무기태질소 시용에 따른 중부지역 논에서의 아산화질소 배출량 평가
과제구분 기관고유 수행시기 전반기
연구과제 및 세부과제명 연구분야 수행기간 연구실 책임자

기후변화 대응 온실가스 저감 친환경 생산 기술 개발

 농업환경 ’20~’27

환경농업연구과

기후환경팀

 주옥정

무기태질소 시용에 따른 중부지역 논에서의 아산화질소 배출량 평가

 농업환경 ’20~’23

환경농업연구과

기후환경팀

 주옥정
색인용어

기후변화, 온실가스, 논, 벼, 아산화질소, 배출계수
 
□ 연구 목표
2030 국가 온실가스 감축목표와 2050 탄소중립 목표 달성을 위해서는 정확하고 일관성 있으며, 국제적으로 비교할 수 있는 온실가스 배출량을 산정해야 한다. 우리나라는 국내·외에서 보편적으로 가장 많이 사용하는 폐쇄형 챔버법의 온실가스 직접 측정을 통한 국가 고유 배출계수를 개발하여 벼 재배 부문 메탄(CH4) 배출량과 농경지 토양 부문 아산화질소(N₂O) 배출량을 Tier2 수준의 국가 인벤토리로 작성한 바 있다(Kim et al., 2013; Kim et al., 2015; GIR, 2020).
2020년 국가 온실가스 인벤토리 보고서에 따르면, 우리나라 농업분야의 부문별 배출량 비중은 벼 재배 29.7%, 농경지 토양 25.8%, 가축분뇨처리 23.3% 등의 순으로 나타나 주요 배출원이 벼 재배와 농경지 토양인 것을 알 수 있다. 벼 재배 부문 온실가스 배출량은 담수상태에서 토양 중 유기물이 미생물에 의해 분해되면서 발생하는 CH₄에 대해 기본배출계수를 개발하였으며, N₂O 배출량은 농경지 토양에서 질소 시비에 따른 토양 내 미생물의 질산화 및 탈질화 과정에 의해 발생하는 밭작물별 N₂O 국가고유 배출계수를 개발하였으나, 벼 재배지 질소 시비에 따른 N₂O 국가고유 배출계수는 아직 개발되지 않았다. 벼 재배지에서 발생하는 N₂O 배출량은 1990년대 이전 연구에서는 무시할 수 있는 양이라고 제시한 바 있으나, 1990년대 이후에는 CH4 뿐만 아니라 N₂O 배출량도 벼 재배 부문에서 중요한 인위적 배출원이라고 제시한 바 있다(Smith et al., 1982; Cai et al., 1997; Akiyama and Yagi, 2005; Shang et al., 2010; Arbindra et al., 2020). 또한 우리나라는 2023년 국가 온실가스 인벤토리 산정에 질소 비료 시용으로부터 배출되는 N₂O 배출계수 산정식이 포함된 2006 IPCC 가이드라인 적용을 계획하고 있어 벼논에서 질소 시용으로 배출되는 N₂O 배출계수 개발이 필요한 실정이다.
질소 시비량에 따른 농경지 토양에서 발생하는 N₂O 배출량은 0.01%~6.84%라고 제시한 바 있으며(Yao et al., 2009), 2000년 이전 연구에 기반한 벼 재배지에서 발생하는 N₂O 배출량은 0.25%로(Yan et al., 2003), IPCC N₂O 배출계수 기본값(default value)은 0.30%으로 제시하였다(IPCC GL, 2006). 그러나 소개된 선행연구의 주요 N₂O 배출계수는 작물 재배기간의 N₂O 배출량으로 산정하여 휴경기간을 포함한 1년 주기(whole year)에 대한 평가가 부족하여 배출계수에 많은 불확실성을 가진다고 제시한 바 있으며, 인위적 질소 투입 외 토양 유래 N₂O는 토양의 환경인자인 지온, 수분함량, pH 등에 영향을 받는다(Clayton et al., 1997; Arone et al., 1998; Dobbie et al., 1999; Sozanska et al., 2002; Khalil et al., 2005). 또한 화학비료의 종류와 토지이용 형태, 산소 조건, 겨울철 토양 동결/해동의 반복, 기상환경의 변동 등에 따라 시간적, 공간적 변이로 배출량의 변동폭이 매우 크다고 보고된 바 있다(Mosier et al., 1998; Scheer et al., 2008; Li et al., 2015; Ludwig et al., 2004). 아산화질소 배출량의 큰 변동폭은 질소 시비, 물관리 등의 인위적 활동과 환경변화에 따른 주요 영향요인 분석이 필요하다.
이에 본 연구에서는 논에서 발생하는 미량의 N₂O 배출량이 과소평가되지 않도록 현장 측정 플럭스 자료에 대한 품질관리 방법을 제시하고, 품질관리 방법을 적용한 중부지역 논에서 발생하는 무기태질소 시용에 따른 N₂O 배출량의 변화를 분석하였다. N₂O 배출량의 변화는 3년간 측정하였으며, 벼 재배기간과 휴경기간으로 나누어 질소 시비, 물관리 등의 인위적 활동과 토양 및 기상의 환경적 영향요소를 함께 평가하여 논벼 재배지 질소 투입에 따른 국가 배출계수 개발에 활용하고자 하였다.
 
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