО2, СН4 та СО з площі земної

поверхні з осушеними органічними ґрунтами станом на рік t, (тон СО2-екв./рік). S

fire, t

– площа земної поверхні, еквівалентна площі пожеж, які мали місце протягом

року t, (га). M

dry mass

– маса (суха вага) органічної речовини, яка згоріла під час пожеж протягом

року t, (тон/га*рік), (типове значення 336 тон / рік * га, Wetlands Supplement (2013) ). C

– коефіцієнт згорання органічної маси під час пожеж, (величина безрозмірна),

(типове значення 1.0, Wetlands Supplement (2013) ).

105

СО2 ef

– обсяг викидів парникових газів у формі СО2 з одиниці маси органічної

речовини, яка згоріла під час пожеж на осушених органічних ґрунтах, (кг/тон), (типове значення 362 кг/тону, Wetlands Supplement (2013) ). G

СН4 ef

– обсяг викидів парникових газів у формі СН4 з одиниці маси органічної

речовини, яка згоріла під час пожеж на осушених органічних ґрунтах, (кг/тон), (типове значення 9 кг /тону, Wetlands Supplement (2013) ). G СО ef – обсяг викидів парникових газів у формі СО з одиниці маси органічної речовини, яка згоріла під час пожеж на осушених органічних ґрунтах, (кг/тон), (типове значення 207 кг/тону, Wetlands Supplement (2013) ). 10-3 – коефіцієнт перерахунку маси між кілограмами та тонами, (тон/кг). 1.2.1.2. Розрахунок викидів парникових газів з водної поверхні в межах осушених органічних ґрунтів (GHG WATER total drained organic soils, t ) Розрахунок величини GHG

WATER total drained organic soils, t

проводиться за Рівнем 1 згідно з

рекомендаціями керівництва Wetlands Supplement (2013) та використанням значень типових коефіцієнтів за формулою (10):

GHG WATER total drained organic soils, t = ∑(S open water, і,t * EF CH4 open water і,) * 21 / 10-3 (10) де: GHG WATER total drained organic soils, і, t – обсяг викидів парникових газів у формі СН4 з водного дзеркала штучних водойм, розташованих у межах осушених органічних ґрунтів у межах страти і, станом на рік t, (тон СО2-екв/рік). S

open water, і, t

– площа водного дзеркала штучних водойм, розташованих у межах

осушених органічних ґрунтів у межах страти і, станом на рік t, (га). EF

CH4 open water і

– обсяг викидів парникових газів у формі СН4 з водного дзеркала

штучних водойм, розташованих у межах осушених органічних ґрунтів у межах страти і, (кг/тон), (типове значення 2,5 кг/га*рік для лісів, для орних земель – 0 кг/га*рік, пасовищ/сіножатей сильно осушених (нижче – 30 см) – 16 кг /га*рік, пасовищ/сіножатей слабо осушених (вище – 30 см) – 39 кг/га*рік, торфорозробки – 6,1 кг/га*рік; Wetlands Supplement 106

(2013) ). 21 – коефіцієнт перерахунку парникового ефекту потоку парникових газів у формі СН4 у еквівалент СО2, (безрозмірна величина). 10-3 – коефіцієнт перерахунку маси між кілограмами та тонами, (величина безрозмірна). Розрахунок водного дзеркала штучних водойм, розташованих у межах осушених органічних ґрунтів у межах страти і, станом на рік t, S open water, і, t, проводиться за формулою (11): S open water, і, t = N pixels, open water, i, t * S pixel

(11)

де: S

open water, і, t

– площа водного дзеркала штучних водойм, розташованих у межах

осушених органічних ґрунтів у межах страти і, станом на рік t, (га). N pixels, open water,

i, t

– кількість пікселів, які класифіковано за категорією (дзеркало води)

у межах страти і, у році t (безрозмірна величина). S

pixel

– площа земної поверхні, еквівалентна площі одного пікселя космічного знімка,

який використовується для отримання просторових даних щодо характеру земного покриву в межах органічних ґрунтів, (м2). 1.2.2. Розрахунок викидів парникових газів з підтоплених органічних ґрунтів (GHG total wet organic soils, t) До даної категорії відносяться ділянки земної поверхні з органічними ґрунтами, які були осушені для господарських, екологічних та інших потреб, і на яких пізніше був відновлений гідрологічний режим із втручанням, або без втручання, людини. Для цих ґрунтів характерним є зменшення майже до нуля викидів парникових газів у формі CO 2 та N2O та значне збільшення викидів у формі CH4. Викиди у формі CO2 в атмосферу зберігаються в результаті дихальних процесів рослин і виносу розчинних органічних сполук з водотоком (DOC), із подальшим вивільненням у атмосферу у формі CO2. Розрахунок обсягу викидів/поглинання з підтоплених органічних ґрунтів не поділяється на розрахунок викидів/поглинання парникових газів з ґрунтів та з дзеркала водної 107

поверхні штучних водойм, розташованих у межах підтоплених органічних ґрунтів. Поєднання цих двох підкатегорій обумовлене тим, що як у підтоплених ґрунтах, так і в каналах домінують однакові процеси кругообігу вуглецю та азоту, що уніфікує методичні підходи та дозволяє їх об’єднання. Оцінка викидів/поглинання парникових газів проводиться за Рівнем 3 згідно з рекомендаціями керівництва Wetlands Supplement (2013) із використанням модельних розрахунків, що верифікуються інструментальними замірами потоків на еталонних ділянках із використанням методів мікрокліматичних досліджень (eddy covariance method). Опис моделі та алгоритму розрахунків із використанням даної моделі, наведено у Додатку 1. Втрати вуглецю з резервуару «ґрунт» органічних ґрунтів у результаті виносу розчинної органічної речовини (Dissolved Organic Carbon - DOC) оцінюються для даної категорії земель за Рівнем 1 відповідно до рекомендацій керівництва Wetlands Supplement (2013). Втрати вуглецю з резервуару «ґрунт» органічних ґрунтів у результаті виносу твердих частинок органічної речовини (Particulate Organic Carbon - POC) і розчинних форм мінеральних вуглецевих сполук (Dissolved Inorganic Carbon - DIC) не оцінюються для даної категорії земель (Wetlands Supplement, 2013)). Втрати вуглецю з органічних ґрунтів у результаті виникнення пожеж не оцінюються для даної категорії (Wetlands Supplement, 2013) через малу вірогідність виникнення пожеж на підтоплених органічних ґрунтах. Підтоплені органічні ґрунти України відносяться до категорії «багаті органічні ґрунти», які отримують живлення (воду та поживні речовини) з прилеглих територій і з атмосферними опадами. 1.2.2.1. Розрахунок величини GHG wet organic soils, i, t Розрахунок величини GH wet organic soils, i, t проводиться за формулою (12).

GHG wet organic soils, i, t = N pixels, i, t * GHG pixel i wet organic soils, t

(12)

де:

108

GHG

wet organic soils, i, t

– обсяг викидів/поглинання парникових газів з підтоплених

органічних ґрунтів у межах страти і, у році t (т СО2 - екв./рік). N pixels, i, t – кількість пікселів у межах страти і, у році t (безрозмірна величина). GHG

pixel i wet organic soils, t

– обсяг викидів/поглинання парникових газів з підтоплених

органічних ґрунтів з площі земної поверхні, еквівалентної площі одного пікселя космічного знімка, який використовується для класифікації земної поверхні згідно зі стратами, у межах страти і, у році t (т СО2 - екв./рік). Кількість пікселів станом на рік t кожної з страт розраховується з використанням програмного забезпечення ArcGIS. Розрахунок величини GHG pixel i wet organic soils, t проводиться за формулою (13).

GHG pixel i wet organic soils, t = GHG СО2 pixel i wet organic soils, t + 21*GHG СН4 pixel i wet organic soils, t (13) де: GHG

pixel i wet organic soils, t

– обсяг викидів/поглинання парникових газів з підтоплених

органічних ґрунтів з площі земної поверхні, еквівалентної площі одного пікселя космічного знімка, який використовується для класифікації земної поверхні згідно зі стратами, в межах страти і, у році t (т СО2 екв./рік * pixel). GHG СО2 pixel i wet organic soils, t – обсяг викидів/поглинання парникових газів у формі СО2 з підтоплених органічних ґрунтів з площі земної поверхні, еквівалентної площі одного пікселя космічного знімка, який використовується для класифікації земної поверхні згідно зі стратами, в межах страти і, у році t (т СО2 екв./рік * pixel). GHG СН4 pixel i wet organic soils, t – обсяг викидів парникових газів у формі СН4 з підтоплених органічних ґрунтів з площі земної поверхні, еквівалентної площі одного пікселя космічного знімка, який використовується для класифікації земної поверхні згідно зі стратами, в межах страти і, у році t (т СО2 екв./рік * pixel). S pixel – площа земної поверхні, еквівалентна площі одного пікселю космічного знімка, який використовується для отримання просторових даних щодо характеру рослинного покриву, запасів живої надземної біомаси та рівня ґрунтових вод, (м2). 109

21 – коефіцієнт перерахунку парникового ефекту потоку парникових газів у формі СН4 у еквівалент СО2, (безрозмірна величина). Величини GHG СО2 pixel

i wet organic soils, t

та GHG СН4 pixel

i wet organic soils, t

розраховуються з

використанням модельних розрахунків згідно з алгоритмом, наведеним у Додатку 1. 1.2.2.2. Розрахунок величини GHG DOC wet organic soils, t Розрахунок величини GHG

DOC wet organic soils, t

проводиться за Рівнем 1 згідно з

рекомендаціями керівництва Wetlands Supplement (2013) та використанням значень типових коефіцієнтів за формулою (14).

GHG DOC wet organic soils, t = S wet organic soil, t * EF DOC wet organic soils, t * 44/12 (14) де: GHG

DOC wet organic soils, t

– обсяг викидів парникових газів у формі DOC з підтоплених

органічних ґрунтів станом на рік t (тон СО2-екв./рік). S wet organic soil, t – площа земної поверхні під підтопленими органічними ґрунтами станом на рік t (га). EF

DOC wet organic soils, t

– обсяг викидів парникових газів у формі DOC з підтоплених

органічних ґрунтів (тон С/рік * га), (типове значення 0,26 тон С/рік * га). 44/12 – коефіцієнт перерахунку молярної маси вуглецю в молярну масу СО2, (безрозмірна величина). Розрахунок S wet organic soil, t проводиться за формулою (15):

S wet organic soil, t = ∑(N pixels, i, t * S pixel)

(15)

де: S wet organic soil, t – площа земної поверхні, вкрита підтопленими органічними ґрунтами станом на рік t (га). N pixels, i, t – кількість пікселів у межах страти і, у році t (безрозмірна величина). 110

S pixel – площа земної поверхні, еквівалентна площі одного пікселю космічного знімка, який використовується для отримання просторових даних щодо характеру рослинного покриву, запасів живої надземної біомаси та рівня ґрунтових вод, (м2). 1.3. Класифікація земної поверхні на страти Для потреб даної методики з оцінки викидів/поглинання парникових газів з органічних ґрунтів України з використанням модельних розрахунків, земна поверхня класифікується за наступними параметрами: 1) тип ґрунту (органічний – мінеральний), 2) рівень стояння ґрунтових вод (осушені – підтоплені – дзеркало води), 3) характери рослинного покриву (типу землекористування), (трав’яниста рослинність – сільськогосподарські культури – чагарники – деревна рослинність), 4) тип органічного ґрунту (болотні ґрунти -

торфувато-болотні ґрунти -

торфовоболотні ґрунти - торфовища низинні - торфовища низинні карбонатні торфовища середньоглибокі і глибокі слабо- і середньорозкладені осушені торфовища середньоглибокі і глибокі сильнорозкладені осушені). Модельний розрахунок потоків СО2, СН4, та N2O проводиться для кожної окремої страти з використанням характерних для даної страти чисельних значень коефіцієнтів моделі. Класифікація земної поверхні на страти за вищенаведеними параметрами проводиться під час аналізу космічних знімків за алгоритмом, опис якого наведено у розділі 2.4.4.1. За результатами класифікації створюються відповідні тематичні шари цифрової мапи, які є складовою частиною ГІС бази даних, що генерує вхідні дані для модельних розрахунків. Перелік відповідних тематичних шарів страт земної поверхні з відповідними атрибутивними таблицями буде наведено в описі структури ГІС бази даних

, яка

генеруватиме вхідні дані для проведення модельних розрахунків викидів/поглинання парникових газів з органічних ґрунтів України. Дана методика передбачає класифікацію земної поверхні на страти за параметром «тип рослинного покриву» до різних рівнів деталізації: починаючи від грубого узагальнення

ГІС база даних знаходиться на стадії розробки.

111

(трав’яниста рослинність – чагарники – деревна рослинність) та продовжуючи в бік подальшої деталізації. Можливі рівні деталізації страт земної поверхні за характером рослинного покриву та відповідні типи землекористування наведено у таблиці 2. Таблиця 2. Можливі рівні деталізації страт земної поверхні органічних ґрунтів за характером рослинного покриву та відповідні типи землекористування в межах органічних ґрунтів України. Тип рослинного покриву

Паренхімні / Рослинні непаренхімні види угрупування

Категорія землекористування

Трав’яниста рослинність

Не поділяється

Пасовища, сіножаті

Сільськогосподарські культури

Не поділяється

Орні землі

Непаренхімні види

Вологі луки з домінуванням Deschampsia caespitosa

Пасовища, сіножаті

Непаренхімні види

Вологі луки з домінуванням Molinia caerulea

Пасовища, сіножаті

Паренхімні види

Угруповання жорстких безлистих злаковидних рослин з родин Cyperaceae та Juncaceae

Пасовища, сіножаті

Трав’яниста рослинність

Паренхімні види

Угруповання низьких кореневищних та низькокупинних осок

Пасовища, сіножаті. Водно-болотні угіддя

Трав’яниста рослинність

Паренхімні види

Угруповання високих Водно-болотні угіддя купинних осок

Трав’яниста рослинність

Паренхімні види

Угруповання високотравних кореневищних

Водно-болотні угіддя

гелофітів (очерет, рогоз)

Чагарники Деревна рослинність

Не поділяється

Пасовища, сіножаті

Не поділяється

Ліс

112

Вихід ґрунтових вод на денну поверхню

Не поділяється

Водно-болотні угіддя

Дана методика передбачає класифікацію земної поверхні в межах органічних ґрунтів за рівнем стояння ґрунтових вод на «осушені» та «підтоплені». До страт, які розташовані на ділянках земної поверхні з осушеними органічними ґрунтами, віднесено всі ділянки земної поверхні з органічними ґрунтами, для яких притаманний вихід рівня ґрунтових вод на денну поверхню лише протягом весняної повені. До страт, які розташовані на ділянках земної поверхні з підтопленими органічними ґрунтами, віднесено всі ділянки земної поверхні з органічними ґрунтами, для яких характерний вихід рівня ґрунтових вод на денну поверхню у період поза весняною повінню та не менш ніж 200 днів на рік. До страт, які розташовані на ділянках земної поверхні з водним дзеркалом (у межах органічних ґрунтів), віднесені ділянки земної поверхні з відкритим водним дзеркалом або вкриті водною рослинністю протягом 360 днів. Варіанти поділу земної поверхні на страти для потреб даної методики за вищенаведеними параметрами представлені в таблиці 3. Перетин стовбців і рядків вказує на основні характеристики страти земної поверхні, виділеної для потреб розрахунку викидів/поглинання парникових газів у межах органічних ґрунтів України. Методика надає можливість збільшення кількості страт земної поверхні у разі подальшої деталізації трав’янистої рослинності на угруповання, деревної рослинності на листяні, хвойні, мішані ліси, та сільськогосподарські культури за певними культурами (овес, пшениця, кукурудза тощо).

Таблиця 3. Варіанти поділу земної поверхні в межах органічних ґрунтів на страти для потреб розрахунку викидів/поглинання парникових газів з органічних ґрунтів України.

113

Примітка: червоним кольором виділені неможливі варіанти поєднання параметрів для класифікації страт земної поверхні для потреб даної методики. 1.4. Верифікація модельних розрахунків Для потреб даної методики, верифікація модельних розрахунків викидів парникових газів з осушених і підтоплених органічних ґрунтів України проводиться згідно з наступним алгоритмом: Інструментальні вимірювання потоків СО2, СН4, та N2O на еталонних ділянках земної поверхні, які представляють виокремлені страти земної поверхні, що використовуються для модельних розрахунків; Збір наземними методами в межах еталонних ділянок земної поверхні вхідних даних, які використовуються для проведення модельних розрахунків потоків СО2, СН4, та N2O між екосистемою та повітрям атмосфери;

114

Розрахунок потоків СО2, СН4, та N2O між екосистемою та повітрям атмосфери в межах еталонних ділянок із використанням моделі, опис якої наведено у Додатку 1; Порівняння результатів оцінки потоків СО2, СН4, та N2O між екосистемою та повітрям атмосфери в межах еталонних ділянок, отриманих інструментальними наземними методами та модельними розрахунками; У разі значних (понад 20%) розбіжностей між даними модельних розрахунків і інструментальних вимірювань, проводиться корекція значень коефіцієнтів, які використовуються в модельних розрахунках, до моменту збігу даних модельних розрахунків та інструментальних вимірювань на 95%; Розрахунок викидів парникових газів відповідно до даної методики для органічних ґрунтів України з використанням значень коефіцієнтів, які забезпечують 95% подібність даних модельних розрахунків та інструментальних вимірювань на еталонних ділянках. 1.4.1. Еталонні ділянки земної поверхні для інструментального вимірювання викидів парникових газів Еталонні ділянки земної поверхні площею 0,5 гектар кожна розташовані в центрі ділянки земної поверхні з гомогенним рослинним покривом площею не менше 1 гектара. Розташування та кількість еталонних ділянок наведено в таблиці 4. Таблиця 4. Розташування та кількість еталонних ділянок для верифікації модельних розрахунків викидів/поглинання парникових газів у межах органічних ґрунтів України, (для потреб даної методики).

Страта

Область

Осушені органічні ґрунти. Трав’яниста рослинність. Паренхімна

Чернігівська

Осушені органічні ґрунти. Трав’яниста рослинність. Паренхімна Осушені органічні ґрунти. Трав’яниста рослинність. Непаренхімна

Рівненська

Чернігівська

Кількість

№ еталонної ділянки

115

Осушені органічні ґрунти. Трав’яниста рослинність. Непаренхімна

Рівненська

Осушені органічні ґрунти. Чагарники

Чернігівська

Осушені органічні ґрунти. Чагарники

Рівненська

Осушені органічні ґрунти. Дерева листяні

Чернігівська

Осушені органічні ґрунти. Дерева листяні

Рівненська

Осушені органічні ґрунти. Дерева хвойні

Чернігівська

Осушені органічні ґрунти. Дерева хвойні

Рівненська

Підтоплені органічні ґрунти. Трав’яниста рослинність. Паренхімна

Чернігівська

Підтоплені органічні ґрунти. Трав’яниста рослинність. Паренхімна

Рівненська

Підтоплені органічні ґрунти. Чагарники

Чернігівська

Підтоплені органічні ґрунти. Чагарники

Рівненська

Підтоплені органічні ґрунти. Дерева листяні

Чернігівська

Підтоплені органічні ґрунти. Дерева листяні

Рівненська

Межі еталонних ділянок мають бути геореференційовані з точністю до 5 м і винесені в окремий тематичний шар цифрової мапи бази даних, яка генерує вхідні дані для модельних розрахунків. 1.4.2. Збір даних наземними методами для потреб коригування коефіцієнтів моделі

116

Потреба у зборі чисельних значень вхідних параметрів для проведення модельних розрахунків обумовлена доцільністю калібрування моделі на розрахунках для еталонних ділянок із наступною верифікацією отриманих значень потоків СО2, СН4, та N2O між екосистемою та повітрям атмосфери інструментальними замірами в межах еталонних ділянок. У разі 95% подібності даних модельних розрахунків та інструментальних вимірювань СО2, СН4, та N2O між екосистемою та повітрям атмосфери в межах еталонних ділянок, проводяться розрахунки викидів/поглинання парникових газів з органічних ґрунтів для території України. У разі розбіжності між даними модельних розрахунків для еталонних ділянок та інструментальними вимірюваннями понад 20%, проводиться коригування чисельних значень коефіцієнтів моделі, які наведені у Списку коефіцієнтів, прийнятих в алгоритмі моделі (додаток 1). Перелік даних для збору наземними методами в межах еталонних ділянок земної поверхні вхідних даних, які використовуються для проведення модельних розрахунків потоків СО2, СН4, та N2O між екосистемою еталонної ділянки та повітрям атмосфери наведено у таблиці 5. Таблиця 5. Перелік вхідних даних для збору наземними методами в межах еталонних ділянок земної поверхні, які використовуються для проведення модельних розрахунків потоків СО2, СН4, та N2O між екосистемою та повітрям атмосфери в межах органічних ґрунтів України, (для потреб даної методики). Параметр

Примітки

Температура повітря (Т), (щомісячно)

Дані отримуються за поточний рік з найближче розташованої метеорологічної станції

Рівень ґрунтових вод (hgr),(подекадно)

Дані отримуються для ділянок земної поверхні з відповідними стратами

Відносна вологість повітря (Otww) (щомісячно)

Сума опадів (R) (щомісячно)

Дані отримуються за поточний рік з найближче розташованої метеорологічної станції Дані отримуються за поточний рік з найближче розташованої метеорологічної станції

117

Індекс типу рослинного покриву / сільськогосподарської культури (Qcrop)

Згідно з класифікацією страт

(разово) Перший місяць з середньодобовою о С Номер першого місяця вегетації (Qveg )

Q Кількість місяців вегетації ( month)

Запаси живої надземної біомаси (Ur)

Сумарний вміст вуглецю у ґрунті (TOC)

Відсоток глини у ґрунті (Clay)

температурою повітря вище +5 Кількість місяців поточного року з середньодобовою температурою повітря вище +5оС Наводяться для ділянок земної поверхні з відповідними стратами. Опис методики збору даних наведено у розділі 2.4.2.1. Дані лабораторії держродючості для ділянок земної поверхні відповідно до визначених страт Дані лабораторії держродючості для ділянок земної поверхні відповідно до визначених страт

Кількість внесених органічних добрив ( Статистичні дані

M fum ) Кількість внесених мінеральних азотних

Статистичні дані

N добрив (

fert )

Вміст амонію у ґрунті (NM4) 1.4.2.1.

Дані лабораторії держродючості для ділянок земної поверхні відповідно до визначених страт

Визначення запасів живої надземної біомаси наземними методами (AGLB

i , tn)

Отримані наземними методами дані застосовуються для корегування коефіцієнтів регресійної залежності, яка використовується під час оцінки запасів живої надземної біомаси дистанційними методами за формулами, викладеними у розділі 2.5 даної методики. Збір даних наземними методами проводиться на еталонних ділянках земної поверхні розміром 100 Х 100 м, які розташовані в межах Чернігівської та Рівненської областей, із визначеними координатами меж із точністю до 5м.

118

Кожний клас/страта земної поверхні представлена мінімум двома еталонними ділянками в двох модельних областях (Чернігівській та Рівненській). Кількість страт земної поверхні та їх перелік наведено у таблиці 3. У разі, коли варіабельність оцінки запасів живої надземної біомаси за певною стратою є високою, кількість еталонних ділянок для цієї страти збільшується до трьох з метою зменшення величини похибки. 1.4.2.1.1.

Методика оцінки фітомаси лук та інших трав’янистих угруповань

Своєрідність лучних екосистем визначається тим, що основним їх компонентом є мезофільні багаторічні трави (головним чином, багаторічні злаки та злакоподібні рослини). Трави утворюють травостій і дернину (верхній шар ґрунту, інтенсивно пронизаний кореневищами та корінням трав). Лучні екосистеми виникають там, де мезофільні трави більш конкурентоздатні, ніж рослини, які відносяться до інших екобіоморф (дерева, чагарники, напівчагарники, мохи, лишайники), тобто в специфічних кліматичних та едафічних умовах. Трав’янисті рослини менш стійкі, у порівнянні з деревами і чагарниками, до різких змін метеорологічних умов (до малосніжних морозних зим, посух тощо), у зв’язку з чим у лучних екосистемах флуктуаційні зміни виражені більш різко, ніж у лісових. На луках, так само як і у степах, є частішими зоогенні флуктуації, пов’язані з масовим розмноженням деяких видів тварин. Однак у той же час, у лучних екосистемах ніколи не відбувається тих катастрофічних порушень, які стаються у лісах при масовому розмноженні деяких видів комах, коли деревний ярус повністю відмирає. На стані лучних екосистем також у значній мірі відображається діяльність людини: у наш час майже усі лучні біоценози використовуються як пасовища або сінокоси, що в деяких випадках і обумовлює наявність у таких місцях саме лучних фітоценозів, оскільки пригнічує розвиток деревних рослин. Усі вищенаведені особливості лучних екосистем необхідно враховувати при організації екологічних досліджень, зокрема визначення запасів біомаси. Для відбору проб надземної фітомаси трав’янистих та трав’янисто-чагарничкових екосистем (лук, трав’яних боліт) використовується метод укосів, а для відбору проб підземної фітомаси – метод монолітів. Оскільки щороку відбувається відновлення травостою та постійне наростання маси надземних органів з початку вегетаційного періоду до його середини або кінця, проби відбираються у період максимального розвитку рослин. Проби слід відбирати у погожий день, краще близько полудня, за відсутності роси. 119

Надземна фітомаса визначається за методом укосу – зрізанням трави з пробних ділянок. Кількість облікових ділянок і загальна облікова площа змінюються в залежності від ступеню однорідності травостоїв та від розмірів ділянок. Найбільш часто використовуються ділянки в 1, 2, 4, 5 м2. Для визначення запасів фітомаси з точністю ±10%, як правило, достатньо 10 ділянок в 1 м2 або трьох-чотирьох ділянок по 4 м2. Для злакових лук, перезволожених лук із домінуванням ситників і осок рекомендовано ділянки у 1 м2 в 10 повторностях, а для трав’янистих угруповань піщаних грив (у зв’язку з їх меншим значенням загального проективного покриття та більшою мозаїчністю) – ділянки у 4м2 у чотирьох повторностях. Надземний ярус зрізують на рівні поверхні ґрунту, використовуючи ножиці або секатор (для цупких стебел). При зрізанні з трави формують снопик, щоб зменшити пошкодження рослини при транспортуванні. Проби відбираються у однакові поліетиленові пакети, у кожний пакет закладається етикетка з номером проби та щільно закривається. На тих же ділянках згодом в окремі пакети збирають опад і підстилку. Для визначення сирої маси проб рекомендовано зважувати їх у лабораторії прямо у закритих пакетах, віднявши потім від отриманої маси вагу пакету та етикетки. Цей спосіб дає можливість більш точно визначити сиру вагу рослин, оскільки за час транспортування у лабораторію частина вологи вже конденсується на стінках пакету. Після зважування, проби необхідно якнайшвидше розібрати по видах рослин та фракціях: зелена маса, сухі минулорічні залишки (які підуть в опад), багаторічні органи (якщо є). Зелена маса кожного виду та фракції закладається у стандартні сухі паперові конверти, на які наноситься етикетка з номером проби та назвою виду (фракції). Конверти зважуються і після віднімання маси конверту отримується значення сирої маси кожного виду (фракції) у пробі. Сума сирих мас за фракціями/видами буде становити число, наближене до сирої маси усієї проби, зваженої до того. Надлишок – маса вологи, що конденсувалася у пакеті, – може бути пропорційно розподілений шляхом додавання до значень маси фракцій/видів (якщо припустити, що всі види транспірували з однаковою інтенсивністю). Визначення запасів фітомаси важливе для наступного моніторингу лучних екосистем, оскільки дає можливість визначати запаси біомаси при різному розподілі домінантів. Для отримання значення сухої маси кожного виду/фракції у пробі конверти з пробами висушуються у сушильній шафі при 110°С до абсолютно сухої ваги і знову зважуються. 120

Сума нетто ваги усіх фракцій/видів становить суху вагу проби. 1.4.2.1.2.

Методика оцінки фітомаси болотних екосистем

Болото – це специфічний природний об’єкт, що характеризується постійним або довгочасним рясним режимом зволоження, переважанням вологолюбної рослинності. Екосистеми боліт не є однорідними і часто формують комплекс з міні-екосистем. Основними територіальними виділами (об’єктами) рослинності боліт є мікроценози, фітоценози, болотні фації, болотні масиви та їх системи. Всі вони мають межі і перебувають під впливом певних провідних факторів, що обумовлюють їх властивості та структуру. Тому кожному з них відповідає свій рівень структурної організації, вивчення якої передбачає застосування різних методів. Для оцінки запасів фітомаси боліт використовуються ті ж базові методи, що й для лук, тобто методи укосів і монолітів. Однак, враховуючи значну мозаїчність рослинного покриву боліт, спершу необхідно зробити найбільш детальніше картування болотного масиву з визначенням болотних фацій (можна використовувати метод картування на основі космічних знімків) і опис флористичного складу кожної фації. 1.4.2.1.3.

Визначення запасів живої надземної фітомаси лісів

У кожному типі лісових екосистем закладається по одній пробній ділянці, де проводяться виміри і спостереження, що не порушують первісного стану фітоценозу. Навколо пробної ділянки слід позначити буферну зону, яка ізолюється від традиційних типів господарської діяльності і використовується для рубання модельних дерев, проведення обліку трав’яного покриву, підліску та підросту, і на якій беруть моноліти для визначення фітомаси коренів, закладають ґрунтові розрізи тощо. Пробна ділянка обирається у найбільш характерному місці досліджуваного фітоценозу з деревостаном, що є найбільш однорідним за усіма лісотаксаційними показниками та за умовами зростання. Пробна ділянка не повинна включати в себе різні за експозицією та крутизною частини схилу. Пробні ділянки слід закладати на відстані не менше 30 м від квартальних просік, доріг, межі та відкритих стін лісу. Не допускається включення у пробну ділянку старих перестійних дерев та наявність «вікон» у полозі.

121

Форму ділянки краще робити прямокутною, з орієнтацією довгої сторони впоперек схилу. Розмір ділянки повинен бути таким, щоб на ньому знаходилося не менше 200 дерев основного елемента лісу: для деревостанів І вікового класу – не менше 0,05 га (50 х10 м); ІІ – 0,10 га (50 х20 м), ІІІ – 0,20 га (100 х 20 м), IV і старше – 0,25 га (100 х 25 м). При цьому клас віку для хвойних і твердолистяних насіннєвих деревостоїв становить 20 років, для інших – 10 років. На пробних ділянках виконується геоботанічний опис із визначенням покриття кожної породи, проводиться облік дерев (живих) з окремим обліком сухостою. У кожного дерева мірною вилкою визначається діаметр на висоті 1,3 м від кореневої шийки (на висоті грудей) та, за допомогою висотоміра (краще оптичного), – висоту дерев. Запас сирої стовбурової деревини (м3/га) за породами визначається за розрахунком запасу стовбурної деревини для модельних дерев, і на їх основі визначаються рівняння зв’язку між вагою (в кг) окремих фракцій фітомаси (деревини та кори стовбурів, гілок, листя та ін.) і d2 або d2h, де d – діаметр стовбурів на висоті грудей (в см), h – висота дерева (в м). Для молодих рослин часто використовується значення діаметрів на висоті 0,3 м (d0,3) або біля кореневої шийки (d0), для фракцій крон – діаметр стовбура на початку крони (dк). Вирахувані залежності, так звані конверсійні коефіцієнти за градаціями віку та повноти насаджень, потім використовуються для підрахунку загального запасу фітомаси у деревостані. Модельні дерева обираються наступним чином. За результатами таксації на пробній ділянці всі дерева розділяються на кілька класів за діаметром (наприклад, три класи) та висотою (якщо у дерев одного діаметру висота значно варіює). Обраховуються значення висоти та діаметру для середнього дерева кожного з класів. Середні дерева знаходять у буферній зоні пробної ділянки, зрізують та зважують окремо кожну фракцію (або її долю): кора, дрібні гілки, листки. Маса деревини стовбура та скелетних гілок визначається через лінійні розміри, використовуючи значення щільності деревини. Облік біомаси підросту та чагарникового ярусу виконується трансектним методом. Уздовж довгої сторони пробної ділянки прокладається трансекта, по якій через рівні проміжки закладаються маленькі пробні ділянки (5х5 м) у 5 – 10 повторностях. На ділянках слід видалити підріст/чагарниковий ярус, що розбирається на надземні фракції та коріння і зважується. Результати екстраполюються на всю площу ділянки. 122

Запаси надземної та підземної фітомаси трав’яного ярусу визначаються стандартним методом укосів і монолітів, як і для трав’янистих екосистем (див. вище), на ділянках в 1м 2 у 10-ти повторностях. Якщо склад трав’яного покриву на загальній пробній ділянці неоднорідний, проби беруть у трьох повторностях з кожного типу трав’яного фітоценозу. 1.4.3. Інструментальні вимірювання потоків парникових газів між екосистемою та повітрям атмосфери Дані модельних розрахунків викидів/поглинання парникових газів з органічних ґрунтів України верифікуються даними прямих наземних інструментальних вимірювань потоків СО2, СН4 та N2O на еталонних ділянках, розташованих у Чернігівській та Рівненській областях, із використанням методу мікрокліматичних досліджень (вихрова коваріація) 14 . Розташування еталонних ділянок для верифікації модельних розрахунків наведено у таблиці 4. Межі еталонних ділянок винесені у відповідний тематичний шар цифрової мапи ГІС бази даних, створеної для потреб даної методики. Вимірювання викидів/поглинання парникових газів з органічних ґрунтів України методом мікрокліматичних досліджень проводиться мобільними установками протягом одного тижня на кожній окремій ділянці. Вимірювання потоків СО2, СН4 та N2O здійснюється за допомогою TGA100A аналізатора з перестроюваним діодним лазером. Маючи в основі лазерну абсорбційну спектроскопію, яка базується на перестроюваному діоді, TGA100A аналізатор слідів газів має необхідну чутливість для вимірювання навколишніх градієнтів слідів газів, серед яких N2O, NO2, NH3, CH4 та CO2, та частотну характеристику, достатню для застосування програм для розрахунку вихрової коваріації. Отримані первинні дані сенсорів надсилаються до одного з партнерів проекту EUROFLUX (http://www.unitus.it/dipartimenti/disafri/progetti/eflux/euro.html) для фільтрації та обрахунку величини викидів закису азоту з одиниці площі земної поверхні.

Chen, W. (Wenjun), Chen, W. (Weirong), Li J., Zhang, Y., Fraser, R., Olthof, I., Leblanc, S. G., and Chen, Zh. Mapping

Aboveground and Foliage Biomass Over the Porcupine Caribou Habitat in Northern Yukon and Alaska Using Landsat and JERS-1/SAR Data, Remote Sensing of Biomass - Principles and Applications, Dr. Lola Fatoyinbo (Ed.), 2012. ISBN: 978-953-51-0313-4, InTech, DOI: 10.5772/19219. – P 243-264.

123

На основі отриманих даних прямих вимірювань потоків СО2, СН4 та N2O з земної поверхні певної страти проводиться верифікація розрахункових даних для ділянок земної поверхні в межах еталонних ділянок. Розраховується похибка розрахункових даних, а також вносяться зміни до коефіцієнтів задля зменшення величини похибки розрахункових даних. 1.4.4. Вхідні дані та їх формат Перелік

вхідних

даних,

які

використовуються

для

потреб

розрахунку

викидів/поглинання парникових газів з ділянок земної поверхні з органічними ґрунтами з різним режимом землекористування, наведено у таблиці 6. Таблиця 6. Вхідні дані, що використовуються для проведення розрахунку викидів/поглинання парникових газів з ділянок земної поверхні з органічними ґрунтами України та їх формат. Параметр

Формат, у якому дані існують

Формат, необхідний для використання за методикою

Межі адміністративних одиниць на рівні району

Тематичний шар цифрової мапи

Тип рослинного покриву

Космічний багатоспектральний

Тематичний шар цифрової мапи

знімок Рівень стояння ґрунтових вод

Дані в форматі Excel або на паперових носіях

Тематичний шар цифрової мапи

Висота земної поверхні над рівнем моря, відносні зміни

Радарний космічний знімок

Тематичний шар цифрової мапи

Об’єм внесених мінеральних азотних добрив

Дані в форматі Excel або на паперових носіях

Тематичний шар цифрової мапи

Об’єм внесених органічних добрив

Дані в форматі Excel або на паперових носіях

Тематичний шар цифрової мапи

Космічний багатоспектральний

Тематичний шар цифрової мапи

Річні запаси живої надземної біомаси

знімок

Тип торфового ґрунту та межі органічного ґрунту

Картографічні матеріали

Тематичний шар цифрової мапи

Питома щільність торфового ґрунту

Дані в форматі Excel або на паперових носіях

Тематичний шар цифрової мапи 124

pH торфового ґрунту

Дані в форматі Excel або на паперових носіях

Тематичний шар цифрової мапи

Вміст амонію в ґрунті

Дані в форматі Excel або на паперових носіях

Тематичний шар цифрової мапи

Вміст нітратів у ґрунті

Дані в форматі Excel або на паперових носіях

Тематичний шар цифрової мапи

Вміст гумусу в ґрунті

Дані в форматі Excel або на паперових носіях

Тематичний шар цифрової мапи

Вологість зав’ядання

Дані в форматі Excel або на паперових носіях

Тематичний шар цифрової мапи

Вологість розриву капілярів

Дані в форматі Excel або на паперових носіях

Тематичний шар цифрової мапи

Найменша вологоємність ґрунту

Дані в форматі Excel або на паперових носіях

Тематичний шар цифрової мапи

Повна вологоємність ґрунту (у шарі 0 – 50 см)

Дані в форматі Excel або на паперових носіях

Тематичний шар цифрової мапи

Середньомісячна температура повітря

Дані в форматі Excel або на паперових носіях

Тематичний шар цифрової мапи

Середньомісячна сума опадів

Дані в форматі Excel або на паперових носіях

Тематичний шар цифрової мапи

Вхідні дані, які знаходяться на паперових носіях або в електронному вигляді у форматі, відмінному від ГІС та/або Excel, переводяться у формат Excel. Вхідні дані, які знаходяться у форматі Excel, переводяться у ГІС формат. 1.4.4.1.

Методи обробки первинних просторових даних (космічних знімків) Обробка

космічних знімків з метою збору просторових даних проводиться за загальноприйнятими методиками, опис яких не включено до даної методики, та передбачає наступні кроки: 1) підбір знімків за строками (липень – серпень), 2) завантаження знімків з архіву, 3) зшивка спектральних каналів за кожною сценою, 4) конвертація знімків у робочий формат, 5) геореференціювання знімків, 6) атмосферна корекція знімків, 7) порізка та зшивка окремих сцен космічних знімків, 125

8) некерована класифікація знімків, 9) верифікація отриманих даних наземними засобами, 10) керована класифікація знімків, 11) визначення рівня невизначеності/похибки класифікації земель за категоріями землекористування. 1.4.4.2. Джерела вхідних даних Дана методика передбачає використання наступних джерел просторової інформації: Багатоспектральні космічні знімки Landsat TM. Розмір пікселя 28 Х 30метрів. Для потреб ретроспективного аналізу; Багатоспектральні космічні знімки RapidEye. Розмір пікселя 5 Х 5 метрів. Для потреб поточного стану; Мапа «Ґрунти України». Масштаб 1 : 200 000. Зйомка 1970 року; Мапа «Торфовища України». Масштаб 1 : 200 000. Зйомка 1970 року; Картосхеми меліоративних систем України. Масштаб 1: 5 000; Картосхеми об’єктів ПЗФ. Масштаб 1: 100 000; Мапа «Адміністративний поділ України». Масштаб 1 : 50 000. Перелік джерел вхідних даних, які використовуються для потреб розрахунку викидів/поглинання парникових газів з ділянок земної поверхні з органічними ґрунтами з різним режимом землекористування, наведено у таблиці 7.

Таблиця 7. Параметри та джерела вхідних даних, які використовуються для потреб розрахунку викидів/поглинання парникових газів з ділянок земної поверхні з органічними ґрунтами України. Параметр

Джерело даних

Межі адміністративних одиниць на рівні району

Тематичний шар цифрової мапи

Тип рослинного покриву

Багатоспектральні космічні знімки Landsat TM / RapidEye

Рівень стояння ґрунтових вод

Геолого-меліоративні експедиції України Радарний знімок 126

Висота земної поверхні над рівнем моря, відносні зміни

Радарний знімок

Обсяг внесених мінеральних азотних добрив

Статистичні дані у розрізі господарств

Обсяг внесених органічних добрив

Статистичні дані у розрізі господарств

Річні запаси живої надземної біомаси

Багатоспектральні космічні знімки Landsat TM / RapidEye

Тип торфового ґрунту та межі органічного ґрунту

Карта «Ґрунти України», масштаб 1 : 200 000. Зйомка 1970 р.

Питома щільність торфового ґрунту

Обласні лабораторії держродючості

pH торфового ґрунту

Обласні лабораторії держродючості

Вміст амонію в ґрунті

Обласні лабораторії держродючості

Вміст нітратів у ґрунті

Обласні лабораторії держродючості

Вміст гумусу в ґрунті

Обласні лабораторії держродючості

Вологість зав’ядання

Обласні лабораторії держродючості

Вологість розриву капілярів

Обласні лабораторії держродючості

Найменша вологоємність ґрунту

Обласні лабораторії держродючості

Повна вологоємність ґрунту (у шарі 0 – 50 см)

Обласні лабораторії держродючості

Середньомісячна температура повітря

Метеорологічні станції України

Середньомісячна сума опадів

Метеорологічні станції України

1.5. Оцінка запасів живої надземної біомаси дистанційними методами (AGLB pixel dry mass, i , p, tn) Запас живої надземної біомаси для потреб даної методики визначається для ділянки земної

поверхні,

еквівалентній

площі

одного

пікселя

космічного

знімку,

який

використовується для дистанційного збору даних. Для визначення запасів живої надземної біомаси використовуються канали L-band JERS-1/SAR backscatter, у поєднанні з Landsat B4/B5. Розрахунок проводиться в два етапи: Перший етап: запаси живої надземної біомаси визначаються за наведеною нижче регресійною залежністю, яка розрахована для території США, з подальшою корекцією даних щодо живої надземної біомаси, отриманих на контрольних ділянках Чернігівської та Рівненської областей. Запаси живої надземної біомаси визначаються за регресійною залежністю, розрахованою для США, протягом періоду, доки відсутні дані верифікації 127

наземними методами. Такий підхід використовується для ретроспективного аналізу та розрахунку викидів/поглинання парникових газів з органічних ґрунтів починаючи з 1990 року. Другий етап: розраховується специфічна для країни регресійна залежність між каналами радарного та багатоспектрального космічних знімків L-band JERS-1/SAR backscatter і Landsat B4/B5 та запасами біомаси, дані про які були зібрані наземними методами на еталонних ділянках. Запаси живої надземної біомаси розраховуються для всієї України за отриманими коефіцієнтами регресійної залежності з використанням дистанційних методів аналізу земної поверхні та космічних знімків. Розрахунок запасів живої надземної біомаси ділянки земної поверхні, що еквівалентна площі одного пікселя космічних знімків, які використано для отримання даних, проводиться за наступними формулами15 (16-17):

AGLB pixel dry mass, i , p, tn = CF * 2 ln (AGLB pixel dry mass, i , p, tn) (16) ln (AGLB pixel dry

mass, i , p, tn)

= 2.3759 * (B4/B5)+0.5542* δ +4.0948 (17)

(r2 = 0.72,) де: B4 – середнє значення спектральної характеристики 9 пікселів (ділянки розміром 3 х 3 пікселя або 90 х 90 метрів) каналу В4 Landsat; B5 – середнє значення спектральної характеристики 9 пікселів (ділянки розміром 3 х 3 пікселя або 90 х 90 метрів) каналу В5 Landsat; Δ – коефіцієнт JERS-1/SAR backscatter.

Chen, W. (Wenjun), Chen, W. (Weirong), Li J., Zhang, Y., Fraser, R., Olthof, I., Leblanc, S. G., and Chen, Zh. Mapping

128

CF = e SEE/2

(18)

де: CF – коефіцієнт корекції під час визначення числа за його значенням логарифму16 ; SEE – стандартна помилка оцінки. SEE = 0.78 За результатами розрахунків створюється тематичний шар цифрової мапи «Запаси живої надземної біомаси станом на t n – 1». Дані, які генеруються тематичним шаром, є вхідними для розрахунку річних викидів/поглинання парникових газів з органічних ґрунтів у формі СО 2, СН4 та N2O. На другому етапі виконуються наступні дії: Проводиться оцінка запасів живої надземної біомаси на еталонних ділянках у відповідності з вимогами збору даних наземними методами для кожної страти. Час збору даних: липень - серпень; Межі ділянок збору даних наземними методами геореференціюються з точністю до 20 м; Визначається середнє значення спектральних характеристик 9 пікселів (3 х 3) каналів Landsat B4 та B5 станом на поточний рік і період збору даних наземними методами в межах кожної страти для ділянок, які розташовані поруч із ділянками збору даних наземними засобами; Визначається середнє значення коефіцієнтів L-band JERS-1/SAR backscatter 9 пікселів (3 х 3) станом на поточний рік у межах кожної страти для ділянок, які розташовані поруч із ділянками збору даних наземними засобами;

Chen, W. (Wenjun), Chen, W. (Weirong), Li J., Zhang, Y., Fraser, R., Olthof, I., Leblanc, S. G., and Chen, Zh. Mapping

129

Визначається лінійна регресійна залежність між середніми значеннями спектральних характеристик каналів космічних знімків L-band JERS-1/SAR backscatter, Landsat B4/B5 і значеннями запасів живої надземної біомаси у відповідних просторових точках. Залежність розраховується станом на поточний/звітний рік (tn); Розрахунок запасів живої надземної біомаси для території України проводиться за формулами 16 – 18 із використанням регресійної залежності, отриманої на контрольних ділянках земної поверхні, розташованими в Чернігівській та Рівненській областях; Створюється тематичний шар цифрової мапи «Запас надземної живої біомаси станом на рік tn». Дані, які генеруються тематичним шаром, є вхідними для розрахунку річних викидів/поглинання парникових газів з органічних ґрунтів України. 1.6. Вихідні дані та їх формат Методика передбачає представлення просторових даних у ГІС форматі у вигляді тематичних цифрових растрових шарів із атрибутивними таблицями та відповідних узагальнених даних у форматі Excel. Повний перелік тематичних шарів цифрової мапи, які складають структуру ГІС бази даних, що генерує вхідні дані для модельних розрахунків, із відповідними атрибутивними таблицями та перелік і структура файлів у форматі Excel наведені в описі структури ГІС бази даних, яка є складовою частиною даної методики (знаходиться у розробці). Перелік основних тематичних цифрових растрових шарів для представлення остаточних даних з оцінки викидів/поглинання парникових газів з органічних ґрунтів, включає: Викиди СО2 з органічних ґрунтів України станом на звітний рік; Викиди СН4 з органічних ґрунтів України станом на звітний рік; Викиди N2О з органічних ґрунтів України станом на звітний рік; Викиди СО2 з резервуарів «ґрунт», «жива надземна біомаса», «жива підземна біомаса», «опад» осушених органічних ґрунтів України станом на звітний рік; Викиди СН4 з резервуарів «ґрунт», «жива надземна біомаса», «жива підземна біомаса», «опад» осушених органічних ґрунтів України станом на звітний рік;

Викиди N2О з 130

резервуарів «ґрунт», «жива надземна біомаса», «жива підземна біомаса», «опад» осушених органічних ґрунтів України станом на звітний рік Викиди СО2 з резервуару «ґрунт» у формі DOC з осушених органічних ґрунтів України станом на звітний рік; Викиди СО2, СН4 та СО з резервуарів «ґрунт», «жива надземна біомаса», «жива підземна біомаса», «опад» осушених органічних ґрунтів у результаті виникнення пожеж протягом звітного року; Викиди СН4 з водних штучних водойм, розташованих у межах осушених органічних ґрунтів України станом на звітний рік; Викиди СН4 з резервуарів «ґрунт», «жива надземна біомаса», «жива підземна біомаса», «опад» підтоплених органічних ґрунтів України станом на звітний рік; Викиди СО2 з резервуарів «ґрунт», «жива надземна біомаса», «жива підземна біомаса», «опад» підтоплених органічних ґрунтів України станом на звітний рік; Викиди СО2 з резервуару «ґрунт» у формі DOC з підтоплених органічних ґрунтів України станом на звітний рік.

131

Додаток 1. Моделювання динаміки органічної речовини в органічних ґрунтах (торфовищах) і викидів вуглецю, метану та закису азоту з цих ґрунтів

1. Підходи до моделювання Динамічне моделювання процесів трансформації органічної речовини ґрунтів є частиною

більш складного завдання

– моделювання процесів ґрунтоутворення і

функціонування ґрунтів та розвитку всієї ґрунтової системи загалом. Таке моделювання є важливим інструментом дослідження функціонування та прогнозування змін ґрунтової системи, кількісної оцінки ролі ґрунтового покриву в балансі парникових газів у атмосфері та в процесах змін клімату. Динамічне моделювання органічної речовини ґрунтів розвивалось як в рамках створення моделей агроекосистем, так і цілком самостійно, здебільшого, для лісових ґрунтів. В процесі розвитку визначились головні концептуальні підходи до оцінки динаміки процесів трансформації органічної речовини рослинних залишків та ґрунтів, а також емісії парникових газів. Так, наведені в монографії [3] результати аналізу процесу мінералізації органічної речовини рослинних залишків та ґрунтів дозволяють зробити висновок, що темп трансформації має два різних етапи: фазу швидкої і фазу повільної мінералізації. Фаза швидкої мінералізації досить коротка і завершується в перші місяці розкладання рослинних залишків, змінюючись тривалою фазою повільної мінералізації. Такий характер динаміки втрати маси рослинних залишків при розкладанні може бути пояснений різними причинами. Так, фазу швидкої мінералізації зазвичай пов’язують із трансформацією свіжого матеріалу рослинних залишків та тими його компонентами, що швидко мінералізуються. Фазу повільної мінералізації пояснюють по-різному: з одного боку, як інгібуючий вплив відносно накопичуваного лігніну, з іншого боку – як результат формування гумусових речовин, що блокують подальше швидке розкладання рослинних залишків. Характер рослинності є потужним фактором, що впливає на гумусоутворення. Оскільки трав'яниста рослинність щорічно відмирає, вона дає найбільший рослинний опад, в основному у вигляді кореневих залишків, що сприяє швидкому з'єднанню продуктів їх розкладу з мінеральною частиною ґрунту та захисту від надлишкової мінералізації. В результаті цього процесу вміст гумусу в ґрунті збільшується. 132

Залишки зелених рослин надходять у ґрунт у вигляді наземного опаду та відмерлої кореневої системи рослин. Кількість органічної речовини, що надходить до ґрунту різниться і залежить від ґрунтово-рослинної зони, складу, віку та густоти насаджень, а також від ступеня розвитку трав'янистого покриву. Найбільш суттєвим джерелом ґрунтової органіки є рослинність, що мобілізує та акумулює в едафотопах запас потенціальної енергії та біофільних елементів. Продуктивність рослинності різних екосистем не є однаковою: у тундрі вона складає від 1–2 т/га за рік сухої речовини, в той час як у вологих тропічних лісах – 30–35 т/га. На ґрунтах, вкритих трав'янистою рослинністю, основним джерелом гумусу є коріння, маса якого у метровому шарі ґрунту складає 8–28 т/га (Степ). Трав'яниста рослинність у зоні хвойних та мішаних лісів (Полісся) на суходільних луках накопичує 6 – 13 т коріння на гектар у метровому шарі ґрунту, під багаторічними сіяними травами – 6 – 15 т/га, а однорічною культурною рослинністю – 3,1–15 т/га органічних решток. Лісова рослинність у результаті рослинного опаду утворює потужну підстилку, тому участь коріння у гумусоутворенні незначна. За ґрунтовим профілем вміст кореневих решток із глибиною зменшується. Ці залишки нерідко використовуються ґрунтовою фауною та мікроорганізмами, внаслідок чого відбувається трансформація органічної речовини у вторинні форми. Хімічний склад органічних решток дуже різноманітний і включає воду (70– 90 %), білки, ліпіди, лігнін, смоли, віск, дубильні речовини. Переважна більшість цих сполук високомолекулярні (мол. маса 104–106). Деревина розкладається повільно, тому що містить багато смол і дубильних речовин, які трансформуються лише специфічною мікрофлорою. Натомість дуже швидко розкладаються бобові трави, збагачені білками та вуглеводами. Зольних елементів у траві багато, а в деревних рослин – мало. В орних ґрунтах джерелом для гумусоутворення служать залишки культурних рослин і органічні добрива. Швидкість і спрямування гуміфікації залежать від багатьох факторів, основними серед яких є кількість і хімічний склад рослинних решток, водний і повітряний режими, склад ґрунтових мікроорганізмів, реакція ґрунтового розчину, гранулометричний склад ґрунту. Можна виділити декілька ситуацій, що характеризують вплив водно-повітряного режиму ґрунту на гуміфікацію: 1)

В аеробних умовах можливі такі варіанти: а) при достатній кількості вологи та

температурі 25–30 °С розклад і мінералізація йдуть інтенсивно, тому гумусу накопичується 133

мало; б) при нестачі вологи утворюється мало органічної маси взагалі, сповільнюються її розклад і мінералізація, тому гумусу утворюється також мало; 2)

В анаеробних умовах при постійному надлишку води і нестачі кисню

уповільнюється

розклад

органічних

залишків,

у результаті

діяльності

анаеробних

мікроорганізмів утворюються метан і водень, які пригнічують мікробіологічну активність, гумусоутворення дуже слабке, органічні залишки консервуються у вигляді торфу (болотні ґрунти); 3)

Чергування оптимальних гідротермічних умов із деяким періодичним

висушуванням ґрунту – найбільш сприятливий варіант для гумусоутворення. В таких умовах відбувається поступовий розклад органічних залишків, гуміфікація є досить інтенсивною, гумус закріплюється в засушливі періоди (чорнозем). Дренування торф’яних ґрунтів викликає емісію двоокису вуглецю CO 2 і закису азоту N2O. Перезволоження торф’яних ґрунтів призводить до пригнічення аеробної емісії CO2 і N2O та до збільшення емісії метану CH4 . Протягом останніх 20 років також відбувався розвиток моделювання викидів парникових газів із органічних ґрунтів (моделі типу «peat soil», «wetland», «forest soil»). Такі моделі досить умовно можна поділити за трьома основними напрямками їх створення. До першого напрямку слід віднести моделі, в яких моделюється динаміка вуглецю у ґрунті та емісія CO2 і CH4 [11; 19; 20; 21]. Другий напрямок складають моделі, в яких розглядаються процеси нітрифікації і денітрифікації азоту в ґрунті та емісія N2O [14; 16]. Комплексні моделі, в яких моделюється динаміка вуглецю у ґрунті, процеси трансформації азоту в ґрунті та емісія CO2, CH4, N2O [12; 13; 15; 18] можна віднести до третього напрямку. Більшість моделей спрямовані на отримання оцінок викидів парникових газів із органічних ґрунтів на регіональному та національному рівнях. 2. Опис моделі динаміки органічної речовини в органічних ґрунтах (торфовищах) і викидів вуглецю, метану і закису азоту з цих ґрунтів 134

(Peat-GHG-Model) Концепція моделювання динаміки органічної речовини в органічних ґрунтах (торфовищах) і викидів вуглецю, метану і закису азоту з цих ґрунтів ґрунтується на принципах, сформульованих для мінеральних ґрунтів у ROTHC- моделі [9; 10] та SUNDIAL [8; 17], що згодом були розвинуті в роботах J. Smith et al. (2010) [18] щодо створення моделі ECOSSE для органічних ґрунтів. В основі принципів лежить обґрунтування концепції розділення органічного матеріалу рослинних залишків і ґрунту на активні і пасивні компартменти та подальшому кількісному опису їхньої динаміки. Структура моделі динаміки органічної речовини в органічних ґрунтах (торфовищах) і викидів вуглецю, метану і закису азоту з цих ґрунтів (Peat-GHG-Model) представлена у вигляді узагальненої блок-схеми на мал. 1. Модель складається з п’яти основних блоків: 1) Блок початкових даних, що включає дані про органічну речовину рослинних залишків, органічний матеріал ґрунту, кількість внесених органічних і мінеральних добрив; 2) Блок факторів довкілля, що включає характеристики водно-фізичних та агрохімічних властивостей ґрунту; 3) Блок розподілу на стійкий органічний матеріал RPM, декомпозиційний органічний матеріал DPM, інертний органічний матеріал IOM; 4) Вуглецевий блок; 5) Азотний блок. Наслідуючи роботу J. Smith et al. (2010) [18], вуглецевий блок моделі (мал. 2) поділяє органічну речовину рослинних залишків та органічну речовину ґрунту на два активних компартменти та один інертний компартмент. Також виокремлено стійкий органічний матеріал RPM, декомпозиційний органічний матеріал DPM, інертний органічний матеріал IOM, пули мікробіологічної біомаси BIO та гумусу HUM. У модель включені всі основні процеси кругообігу C і N, інтенсивність яких описується рівнянням першого порядку. Швидкість протікання процесів буде специфічним параметром для кожного пулу, який залежатиме від впливу таких факторів довкілля, як температура повітря і ґрунту, вологість ґрунту, тип і розміри рослинності, механічний склад ґрунту, pH ґрунт. Під час процесу 135

розкладання відбувається обмін органічної речовини між пулами. За аеробних умов, процес розкладання призводить до втрат вуглецю у вигляді CO2, в той час як за анаеробних умов домінують втрати вуглецю у вигляді CH4 .

136

Мал. 1. Узагальнена блок-схема моделі динаміки органічної речовини в органічних ґрунтах (торфовищах) і викидів вуглецю, метану і закису азоту з цих ґрунтів (Peat-GHG-model):

DPM – матеріали, що розкладаються; НUМ – гуміфікований матеріал; RPM – стійкий матеріал; ІОМ – інертний органічний матеріал; BIO – мікробіологічна біомаса.

120

Мал. 2. Вуглецевий блок моделі динаміки органічної речовини в органічних ґрунтах (торфовищах) і викидів вуглецю, метану і закису азоту з цих ґрунтів (Peat-GHG-model): DPM – матеріали, що розкладаються; НUМ – гуміфікований матеріал; RPM – стійкий матеріал; ІОМ – інертний органічний матеріал; BIO – мікробіологічна біомаса. 121

Азотний блок моделі (мал. 3) розглядає зв'язок вмісту азоту в ґрунті з розкладанням органічного матеріалу ґрунту зі стійким співвідношенням C:N для кожного пулу, яке підтримується в процесі мінералізації або іммобілізації. При розкладанні виділяється NH 4, який у процесі нітрифікації перетворюється на NO3, а згодом – у процесі денітрифікації – на N2O та N2. У цьому блоці також розглядається вплив факторів довкілля (температури повітря та ґрунту, вологості ґрунту, pH ґрунту) на інтенсивність процесів мінералізації, нітрифікації та денітрифікації. У процесі нітрифікації та денітрифікації спостерігається емісія N 2O та N2. Азотний блок (мал. 3) охоплює моделювання основних процесів трансформації форм азоту під впливом факторів навколишнього середовища. Такі процеси включають амоніфікацію, нітрифікацію, денітрифікацію, іммобілізацію, поглинання азоту кореневою системою рослин, винос нітратів за межі шару ґрунту 0 – 50 см під час інфільтрації вологи, емісія N2O при нітрифікації та денітрифікації. Алгоритм моделі динаміки органічної речовини в органічних ґрунтах (торфовищах) і викидів вуглецю, метану і закису азоту з цих ґрунтів (Peat-GHG-Model) складається з вхідної інформації, розрахункових формул та вихідної інформації. Вхідна інформація моделі включає три типи інформації: Перший тип – Характеристика ділянки (поля) з органічним ґрунтом, що охоплює сумарний вміст вуглецю у ґрунті; Відсоток глини у ґрунті; кількість внесених органічних добрив; кількість внесеного азоту з мінеральними добривами; початкові дані про вміст амонію; агрогідрологічні характеристики ґрунту. Другий тип – Рослинність, що містить інформацію про тип природної рослинності; сільськогосподарську культуру на ділянці; номер першого місяця вегетації природної рослинності (сільськогосподарської культури); кількість місяців вегетації природної рослинності

(сільськогосподарської

культури);

масу

надземної

частини

природної

рослинності; кількість кущів або дерев верби в розрахунку на 1 га; урожай основної продукції сільськогосподарської культури.

131

Мал. 3. Азотний блок моделі динаміки органічної речовини в органічних ґрунтах (торфовищах) і викидів вуглецю, метану і закису азоту з цих ґрунтів (Peat-GHG-model)

123

Третій тип – Щомісячна інформація: температура та відносна вологість повітря; рівень ґрунтових вод; сума опадів; кількість днів у кожному місяці; умовна величина, яка показує номер місяцю року; умовна величина, яка показує кількість декад у кожному місяці, коли рівень ґрунтових вод був на глибині 20 см та менше; умовна величина, яка показує наявність вегетації природної рослинності, сільськогосподарської культури у кожному місяці. Розрахункові формули охоплюють розрахунок всіх змінних стану моделі. Розрахунок запасів вологи у ґрунті (рівняння 1 Алгоритму) виконується за залежністю запасів вологи у ґрунті від рівня ґрунтових вод, отриманою на основі матеріалів В.Ф. Шебеко (1970) [6]. Випаровуваність розраховується за формулою М.М. Іванова (1954) [2], а інфільтрація оцінюється за спрощеним рівнянням водного балансу. Температура ґрунту (рівняння 2 Алгоритму) на глибині 20 см розраховується за допомогою регресійних рівнянь для переходу від температури повітря до температури ґрунту, отриманих на основі матеріалів О.М. Шульгіна (1972) [7] та В.Н. Адаменко (1979)[1]. Передбачається розрахунок коефіцієнтів базових та допоміжних рівнянь за методом J. Smith et al. (2010) [18] для розрахунку розкладу органічного матеріалу рослинних залишків і викидів метану (рівняння 3), нітрифікації (рівняння 4) та денітрифікації (рівняння 5). На основі матеріалів проекту «Скорочення викидів парникових газів шляхом відновлення та сталого управління торф’яними болотами в Україні»

встановлені

розрахункові формули (рівняння 6) для розрахунку рослинних залишків для природної рослинності, що охоплюють вологі луки з домінуванням Deschampsia caespitosa, вологі луки з домінуванням Molinia caerulea, угруповання жорстких безлистих злаковидних рослин з родин Cyperaceae та Juncaceae, угруповання низьких кореневищних та низькокупинних осок, угруповання високих купинних осок, зарості високотравних кореневищних гелофітів (очерет, рогоз), та вербу віком до 7 років, 8–10 років, 10–12 років і більше 12 років.

Проект фінансувався урядом Федеративної Республіки Німеччина через Німецький банк реконструкції та

розвитку (KfW Entwicklungsbank) у рамках міжнародної ініціативи щодо адаптації до змін клімату Міністерства довкілля, збереження природних ресурсів та ядерної безпеки (BMU, Німеччина). Проект впроваджувався Українським товариством охорони птахів (USPB – BirdLife Ukraine) у партнерстві із Королівським товариством охорони птахів (RSPB, Велика Британія) та Фундацією Міхаеля Зуккова (Німеччина) за підтримки Міністерства навколишнього середовища України та Національного агенства екологічних інвестицій у 2012-2013 рр. Наукова робота в рамках проекту здійснена під керівництвом Микитюка О.Ю.

145

Для

розрахунку

рослинних

залишків

набору

сільськогосподарських

культур

використовуються регресійні рівняння (рівняння 7), запропоновані в роботі Новікова А.А. (2012) [4]. На основі роботи Польового А.Н. (1983) [5] запропонована система рівнянь (рівняння 8), що дозволяє розділити рослинні залишки за місяцями вегетації природної рослинності або сільськогосподарської культури. Відповідно до роботи J. Smith et al. (2010) [18] розраховується розкладання та подальша динаміка

мінералізації

органічного

матеріалу

нерозкладених

рослинних

залишків

попереднього року, рослинних залишків поточного року, органічного матеріалу ґрунту та органічного матеріалу органічних добрив (рівняння 9 – 19), утворення вуглецю та амонію, продукування CO2, CH4 в процесі мінералізації органічного матеріалу (рівняння 21 – 36). Розраховується відношення C/N для органічного матеріалу рослинних залишків, органічного матеріалу ґрунту та органічного матеріалу органічних добрив і сумарного значення для всієї системи (рівняння 37). На основі роботи Parton W.J., Mosier A.R. et al. (1996) [14] виконується розрахунок нітрифікації, денітрифікації та викидів N2O, NO, N2 під час протікання згаданих процесів (рівняння 38 – 39), оцінено звітрюваність амонію при внесенні органічних та мінеральних добрив (рівняння 40). Проводиться розрахунок виносу нітратів (рівняння 41) за межі шару ґрунту 0 – 50 см за рахунок інфільтрації вологи у нижчі шари ґрунту. Виконуються розрахунки іммобілізації азоту (рівняння 42). Поглинання азоту кореневою системою рослин (рівняння 43) розраховується з урахуванням фактичної урожайності сільськогосподарської культури. Рівняння балансу амонію та нітратів у ґрунті (рівняння 44) містить всі складові приходу та розходу цих форм азоту в ґрунті. Розрахунок сумарної за рік емісії парникових газів виконується наступним чином: – емісія CO2 за допомогою рівняння (36); – емісія CH4 за допомогою рівняння (46); 146

– емісія N2O за допомогою рівняння (47). Вихідна інформація включає щомісячні значення емісії CO2, CH4, N2O з ділянки з органічним ґрунтом, поля сільськогосподарської культури, розміщеної на торф’яному ґрунті, та сумарну кількість емісії CO2, CH4 і N2O за рік.

Література 1. Адаменко В.Н. Мелиоративная микроклиматология. – Л.: Гидрометеоиздат, 1979. – 183 с. 2. Иванов Н.Н. Об определении величин испаряемости //Известия ВГО, 1954. – Т. 86. – № 2. 3. Моделирование динамики органического вещества в лесных экосистемах. /Под ред. В.Н. Кудеярова. – М.: Наука, 2007. – 380 с. 4. Новиков А.А. Обоснование роли корневых и пожнивных остатков в агроценозах //Научный журнал Куб. ГАУ, 2012. – № 78 (04). – С. 1-10. 5. Полевой А.Н. Теория и расчет продуктивности сельскохозяйственных культур. – Л.: Гидрометеоиздат, 1983. – 175 с. 6. Шебеко осушения

В.Ф.

Расчеты

режима

увлажнения при

проектировании

заболоченных территорий //В сб.: Увлажнение осушаемых земель. – М.: Колос, 1974. – С. 8-13. 7. Шульгин А.М. Климат почвы и его регулирование. – Л.: Гидрометеоиздат, 1972. – 320 с. 8. Bradbury, N.J., A.P. Whitmore, P.B.S. Hart & D.S. Jenkinson. Modelling the fate of nitrogen in crop and soil in the years following the application of 15N-labelled fertilizer to winter wheat //Journal of Agricultural Science (Cambs), 1993 - 121:363-379. 9. Coleman K, Jenkinson DS. RothC-26.3 - A model the turnover of carbon in soil. In: Powlson DS, Smith P, Smith JU (ed) Evaluation of soil organic matter models using existing longterm datasets // NATO ASI Series I, 1996., vol. 38. Springer, Berlin, pp 237–246. 10. Jenkinson, D.C., and J.H. Rayner. The turnover of soil organic matter in some of the Rosamsted classical experiments//Soil Sci, 1977 – 123:298-305.

147

11. Komarov A.S.,Chertov O.Q. et al. EFIMOOD-2 – The system of simulation models of forest growth and elements cycles in forest ecosystems // Ecol. Modeling, 2003. – V. 170. – Р. 373392. 12. Luo G.J., Bruggemann N. et al. Decadal variability of soil CO2, NO, N2O and CH4 fluxes at the Hoglawald forest Germany //Biogeosciences. – 2012. – V. 9. – Р. 1741-1763. 13. Morishita T., Matsuura Y. et al. CO2 , CH4 and N2O fluxes from a larch forest soil in Central Siberia. Symptom of environmental change in Siberia Permafrost Region //Ed. Hatano R. Hokkaido University Press – Sapporo: 2006. – P.1-9. 14. Parton W.J. Mosier A.R. et al. Generalized model for Nz and NzO production from nitrification and denitrification //GLOBAL BIOGEOCHEMIC CYCLES, 1996. –V. 10. – NO. 3. – P. 401-412. 15. Pihlatie M., Pumpanen J. et al. Gas concentration driven fluxes of nitrous oxide and carbon dioxide in boreal forest soil. //Journal compilation, 2007. – B. 59. – P. 458-469. 16. Qusman A.J., Marino M.A. Analytical modeling of nitrogen dynamics in soils and ground water. /Journal of irrigation and drainage. November-December. 1999. – P. 330-337. 17. Smith, J.U., Bradbury, N.J. & Addiscott, T.M. () SUNDIAL: A PC-based system for simulating nitrogen dynamics in arable land //Agronomy Journal, 1996 - 88:38-43 18. Smith J., Gottschalk P., Bellarby J. Model to Estimate Carbon in Organic Soils – Sequestration and Emissions (ECOSSE). //Institute of Biological and Environmental Sciences. Aberden. Scotland. 2010. – 73 p. 19. Van Huissteden, J., Van den Bos, M., and Martcorena-Alvarez, I., 2006, Modelling the effect of water-table management on CO2 and CH4 fluxes from peat soils, Neth. J. Geosci., 85, 318. 20. Van den Bos, R.M., van Huissteden, J. et. al. A Model based assessment of CO2 and CH4 fluxes in coastal peatlands (western Netherlands) for different climate and management scenarios. //In: Van den Bos, R.M.: Human influence on carbon fluxes in coastal peatlands; process analysis, quantification and prediction. – Thesis, Vrije Universiteit (Amsterdam). 2003. 21. Walter B.P., and Heimann M.A process-based, climate-sensitive model to derive CH4 emissions from natural wetlands: Application to five wetland sites, sensitivity to model parameters, and climate //Global Biogeochem. – 2000. 148

Додаток 2.Межі еталонних ділянок для збору даних наземними методами для потреб даної Методики На території України органічні ґрунти розташовані нерівномірно. Понад 95% площ органічних ґрунтів знаходяться в межах північних областей України: Вінницької, Волинської, Житомирської, Київської, Львівської, Полтавської, Рівненської, Сумської, Тернопільської, Харківської, Хмельницької, Черкаської та Чернігівської областей. Поширення органічних ґрунтів у межах України представлено на малюнку 1. Малюнок 1. Розташування органічних ґрунтів України за областями.

149

З вищеозначених північних областей України Волинська, Рівненська та Чернігівська області мають найбільшу площу органічних ґрунтів. Волинська та Рівненська області схожі за характером землекористування та кліматичними умовами. Чернігівська область має відмінні кліматичні умови і характер землекористування. Також у Чернігівській області домінують торфовища, які розташовані в межах річкових долин та мають велику (до 30 км) протяжність при відносно незначній ширині долини (до 1 км). Торфовища, розташовані в Волинській та Рівненській областях, мають більш «озерний» вид, що обумовлено особливостями рельєфу та гідрологічного режиму. Для потреб даної Методики рекомендовано обрати еталонні ділянки в межах Волинської, Рівненської та Чернігівської областей, які б охопили кліматичне різноманіття України, особливості землекористування та гідрологічного режиму. Перелік еталонних ділянок та їхні межі наведено нижче. Рівненська область Розташування та межі п’яти еталонних ділянок, які знаходяться у Рівненській області, наведено на малюнку 2. Еталонна ділянка: Рівненська область. Зарічненський район, сс. Дідківка – Млин. Мелиоративна система «Прип’ять-1». Еталонна ділянка: Рівненська область. Зарічненський район. сс. Кутин – Заозер’я. Еталонна ділянка: Рівненська область. Зарічненський район, сс. Морочне – Сенчиці – Дубчиці – Неньчиці – Мутвиця – Комори. Меліоративна система «Прип’ять-2». Малюнок 2. Розташування та межі еталонних ділянок, які знаходяться у Рівненській області та визначені для збору даних наземними методами з метою розрахунку викидів і поглинання парникових газів з органічних ґрунтів за даною Методикою

150

На малюнку 3 наведені межі еталонних ділянок, розташованих у Зарічненському районі Рівненської області. Малюнок 3. Межі трьох еталонних ділянок, розташованих у Зарічненському районі Рівненської області та обраних для збору даних наземними методами з метою розрахунку викидів і поглинання парникових газів з органічних ґрунтів за даною Методикою 151

Волинська область Розташування та межі двох еталонних ділянок у межах Волинської області наведено на малюнку 4. Малюнок 4. Розташування та межі еталонних ділянок, розташованих у Волинській області та обраних для збору даних наземними методами з метою розрахунку викидів і поглинання парникових газів з органічних ґрунтів за даною Методикою 152

Еталонна ділянка: Волинська область, Любешівський та Камінь-Каширьский райони, с. Брониця – Выримок – Залаззя – Видерта – Мала Глуша - Ворокомле. Межі ділянки наведено на малюнку 5. Малюнок 5. Межі еталонної ділянки, розташованої у Любешівському районі Волинської області та обраної для збору даних наземними 153

методами з метою розрахунку викидів і поглинання парникових газів з органічних ґрунтів за даною Методикою

Еталонна ділянка: Волинська область, Шацький та Старовижівський райони, сс. Положеве, Плоске, Вілиця, Яревище, Лютка, Шменьки, Ратне. Межі ділянки наведено на малюнку 6. Малюнок 6. Межі еталонної ділянки, розташованої в межах Шацького та Старовижівського районів Волинської області та обраної для збору даних наземними методами з метою розрахунку викидів і поглинання парникових газів з органічних ґрунтів за даною Методикою 154

Чернігівська область Еталонна ділянка: Чернігівська область, Козелецький район, сс. Сухиня, Конюшівка, Пилятин, Данівка. Межі ділянки наведено на малюнку 7. 155

Малюнок 7. Межі еталонної ділянки, розташованої у Козелецькому районі Чернігівської області та обраної для збору даних наземними методами з метою розрахунку викидів і поглинання парникових газів з органічних ґрунтів за даною Методикою

Еталонна ділянка: Чернігівська область, Чернігівський район, сс. Петрушин, Стаси, Довге, Терехівка. Межі ділянки наведено на малюнку 8. Малюнок 8. Межі еталонної ділянки, розташованої у Чернігівському районі Чернігівської області та обраної для збору даних наземними методами з метою розрахунку викидів і поглинання парникових газів з органічних ґрунтів за даною Методикою 156

Еталонна ділянка: Чернігівська область, Репкінський район, с. Замглай. Межі ділянки наведено на малюнку 9.

157

Малюнок 9. Межі еталонної ділянки, розташованої у Репкінському районі Чернігівської області та обраної для збору даних наземними методами з метою розрахунку викидів і поглинання парникових газів з органічних ґрунтів за даною Методикою

Еталонна ділянка: Чернігівська область, Городнянський район, сс. Невкля, Тупичів, Великий Листвин, Смичин. Межі ділянки наведено на малюнку 10.

158

Малюнок 10. Межі еталонної ділянки, розташованої у Репкінському районі Чернігівської області та обраної для збору даних наземними методами з метою розрахунку викидів і поглинання парникових газів з органічних ґрунтів за даною Методикою

Еталонна ділянка: Чернігівська область, Ічнянський район, сс.Куликівка, Андріївка, Заудайка, Обичів, Галиця, Петрівка, Мала Дівиця, Товкачівка, Заїзд, Стрільники. Межі ділянки наведено на малюнку 11.

159

Малюнок 11. Межі еталонної ділянки, розташованої у Ічнянському районі Чернігівської області та обраної для збору даних наземними методами з метою розрахунку викидів і поглинання парникових газів з органічних ґрунтів за даною Методикою

160

Еталонна ділянка: Чернігівська область, Ніжинський район, сс.Стодоли, Кукшин, Вертївка, Колісники, м. Ніжин. Межі ділянки наведено на малюнку 12. Малюнок 12. Межі еталонної ділянки, розташованої у Ніжинському районі Чернігівської області та обраної для збору даних наземними методами з метою розрахунку викидів і поглинання парникових газів з органічних ґрунтів за даною Методикою

140

Додаток 3. Шаблон для спрощеного розрахунку викидів парникових газів з органічних грунтів у форматі .xlsx Шаблон додається окремим Excel-файлом GHG_emission_evaluation_organic_soils_SHABLON

.xlsx.

141