Effects of water management on peatland water table and peatland subsidence

Abstract

Drained peatlands are hotspots for carbon dioxide (CO2) and nitrous oxide (N2O) emissions. In Niedersachsen, 69 % of the peatland area is used for agriculture and is responsible for 11 % of the annual CO2 and N2O emissions. Raising peatland water tables to 0.30 m below surface could reduce emissions. In this study, three water regulation methods were tested to raise water table and to maintain grassland use on bog peatlands. In the first method, weirs were installed to block ditches and retain surface runoff within the blocking ditches. For the second method, ditch impoundment, additional water was pumped into the ditches creating constant ditch water levels. The third method, subsurface irrigation, further increased the water table within the grassland by allowing water to flow from the ditch into the bog area via subsurface pipes. Ditch impoundment and subsurface irrigation methods effectively raised the bog water tables. In the summer 2020, the mean water tables for ditch impoundment and subsurface irrigation reached 0.32 m and 0.23 m below surface, while the water table with blocking ditches was much lower with 0.61 m below surface. Overall, the subsurface irrigation method successfully raised the bog water tables and reduced subsidence. Negative aspects of this method are the costs for pipes and weirs, the reduced trafficability and the increased water demand.

Entwässerte Moore sind Hotspots für die Emission von Kohlendioxid (CO2) und Lachgas (N2O). In Niedersachsen werden 69 % der Moorflächen landwirtschaftlich genutzt und sind für 11 % der jährlichen CO2- und N2O-Emissionen verantwortlich. Eine Anhebung des Moorwasserstandes auf 0.30 m unter Geländeoberkante (GOK) könnte die Emissionen verringern. In dieser Studie wurden drei Methoden zur Wasserregulierung getestet, um Moorwasserstände anzuheben und die Grünlandnutzung in einem Hochmoor aufrechtzuerhalten. Für den Grabenanstau wurden Wehre installiert, um Gräben zu blockieren und den Oberflächenabfluss zurückzuhalten. Beim Grabeneinstau wird ein konstanter Wasserspiegel in den Gräben durch zugepumptes Wasser generiert. Bei der Unterflurbewässerung wird der Moorwasserstand weiter erhöht, in dem Wasser aus dem Graben über unterirdische Rohre in die Fläche geleitet wird. Mit dem Grabeneinstau und der Unterflurbewässerung konnten die Moorwasserstände erhöht werden. Im Sommer 2020 erreichten die mittleren Moorwasserstände beim Grabeneinstau und der Unterflurbewässerung 0.32 m und 0.23 m unter GOK, während der Moorwasserstand beim Grabenanstau mit 0.61 m unter GOK deutlich niedriger lag. Insgesamt konnten mit der Unterflurbewässerung Moorwasserstände erfolgreich angehoben und die Höhensackung der Mooroberfläche verringert werden. Negative Aspekte dieser Methode sind die Kosten für Rohre und Wehre sowie die Pumpe, die eingeschränkte Befahrbarkeit und ein erhöhter Wasserbedarf.