[국내논문]고추재배에서 토성별 토양수분, 토양온도, 무기태 질소 변화에 따른 온실가스배출 평가 Evaluation of Green House Gases Emissions According to Changes of Soil Water Content, Soil Temperature and Mineral N with Different Soil Texture in Pepper Cultivation원문보기
농경지에서 발생되는 온실가스인 $CH_4$, $N_2O$의 배출제어 기술을 구명하기 위하여 수원시에 위치한 국립농업과학원 기후변화생태과 시험포장에서 온실가스 배출시험을 수행하였다. 고추밭에서 토성과 토양수분에 의한 온실가스배출 시험은 2004~2005년 2년간 고추 재배를 하여, 질소를 시용하지 않는 PK와 NPK+ 돈분퇴비 등으로 시비처리를 하였고 온실가스배출에영향을 주는 토양수분, 토양온도 그리고 무기태 질소($NH{_4}^+$, $NO{_3}^-$) 등 관련 요인별로 온실가스배출량을 측정하였다. 이와 같이 밭에서 온실가스 배출에 미치는 영향을 조사하여 온실가스 관리에 필요한 기초 자료로 활용하기 위해 시험한 결과는 다음과 같다. 1) 토성에 따른 $N_2O$ 배출량은 식양토에 비해 사양토에서 74.0~82.1% 적었고, 토양 수분장력 -30 kPa보다 -50 kPa에서 식양토는 13.2%, 사양토는 40.2%가 적었다. 2) $CH_4$ 배출은 식양토에 비해 사양토에서 45.7~61.6%, 그리고 수분장력에 따라 -30kPa보다 -50kPa에서 식양토 69.6%, 사양토 55.8%가 적었다. 3) $N_2O$ 배출에 영향을 미치는 요인은 식양토에서 무기태질소 (51.2%), 토양온도 (25.8%), 토양수분함량 (23.0%), 그리고 사양토에서는 토양수분함량 (39.3%), 토양온도 (36.4%), 무기태질소 (24.3%) 순으로 나타났으며, 식양토에 비해 사양토에서 $N_2O$ 배출에 대한 무기태질소의 기여도가 낮았다.
농경지에서 발생되는 온실가스인 $CH_4$, $N_2O$의 배출제어 기술을 구명하기 위하여 수원시에 위치한 국립농업과학원 기후변화생태과 시험포장에서 온실가스 배출시험을 수행하였다. 고추밭에서 토성과 토양수분에 의한 온실가스배출 시험은 2004~2005년 2년간 고추 재배를 하여, 질소를 시용하지 않는 PK와 NPK+ 돈분퇴비 등으로 시비처리를 하였고 온실가스배출에영향을 주는 토양수분, 토양온도 그리고 무기태 질소($NH{_4}^+$, $NO{_3}^-$) 등 관련 요인별로 온실가스배출량을 측정하였다. 이와 같이 밭에서 온실가스 배출에 미치는 영향을 조사하여 온실가스 관리에 필요한 기초 자료로 활용하기 위해 시험한 결과는 다음과 같다. 1) 토성에 따른 $N_2O$ 배출량은 식양토에 비해 사양토에서 74.0~82.1% 적었고, 토양 수분장력 -30 kPa보다 -50 kPa에서 식양토는 13.2%, 사양토는 40.2%가 적었다. 2) $CH_4$ 배출은 식양토에 비해 사양토에서 45.7~61.6%, 그리고 수분장력에 따라 -30kPa보다 -50kPa에서 식양토 69.6%, 사양토 55.8%가 적었다. 3) $N_2O$ 배출에 영향을 미치는 요인은 식양토에서 무기태질소 (51.2%), 토양온도 (25.8%), 토양수분함량 (23.0%), 그리고 사양토에서는 토양수분함량 (39.3%), 토양온도 (36.4%), 무기태질소 (24.3%) 순으로 나타났으며, 식양토에 비해 사양토에서 $N_2O$ 배출에 대한 무기태질소의 기여도가 낮았다.
Importance of climate change and its impact on agriculture and environment has increased with a rise of greenhouse gases (GHGs) concentration in Earth's atmosphere, which had caused an increase of temperature in Earth. Greenhouse gas emissions such as methane($CH_4$) and nitrous oxide(
Importance of climate change and its impact on agriculture and environment has increased with a rise of greenhouse gases (GHGs) concentration in Earth's atmosphere, which had caused an increase of temperature in Earth. Greenhouse gas emissions such as methane($CH_4$) and nitrous oxide($N_2O$) in the field need to be assessed. GHGs fluxes using chamber systems in the fields(2004~2005) with pepper cultivation were monitored at the experimental plots of National Academy of Agricultural Science(NAAS), Rural Development Administration(RDA) located in Suwon city. $N_2O$ emission during pepper growing period was reduced to 74.0~82.1% in sandy loam soil compared with those in clay loam soil. Evaluating $N_2O$ emission at different levels of soil water conditions, $N_2O$ emission at -50 kPa were lowered to 13.2% in clay loam soil and 40.2% in sandy loam soil compared with those at -30 kPa. $CH_4$ emission was reduced to 45.7~61.6% in sandy loam soil compared with those in clay loam soil. Evaluating $CH_4$ at different levels of soil water conditions, $CH_4$ emission at -50 kPa was lowered to 69.6% in clay loam soil and 55.8% in sandy loam soil compared with those at -30 kPa. It implied that -50 kPa of soil water potential was effective for saving water and reducing GHG emissions. From the path analysis as to contribution factors for $N_2O$ emission, it appeared that contribution rate was in the order of mineral N(51.2%), soil temperature (25.8%), and soil moisture content(23.0%) in clay loam soil and soil moisture content(39.3%), soil temperature (36.4%), and mineral N(24.3%) in sandy loam soil.
Importance of climate change and its impact on agriculture and environment has increased with a rise of greenhouse gases (GHGs) concentration in Earth's atmosphere, which had caused an increase of temperature in Earth. Greenhouse gas emissions such as methane($CH_4$) and nitrous oxide($N_2O$) in the field need to be assessed. GHGs fluxes using chamber systems in the fields(2004~2005) with pepper cultivation were monitored at the experimental plots of National Academy of Agricultural Science(NAAS), Rural Development Administration(RDA) located in Suwon city. $N_2O$ emission during pepper growing period was reduced to 74.0~82.1% in sandy loam soil compared with those in clay loam soil. Evaluating $N_2O$ emission at different levels of soil water conditions, $N_2O$ emission at -50 kPa were lowered to 13.2% in clay loam soil and 40.2% in sandy loam soil compared with those at -30 kPa. $CH_4$ emission was reduced to 45.7~61.6% in sandy loam soil compared with those in clay loam soil. Evaluating $CH_4$ at different levels of soil water conditions, $CH_4$ emission at -50 kPa was lowered to 69.6% in clay loam soil and 55.8% in sandy loam soil compared with those at -30 kPa. It implied that -50 kPa of soil water potential was effective for saving water and reducing GHG emissions. From the path analysis as to contribution factors for $N_2O$ emission, it appeared that contribution rate was in the order of mineral N(51.2%), soil temperature (25.8%), and soil moisture content(23.0%) in clay loam soil and soil moisture content(39.3%), soil temperature (36.4%), and mineral N(24.3%) in sandy loam soil.
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문제 정의
따라서 밭에서는 온실가스 배출에 영향을 주는 요인을 구명하여 온실가스 관리에 필요한 기초 자료를 제공하고자 하였다.
제안 방법
N2O 배출에 대한 기여율은 무기태질소, 토양수분 함량과 토양온도 등의 독립변수들의 상관계수와 표 준 편 회귀계수를 곱하여 구했다. 결정계수는 기여율을 합하여 중상관계수의 제곱을 하였다.
5 m인 PVC 소재로 제작하였다. N2O와 CH4 배출량은고추 정식 18일 후 6월 2일부터 1주일에 2회 측정하였다. 토양의 무기태질소 분석은 1주 1회 실시하였다.
표준시비방법으로 하였다. PK 처리구는 질소를 시용하지 않고 P2O5-K2O를 112-149 kg ha-1, NPK+돈 분 퇴비 처리구는 N-P2O5-K2O를 190-112-149 kg ha-1 로 Ne 3회 분시, P2O5는 전량 기비, K2O는 2회 분시 하였고, 돈분퇴비 15,000 kg ha-1을 시용하였다.
수행하였다. 고추밭에서 토성과 토양수분에 의한 온실가스배출 시험은 2004~2005년 2년간 고추 재배를 하여, 질소를 시용하지 않는 PK와 NPK+ 돈분퇴비 등으로 시비처리를 하였고 온실가스배출에영향을 주는 토양수분, 토양온도 그리고 무기태 질소 (NH4+, NO3-) 등 관련 요인별로 온실가스배출량을 측정하였다.
본 시험에서는 토양수분의 효율성 검정을 위해 식양토와 사양토에 각 관수시점을 -30kPa와 -50kPa 두 처리를 두었으며, tensiometer로 토양수분을 측정하였다. 관수방법은 점적관수로 비 가림 재배를 하였다. 토양수분 장력 -30kPa과 -50 kPa에 해당하는 토양 중량수분 함량은 Eom 등 (1995)의 방법을 이용하였다.
농경지에서 발생되는 온실가스인 CH4, N2O의 배출제어 기술을 구명하기 위하여 수원시에 위치한 국립농업 과학원 기후변 화생태 과 시험포장에서 온실 가스배출시험을 수행하였다. 고추밭에서 토성과 토양수분에 의한 온실가스배출 시험은 2004~2005년 2년간 고추 재배를 하여, 질소를 시용하지 않는 PK와 NPK+ 돈분퇴비 등으로 시비처리를 하였고 온실가스배출에영향을 주는 토양수분, 토양온도 그리고 무기태 질소 (NH4+, NO3-) 등 관련 요인별로 온실가스배출량을 측정하였다.
-30kPa으로 알려져 있다. 본 시험에서는 토양수분의 효율성 검정을 위해 식양토와 사양토에 각 관수시점을 -30kPa와 -50kPa 두 처리를 두었으며, tensiometer로 토양수분을 측정하였다. 관수방법은 점적관수로 비 가림 재배를 하였다.
토양수분 장력 -30kPa과 -50 kPa에 해당하는 토양 중량수분 함량은 Eom 등 (1995)의 방법을 이용하였다. 토양온도 측정은 Hydraprobe (Stevens-water社)를 고추의 근권인 토양 깊이 20 cm에 설치하여 측정하였다. 토양의 무기태 질소는 원소자동분석기(Automatic analyer; FIAstar 5000)로 NH4+-N과 NO3--N을 분석하였다.
N2O와 CH4 배출량은고추 정식 18일 후 6월 2일부터 1주일에 2회 측정하였다. 토양의 무기태질소 분석은 1주 1회 실시하였다.
대상 데이터
고추 (마니따)를 2004년에는 2월 22일에 파종하고 5 월 12일에 정식하였다. 2005년에는 2월 22일에 파종하고 5월 15일에 정식에 정식하였다.
설치된 chamber는 지름이 0.25 m, 높이가 0.5 m인 PVC 소재로 제작하였다. N2O와 CH4 배출량은고추 정식 18일 후 6월 2일부터 1주일에 2회 측정하였다.
재배 및 처리내용 본 시험은 수원시에 위치한 국립농업과학원의 시험포장에서 수행하였다. 시험 토양은 고평통 식양토와 본량통 사양토에서 유기물 함량이 각각 22, 21 g kg1로서 특성은 표 1과 같고 농촌진흥청 토양화학분석법 (NIAST, 1988)에 준하였다.
2005년에는 2월 22일에 파종하고 5월 15일에 정식에 정식하였다. 재식거리는 60X40 cm, 시험구 면적은 64 m, 이였으며, 시험구 배치는 22 요인시험으로 하였다.
데이터처리
곱하여 구했다. 결정계수는 기여율을 합하여 중상관계수의 제곱을 하였다. 그리고 N2O 기여도 평가는 SPSS를 이용하여 다중회귀 분석하였다
결정계수는 기여율을 합하여 중상관계수의 제곱을 하였다. 그리고 N2O 기여도 평가는 SPSS를 이용하여 다중회귀 분석하였다
이론/모형
시료채취 및 분석방법 고추밭의 N2O와 CH4는 비정체형 밀폐형태인 순환형 상자법 (Denmead 등, 1979)을 이용하여 외부로의 공기 유출이 없도록 포집하였다. 설치된 chamber는 지름이 0.
시비는 농촌진흥청 (2006)작물별 시비처방기준에 의한 표준시비방법으로 하였다. PK 처리구는 질소를 시용하지 않고 P2O5-K2O를 112-149 kg ha-1, NPK+돈 분 퇴비 처리구는 N-P2O5-K2O를 190-112-149 kg ha-1 로 Ne 3회 분시, P2O5는 전량 기비, K2O는 2회 분시 하였고, 돈분퇴비 15,000 kg ha-1을 시용하였다.
시험포장에서 수행하였다. 시험 토양은 고평통 식양토와 본량통 사양토에서 유기물 함량이 각각 22, 21 g kg1로서 특성은 표 1과 같고 농촌진흥청 토양화학분석법 (NIAST, 1988)에 준하였다.
관수방법은 점적관수로 비 가림 재배를 하였다. 토양수분 장력 -30kPa과 -50 kPa에 해당하는 토양 중량수분 함량은 Eom 등 (1995)의 방법을 이용하였다. 토양온도 측정은 Hydraprobe (Stevens-water社)를 고추의 근권인 토양 깊이 20 cm에 설치하여 측정하였다.
성능/효과
1) 토성에 따른 N2O 배출량은 식양토에 비해 사양토에서 74.0~82.1% 적었고, 토양 수분장력 -30 kPa 보다 -50 kPa에서 식양토는 13.2%, 사양토는 40.2% 가 적었다.
2) CH4 배출은 식양토에 비해 사양토에서 45.7~ 61.6%, 그리고 수분장력에 따라 -30kPa보다 -50kPa 에서 식양토 69.6%, 사양토 55.8%가 적었다.
3) N2O 배출에 영향을 미치는 요인은 식양토에서 무기태질소 (51.2%), 토양온도 (25.8%), 토양수분 함량 (23.0%), 그리고 사양토에서는 토양수분함량 (39.3%), 토양온도 (36.4%), 무기태질소 (24.3%) 순으로 나타났으며, 식양토에 비해 사양토에서 N2O 배출에 대한 무기태질소의 기여도가 낮았다.
N2O 배출량과 토양수분함량, 토양온도 및 무기태질소의 상관계수는 식양토에서 0.866**, 0.772*, 및 0.927**, 사양토는 0.873**, 0.876** 및 0.883**으로 상관은 고도로유의하여 N2O 배출량에 큰 영향을 주는 것으로 나타났다. Arone 등 (1998)과 Taggart 등 (1997)은 N2O 배출량과 토양 수분함량과는 정의 상관관계가 있다고 하였다.
0%를 설명 할 수 있었다. N2O 배출에 영향을 미치는 요인은 식양토에서 무기태질소 (51.2%), 토양온도 (25.8%), 토양수분함량 (23.0%), 그리고 사양토에서는 토양수분함량 (39.3%), 토양온도 (36.4%), 무기태질소 (24.3%) 순으로 나타났으며, 식양토에 비해 사양토에서 N2O 배출에 대한 무기태질소의 기여도가 낮았다. 이는 Tan 등 (2008)의 토성별 옥수수 재배시험에서 N2O과 밀접한 관련이 있는 NO3-N이 식양토에서보다 사양토에서 더 많이 영향을 미친다고 보고 한 것과 일치한 결과이다.
5%로 나타났다. 고추의 일정 수량을 유지하면서 토양수분 장력 -50 kPa (식양토와 사양토의 토양 중량수분 함량 24.5%와 15.5%에 해당) 관개시점에서 하여야 과다관개를 피하고 온실가스 저감효과를 기대할 수 있는 것으로 나타났다.
2와 같다. 고추의 적정 관개시점인 -50 kPa에서 토양수분 함량의 범위는 식양토 22.2~49.5%, 사양토 16.3~28.8%, 토양온도는 식양토 19.3~28.1 , 사양토 21.0~27.5 로 식양토에서 토양수분과 토양온도의 측정값 범위 폭이 크게 나타났다. N2O 배출량은 전 재배기간 중 토양수분, 토양온도의 변화와 유사한 양상을 보였다.
760의 결과를 얻었다. 따라서 N2O 배출에 대한 3개의 독립변수 (무기태질소, 토양수분함량과 토양온도)에 의해 식양토에서 72.9%, 사양토 76.0%를 설명 할 수 있었다. N2O 배출에 영향을 미치는 요인은 식양토에서 무기태질소 (51.
Clayton 등 (1997)은 영년생 라이그라스 재배 토양에서 N2O 배출은 토양수분, 토양온도, 질소 시비량 그리고 무기태질소량과는 높은 상관관계가 있다고 하였다. 이상과 같이 밭에서 토양수분, 토양온도 그리고 질소 시비를 조절함으로서 토양에서 발생하는 N2O를 현저히 저감시킬 수 있을 것으로 생각된다.
토성별 N2O 배출량과 토양수분, 토양온도 및 무기태질소를 회귀분석한 결과(그림 4), 토양수분, 토양온도와 무기태 질소에서 식양토는 75.0%, 59.6% 및 86.0, 사양토에서 76.2%, 76.8% 및 77.9%로 N2O 배출의 경시적 변이를 설명할 수 있었다.
토양수분 장력 -30 kPa과 -50 kPa에서 토양수분 장력과 토양수분 함량을 비교한 결과, 고추의 관개 시점 인 토양수분 장력 -50 kPa에서는 식양토와 사양토의 토양 중량수분 함량이 각각 24.5%와 15.5%로 나타났다. 고추의 일정 수량을 유지하면서 토양수분 장력 -50 kPa (식양토와 사양토의 토양 중량수분 함량 24.
N2O 배출량은 전 재배기간 중 토양수분, 토양온도의 변화와 유사한 양상을 보였다. 특히 210~240일 (6~8월)은 몬순기후의영향으로 강수량이 집중되는 기간으로 대기온도와 토양수분의 증가로 모든 처리구에서 N2O 배출량이 높았다. 이는 N2O 배출량이 토양수분(Stevens 등, 1997; Arnone 등, 1998; Hou 등, 2000)과 토양온도(Gode and Conrad, 1999)의 영향을 받는다는 기존의 결과와도 일치하였다.
참고문헌 (30)
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