WATER MANAGEMENT FOR SUSTAINABLE USE AND PROTECTION OF PEATLANDS

Myrområder (torvmark) er vanlig i humid klima og regioner med betydelig nedbøroverskudd. Myrer dekker store områder i Nord-Europa, og mer enn 6 % av landarealet i Norge. Myrer er viktig for vannkvalitet og vil kunne ha innvirkning på avrenning fra nedbørfelt. I Europa har myrområder blitt drenert for utnytting til jordbruk, skogbruk og uttak av torv. Bruk av myrområder har vært viktig regionalt for livsutkomme og utvikling. Drenering av myr kan medføre negative påvirkninger på vannressurser på grunn av endringer i myrhydrologi, økt erosjon av torv, og utlekking av næringsstoffer og organisk materiale. Klimagassutslipp, myrsynking og torvbrann er også negative effekter av drenering av myrområder. Myrforvaltning krever påpasselig og varsom forvaltning av arealer og vann for å minske ulike påvirkninger på vannressurser og deres økosystemtjenester (drikkevann, rekreasjon, karbonbinding, tilbakeholding av vann etc.). WATERPEAT tar sikte på å utvikle det vitenskapelige kunnskapsgrunnlaget for myr og vannforvaltning for ulike typer myrområder som finnes i torvrike områder i Nord-Europa og Indonesia. Det norske teamet har instrumentert ei drenert skogkledd myr (Akersmyra, nær Tønsberg) hvor det foreligger langsiktige overvåkingsdata om skogbiomasse og et tilstøtende uberørt referanseområde (Gjennestadmyra) for å undersøke langsiktige effekter på hydrologi og kunne belyse innvirkning av hydrologi på torvskog, biomasse, myregenskaper og myrsynking. I tillegg er det utført utviklingsarbeid for bruk av nye metoder (digital fotogrammetri og lidardata) med sikte på å muliggjøre kostnadseffektive målinger av myrers terrengnivå og myrsynking (en indikator for torvtap) over store geografiske områder og for lange tidsperioder. Fotogrammetriske metoder som bruker digitale terrengmodeller og historiske flyfoto for å måle historiske høydenivåer for myroverflata er blitt utviklet og utprøvd på Akersmyra, som tidligere er drenert for skogreising. Resultater fra dette arbeidet og høydedata fra lidarmålinger fra fly er nytta for å sammenlikne metoder for studier av høydenivåer på myr og myrsynking og belyse myrsynkingen forårsaket av dreneringen av Akersmyra, samtidig som resultater fra tidligere nivelleringer i tilknytning til skogreisingsforsøket på Akersmyra er analysert. Erfaringene fra prosjektet tilsier at fjernanalysemåling av terrenghøyder på myr egner seg best for åpne arealer uten skog. Begrensninger for fotogrammetriske metoder er knyttet til tilgang på historiske flybilder, bildekvalitet for gamle flybilder og vegetasjon som hindrer innsyn. Fjernanalyse basert på lidardata og / eller flybilder muliggjør høyoppløselig kartlegging på store myrarealer av terrengform og endringer i denne som følge av myrsynking og andre forhold. Vannivå og vanntemperatur har i 2021 og 2022 blitt registrert hver time i observasjonsbrønner på den drenerte skogdekte Akersmyra og referansemyra Gjennestadmyra. Karakteristisk for den drenerte myra var lavere vannstand, mest utpreget ved lavt vannivå i sommersesongen, og større vannstandsvingninger enn i referansemyra. Mens vannstanden i brønnene ofte lå ca. 10-20 cm lavere på Akersmyra enn i referanseområdet sommeren 2001, lå vannstanden i brønnene ofte ca. 20-40 cm lavere på Akersmyra enn i referanseområdet sommeren 2022. I perioder med stor vanntilførsel vår og høst lå vannstanden nær terrengoverflata både på den drenerte myra og på referansemyra. I begge myrene var vannstanden lavest i slutten av september både i 2021 og 2022. Maksimal vannstandsdybde på Gjennestadmyra var omlag 45 cm både i 2021 and 2022. Raske og store svingninger i vannstand ved høyt vannivå i den drenerte myra kan forklares ved drenering til grøftene, mens langsom synking av vannivået i sommerperioder med dypere vannivå kan forklares med vannstrømning til vegetasjonsdekkets planterøtter, som viser betydningen av vegetasjonen for vannivået i myr med etablert skog og for forvaltning av slike områder. Vanntemperaturen i brønnene har variert mellom ca. 4 og ca. 10 grader celsius på begge myrene.

Data and information on key water quantity and quality processes from experimental sites, a paper on water quality from grasslands public as reported in journal papers. The models DRAINMOD, SWAT and HGS used for peatlands. The SWAT work reported in a PhD thesis and The HGS work will be reported in a PhD thesis at University of Oulu. Use of DRAINMOD was not successful. Studies done on drones remote sensing and airborne photographs. Reporting includes 2 PhD theses at University of Oulu, 2 scientific publications, 3 review papers. The PhD theses are public, the other publications not. A literature review on restoration, water treatment methods and land management options carried out. A report made, but not yet completed. The draft report is available. Pilot tests on mitigation methods carried out. A report on mitigation experiments (leaching control, drainage and runoff water treatments) is public. Two general courses on drainage and one on water management given at University of Oulu. One PhD internal seminar University of Oulu with knowledge generated, Water management in Agriculture and Forestry: Focusing on drainage systems, Agricultural water and nutrient management: novel approaches on water retention and nutrient recycling. A course planned for 2023/2024. Six papers published in leading journals (Science of the Total Environment, Ecological Informatics, Agricultural and Forest Meteorology, Water Resources Research (2 papers), Hydrology Research) and two conference contributions in relevant conferences (EGU General Assembly 2020, AGU 2020 Fall Meeting). Two policy briefs prepared in collaboration with a policy advisory service (ERINN.eu). They will be presented to policymakers (by ERINN) in summer 2023. The majority of this project took place during COVID restrictions, which prevented use of relevant events (e.g. drainage days, water utility days etc.) for communication with stakeholders. The majority of the project took place during COVID restrictions that prevented physical meetings and extensive stakeholder engagement. At the start of the project, the National University of Ireland, Galway partners engaged with Bord na Móna, the major stakeholder for peatlands in Ireland, with a view to understanding the current knowledge gaps in relation to peatland management in Ireland and water quality. 6-monthly meetings were held between the NUIG project team and other stakeholders and experts in this field. The University of Oulu partners arranged a meeting with stakeholders at the kick-off of the project, a Teams meeting seminar was held on peatland issues, and information on the project was sent out. The NIBIO partners discussed with the landowner of the study case and the regional authorities for water environmental protection, talked with stakeholders and sent out information. Methods to monitor, observe and connect the data to internet with better visibility and use of the data by ICT and IoT approaches not applied.

Peatlands are important in several regions as they contribute to many ecosystem services such as drinking water provision, biomass production and flood retention. Peatland drainage leads e.g. to reduced surface water quality, loss in biodiversity and green house gas emission. Peatland water management must consider ways to reduce water-related environmental impacts, produce crops and biomass, limit subsidence and soil loss, prevent fire during droughts, restore and after-use degraded sites. Water management must consider different type of peatlands, different land use options, climate, and socio-economic settings. The potential mitigation options depend on several issues such as land use, peatland type, hydrological setting, climate, geology and the socio-economic setting. Several recommendations for future peatland management have been discussed, suggested and/or required by authorities and NGOs. The options suggested often involve water management with effects on land use and therefore on local communities, land owners and biomass producers. The options outlined should be scientifically sound and tested in practice. Lack of effective, simple and robust water management options to achieve the policy goals result in stakeholders’ frustration, lack of compliance and poor environmental practice guided by an “opportunity driven strategy” rather than “conservation of ecosystem services” approach. This proposal aims to develop the scientific knowledgebase on peatlands and water management for different types of peatlands. A database on peat soil hydrology, water management options and a toolbox on methods for water management will be developed with educational material for capacity building in different regions. This will allow stakeholders to make water management plans on local and catchment scale that meet multiple policy goals and allow a transition for smarter water and land management and suitable solutions to future decision-making.