Lab

Wiktor Kotowski's Lab

Featured research (3)

Ground- and surface-water-fed peatlands (i.e., fens) of temperate Europe face high anthropogenic nutrient loads from atmospheric deposition, agricultural catchment areas, and from peat decomposition, if drained. As a result, nitrogen loads may exceed a fen's natural nutrient removal capacity, leading to increased eutrophication of adjacent water bodies. Therefore, it is important to address possible means to decrease a fen's nutrient load, including nutrient uptake by fen plants. To assess how much fen plants can contribute to nutrient removal by uptake, nutrient stocks of above- and below-ground biomass need to be quantified. Therefore, we investigated nitrogen, phosphorous, and potassium uptake capacities of sedges (Carex species), which are common dominants in fen plant communities. We grew specimens of five Carex species with varying preferences in nutrient availability under controlled, different nutrient levels. We show that Carex above-ground biomass harvest can remove up to one third of a system's total nitrogen even at high loads of about 40 g nitrogen m⁻². Species-specific differences in biomass production, rather than preferences in nutrient availability under natural conditions, were drivers of standing nutrient stocks: Highly productive species, i.e., C. acutiformis and C. rostrata, had highest nutrient standing stocks across all nutrient levels. Amounts of nutrients stored in shoots increased almost linearly with increasing nutrient levels, whereas below-ground nutrient stocks species-specifically increased, saturated, or decreased, with increasing nutrient levels. As a rough estimate, depending on the species, 6–16 cycles of annual above-ground harvest would suffice to decrease nitrogen concentrations from the highest to the lowest level used in this study. Overall, our results indicate that Carex biomass harvest can be an efficient means to counteract anthropogenic nitrogen eutrophication in fens.
Torfowiska stanowią największy lądowy magazyn węgla organicznego. W stanie naturalnym (bagiennym) pochłaniają dwutlenek węgla z atmosfery, akumulując węgiel w torfie. Jeśli się je osuszy, stają się silnymi źródłami gazów cieplarnianych, przyczyniając się do powiększania efektu cieplarnianego. W skali świata odwodnione torfowiska emitują ok. 2 Gt dwutlenku węgla rocznie, co odpowiada ok. 5% antropogenicznych emisji. Celem niniejszego opracowania było oszacowanie emisji gazów cieplarnianych z odwodnionych torfowisk Polski, z uwzględnieniem ich użytkowania, oraz weryfikacja poprawności raportowania tych emisji w ramach Konwencji Klimatycznej ONZ. Oszacowanie emisji oparto na wskaźnikach emisji dwutlenku węgla, metanu i tlenku azotu (I) z gleb torfowych w różnych wariantach użytkowania opracowanych przez Międzyrządowy Panel ds. Zmiany Klimatu (IPCC 2014). Przyjęto całkowitą powierzchnię torfowisk Polski za publikacją „Mires and Peatlands of Europe” (Kotowski i in. 2017) jako 1 495 000 ha, a skalę ich odwodnienia na 86%, co daje szacunkowo 1 255 800 ha torfowisk odwodnionych, w tym 1 110 480 ha nieleśnych i 294 336 ha leśnych. W oparciu o powyższe założenia uzyskano wartość emisji na poziomie 33,9 Mt ekw. CO2, z czego 30,3 Mt ekw. CO2 (89,4%) przypada na sektor rolnictwa, a 3,6 Mt ekw. CO2 (10,6%) na sektor LULUCF (leśnictwo). Przewyższa to wielokrotnie wysokość emisji gazów cieplarnianych z gleb organicznych raportowaną przez Polskę do Konwencji Klimatycznej UNFCCC. Dla obszarów rolniczych oszacowane emisje węgla w postaci dwutlenku węgla i metanu (z zastosowaniem przelicznika 28) są 23,7 razy wyższe niż raportowane przez Polskę do UNFCCC w 2020 roku emisje dwutlenku węgla (metanu nie wykazano w ogóle), a całkowite emisje gazów cieplarnianych z uwzględnieniem tlenku azotu (I) są 6,9 razy wyższe niż w raporcie do UNFCCC. Dla lasów oszacowania emisji przedstawione w niniejszym opracowaniu to odpowiednio 3,8 razy mniej w przypadku emisji węgla (jako CO2 i CH4) i 4,2 razy więcej dla emisji wszystkich gazów cieplarnianych, niż podano w raporcie Polski do UNFCCC. Oszacowano, że ponowne zabagnienie wszystkich odwodnionych torfowisk Polski poprzez zatrzymanie odpływu wody rowami melioracyjnymi pozwoliłoby zredukować emisje gazów cieplarnianych o około 21,7 Mt ekw. CO2. Kluczem do powszechnego przywrócenia warunków bagiennych na torfowiskach, obok tworzenia obszarów dzikiej przyrody, powinna być tzw. paludikultura, czyli bagienne rolnictwo.
Background: In fens, plant species composition is predominantly controlled by two environmental factors: root anoxia and low nutrient availability. Aims: We asked how these filters were reflected to the functional structure of plant communities in natural and drained rich fens. Methods: We analysed traits related to species response to anoxia and nutrient availability, using single-trait and multi-trait approaches in fens of a river valley (Biebrza, Poland). We evaluated results concerning multi-trait indices using a null model consisting of simulated communities. Results: Mycorrhizal status and specific leaf area (SLA) clearly distinguished the communities with different levels of anoxia and nutrient deficiency. Mean values, ranges and variance of canopy height showed the differences in the distribution of plant heights among analysed communities. Conclusions: Functional traits distinguish plant communities of the most endangered mesotrophic fens from eutrophic and drained fens. We highlight the role of nutrient and oxygen deficiency in the assembly of fen vegetation and show the impact of the altered environment on the composition of communities in degraded habitats. We demonstrate that single-trait indices are suitable for identifying of environmental filtering in different types of fen communities. We suggest that caution is justified when using multi-trait indices to assess vegetation patterns.

Lab head

Wiktor Kotowski
Department
  • Department of Plant Ecology and Environmental Conservation / Research Group for Conservarion and Restoration of Ecosystems
About Wiktor Kotowski
  • I am interested in all aspects of the interface between ecosystem ecology and nature conservation, with particular emphasis on wetland and peatland ecosystems. My primary background is plant ecology. My scholar citations page: http://scholar.google.pl/citations?user=oBIzCKoAAAAJ

Members (3)

Łukasz Kozub
  • University of Warsaw
Tomasz Wyszomirski
  • University of Warsaw
Klara Goldstein
  • University of Warsaw