Carbon Storage in Peatlands within an Ever-changing Environment - Soil Organic Matter Dynamics in the Context of Active Volcanism

Abstract

In the wake of increasing awareness of global warming, peatland conservation and restoration receive impetus by efforts to sequester carbon. Peatlands comprise a significant component of the global carbon cycle as they store up to 30% of global soil carbon. Carbon accumulation in Histosols, the most common organic soils of peatlands, is usually directed by hydrology and vegetation characteristics and the chemical composition of organic carbon. Mineral soil constituents, an important contributor for carbon accumulation and stability in mineral soils, are usually not considered important in Histosols. However, there is a growing body of evidence regarding the importance of mineral material in the volcanic ejecta for the carbon dynamics of peatlands in volcanic regions. Windborne volcanic ejecta certainly affect Histosols in Iceland. The island is one of the most active volcanic places in the world, and amongst the most dynamic of aeolian environments due to strong winds and a globally unmatched extent of volcaniclastic deserts. The aim of this PhD thesis was to investigate carbon dynamics in Icelandic Histosols under the varying impact of windborne mineral material. The research provides evidence for the co-importance of vegetation and carbon characteristics, and mineral soil constituents, for carbon dynamics in Icelandic peatlands. Particularly interesting is the positive relationship between minerals like allophane and ferrihydrite and certain carbon groups as well as shifts in carbon structure and stability around thick tephra deposits. This should be taken into consideration in projections of the effects of pressure such as by climate change and drainage on carbon cycling within peatland ecosystems.

Á undanförnum árum hefur vitund almennings um loftslagshlýnun aukist. Í tengslum við það hefur verndun og endurheimt mýra til þess að auka bindingu kolefnis notið vaxandi meðbyrs. Mýrar, eða nánar tiltekið mómýrar, geyma allt að 30% kolefnis jarðvegs á heimsvísu og eru því mikilvægur hlekkur í kolefnishringrás. Helstu áhrifaþættir kolefnisuppsöfnunar í mójörð (lífrænn jarðvegur mómýra) eru að jafnaði vatnsbúskapur, gróðurfarseinkenni og efnasamsetning kolefnis. Steinefni sem eru mikilvægir þættir uppsöfnunar og stöðugleika kolefnis í steinefnajarðvegi, eru venjulega ekki talin móta bindingu kolefnis í mójörð. Nýlegar rannsóknir benda þó til þess að steinefni í formi gjósku og annarra gosefna hafi áhrif á ferli kolefnis í mómýrum á eldvirkum svæðum. Vindborin gosefni hafa því áhrif á mójörð á Íslandi enda er eldvirkni þar með því mesta sem gerist í heiminum. Auk þess eru á landinu óvenju mikil foksvæði þar sem saman fer samspil sterkra vinda og óvenju mikilla auðna sem gjarnan eru þakin fokefnum af eldfjallauppruna. Markmið þessa doktorsverkefnis var að rannsaka ferli kolefnis í íslenskri mójörð undir mismiklum áhrifum vindborinna steinefna. Niðurstöður rannsóknarinnar benda sterklega til þess að samspil af gróðurfarseinkennum, efnasamsetningu kolefnis og steinefnum í jarðvegi móti ferli kolefnis í íslenskum mómýrum. Jákvæð fylgni milli steinefna á borð við allófan og ferrihýdrít og ákveðinna hópa kolefnis er sérstaklega athyglisverð. Einnig eiga sér stað áberandi breytingar á efnasamsetningu og stöðugleika kolefnis samhliða því að þykk gjóskulög leggjast yfir mómýrar. Mikilvægt er að taka tillit til áhrifa steinefna á ferli kolefnis í mómýrum á eldvirkum svæðum þegar spáð er fyrir um afleiðingar umhverfisbreytinga á borð við loftslagsbreytingar og framræslu á hringrás kolefnis í þessum vistkerfum.