벼 논에서 토양 유기물 함량, 논 유형 및 농업기후대가 CH4배출에 미치는 영향

Abstract

영남지역에서 자연적 입지조건이 논토양 온실가스 배출에 미치는 영향을 살펴보고자, 2004년, 2005 및 2007년의 3년간 경남 밀양에 위치한 국립식량과학원 기능성작물부 시험포장과 인근 포장에서 연구를 수행하였다. 논토양에서 온실가스 배출과 관련 깊은 자연적 요인인 논토양 유기물 함량, 논 유형 (보통답, 미숙답, 습답 및 사질답) 및 농업기후대별 (영남내륙지대, 영남내륙산간지대 평지 및 산지, 동해안중부지대) 로 <TEX>$CH_4$</TEX> 배출량을 조사하였다. 논토양 유기물 함량에 따른 <TEX>$CH_4$</TEX> 배출량은 동일비료의 장기연용에 의하여 인접한 토양임에도 토양유기물 함량이 서로 다른 시험구에서 벼 표준재배법에 따라 동일하게 시비관리하면서 조사하였다. 논토양 <TEX>$CH_4$</TEX> 배출량은 GWP 기준으로 3요소+퇴비 장기시용에 의하여 유기물 함량이 가장 높았던 처리구에서 <TEX>$CH_4$</TEX> 배출량이 <TEX>$3,597kg\;CO_2\;ha^{-1}\;yr^{-1}$</TEX> (100%)으로 가장 많았고, 다음으로 퇴비 72.1%, 3요소 70.5%, 3요소+규산 49.9% 및 무비 41.1%의 순으로 나타났다. 이는 토양 유기물 함량의 순서와 일치하였으며, 논토양 온실가스 배출량과 토양 유기물 함량 사이에는 r = <TEX>$0.963^{**}$</TEX>의 고도로 유의한 정의 상관관계가 있었다 (y = <TEX>$4.3096x^{1.81314}$</TEX>, 단 x는 토양 유기물함량, g <TEX>$kg^{-1}$</TEX>).논 유형별 <TEX>$CH_4$</TEX> 배출량 (GWP) 은 토양 투수속도가 느리고, 유기물 함량이 높아 토양의 혐기상태가 강하게 유지되는 습답에서 <TEX>$14,160kg\;CO_2\;ha^{-1}\;yr^{-1}$</TEX> (100%)로 가장 많았고, 미숙답은 64.0%, 보통답 46.8%, 사질답 23.8%의 순으로 나타났다. 농업기후대에 따른 논토양 <TEX>$CH_4$</TEX> 배출량 (GWP)은 벼 재배기간 중 평균기온이 가장 높았던 영남내륙지대 (밀양)에서 <TEX>$4,967kg\;CO_2\;ha^{-1}\;yr^{-1}$</TEX> (100%)로 가장 배출량이 많았 고, 동해안중부지대 (영덕) 94.6%, 영남내륙산간 평지 (상주 신봉) 91.7% 및 영남내륙산간 산지 (상주 화서) 78.9%의 순이었다. 기후대별 온도인자 중 7-9월 평균기온과 논토양 온실가스 배출량 사이의 회귀식은 y = 389.7x-4,287(단 x는 농업기후대별 7-9월 평균기온, <TEX>$R^2=0.906^*$</TEX>)이었다. 이와 같은 자연적 입지조건이 논토양 <TEX>$CH_4$</TEX> 배출에 미치는 영향에 대한 이해를 높임으로써 논토양 입지조건을 고려한 온실가스 저감방법 구명 및 개발에 기초연구로 이용될 수 있을 것이다. To evaluate the effects of abiotic factors of paddy fields on greenhouse gases (GHGs) emissions from rice paddy fields, <TEX>$CH_4$</TEX> emission amounts were investigated from rice paddy fields by different soil organic matter contents, paddy types, and agricultural climatic zone in Yeongnam area during 3 years. <TEX>$CH_4$</TEX> emission amounts according to soil organic matter contents in paddy field were conducted at having different contents of 5 soil organic matters fields (23.6, 28.7, 31.0, 34.5, and <TEX>$38.0g\;kg^{-1}$</TEX>), The highest <TEX>$CH_4$</TEX> emission amount was recorded in the highest soil organic matters plot of <TEX>$38.0g\;kg^{-1}$</TEX>. High correlation coefficient (r=<TEX>$0.963^{**}$</TEX>) was obtained between <TEX>$CH_4$</TEX> emissions from paddy fields and their soil organic matter contents. According to paddy field types, <TEX>$CH_4$</TEX> emission amounts were investigated at 4 different paddy fields as wet paddy, sandy paddy, immature paddy, and mature paddy. The highest <TEX>$CH_4$</TEX> emissions was recorded in wet paddy (100%) and followed as immature paddy 64.0%, mature paddy 46.8%, and sandy paddy 23.8%, respectively. For the effects of temperature on <TEX>$CH_4$</TEX> emissions from paddy fields, 4 agricultural climatic zones were investigated, which were Yeongnam inland zone (YIZ), eastern coast of central zone (ECZ), plain area of Yeongnam inland mountainous zone (PMZ), and mountainous area of Yeongnam inland mountainous zone (MMZ). The order of <TEX>$CH_4$</TEX> emission amounts from paddy fields by agricultural climatic zone were YIZ (100%) > ECZ (94.6%) > PMZ (91.6%) > MMZ (78.9%). The regression equation between <TEX>$CH_4$</TEX> emission amounts from paddy fields and average air temperature of Jul. to Sep. of agricultural climatic zone was y = 389.7x-4,287 (x means average temperature of Jul. to Sep. of agricultural climatic zone, <TEX>$R^2=0.906^*$</TEX>)