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강우 이벤트가 태화산 잣나무 식재림의 각 발생원별 CO2 발생량에 미치는 영향
서상욱 ( Sang Uk Suh ),박성애 ( Sung Ae Park ),심규영 ( Kyu Young Shim ),양병국 ( Byeong Gug Yang ),최은정 ( Eun Jung Choi ),이재석 ( Jae Seok Lee ),김태규 ( Tae Kyu Kim ) 한국환경생물학회 2014 환경생물 : 환경생물학회지 Vol.32 No.4
This study was conducted to find out the soil CO2 emission characteristic due to rain fall pattern and intensity changes. Using Automatic Opening and Closing Chambers (AOCCs), we have measured annual soil respiration changes in Pinus koraiensis plantation at Seoul NationalUniversity experimental forest in Mt. Taehwa. In addition, we have monitored heterotrophic respiration at trenching sites (4×6 m). Based on the one year data of soil respiration and heterotrophicrespiration, we observed that 24% of soil respiration was derived from root respiration. During the rainy season (end of July to September), soil respiration at trenching site and trenching with rainfall interception site were measure during portable soil respiration analyzer (GMP343, Vaisala, Helsinki, Finland). Surprisingly, even after days of continuous heavy rain, soil water content did not exceed 20%. Based on this observation, we suggest that the maximum water holdingcapacity is about 20%, and relatively lower soil water contents during the dry season affect the vital degree of trees and soil microbe. As for soil respiration under different rain intensity, it was increased about 14.4% under 10 mm precipitation. But the high-intensity rain condition, such as more than 10 mm precipitation, caused the decrease of soil respiration up to 25.5%. Taken together, this study suggests that the pattern of soil respiration can be regulated by not only soil temperature but also due to the rain fall intensity.
김건엽(Gun-Yeob Kim),서상욱(Sang-Uk Suh),고병구(Byung-Gu Ko),정현철(Hyun-Cheol Jeong),노기안(Kee-An Roh),심교문(Kyo-Moon Shim) 한국토양비료학회 2008 한국토양비료학회지 Vol.42 No.6
Importance of climate change and its impact on agriculture and environment has increased with the rise Green House Gases (GHGs) concentration in the atmosphere. To slow down the speed of climate change many efforts have been applied in industrial sectors to reduce GHGs emission and to enhance carbon storage. In agricultural sector, many researches have been performed on GHGs emission reduction, but few on the role of carbon sink. In this study, we investigated carbon balance and soil carbon storage in agricultural field in the barley-red pepper and barley-soybean cropping system. With the system for automatic measuring of carbon dioxide, net ecosystem production(NEP) was estimated to be 6.3 ton CO2 ha<SUP>-1</SUP> for N-P-K chemical fertilizer treatment plot and 10.6 ton CO2 ha<SUP>-1</SUP> for N-P-K chemical fertilizer with swine manure treatment plot in the barley-soybean rotation cropping. In the barley-red pepper rotation cropping, it was 12.0 ton CO2 ha<SUP>-1</SUP> for N-P-K chemical fertilizer treatment plot and 13.2 ton CO2 ha<SUP>-1</SUP> for NP-K chemical fertilizer with swine manure treatment plot. Soil carbon storage rate was estimated to be 0.7 ton C ha<SUP>-1</SUP> for the barley-soybean cropping system and 0.5 ton C ha<SUP>-1</SUP> for barley-pepper cropping system. In appeared that agricultural lands may contribute to the greenhouse effect as a potential carbon sink preserving carbon into soil.
에디 공분산 및 자동화 토양챔버 시스템을 이용한 탄소 플럭스 관측 기반 태화산 57년생 잣나무조림지의 탄소흡수능력 평가
이호진 ( Hojin Lee ),주형준 ( Hyungjun Ju ),전지현 ( Jihyeon Jeon ),이민수 ( Minsu Lee ),서상욱 ( Sang-uk Suh ),김현석 ( Hyun Seok Kim ) 한국산림과학회 2021 한국산림과학회지 Vol.110 No.4
산림은 육상생태계에서 가장 큰 탄소흡수원으로 기후변화 대응에 있어 산림의 대기 중 이산화탄소 농도 저감 역할은 중요하다. 최근 ‘2050 탄소중립 계획’에 산림의 탄소흡수 기능의 강화가 기본 방향으로 제시되면서 정확한 산림의 탄소흡수량 산정이 강조되고 있다. 산림부문의 탄소흡수량은 Intergovernmental Panel on Climate Change 지침을 따라 산림 내 생물량, 고사목, 임상 유기물층, 토양층, 수확된 목재제품 등 여러 탄소 저장고 내 탄소축적 변화량으로부터 산정한다. 그러나 국내 산림의 경우 하층 식생을 제외한 주요 수종의 임목 재적 증가로부터 추정한 생물량 증가량만을 산림의 탄소흡수량으로 산정하고 있어 실제 산림의 탄소흡수량과 큰 차이가 발생할 수 있다. 이에 본 연구에서는 경기도 광주시 태화산에 위치한 57년생 잣나무 조림지에서 에디 공분산 시스템과 자동화 토양챔버 시스템을 이용한 탄소 플럭스 관측을 통해 산림의 탄소 교환량 및 순 탄소흡수량을 정량화하고, 이를 현재 산림의 탄소흡수량 산정 방법에 따라 법정림 임분수확표 내 연평균 생장량과 국가 고유계수를 이용하여 계산한 잣나무 조림지 임목의 생물량 증가량과 비교하였다. 또한 탄소 플럭스 관측 기반의 순 탄소흡수량과 잣나무 조림지의 생물량 증가량 및 임상 유기물층의 탄소저장 변화량 등의 차이로부터 나머지 탄소 저장고에서 연간 탄소저장 변화량을 추정하였다. 그 결과 탄소 플럭스로부터 계산한 잣나무 조림지의 연간 순 탄소흡수량은 5.96 MgC ha<sup>-1</sup>으로 생물량 증가로부터 계산한 임목의 연간 탄소흡수량 2.77 MgC ha<sup>-1</sup>보다 약 2.2배 많았다. 연간 임상 유기물층의 탄소저장 변화량은 0.75 MgC ha<sup>-1</sup>로 추정되어, 연간 하층 식생, 고사목, 토양층 등의 탄소 저장고로 유입되는 탄소의 양이 2.45 MgC ha<sup>-1</sup>으로 추정되었다. 본 연구의 결과는 국내 산림이 현재 평가 수준보다 더 큰 탄소흡수원임을 보여주며, 탄소 플럭스 관측과 더불어 하층 식생, 고사목, 토양층 등의 탄소 저장고에서 탄소축적 변화량의 정량화를 통해 더욱 정확한 산림부문 탄소흡수량 산정이 필요함을 시사한다. Forests are the largest carbon (C) sinks in terrestrial ecosystems. Recently, as enhancing forest C sequestration capacity has been proposed as a basic direction of the Republic of Korea’s “2050 Carbon Neutral Strategy,” accurate estimation of forest C sequestration has been emphasized. According to the Intergovernmental Panel on Climate Change guidelines, sequestration quantity is calculated from changes in C stocks in forest C pools, such as biomass, deadwood, litter and soil layer, and harvested wood products. However, in Korea, only the overstory biomass increase is now considered the amount of sequestration quantity, so there can be a significant difference from the actual forest C sequestration. In this study, we quantified forest C exchange through C flux measurement using an eddy covariance system and an automated soil chamber system in a 57-year-old Korean pine plantation located in Mt. Taehwa, Gwangju-si, Gyeonggi-do. Then, the net amount of C sequestration was compared with the amount of the overstory biomass increase. We estimated the annual C stock change in the remaining C pools by comparing the net sequestration amount from the C flux measurement with the overstory biomass increase and C stock change in the litter layer. Therefore, the net C sequestration of the Korean pine plantation estimated from the flux measurement was 5.96 MgC ha<sup>-1</sup>, which was about 2.2 times greater than 2.77 MgC ha<sup>-1</sup> of the overstory biomass increase. The annual C stock increase in the litter layer was estimated to be 0.75 MgC ha<sup>-1</sup>, resulting in a total annual C stock increase of 2.45 MgC ha<sup>-1</sup> in the remaining C pools. Our results indicate that the domestic forest is a larger C sink than the current methods, implying that more accurate calculations of the C sequestration capacity are necessary to quantify C stock changes in C pools along with the C flux measurement.
배 과수원에서 전정가지 유래 탄화물 시용이 토양 탄소 축적에 미치는 영향
이선일 ( Sun Il Lee ),이종식 ( Jong Sik Lee ),김건엽 ( Gun Yeob Kim ),최은정 ( Eun Jung Choi ),서상욱 ( Sang Uk Suh ),나운성 ( Un Sung Na ) 한국환경농학회 2016 한국환경농학회지 Vol.35 No.3
과수원에서 발생하는 전정가지 부산물로부터 생산한 바이오매스 탄화물의 토양내 처리효과를 구명하기 위하여 배 전정가지를 활용하여 탄화물을 생산하고 이를 배 과원 토양에 투입하여 토양 화학성 변화와 토양 탄소 저장 잠재량을 비교 검토하였다. 배 전정가지 유래 탄화물은 방향족 화합물 형태를 유지하고 탄소함량도 62%로 매우 높았으며, 과원 토양의 유기물함량은 탄화물의 투입량이 많을수록 통계적으로 유의하게 증가하였다. 탄화물 투입 166일 후 토양 탄소저장 잠재량은 바이오매스 탄화물 시용 수준이 높을수록 증가하는 경향을 나타냈으며, 통계적으로 유의한 차이를 나타냈다. 대조 구, C-1 그리고 C-2 처리구에서 각각 토양 탄소저장 잠재량은 40.1, 49.3 그리고 57.8 Mg/ha으로 나타났다. 토양 탄소저장 잠재량은 탄화물 투입량에 따라 고도로 높은 상관관계(P < 0.001)를 나타내며 증가하였다. 기울기가 1.496인 1차 회귀방정식을 나타냈으며, 탄화물 투입량이 100 kg/ha 높아 질수록 토양 탄소 저장 잠재량은 0.1496 Mg/ha 증가하였다. 이러한 결과를 미루어 볼 때 장기간 동안 지속적으로 바이오 매스 탄화물을 시용한다면 토양 탄소의 중요한 공급원이 되며 결론적으로 농경지가 토양 탄소저장원으로서의 역할을 할 수 있을 것으로 판단된다. BACKGROUND: Carbonized biomass is increasingly used as a tool of soil carbon sequestration. The objective of this study was to evaluate soil carbon storage to application of carbonized biomass derived from pear tree pruning. METHODS AND RESULTS: The carbonized biomass was a mobile pyrolyzer with field scale, which a reactor was operated about 400~500℃ for 5 hours. The treatments were consisted of a control without input of carbonized biomass and two levels of carbonized biomass inputs as 6.06 Mg/ha, C-1 and 12.12 Mg/ha, C-2. It was shown that the soil carbon pools were 49.3 Mg/ha for C-1, 57.8 Mg/ha for C-2 and 40.1 Mg/ha for the control after experimental periods. The contents of accumulated soil carbon pool were significantly (P < 0.001) increased with enhancing the carbonized biomass input amount. The slopes (1.496) of the regression equations are suggested that carbon storage from the soil was increased about 0.1496 Mg/ha with every 100 kg/ha of carbonized biomass input amount. CONCLUSION: Our results suggest that application of carbonized biomass would be increased the soil carbon contents due to a highly stable C-matrix of carbonized biomass. More long-term studies are needed to be proved how long does carbon stay in orchard soils.
과수원에서 전정가지 유래 탄화물 시용이 토양 탄소 축적에 미치는 영향
이선일 ( Sun-il Lee ),이종식 ( Jong-sik Lee ),김건엽 ( Gun-yeob Kim ),최은정 ( Eun-jung Choi ),서상욱 ( Sang-uk Suh ),나운성 ( Un-sung Na ) 한국환경농학회 2016 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2016 No.-
연간 우리나라 과수원에서 부산물로 발생하는 전장가지양은 약 170만톤으로 추정된다. 이러한 부산물을 자원순환측면에서 탄화물로 변화하여 활용하면 토양 비옥도 상승과 대기 중으로 방출되는 탄소원을 줄일 수 있다. 탄화물은 바이오매스를 환원상태에서 열분해하는 과정을 통해 생성되어지며 장기간동안 탄소를 저장할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 농가 단위에서 이용할 수 있는 탄화장치를 활용하여 전정가지 부산물로 부터 탄화물을 생산하고 농경지에 환원하여 토양 탄소 변화를 비교 검토하였다. 바이오매스 탄화물은 배 전정가지를 400~500℃에서 5시간 동안 열분해하여 제조하여 본 시험에 사용하였다. 시험구 처리는 배 과수에서 발생하는 바이오매스의 단위면적당 발생량과 탄화수율을 근거로 무처리 (Control), 100% (C-1), 200% (C-2) 수준으로 시험구를 배치하였다. 결과적으로 Control, C-1, C-2 처리구의 바이오매스 탄화물 처리량은 각각 0, 6.06, 12.12 Mg ha-1 시용하여 토양 탄소 증대효과를 시험하였다. 토양 탄소pool은 바이오매스 탄화물 시용량이 많을수록 증가하는 경향을 나타냈으며, 통계적으로 유의한 차이를 나타냈다. 대조구, C-1, 그리고 C-2 처리구에서 각각 탄소pool은 40.1, 48.5 그리고 58.3 Mg C ha-1으로 나타났다. 토양 탄소pool은 탄화물 투입량에 따라 고도로 높은 상관관계 (P < 0.001)를 나타내며 증가하였다. 기울기가 0.015인 1차 회귀방정식을 나타냈으며, 탄화물 투입량이 100 kg ha-1 높아질수록 토양 탄소pool은 1.5 Mg ha-1 증가하였다. 이러한 결과를 미루어 볼 때 장기간 동안 지속적으로 바이오매스 탄화물을 시용한다면 토양 탄소의 중요한 공급원이 되며 결론적으로 농경지가 토양 탄소 저장으로서의 역할을 할 수 있을 것으로 판단된다.