상수리나무와 잣나무가 식재된 산림토양에서 질소처리에 따른 아산화질소 발생

Abstract

산림농업은 전 세계적으로 적용되고 있는 산지이용방식으로서 우리나라의 경우 1999년부터 산림농업정책이 추진되어왔다. 산림농업은 전체 생산량 증가를 통해 산림토양 내 탄소 저장 능력을 높이고 토양이용 및 재활용과 동•식물 다양성 증가 등의 산림의 생태적, 환경적 가치뿐만 아니라 경제적 가치를 함께 고려한 새로운 측면에서의 산지이용방식이다. 이러한 산림생태계의 기능을 유지하고 증가시키기 위하여 질소 비료는 필수요소 중 하나이다. 하지만 질소 처리에 따라 온난화가스 중 하나인 아산화질소 (N2O) 발생이 증가하는데, N2O는 이산화탄소보다 지구 온난화지수가 296배 높은 가스이다. 또한, 산림 토양에 질소 처리시 N2O 발생에 대하여 수종에 따른 차이에 관한 연구가 미흡하다. 활엽수와 침엽수는 잎의 형태와 양분 함량이 다르기 때문에 식생의 차이가 토양특성에 반영될 것이라고 판단하여 수종차이에 따른 N2O 발생에 관한 연구를 수행하였다. 이를 위하여 우리나라 태화산의 대표적인 활엽수와 침엽수인 상수리나무와 잣나무를 선택하여 각각 토양 (0-20 cm 깊이)을 채취하였다. 무처리구와 질소처리구로 나누어 수분함량은 포장용수량 조건으로 유지하였고 질소는 Urea ((NH2)2CO)를 이용하여 500 mg N kg-1으로 처리하였다. 23±2°C에서 30일간 N2O 발생률을 측정하였고 10일 간격으로 무기화율 및 질산화작용을 측정하였다. 상수리나무와 잣나무림 분포지역의 토성은 모두 양토로 동일했지만 탄소와 질소 함량에서 유의적인 차이를 보였다. 총탄소의 경우 상수리나무림 토양이 잣나무림 토양보다 약 14 g C kg-1 높았고 총질소의 경우 약 1 g N kg-1 높았다. 질소처리구는 상수리나무림 토양에서 10일 째 암모늄이온이 665 mg NH4+-N kg-1로 최대량을 나타내었고 점차 감소하였지만 잣나무림 토양의 경우 10일 째 538 mg NH4+-N kg-1이 30일까지 비슷한 농도를 유지하였다. N2O 발생의 결과 상수리나무림 토양의 무처리구의 경우 일평균 2.4 mg N2O-N kg-1만큼 발생하였고 urea를 처리하자마자 2일 째 10.5 mg N2O-N kg-1의 N2O가 발생하였다. 잣나무림 토양의 무처리구의 경우 일평균 0.9 mg N2O-N kg-1 발생하였고 urea 처리구의 일평균은 1.5 mg N2O-N kg-1로 상수리나무림에 비하면 질소처리구와 무처리구간의 차이가 매우 적음을 알 수 있다. 본 연구를 통하여 수종에 따라 토양에서의 질소 반응이 달라지고 N2O 발생 양상이 달라짐을 확인할 수 있었다. 이는 산림토양의 질소순환뿐만 아니라 수종의 특성이 질소반응에 미치는 영향을 이해하는데 도움을 주었다고 판단된다.

Agroforestry in Korea began in 1999. Agroforestry is associated with numerous economic and environmental benefits which include greater total yields, improved soil nutrient usage and recycling, enhanced plant, animal, and microbial biodiversity, and greater sequestration of atmospheric carbon dioxide than conventional agricultural cropping systems and forests. Nitrogen fertilization is needed to improve and sustain benefits of agroforestry. However, nitrous oxide (N2O) emissions are normally associated with N fertilizer application. Increasing amounts of N-input into forest soils are suggested to be responsible for increased N2O emission into the atmosphere. Because the patterns of N2O emissions from different forest floors remained uncertain, laboratory studies were conducted to quantify their importance for the daily N2O release from forest soils under Quercus acutissima and Pinus koraiensis to atmosphere. Triplicate soil samples (0-20 cm in depth) were taken in June 2011 from two different forest floors (Q. acutissima and P. koraiensis) of Mt. Taehwa (37°18'N, 127°16'E). Total 48 samples, two forest soils X two N treatments (control and urea) X triplicates X 4 destructive samplings, were preincubated at 28°C for 30 days, respectively, in the dark. After preincubation, 500 mg N kg-1 urea ((NH2)2CO) was added to one half of the sample. Soil water content was adjusted to 0.29 kg kg-1 under Q. acutissima and 0.27 kg kg-1 under P. koraiensis (field capacity). Nitrous Oxide emissions from the control soil under Q. acutissima were on average 2.4 mg N2O-N kg-1d-1 and they varied from 1.1 to 4.8 mg N2O-N kg-1d-1. After urea treatment, N2O emissions from the forest soil under Q. acutissima increased immediately up to 10.5 mg N2O-N kg-1d-1 but decreased rapidly thereafter. N2O emissions from the urea treated soil under P. koraiensis remained at the level of the control soil during 25 days.