אקולוגיה וסביבה

השפעת הרכב הצמחייה על קצב קיבוע פחמן בגגות ירוקים

13 באוקטובר, 2016

מדידת ריכוז פחמן דו-חמצני בחלקת צורית גבוהה באמצעות מכשיר נייד


מאת

הראל אגרא
מרכז קדס לגגות ירוקים, המכון לאבולוציה, אוניברסיטת חיפה
תמיר קליין
המכון למדעי הקרקע, המים והסביבה, מִנהל המחקר החקלאי – מרכז וולקני
עמיאל וסל
מרכז קדס לגגות ירוקים, המכון לאבולוציה, אוניברסיטת חיפה
ג'יונג'יבר קדס
מרכז קדס לגגות ירוקים, המכון לאבולוציה, אוניברסיטת חיפה
ליאון בלאושטיין
מרכז קדס לגגות ירוקים, המכון לאבולוציה, אוניברסיטת חיפה

גגות ירוקים ("גגות חיים") הם גגות שיש עליהם שכבת מצע גידול וצמחייה. בשנים האחרונות נאסף מידע רב על תרומתם של גגות ירוקים במגוון היבטים: בידוד תרמי של הבניינים וחיסכון באנרגיה; ספיגה וסיוע בניקוז של מי גשמים; תרומה למגוון הביולוגי במרחב העירוני [3]. עם זאת, חסר עדיין מידע לגבי תרומתם לקיבוע פחמן דו-חמצני בתהליך הפוטוסינתזה, ועל-ידי כך הפחתת ריכוזו באוויר העיר, המאופיין ברמות גבוהות יחסית של פחמן דו-חמצני [1]. במחקר המתואר כאן אנו מודדים את קצב קיבוע הפחמן בגגות ירוקים עם הרכבי צמחייה שונים, כאלה המקובלים בגגות בעלי שכבת מצע גידול דקה (אקסטנסיביים). גגות אלה ניתנים להקמה על מרבית המבנים הקיימים, הם מצריכים אחזקה מינימלית, ולכן הם הנפוצים יותר בשימוש. הניסוי מתקיים על גג בית הסטודנט באוניברסיטת חיפה מאז סתיו 2013. בניסוי ארבעה סוגי חלקות (טיפולים), ומכל סוג ישנן חמש חלקות (חזרות) – סך הכול 20 חלקות, בגודל 1X1 מטר. סוגי החלקות הן: א. צמחים חד-שנתיים ממינים ומשפחות שונים; ב. מין בשרני רב-שנתי (צורית גבוהה, Sedum sediforme, להלן צורית); ג. שילוב של חד-שנתיים וצורית; ד. חלקת ביקורת (ללא צמחים). בחלקות החד-שנתיים נזרעה תערובת הומוגנית של כ-1,000 זרעים של 20 מינים חד-שנתיים מקומיים. בחלקות הצורית נשתלו בפיזור אחיד 36 צמחי צורית בני גודל אחיד. קצב קיבוע הפחמן נטו בעלים לכל מין בחלקה נמדד ישירות באמצעות מערכת מדידה מסוג LiCor 6400 XT המצוידת בפנס LED (איור 1). המדידה התבצעה בפברואר תחת אור גבוה (1,000 מיקרומול למ"ר בשנייה; להלן ממ"ש), בריכוז פחמן דו-חמצני של 400 חלקיקים למיליון ובטמפרטורת הסביבה. קצב הקיבוע נקבע לאחר השגת שיווי משקל בערכי המדידה, תוך 4–8 דקות מתחילתה. ההבדלים בין המינים ובין הטיפולים נבדקו באמצעות ניתוח שונויות. מדידת ריכוזי הפחמן הדו-חמצני בחלקה התבצעה באמצעות מכשיר נייד Lutron AQ-9901SD בעל גלאי מסוג NDIR [2]. המדידות נערכו בארבעה ימים שונים במהלך חודש פברואר 2016. החיישן נתלה בגובה של כ-50 ס"מ מעל הקרקע במרכז החלקה, וריכוז הפחמן הד-חמצני נמדד במשך חמש דקות. כל מדידה ארכה שלוש שניות, כך שסך הכול נערכו 100 מדידות בחלקה. מדידה זו פשוטה יחסית, אולם רגישה לתנאים האטמוספריים. לכן, בהיעדר מידע על שכבת הגבול שבין התווך הצמחי לאוויר הפתוח, היא טעונה בדיקה. ההשפעות של שני הגורמים (חד-שנתיים וצורית) על ריכוז הפחמן הדו-חמצני באוויר נבדקו בניתוח דו-גורמי.

איור 1

מדידת ריכוז CO2 בחלקת צורית גבוהה באמצעות מכשיר נייד Lutron AQ עם גלאי מסוג NDIR (Non-Dispersive Infra-Red)

ברמת העלה מדדנו קצבי פוטוסינתזה גבוהים (15–20 ממ"ש) בתלתן כוכבני (Trifolium stellatum) ובתלתן הארגמן (Trifolium purpureum), קצבים בינוניים (8–12 ממ"ש) בחרצית עטורה (Chrysanthemum coronarium), במלעניאל מצוי (Stipa capensis) ובמקור חסידה חלמתי (Erodium malacoides), וקצבים נמוכים (4–6 ממ"ש) בזנב ארנבת בֵּיצני (Lagurus ovatus) ובציפורנית מצרית (Silene aegyptiaca). הקצבים הנמוכים ביותר נמדדו אצל הצורית (1.5 ממ"ש) (איור 2). השפעת הטיפול לא הייתה מובהקת ברמת המין, אולם תלתן הארגמן קיבע יותר בטיפול ללא הצורית, ואילו התלתן הכוכבני – עם הצורית. עם זאת, יש לציין כי לצורית קיבוע פחמן במסלול CAM (Crassulacean Acid Metabolism, כלומר הצמח קולט פחמן דו-חמצני בלילה ומבצע פוטוסינתזה ביום), ולכן ניתן לצפות לערכי קיבוע פחמן גבוהים יותר בשעות הלילה, שלא נמדדו כאן. ברמת החלקה מצאנו השפעה של הגגות הירוקים על ריכוזי הפחמן הדו-חמצני בקרבה המידית לחלקה. בהתאם להשערתנו, ריכוזי הפחמן הדו-חמצני היו נמוכים יותר בחלקות של החד-שנתיים והצורית מאשר בחלקות ללא הצמחייה (איור 2). לא נמצאו הבדלים מובהקים בין טיפולי הצורית לחד-שנתיים, אולם ניתוח התוצאות הראה כי קיימת השפעת גומלין ביניהם: השפעת החד-שנתיים על ריכוזי הפחמן הדו-חמצני הייתה גדולה יותר ללא נוכחות הצורית.

איור 2

קיבוע פחמן דו-חמצני (CO2) בניסוי גגות ירוקים באוניברסיטת חיפה

מימין: קצב קיבוע CO2 בחמישה מינים נבחרים בחלקות, עם שילוב ובלעדיו. תוצאות מבחן שונויות להבדלים בין המינים: F(7,47)=24.05, p<0.001 פוסט–הוק; משמאל: הפחתת ריכוז ה- CO2 בטיפולים השונים לעומת חלקות הביקורת. תוצאות מבחן שונויות דו-גורמי מקנן: השפעת הצורית: X21=1.50, p=0.220, השפעת החד-שנתיים: X21=5.41, p=0.020, השפעת האינטראקציה צורית*חד–שנתיים: X21=9.12, p=0.0030

צמחים חד-שנתיים, ומיני התלתן בפרט, הם מקבעי פחמן חזקים, אך הם מסיימים את מחזור חייהם עם תום עונת הגשמים, ולכן השימוש בהם בגגות ירוקים בעייתי מבחינה אסתטית. הצורית נשארת ירוקה לאורך כל השנה ללא צורך בתחזוקה ובהשקיה, ולכן היא אידאלית לשימוש בגגות ירוקים אקסטנסיביים [3] ובתנאי האקלים בישראל בפרט. אולם על פי תצפיותינו, כאשר מביאים בחשבון שיקולים של קיבוע פחמן ותרומה להקטנת אפקט החממה, השימוש בצורית בנפרד או בשילוב שלה עם חד-שנתיים אינו מיטבי. נראה כי כדי להבטיח קיבוע פחמן מרבי במהלך השנה יש לשלב בגגות המבוססים על צורית גם חלקות סמוכות נפרדות של חד-שנתיים מקבעי פחמן חזקים, כדוגמת התלתן הכוכבני. נוסף על כך, יש לשקול שימוש במינים רב-שנתיים נוספים, המשלבים עמידות ליובש וקיבוע פחמן ברמה שמעל ל-2 ממ"ש, ובעדיפות לשעות היום, ששיאי פליטות הפחמן הדו-חמצני בעיר מתרחשים בהן.

בהתחשב בהיצע המינים העומדים לרשות מתכנני גגות ירוקים בארץ ובעולם, נדרשת שיטת הערכה מהירה לקצב קיבוע הפחמן של הגג כתלות בהרכב המינים. חשיבות נוספת של המחקר היא בדיקת שיטת המדידה הישירה מעל החלקה באמצעות שקלול קצבי הקיבוע של כל אחד מהמינים השונים (ברמת העלה, כפי שביצענו לעיל), שטחי העלווה שלהם, תזמון הפעילות שלהם ורגישותם לאור. אם תצליח המדידה הישירה לספק מדידות אמינות בהתאם למצופה משקלול הגורמים שלעיל, ניתן יהיה לשלבה במערך התכנון של גגות ירוקים.


  1. Getter K, Rowe BD, Robertson GP, et al. 2009. Carbon sequestration of extensive green roofs. Environmental Science and Technology 43: 7564-7570.
  2. Neethirajan S, Jayas DS, and Sadistap S. 2009. Carbon dioxide (CO2) sensors for the agri-food industry – a review. Food and Bioprocess Technology 2: 115-121.‏
  3. Oberndorfer E, Lundholm J, Bass B, et al. 2007. Green roofs as urban ecosystems: Ecological structures, functions, and services. BioScience 57: 823-833.

ציטוט

אגרא ה, קליין ת, וסל ע ואחרים. 2016. השפעת הרכב הצמחייה על קצב קיבוע פחמן בגגות ירוקים. אקולוגיה וסביבה 7(3).
העתק


כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר. שדות החובה מסומנים *

מחקרי סביבה אצלך בתיבה

    מאת

    הראל אגרא
    מרכז קדס לגגות ירוקים, המכון לאבולוציה, אוניברסיטת חיפה
    תמיר קליין
    המכון למדעי הקרקע, המים והסביבה, מִנהל המחקר החקלאי – מרכז וולקני
    עמיאל וסל
    מרכז קדס לגגות ירוקים, המכון לאבולוציה, אוניברסיטת חיפה
    ג'יונג'יבר קדס
    מרכז קדס לגגות ירוקים, המכון לאבולוציה, אוניברסיטת חיפה
    ליאון בלאושטיין
    מרכז קדס לגגות ירוקים, המכון לאבולוציה, אוניברסיטת חיפה

    ציטוט

    אגרא ה, קליין ת, וסל ע ואחרים. 2016. השפעת הרכב הצמחייה על קצב קיבוע פחמן בגגות ירוקים. אקולוגיה וסביבה 7(3).
    העתק

    תכנים נוספים שעשויים לעניין אותך

    בקצרה
    כיצד יכולים פאנלים סולאריים לצמצם פערים חברתיים?
    חלוקת הטוב: כיצד טכנולוגיה מתקדמת יכולה לסייע במיתון אי-שוויון חברתי?
    בקצרה
    ממשק צמחים פולשים בישראל – חידושים ותובנות
    הטיפול בצמחים פולשים בישראל צבר תאוצה מרשימה בעשר השנים האחרונות – במה התקדמנו ומהם האתגרים המרכזיים כיום?
    בקצרה
    ניהול יערות קק"ל ותפקודם כעוגנים טבעיים ברצף השטחים הפתוחים והמסדרונות האקולוגיים
    תורת ניהול היער החדשה קובעת ששמירה על המגוון הביולוגי היא אחת ממטרותיו החשובות של היער, ושאחד העקרונות היישומיים לניהול יער בר-קיימא בישראל הוא שמירה על ערכי טבע ובתי גידול ייחודיים ביערות
    לראש העמוד