Methane Emission in Rice Paddy Under Different Fertilization Management: A Critical Review

( Pia Husna Israt ),백누리 ( Nuri Baek ),박현진 ( Hyun-jin Park ),최우정 ( Woo-jung Choi ) 한국농공학회 2022 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2022 No.-

Paddy rice fields are the most important sources of methane (CH₄), and thus many studies investigated the effects of fertilization managements on CH₄ emission as well as rice yield. In this review, to suggest best fertilization management practices, we have collected area-scaled and yield-scaled CH₄ emission data from literature to investigate the effects of 1) fertilization regimes (chemical fertilizers and organic inputs), 2) fertilizer (urea, controlled-release urea, and ammonium sulfate) and organic inputs (composts of different source materials), and 3) the application rates of urea, which is most widely used chemical fertilizer, on CH₄ emission. Changes of % CH₄ emission in treatments (CH₄ index) relative to the control without nutrient inputs were calculated, and the % change was normalized by dividing with N application rate to calculate CH₄ index per unit N. Area-scaled CH₄ index per unit N was greater when both chemical fertilizers and organic inputs were co-applied than when either chemical fertilizers or organic inputs were applied; whereas yield-scaled CH₄ index per unit N was greatest for organic inputs only. These results indicate that application of organic inputs either alone or with chemical fertilizers increases CH₄ emission over chemical fertilizers alone. Chemical fertilizer types further affected CH₄ emission, i.e., CH₄ index per unit N decreased in the order of urea > controlled-release urea > ammonium sulfate, which suggests that ammonium sulfate has a lower CH₄ emission potential due to the ability of SO₄ ^2- to accept electron and thus reduce CH₄ production potential. Both area- and yield-scaled CH₄ indexes increased with the application rate of urea, and this should be ascribed to improved rice biomass by fertilization translate into increased CH₄ emission. Organic input types also affected CH₄ index per unit N, and a greater index was found for organic inputs with a higher C/N, probably due to increased application rates of organic inputs to supply sufficient N required by rice plants. Our data analysis suggests that application of chemical fertilizers (in particular ammonium sulfate) or organic inputs with a low C/N is a feasible measure to reduce CH₄ emission.

Methane Emission in Rice Paddy Under Different Fertilization Management: A Critical Review

( Pia Husna Israt ),백누리 ( Nuri Baek ),박현진 ( Hyun-jin Park ),최우정 ( Woo-jung Choi ) 한국농공학회 2022 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2022 No.-

Paddy rice fields are the most important sources of methane (CH₄), and thus many studies investigated the effects of fertilization managements on CH₄ emission as well as rice yield. In this review, to suggest best fertilization management practices, we have collected area-scaled and yield-scaled CH₄ emission data from literature to investigate the effects of 1) fertilization regimes (chemical fertilizers and organic inputs), 2) fertilizer (urea, controlled-release urea, and ammonium sulfate) and organic inputs (composts of different source materials), and 3) the application rates of urea, which is most widely used chemical fertilizer, on CH₄ emission. Changes of % CH₄ emission in treatments (CH₄ index) relative to the control without nutrient inputs were calculated, and the % change was normalized by dividing with N application rate to calculate CH₄ index per unit N. Area-scaled CH₄ index per unit N was greater when both chemical fertilizers and organic inputs were co-applied than when either chemical fertilizers or organic inputs were applied; whereas yield-scaled CH₄ index per unit N was greatest for organic inputs only. These results indicate that application of organic inputs either alone or with chemical fertilizers increases CH₄ emission over chemical fertilizers alone. Chemical fertilizer types further affected CH₄ emission, i.e., CH₄ index per unit N decreased in the order of urea > controlled-release urea > ammonium sulfate, which suggests that ammonium sulfate has a lower CH₄ emission potential due to the ability of SO₄ ^2- to accept electron and thus reduce CH₄ production potential. Both area- and yield-scaled CH₄ indexes increased with the application rate of urea, and this should be ascribed to improved rice biomass by fertilization translate into increased CH₄ emission. Organic input types also affected CH₄ index per unit N, and a greater index was found for organic inputs with a higher C/N, probably due to increased application rates of organic inputs to supply sufficient N required by rice plants. Our data analysis suggests that application of chemical fertilizers (in particular ammonium sulfate) or organic inputs with a low C/N is a feasible measure to reduce CH₄ emission.

Biochar-induced Changes in Methane Emission, Yield, and Soil Properties of Rice Paddies: A Data Synthesis

Pia Husna Israt,Nuri Baek(백누리),Woo-Jung Choi(최우정) 한국토양비료학회 2023 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 Vol.2023 No.10

Methane emission from soil surface during rice growth season under different temperature, fertilization, and rice straw input conditions

신은서,최우정,백누리,박서우,Husna Israt Pia,박현진,김한용 한국토양비료학회 2024 한국토양비료학회지 Vol.57 No.1

Rice (Oryza sativa L.) fields are major sources of methane (CH4) which is the second most important greenhouse gas after carbon dioxide. Methane is known to be released mainly through aerenchyma tissues of rice plants; however, CH4 is also released from soil surface through ebullition and diffusion. However, little information is available for CH4 emission directly from soil surface (MDFS). In this study, in order to enlarge our understanding of CH4 emission from rice paddy fields, we investigated MDFS under different rice growth conditions such as temperature, fertilization, and rice straw input. Rice was cultivated using pots with different fertilization regime (chemical fertilizer vs. organic fertilizer + manure compost) with or without rice straw input under ambient or elevated (+3°C) temperature. Methane emissions from rice plants (including MDFS) and MDFS alone without rice plants were measured three times before mid-season drainage (MSD), in the course of MSD, and after MSD. The MDFS flux and its contribution to the total CH4 emissions was not affected by temperature, fertilization, and rice straw inputs across the rice growing season. The mean total CH4 flux and MDFS flux were 20.7 mg m-2 hr-1 and 0.22 mg m-2 hr-1, respectively, and thus the portion of MDFS to total CH4 emission was about 1%. However, MDFS flux in the early rice season increased by rice straw input and MDFS accounted for 5% of total CH4 emission, probably due to increased CH4 production by rice straw inputs at higher levels than the capacity of aerenchyma tissue to intake and transport the CH4 produced in the early rice season with low tiller number. Our result indicate that MDFS may substantially contribute to the total CH4 emission in the early season of rice cultivation with organic inputs.

논 양분과 물 관리에 따른 메탄 배출량 변화

백누리(Nuri Baek),박현진(Hyun-Jin Park),Pia Husna Israt,최우정(Woo-Jung Choi) 한국토양비료학회 2022 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 Vol.2022 No.10

우리나라 논에서 유기물 투입, 규산질 비료 시용, 논물관리에 따른 메탄 배출량 변화

백누리 ( Nuri Baek ),박현진 ( Hyun-jin Park ),( Pia Husna Israt ),최우정 ( Woo-jung Choi ) 한국농공학회 2022 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2022 No.-

메탄(CH₄)은 2019년 기준 우리나라 농축산업분야 온실가스 배출량의 50% 이상을 차지하고 있으며, 그 중 50% 정도가 담수 조건인 논 생태계에서 배출된다. 담수 상태인 논에서 CH₄은 유기물 분해에 따라 산화환원전위(Eh)가 감소하여 생성되기 때문에 토양이 호기적 상태를 유지하거나, 담수 조건에서도 유기물 분해에서 발생하는 전자(e-) 수용체가 있으면 CH₄ 발생이 감소한다. 따라서, 우리나라에서도 유기물 투입량, 논물관리, 그리고 전자수용체 유효도에 따른 CH₄ 발생량 평가 연구가 활발하게 진행되어오고 있다. 본 연구에서는 문헌조사를 통해 이와 같은 영농관리(유기물 투입, 물관리, 규산질 비료 시용)에 따른 CH₄ 배출량 변화를 종합적으로 평가하였다. 유기물 투입에 의해 CH₄ 발생량은 평균 250% 증가하였으며, 유기물 투입량과 CH₄ 발생량 사이에 정의 상관관계가 있었다. 관행 담수조건과 비교하여 간단관개나 논물얕게 대기 등 물관리에 의해 CH₄ 발생량이 평균 76% 감소하였다. 규산질 비료 투입에 의해 CH₄ 발생량이 감소하였지만, 그 정도는 13%로 물관리보다는 효과가 낮았으며, 규산질 비료 투입량 5톤 ha^-1까지는 CH₄ 발생량이 직선적으로 감소하였지만, 그 이후에는 완만하게 감소하였다. 유기물이 투입된 조건에서 논 물관리에 의해 CH₄ 발생량 저감 효과는 43%로 낮아졌다. 하지만, 유기물이 투입된 조건에서 규산질 비료 시용에 의해 CH₄ 발생량이 93% 증가하였다. 본 연구 결과는 논물관리와 규산질 비료의 CH₄ 발생량 저감 효과는 유기물 투입 여부에 따라 달라짐을 보여준다. 따라서, 향후 토양 유기물 수준이 다양한 조건에서 논물관리와 규산질 비료의 CH₄ 발생량 저감효과에 대한 연구가 필요하다.

우리나라 논에서 유기물 투입, 규산질 비료 시용, 논물관리에 따른 메탄 배출량 변화

백누리 ( Nuri Baek ),박현진 ( Hyun-jin Park ),( Pia Husna Israt ),최우정 ( Woo-jung Choi ) 한국농공학회 2022 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2022 No.-

메탄(CH₄)은 2019년 기준 우리나라 농축산업분야 온실가스 배출량의 50% 이상을 차지하고 있으며, 그 중 50% 정도가 담수 조건인 논 생태계에서 배출된다. 담수 상태인 논에서 CH₄은 유기물 분해에 따라 산화환원전위(Eh)가 감소하여 생성되기 때문에 토양이 호기적 상태를 유지하거나, 담수 조건에서도 유기물 분해에서 발생하는 전자(e-) 수용체가 있으면 CH₄ 발생이 감소한다. 따라서, 우리나라에서도 유기물 투입량, 논물관리, 그리고 전자수용체 유효도에 따른 CH₄ 발생량 평가 연구가 활발하게 진행되어오고 있다. 본 연구에서는 문헌조사를 통해 이와 같은 영농관리(유기물 투입, 물관리, 규산질 비료 시용)에 따른 CH₄ 배출량 변화를 종합적으로 평가하였다. 유기물 투입에 의해 CH₄ 발생량은 평균 250% 증가하였으며, 유기물 투입량과 CH₄ 발생량 사이에 정의 상관관계가 있었다. 관행 담수조건과 비교하여 간단관개나 논물얕게 대기 등 물관리에 의해 CH₄ 발생량이 평균 76% 감소하였다. 규산질 비료 투입에 의해 CH₄ 발생량이 감소하였지만, 그 정도는 13%로 물관리보다는 효과가 낮았으며, 규산질 비료 투입량 5톤 ha^-1까지는 CH₄ 발생량이 직선적으로 감소하였지만, 그 이후에는 완만하게 감소하였다. 유기물이 투입된 조건에서 논 물관리에 의해 CH₄ 발생량 저감 효과는 43%로 낮아졌다. 하지만, 유기물이 투입된 조건에서 규산질 비료 시용에 의해 CH₄ 발생량이 93% 증가하였다. 본 연구 결과는 논물관리와 규산질 비료의 CH₄ 발생량 저감 효과는 유기물 투입 여부에 따라 달라짐을 보여준다. 따라서, 향후 토양 유기물 수준이 다양한 조건에서 논물관리와 규산질 비료의 CH₄ 발생량 저감효과에 대한 연구가 필요하다.

벼 재배기간 중 토양 직접 배출 메탄 플럭스

신은서(Eun-Seo Shin),백누리(Nuri Baek),박서우(Seo-Woo Park),Pia Husna Israt,김한용(Han-Yong Kim),최우정(Woo-Jung Choi) 한국토양비료학회 2023 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 Vol.2023 No.10