콩과 고추재배지에서 양분 공급원별 N₂O 배출량 평가

김건엽,이선일,이종식,정현철,최은정,Kim, Gun-Yeob,Lee, Sun-Il,Lee, Jong-Sik,Jeong, Hyun-Cheol,Choi, Eun-Jung 한국환경생물학회 2018 환경생물 : 환경생물학회지 Vol.36 No.4

작물 재배시에 질소비료와 유기물인 헤어리베치 그리고 LCU효과지연성 복합비료 등 질소공급원별로 토양에 시용하여 $N_2O$ 배출에 영향을 주는 요인들의 특성을 조사하였다. 그리고 그 요인들이 $N_2O$ 배출에 얼마나 영향을 주는지를 정량적으로 밝히고 온실가스 배출의 영향 인자들에 대해 온실가스 감축 효과를 종합적으로 평가하였다. $N_2O$ 배출에 영향을 미치는 요인은 토양온도, 토양수분과 무기태질소 등이다. 이 세 가지 요인 중 $N_2O$ 배출에 가장 크게 영향을 미치는 요인은 무기태질소(콩 65.5%, 51.2%)>토양수분함량(콩 19.2%, 고추 28.8%)>토양온도(콩 15.2%, 고추 22.0%) 순으로 나타났다. 수량과 비료이용효율은 LCU효과지연성 복합비료 처리에서 가장 높았다. $N_2O$ 배출량은 LCU효과지연성 복합비료와 NPK+헤어리베치 처리에서 차이를 보이지 않아 종합적인 결과는 수량과 비료이용효율 그리고 낮은 $N_2O$ 배출량을 보인 LCU효과지연성 복합비료 처리가 가장 양호한 것으로 나타났다. 따라서 앞으로 $N_2O$ 배출을 저감할 수 있는 토양 양분관리 기술 개발 연구가 확대되면 온실가스 배출저감 대책에 도움이 될 것으로 기대할 수 있다. Nitrogen fertilizers, hairy vetch, and slow-release complex fertilizers were applied to the soil during the cultivation of crops. The impact of these factors on $N_2O$ emission was quantitatively assessed and the GHGs reduction effect comprehensively evaluated. Among the three factors, the significant factors affecting $N_2O$ emission were mineral nitrogen>soil moisture>temperature. Yield and fertilizer utilization efficiency were highest in the slow-release complex fertilizer treatment. There was no significant difference in $N_2O$ emissions between the slow-release complex fertilizer treatments and the NPK+hairy vetch treatments. Comprehensive results showed that slow-release complex fertilizers treatment has high yield and fertilizer utilization efficiency but low $N_2O$ emission.

온실가스 배출 파라메타를 이용한 고추밭 토양의 N₂O 배출 예측

김건엽,송범헌,현병근,심교문,이정택,이종식,김원일,신중두,Kim, Gun-Yeob,Song, Beom-Heon,Hyun, Byung-Keun,Shim, Kyo-Moon,Lee, Jeong-Taek,Lee, Jong-Sik,Kim, Won-Il,Shin, Joung-Du 한국토양비료학회 2006 한국토양비료학회지 Vol.39 No.5

An empirical model of nitrous oxide emission from agricultural soil has been applied. It is based on the relationship between $N_2O$ and three soil parameters, soil mineral N(ammonium plus nitrate) content in the topsoil(0-15cm), soil water-field pore space, and soil temperature, determined in a study on clay loam and sandy loam at the pepper field in 2004. For comparisons between estimated and observed values of $N_2O$ emissions in the pepper field, it was investigated that $N_2O$ amount in the clay loam and sandy loam were overestimated as 12.2% and less estimated as 30%, respectively. However, $N_2O$ emissions were overestimated as 27.1% in the clay loam and 14.7% in the sandy loam from $N_2O$ gas samples collected once a week at the same time analyzing soil parameters. This modelling approach, based as it is well established and widely used soil measurements, has the potential to provide flux estimates from a much wider range of agricultural sites than would be possible by direct measurement of $N_2O$ emissions. 수원시에 위치한 농업과학기술원 시험포장인 고평통의 식양토와 본량통의 사양토에서 고추를 재배하였다. 식양토와 사양토의 2개 토성을 대상으로 토양 검정한 NPK 시비에 돈분퇴비 $25Mg\;ha^{-1}$를 각 각 시용하였다. 토양의 $N_2O$ 배출량 측정을 한 후 동시에 $N_2O$ 배출에 기여하는 토양수분, 무기태 질소, 지온 등을 측정하였고, 토양수분은 관수시점인 -50 kPa내의 범위로 한정하여 토양의 $N_2O$ 배출량을 실제 측정하였다. 온실가스 배출량을 예측하기 위해 영국의 경험 모델을 이용하여 $N_2O$ 배출의 예측값과 실측값을 비교 분석하였다. $N_2O$ 배출의 실측량과 무기태 질소($NO_3{^-}+NH_4{^+}$)의 관계에서 무기태 질소($NO_3{^-}-N+NH_4{^+}-N$)가 $10mg\;kg^{-1}$ 이하에서 $N_2O$ 배출량이 $1{\sim}10g\;N_2O-N\;ha^{-1}day^{-1}$로 나타나 $N_2O$ 배출에 대한 무기태질소 ($NO_3{^-}-N+NH_4{^+}-N$)의 한계선을 구분할 수 있었으며, 실측값인 토양온도와 WFPS(water filled pore space) 관계에서도 경험 모델의 배출 추정식인 (% WFPS)+{$2{\times}$토양온도($^{\circ}C$)}=90, (% WFPS)+{$2{\times}$토양온도($^{\circ}C$)}=105를 증명 하였다. $N_2O$ 배출의 실측량과 예측량을 1:1 대응한 결과, 식양토와 사양토 각 r=0.962, r=0.974로 나타났다. 고추밭의 $N_2O$ 배출량을 분석한 결과, 예측량과 작기 기간 전체 $N_2O$ 배출량의 비교에서 예측량은 식양토에서 12.2%가 낮게 평가 되었고, 사양토에서는 30%가 높게 평가 되었다. 그리고 토양 파라메타 분석 동시에 1주일에 1회 $N_2O$가스를 포집한 $N_2O$ 배출량에서는 식양토 27.1, 사양토 14.7%가 높게 평가 되었다. 향후 경험 모델의 정밀도를 높이기 위해서는 국내 작물재배환경에 맞는 파라메타의 수정이 필요하며 다양한 작물을 대상으로 연구가 있어야 할 것으로 생각한다.

고추재배에서 토성별 토양수분, 토양온도, 무기태질소 변화에 따른 CO₂ 배출량 평가

김건엽,송범헌,홍석영,고병구,노기안,심교문,장용선,Kim, Gun-Yeob,Song, Beom-Heon,Hong, Suk-Young,Ko, Byong-Gu,Roh, Kee-An,Shim, Kyo-Moon,Zhang, Yong-Seon 한국토양비료학회 2008 한국토양비료학회지 Vol.41 No.6

Several researchers have proposed models or equations to predict soil $CO_2$ flux from more readily available biotic and abiotic measurement. Tree commonly used abiotic variables were N mineral and soil temperature and soil water content. This study was conducted to determine $CO_2$ emission to mineral N, soil water content and soil temperature with clay loam and sandy loam in pepper cultivation in 2004~2005. $CO_2$ flux in the upland with different levels of soil water potential was measured at least once in two weeks during the cropping period in the pepper cultivation plots. Soil water potential in the clay loam and sandy loam soils was established at -30kPa and -50kPa by measuring the soil gravimetric water content with two replications. $CO_2$ emission rate from the differently managed plots was highly correlation coefficient to between the mineral N ($R=0.830^{**}$, $0.876^{**}$) and soil temperature ($r^2=0.793^{**}$, $0.804^{**}$) in the clay loam and sandy loam, respectively. However, the relationships between $CO_2$ emission and soil water content were non-significant. $CO_2$ emissions at sandy loam soils was lower to 21~37% than at clay loam soils for both soil water conditions without differences in yield. At difference levels of soil water conditions, $CO_2$ emission at -50kPa decreased to 37.5% in comparison with that at -30kPa. From the path analysis as to contribution factors of GHGs, it appeared that contribution rate was in the order of soil temperature (54.9%), mineral N (32.7%), and soil moisture content (12.4%). 시험포장은 수원시에 위치한 국립농업과학원의 기후변화생태과 시험포장에서 고추를 재배하여 식양토와 사양토의 2개 토성을 대상으로 각 관수시점을 -30kPa와 -50kPa에서 온실가스배출에 관여하는 요인인 토양수분, 토양온도, 토양 중 무기태질소를 측정하여, $CO_2$배출 간의 관계와 배출 특성을 구명하고자 하였다. 본 시험의 연구 결과, 토양의 $CO_2$배출량과 무기태질소 그리고 토양온도에서 높은 상관관계가 있었으나, 토양수분과는 상관을 보이지 않았다. 그리고 $CO_2$ 배출량과 토양수분함량과는 상관관계가 없었다. $CO_2$ 배출량과 토양온도 및 무기태질소의 상관계수는 식양토에서 $0.830^{**}$, $0.876^{**}$, 사양토에서 $0.793^{**}$, $0.804^{**}$로 상관은 고도로 유의하였다. 고추 재배기간 143일간 $CO_2$의 작기종합 배출량을 토양 토성에 따라 수분장력별로 처리하여 비교한 결과, 수분장력이 식양토에서 -30kPa에 비해 -50kPa에서 37.5%, 사양토는 50.0% 저감되었으며, 식양토에 비해 사양토에서 21.2~36.9% (-30kPa~-50kPa) 저감되었다. 고추밭에서 온실가스배출에 관여하는 무기태질소, 토양수분함량, 토양온도 등의 요인들 중 온실가스배출에 어느 정도 영향을 주는가를 정량적으로 분석하기위하여, $CO_2$배출에 대한 기여도를 평가하였다. $CO_2$배출에 대한 각 요인들 간의 기여도는 토양온도 (식양토; 46.6, 사양토; 69.7%), 무기태질소 (39.3, 26.2%), 토양수분함량 (14.1, 4.1%) 순으로 나타나, $CO_2$배출에 관여하는 요인 중 가장 영향을 미치는 요인은 토양온도로 나타났다.

Evaluation of GHGs emission SRI on the reduction of irrigation requirement and increase rice yield in paddy field

Gun-Yeob Kim(김건엽),Jong-Sik Lee(이종식),Eun-Jung Choi(최은정),Jong-Hee Ryu(유종희) 한국토양비료학회 2013 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 Vol.2013 No.5

우리나라 주요 작물의 탄소 고정량 산출

김건엽(Gun-Yeob Kim),고병구(Byong-Gu Ko),정현철(Hyun-Cheol Jeong),노기안(Kee-An Roh),심교문(Kyo-Moon Shim),이정택(Jeong-Taek Lee),이덕배(Deog-Bae Lee),홍석영(Suk-Young Hong),권순익(Soon-Ik Kwon) 한국토양비료학회 2009 한국토양비료학회지 Vol.42 No.6

2003년부터 2007년까지 5년 동안 국립농업과학원 시험포장에서 벼 등 14개 작물의 수확지수와 작물의 지상/지하부 비율을 산출하여 바이오매스 생산량을 추정하였다. 그리고 작물 부위별 탄소 고정량을 분석하고, 농림수산식품부 농림통계연보의 2002∼2006년 작물의 재배면적과 생산량을 5년 평균한 통계 값을 이용하여 국내 재배 작물의 탄소 고정량을 산출하였다. 이와 같이 작물의 탄소 고정량을 통해 농경지에서 탄소 수지, 토양 유기탄소 축적량 그리고 잔사 소각으로 인한 대기 오염 평가 등을 위해 농업의 탄소관리에 필요한 기초 자료를 제시하고자 하였다. 본 시험의 연구 결과, ㏊ 당 작물별 총 바이오매스 생산량은 감자가 16.5 톤으로 가장 많았고, 벼 10.5톤, 고구마 8.7 톤, 마늘 7.5 톤 이었고, 대파가 2.8 톤으로 가장 적었다. 수확지수는 벼, 보리, 콩 등 곡류에서 0.44∼0.49 정도였고, 참깨, 들깨, 땅콩과 유채 등 유료작물은 0.1∼0.37이였으며, 과채류인 수박과 고추는 각각 0.85와 0.28로 차이가 크게 나타났다. 서류작물인 고구마와 감자는 0.85∼0.89, 당근, 마늘 그리고 대파 등 기타 채소류는 0.7 이상이었다. 작물부위별 탄소 고정량은 전반적으로 수확대상이되는 식용부분이 경·엽과 뿌리 부위보다 높았으며 탄소 고정량은 유지류, 곡실류, 과채류, 서류 순이었다. 작물별 ㏊당 탄소량은 감자가 6.4 톤으로 가장 많았고, 벼 4.2 톤, 고구마 3.4 톤, 유채 2.9 톤 그리고 마늘 2.8 톤 순으로 나타났다. 지역별 14개 작물의 탄소량은 벼는 전라남도에서, 겉보리는 경상남도, 콩과 참깨는 전라남도, 들깨는 충청남도, 땅콩은 경북, 유채는 제주도, 서류인 고구마가 경기도 그리고 감자는 강원도에서 많았다. 채소류는 당근이 제주도, 마늘과 대파는 전라남도에서 많았고, 고추와 수박은 경남에서 가장 많았다. Carbon fixation and density of crops are important to estimate carbon uptake or emission by agricultural production activities and to establish life cycle inventory of crops for assessment of climate change impact. In this study, regional carbon fixation and density in each part of 14 crops, harvest index, and ratio of aboveground to underground were investigated to estimate biomass of 14 crops in Korea by using agricultural statistics data. Biomass yield of potato was 16.5 ton ㏊?¹, which was the highest, and those of rice, sweet potato, and garlic were 10.5 ton ㏊?¹, 8.7 ton ㏊?¹, and 7.5 ton ㏊?¹ respectively. Biomass yield of Green onion was the lowest as 2.8 ton ㏊?¹. Carbon density of 14 crops were in the order of potato (6.4 ton ㏊?¹), rice (4.2 ton ㏊?¹), sweet potato (3.4 ton ㏊?¹), rape (2.9 ton ㏊?¹) and garlic (2.8 ton ㏊?¹). Regional distribution of carbon contents for each crop mapped revealed that carbon fixation of rice, soybean, sesame, garlic, and green onion were the highest in Jeonnam province, barley, red pepper, and watermelon in Gyeongnam and perilla in Chungnam, peanut in Gyeongbuk, rape and carrot in Jeju, sweet potato in Gyeonggi, potato in Gangwon. The results can be applied for assessing life cycle inventory of crops and crop productivity using remotely sensed data.

사과 생육기의 기온이 사과원의 NEE에 미치는 영향

김건엽(Gun-Yeob Kim),이슬비(Seul-Bi Lee),이종식(Jong-Sik Lee),최은정(Eun-Jung Choi),유종희(Jong-Hee Ryu) 한국토양비료학회 2012 한국토양비료학회지 Vol.45 No.6

Terrestrial ecosystem are a strong sink of carbon. Forest ecosystem, one of them, has been expected to play an important role in climate changing process by absorbing atmospheric carbon dioxide. On the other hand, agricultural ecosystem that consists mainly of annual crops is regarded as poor contributor to carbon accumulation, because its production (carbon hydrate) is decomposed into carbon at a short period, which is emitted to the atmosphere. However, it is thought that fruit tree plays a great role in decreasing atmospheric carbon dioxide concentration, same as forest. Net ecosystem exchange of CO₂ (NEE) was measured to estimate carbon fixation capacity using an eddy covariance (EC) system method in 2 years from 2005 to 2006 at an apple orchard in Uiseong, Gyeongbuk. Average air temperature values were higher in 2006 than in 2005 during the dormant season, and lower by about 5℃ over the growing season causing visible cold injuries. Accordingly, we investigated long-term exchange of carbon to determine how much difference of carbon fixation capacity was shown between 2006 and 2005 in terms of environmental and plant variables such as NEE, leaf area index (LAI), and Albedo. NEE was 4.8 Mg C ha^-1 yr^-1 in 2005 and 4.7 Mg C ha^-1 yr^-1 in 2006, respectively. Low temperature after July in 2006 decreased LAI values faster than those in 2005. Meanwhile, Albedo values were higher after July in 2006 than in 2005. These results show that the low temperature after July in 2006 apparently affected apple growth.

고추와 콩 재배에서 토양온도, 토양수분과 무기태질소 변화에 따른 아산화질소 배출 평가

김건엽(Gun-Yeob Kim),소규호(Kyu-Ho So),정현철(Hyun-Cheol Jeong),심교문(Kyo-Moon Shim),이슬비(Seul-Bi Lee),이덕배(Deog-Bae Lee) 한국토양비료학회 2010 한국토양비료학회지 Vol.43 No.6

밭에서 N₂O 배출에 영향을 주는 요인들의 특성을 파악하고, 이러한 요인들이 N₂O 배출에 얼마나 영향을 주는지를 정량적으로 밝히고자, 수원시에 위치한 국립농업과학원 기후변화생태과 시험포장에서 N2O 배출 시험을 수행하였다. 고추와 콩에서 NPK+돈분퇴비를 처리하여 N2O 배출에 미치는 요인들과 배출에 미치는 영향을 조사한 결과는 다음과 같다. (1) N₂O 배출량과 토양온도, 토양수분함량 및 무기태질소의 상관 분석한 결과, 고추에서 0.528**, 0790***그리고 0.937***, 콩은 0.658***, 0.710*** 그리고 0.865***으로 고도로 유의하여 N₂O 배출량에 큰 영향을 주는 것으로 나타났다. (2) N₂O 배출에 영향을 미치는 요인은 고추에서는 무기태질소 (71.9%), 토양수분 (23.6%), 토양온도(4.5%), 그리고 콩은 무기태질소 (65.5%), 토양수분 (19.2%), 토양온도 (15.2%) 순으로 나타났다. 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. Nitrous oxide (N2O) emission in upland fields were assessed in terms of emissions and their control at the experimental plots of National Academy of Agricultural Science (NAAS), Rural Development Administration (RDA) located in Suwon city. It was evaluated N2O emissions at different soil water content, soil temperature, and mineral N conditions in a upland cultivating red pepper and soy bean. The results were as follows: 1) There were significant correlation between amount of N2O emissions and soil temperature, soil water content and mineral N conditions showed 0.528<SUP>**</SUP>, 0.790<SUP>***</SUP> and 0.937<SUP>***</SUP> in red pepper field and 0.658<SUP>***</SUP>, 0.710<SUP>***</SUP> and 0.865<SUP>***</SUP> in soybean field, respectively. 2) From the contribution rate analysis as to contribution factors for N2O emission, it appeared that contribution rate was in the order of mineral N (71.9%), soil moisture content (23.6%), and soil temperature (4.5%) in pepper field and mineral N (65.5%), soil moisture contents (19.2%), and soil temperature (15.2%) in soybean field.

국내 봄배추 재배지의 아산화질소 배출계수 개발에 관한 연구

김건엽 ( Gun Yeob Kim ),박우균 ( Woo Kyun Park ),정현철 ( Hyun Cheol Jeong ),이선일 ( Sun Il Lee ),최은정 ( Eun Jung Choi ),김필주 ( Pil Joo Kim ),서영호 ( Young Ho Seo ),나운성 ( Un Sung Na ) 한국농림기상학회 2015 한국농림기상학회지 Vol.17 No.4

우리나라 밭토양에서 국가고유의 온실가스 배출계수를 개발하기 위하여 2010년부터 2012년까지 봄 배추를 대상으로 재배기간 동안에 N2O를 포집분석한 결과는 다음과 같다. 봄 배추 밭에서의 N2O 배출량은 정식 후 생육초기인 1개월 정도까지 높게 유지되다가 감소하는 경향을 보였다. 또한 생육초기에 수원지역의 N2O 배출량이 춘천지역보다 높았는데, 이는 수원의 강수량이 상대적으로 높은데 기인한다고 볼수 있다. 질소비료 시용량이 많을수록 N2O 배출량이 증가하는 경향을 보였으며, 회귀분석한 결과를 보면 99.8%의 상관성이 보였다. 본 연구에서 3년 동안의 봄 배추 재배기간 중 N2O 배출량을 분석하여 산정한 국가고유N2O 배출계수는 0.0056kg Kg N2O-N/kg N이였다. 이러한 연구결과는 국가고유 N2O 배출계수를 등록과 더불어 국가 온실가스 배출량 산정에 적용하여 국가 및 지자체의 온실가스 배출량 감축에도 기여할 것이다. Greenhouse-gas emission factors are widely used to estimate emissions arising from a defined unit of a specific activity. Such estimates are used both for international reporting to the United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC) and for a myriad of national and subnational reporting purposes. The Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) provides a methodology for national and sub-national estimation of known greenhouse gas emissions including N2O for each sector from which the emissions arise. The objective of this study was to develop an emission factor to estimate the direct N2O emission from an agricultural field cultivated with Chinese cabbage during spring season in 2010-2012. An estimated emission factor of N2O calculated over three years from field experiment accounting for cumulative N2O emission, nitrogen fertilization rate, and background N2O emission was 0.0056±0.00254 (95% CI) Kg N2O-N/kg N. More extensive studies are needed to develop N2O emission factors for other upland crops in various regions of Korea because N2O emission is influenced by many factors including climate characteristics, soil properties agricultural practices and crop species.

Evaluation of GHGs Emission SRI on the Reduction of Irrigation Requirement from Runoff Plots

Gun-Yeob Kim(김건엽),Deog-Bae Lee(이덕배),Hyun-Cheol Jeong(정현철),Seul-Bi Lee(이슬비),Jong-Hee Ryu(유종희),Joong-dae Choi(최중대) 한국토양비료학회 2012 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 Vol.2012 No.6

Effect of Intermittent Drainage on Suppressing Methane Emission in Rice Paddy Soil

Gun-Yeob Kim(김건엽),Pil Joo Kim(김필주),Kee-An Roh(노기안),Hyun-Cheol Jeong(정현철),Kyu-Ho So(소규호),Jessie Gutierrez 한국토양비료학회 2010 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 Vol.2010 No.5