농업생태계는 인위적으로 온실기체(green house gases)를 배출하는 주요 내원(source)으로서 농업생태계 온실기체 배출 메커니즘 및 적당한 농업관리조치를 통해 배출감소를 제어하는 것은 현재 과학연구에서의 이슈 중의 하나이다. CO2, CH4와 N2O는 대기에서 가장 중요한 온실기체로서 전세계 약 47%의 CH4와 84%의 N2O의 배출은 농업활동에서 제공된다. 논밭 토양은 근계호흡, 토양동물 호흡과 미생물호흡을 통해 온실기체를 생성하고 또한 대기로 방출하는데, 이가 바로 대기 온실기체의 주요내원이다. 중국과학원 신강(XinJiang)생태와 지리연구소 Xiao-peng Gao 연구원과 캐나다 매니토바대학교(University of Manitoba)는 협력하여 농업생태계 온실기체의 생성, 배출 메커니즘 및 이가 미치는 영향요소에 대해 연구하였고 농업생태계 온실기체 배출감소 기술체계를 구축하였다.
토양 탐침기술(probe technology)로 다양한 심층 토양단면의 CO2, CH4, N2O 농도에 따른 동적변화를 연속적으로 모니터링하여 온실기체 배출 계절성 변화와의 관련된 관계를 분석하였다. 연구결과에 의하면, N2O와 CH4는 토양에서의 생성과 배출 피크는 시비한 후 3주 ~ 4주 내 및 봄철 눈이 녹는 과정에 집중한다는 것을 발견하였다.
또한 연구에서 봄철 눈이 녹는 단계 토양 속의 온실기체 농도는 시비단계보다 현저하게 높지만 대기로 온실기체를 배출하는 양은 후자보다 현저하게 낮으며 이는 주로 온실기체가 토양 단면에서의 심층분포와 토양 함수량에 관계가 있다는 것을 발견하였다.
눈이 녹는 단계의 온실기체 생성은 주로 토양 속 깊이 15~35cm 되는 곳에 집중되었지만 시비단계 온실기체 생성의 토층은 5cm 정도이고 또한 눈이 녹는 단계 토양 함수량은 매우 높으며 일부분 N2O 기체는 탈질작용(denitrification)으로 인해 N2로 전환되며 눈이 녹는 단계 온실기체 배출량은 시비단계보다 낮게 된다.
토양 단면 CO2 농도 및 배출은 토양 온도와 현저한 정적(positive) 상관관계를 나타낸다. 관련된 연구성과는 Greenhouse gas accumulation in the soil profile is not always related to surface emissions in a prairie pothole agricultural landscape라는 제목으로 Soil Science Society of America Journal에 발표되었다.
다년간 초지 생태계 온실기체 배출의 공간성과 계절성 변화를 연속적으로 모니터링한 결과에 의하면, 시비처리를 하지 않은 것에 비해 유기비료를 조간시비(row replacement)하면 초지 N2O 배출을 현저하게 증가시키고 배출 피크는 시비 후 3주 정도이며 주로 조간시비 지역위치에 집중되었을 뿐만 아니라 토양 NO3-농도가 증가하지만 NH4+가 감소하는데 이는 N2O 배출은 주로 질화작용에 의해 결정된다는 것을 설명한다.
1년간 N2O 배출량은 약 유기비료 질소 사용량의 0.7% ~ 0.9%이다. 연구에서 또한 유기비료의 사용과 관계없이 CH4 배출량은 모두 매우 낮았다(< 5 g C ha-1 d-1). 목초(herbage) 종류인 자주개자리(alfalfa) 혹은 잠두(sainfoin)는 온실기체 배출에 현저한 영향을 미치지 않는다. 관련된 연구성과는 Greenhouse gas emissions from pig slurry applied to forage legumes on a loamy sand soil in south central Manitoba라는 제목으로 Canadian Journal of Soil Science에 발표되었다.
출처: KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
원문:
http://www.cas.ac.cn/ky/kyjz/201411/t20141111_4250842.shtml 제공:kisti, 다른기사보기기사등록일시 : 2014.12.02 11:13
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