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문제 정의
- 따라서 본 연구는 IPCC 2006 지침에 의거하여 국내 배 재배지 내 수체와 토양에 저장되어 있는 탄소와 질소의 양을 평가하는 연구의 일환으로, 1년 동안의 시비에 따라 배과수원의 수체 및 토양의 탄소와 질소 저장량 변화를 파악하고자 하였다. 이를 위해 ‘신고’배 과수원에서의 수체와 토양이 저장하고 있는 탄소 및 질소 저장량(stocks)을 산정하였으며, 이를 동일한 지역에서 수행한 전년도의 연구결과 (Lee et al.
- 본 연구는 1년동안의 시비에 따른 배나무 수체와 토양에 저장되는 탄소와 질소량의 변화를 조사하였다. 당해 년도의 토양 탄소 저장량은 155.
제안 방법
- 2년 동안 측정한 배나무 수체 내에 저장된 탄소 저장량의차이를 통해 ‘신고’배 과수원의 NPP과 토양탄소저장량의 변화를 계산하였다(Table 7).
- , Haan, Germany)로 곱게 갈아 균질화 시켰다. 간 토양 일부를 tin capsule에 담아 원소분석기(Flash 2000, Thermo Scientific, Cambridge, UK)로 총 탄소와 총 질소 함량을 분석하였다.
- 2년 동안 측정한 배나무 수체 내에 저장된 탄소 저장량의차이를 통해 ‘신고’배 과수원의 NPP과 토양탄소저장량의 변화를 계산하였다(Table 7). 과일과 잎은 IPCC 2006 지침의 Tier 3 접근에 의해서는 NPP로 간주되지 않기 때문에, 이를 제외하고 NPP의 변화를 계산하였다. 매년 제거되는 과일과 잎을 제외하면 뿌리에서의 NPP가 가장 높음을 알수 있었으며, 주간과 주지의 경우 작년과 비교(Lee et al, 2013) 할 때, 큰 차이를 보이지 않음을 알 수 있었다.
- , Haan, Germany)로 곱게 갈아 균질화 시킨 후, 원소분석기(Flash 2000, Thermo Scientific, Cambridge, UK)로 총 탄소와 총질소함량을 분석하였다. 과일의 경우 3부분(과육, 과심, 과 피)으로 나누었으므로, 건물중에 가중치를 두어 평균 탄소 및 질소 함량을 구하였다.
- 잎은 총 개수를 기록하였다. 수 체의 각 부위는 세척한 후 생체중을 측정하였으며, 건조오븐(DS-80-2, Dasol Scientific Co., Korea)에서 65℃로 건조 시킨 후 건물중을 측정하였다. 수체 각 부위 시료 일부를 골고루 취하여 분쇄기(MM301, Retsch GmbH & Co.
- 수체 각 부위 시료 일부를 골고루 취하여 분쇄기(MM301, Retsch GmbH & Co., Haan, Germany)로 곱게 갈아 균질화 시킨 후, 원소분석기(Flash 2000, Thermo Scientific, Cambridge, UK)로 총 탄소와 총질소함량을 분석하였다.
- 이를 위해 ‘신고’배 과수원에서의 수체와 토양이 저장하고 있는 탄소 및 질소 저장량(stocks)을 산정하였으며, 이를 동일한 지역에서 수행한 전년도의 연구결과 (Lee et al., 2013)와 비교하여 그 차를 구하였다.
- 토성은 토양을 풍건한 후 2mm 표준 체를 통과한 시료를 과산화수소수[30%(w/v) H2O2]로 토양유기물을 제거한 후 wet-sieving/pippette법으로 분석하였다(Day, 1965). 전용적밀도는 표토와 심토를 구분하여 분석하였는데, 직경 5cm 코어를 이용하여 각각 0-10cm, 11-20cm 깊이에서 채취한 후, 코어 내의 토양을 건조하여(105℃, 48시간) 건토의 중량으로 분석하였다.
- 토양의 화학적인 특성을 분석하기 위해, 배나무 주간으로 부터 약 50cm 가량 떨어진 지점에서 지표로부터 60cm 깊이까지 10cm 간격으로 3반복으로 채취하였다. 채취한 토양은 바로 2 M KCl로 침출하여 질소자동분석기(Kjeltec Auto 1035/1038 System, Tecator AB, Sweden)로 무기태질소(NH4+-N및 NO3--N)를 측정하였다. 남은 토양은 풍건하여 2mm 체로 거른 후 일부를 골고루 취해 분쇄기(MM400, Retsch GmbH & Co.
- (1994)은 토양탄소의 동위원소분할 연구를 통해 표층 토양탄소의 값이 밤나무 잎의 값과 12개월을 주기로 같게 나타난다고 하였는데, 이는 낙엽이 토양탄소의 주요 공급원임을 보여주었다. 토양의 깊이 별 총 탄소 및 질소 함량과 전용적 밀도로부터 단위면적당 탄소 및 질소의 저장량을 깊이 별로 산정하였다(Table 2). 이 역시 토심이 깊어질수록 탄소와 질소의 토양저장량은 감소하였으며, 토심 20cm를 기준으로 함량의 감소가 컸음을 알 수 있었다.
- 토양의 물리적인 특성으로 토성과 전용적밀도를 분석하였다. 토성은 토양을 풍건한 후 2mm 표준 체를 통과한 시료를 과산화수소수[30%(w/v) H2O2]로 토양유기물을 제거한 후 wet-sieving/pippette법으로 분석하였다(Day, 1965).
- 토양의 화학적인 특성을 분석하기 위해, 배나무 주간으로 부터 약 50cm 가량 떨어진 지점에서 지표로부터 60cm 깊이까지 10cm 간격으로 3반복으로 채취하였다. 채취한 토양은 바로 2 M KCl로 침출하여 질소자동분석기(Kjeltec Auto 1035/1038 System, Tecator AB, Sweden)로 무기태질소(NH4+-N및 NO3--N)를 측정하였다.
대상 데이터
- 본 연구가 진행되는 기간(2012년-2013년)에는 15년-17년생 배나무의 시비 기준인 질소, 인, 칼륨이 각각 200kg N･ha-1, 130 kg P･ha-1, 180kg K･ha-1 시비되었다. 2012년에 선정했던 나무중 배나무 3주(3반복)를 선정하여 2013년 8월에 실험수로 사용하였다. 시험포장의 토양은 Udalfs 아목에 속하며 자갈이나 모래가 거의 없고, 심토에 경반층이 있어 배수가 불량하다.
- 본 시험포장에서는 농촌진흥청 배나무 표준재배법(RDA, 2000)에 따라 관수와 시비를 비롯한 시험수의 일반적인 재배관리를 하였다. 본 연구가 진행되는 기간(2012년-2013년)에는 15년-17년생 배나무의 시비 기준인 질소, 인, 칼륨이 각각 200kg N･ha-1, 130 kg P･ha-1, 180kg K･ha-1 시비되었다. 2012년에 선정했던 나무중 배나무 3주(3반복)를 선정하여 2013년 8월에 실험수로 사용하였다.
- 시험 재료는 전라남도 나주에 위치한 농촌진흥청 배시험장 재배포장에 5.0 × 3.0m 간격으로 재식(재식밀도: 667 trees/ha)한 Y자형 신고(Pyrus pyrifolia Nakai cv. Niitaka) 16년생을 사용하였고, 평균 수고는 2.5m였다.
- 재배포장의 토성은 자갈과 모래가 거의 없는 미사질 점토 (silt clay: 모래 71g･kg-1, 미사 419g･kg-1, 점토 510g･kg-1)이 었다. 심층(1.
데이터처리
- yMeans in the same column with different letters represent significantly different values based on Duncan’s multiple range test (p < 0.05).
- 수체와 토양의 탄소와 질소 함량, 토양 무기태 질소농도는 SAS 9.3 Software(SAS Institute, 1988)를 이용하여 5%유의수준에서 분산분석(ANOVA)을 실시하였고, Duncan’s Multiple Range Test를 통하여 평균간의 유의적인 차이를 비교하였다.
이론/모형
- 토양의 물리적인 특성으로 토성과 전용적밀도를 분석하였다. 토성은 토양을 풍건한 후 2mm 표준 체를 통과한 시료를 과산화수소수[30%(w/v) H2O2]로 토양유기물을 제거한 후 wet-sieving/pippette법으로 분석하였다(Day, 1965). 전용적밀도는 표토와 심토를 구분하여 분석하였는데, 직경 5cm 코어를 이용하여 각각 0-10cm, 11-20cm 깊이에서 채취한 후, 코어 내의 토양을 건조하여(105℃, 48시간) 건토의 중량으로 분석하였다.
성능/효과
- 과일과 잎은 IPCC 2006 지침의 Tier 3 접근에 의해서는 NPP로 간주되지 않기 때문에, 이를 제외하고 NPP의 변화를 계산하였다. 매년 제거되는 과일과 잎을 제외하면 뿌리에서의 NPP가 가장 높음을 알수 있었으며, 주간과 주지의 경우 작년과 비교(Lee et al, 2013) 할 때, 큰 차이를 보이지 않음을 알 수 있었다. 이러한 결과를 바탕으로 과일과 잎이 수체의 NPP를 높이는 데 큰 비중을 차지하며, 탄소의 저장량을 높이는 중요한 부분임을 알수 있었다.
- Field(1983)는 잎의 위치에 따라서도 질소함량의 차이가 난다고 했으나, 본 연구에서는 이러한 차이에 관한 것은 목적 밖으로 측정하지 않았다. 수체의 탄소 및 질소 함량은 부위별로 차이가 많았으나, 부위별 건물중(Table 3)의 영향으로 부위별 차이는 감소하였다(Table 5).
- 생체중은 과피보다 과심이 무거웠으나, 건물중은 그 반대였다. 시료 채취 당시 과수원 토양단면 내 무기태 질소(NH4+-N 및 NO3--N) 농도는 과수가 생육하는 데 질소가 부족하지 않게 공급되었음을 확인할 수 있었다(Table 4). 전반적으로 질산태 질소의 농도가 암모늄태 질소의 농도보다 높았는데, 이는 재배지 토양의 통기성이 나쁘지 않아 뿌리의 흡수능력이 저해되지 않았음을 간접적으로 나타내었다(Ro and Park, 2000).
- 3Mg C･ha-1 축적되었다고 보고하였다. 이 결과는 산림의 탄소 흡수량을 산정할 때, 나무가 저장한 NPP 변화량뿐만 아니라 토양에 격리된 탄소량의 변화도 함께 측정하는 것이 Tier 3 수준의 탄소 흡수량 평가에 필수적임을 단적으로 보여주었다. 그러나 산림과는 달리 농경지에서는 비료처리에 따른 토양 탄소 변화량도 주목해야 한다.
- 토양의 깊이 별 총 탄소 및 질소 함량과 전용적 밀도로부터 단위면적당 탄소 및 질소의 저장량을 깊이 별로 산정하였다(Table 2). 이 역시 토심이 깊어질수록 탄소와 질소의 토양저장량은 감소하였으며, 토심 20cm를 기준으로 함량의 감소가 컸음을 알 수 있었다.
- 매년 제거되는 과일과 잎을 제외하면 뿌리에서의 NPP가 가장 높음을 알수 있었으며, 주간과 주지의 경우 작년과 비교(Lee et al, 2013) 할 때, 큰 차이를 보이지 않음을 알 수 있었다. 이러한 결과를 바탕으로 과일과 잎이 수체의 NPP를 높이는 데 큰 비중을 차지하며, 탄소의 저장량을 높이는 중요한 부분임을 알수 있었다. 재배지 토양의 탄소 저장량은 작년 결과(Lee et al.
- 토양 내 총 탄소와 질소 함량은 모두 토심이 깊어질수록 낮아졌다(Table 1). 총 탄소와 질소 함량의 감소 정도는 토심 20cm부근에서 가장 컸는데, 이는 당해 년도의 낙엽과 낙과에 의해 표층에 쌓인 유기물이 경반층으로 인해 깊이 20cm까지만 영향을 미친 것으로 판단된다. Rouhier et al.
후속연구
- 하지만 앞으로 IPCC 2006 지침에 의거한 Tier 3 단계에의 적용과 향후 온실가스 감축을 위한 데이터 베이스 구축에 다년생 과수의 경우 주요 탄소 저장 부위(Table 6)인 과일과 잎의 관리 방안도 함께 장기적으로 고려해야 할 것을 제시한다.
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