Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology (한국농림기상학회지)

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Observation of Methane Flux in Rice Paddies Using a Portable Gas Analyzer and an Automatic Opening/Closing Chamber

휴대용 기체분석기와 자동 개폐 챔버를 활용한 벼논에서의 메탄 플럭스 관측

  • Received : 2023.10.17
  • Accepted : 2023.12.01
  • Published : 2023.12.30
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Abstract

Methane (CH4) emissions from rice paddies are mainly observed using the closed chamber method or the eddy covariance method. In this study, a new observation technique combining a portable gas analyzer (Model LI-7810, LI-COR, Inc., USA) and an automatic opening/closing chamber (Model Smart Chamber, LI-COR, Inc., USA) was introduced based on the strengths and weaknesses of the existing measurement methods. A cylindrical collar was manufactured according to the maximum growth height of rice and used as an auxiliary measurement tool. All types of measured data can be monitored in real time, and CH4 flux is also calculated simultaneously during the measurement. After the measurement is completed, all the related data can be checked using the software called 'SoilFluxPro'. The biggest advantage of the new observation technique is that time-series changes in greenhouse gas concentrations can be immediately confirmed in the field. It can also be applied to small areas with various treatment conditions, and it is simpler to use and requires less effort for installation and maintenance than the eddy covariance system. However, there are also disadvantages in that the observation system is still expensive, requires specialized knowledge to operate, and requires a lot of manpower to install multiple collars in various observation areas and travel around them to take measurements. It is expected that the new observation technique can make a significant contribution to understanding the CH4 emission pathways from rice paddies and quantifying the emissions from those pathways.

벼논에서 배출되는 메탄은 주로 폐쇄형 챔버법 또는 에디 공분산법을 이용하여 관측이 이루어진다. 본 연구에서는 기존 측정법들이 갖고 있는 장점은 활용하고 단점은 보완할 수 있는 레이저 기반의 휴대용 기체 분석기(LI-7810)와 자동 개폐식 챔버(Smart Chamber) 를 결합한 새로운 관측 기술을 소개하였다. 벼의 최대 생장 높이에 맞춰 원통 형태의 칼라를 제작하여 측정 보조 도구로 활용하였다. 시범 관측은 경기도 파주시 적성면 객현리 일대의 영농형 태양광 설비가 갖춰진 논에서 2021년 8월부터 2022년 10월까지 이루어졌다. 벼논에서의 메탄 관측을 통해 얻게 되는 가장 일반적인 그래프는 벼의 통기조직을 통한 배출로 인해 메탄의 혼합비가 일정한 기울기로 꾸준히 증가하는 특징이 나타난다. 측정되는 모든 종류의 데이터뿐만 아니라 측정과 동시에 계산되는 메탄 플럭스 값도 실시간 모니터링이 가능하며, 측정이 끝난 후에는 'SoilFluxPro' 라는 소프트웨어를 통해 관련 데이터를 확인할 수 있다. 기존의 챔버법에서는 불가능했던 포집된 온실가스 농도의 연속적인 시계열 변화를 현장에서 바로 확인할 수 있다는 점은 새 관측 기술의 가장 큰 장점이다. 동시에 좁은 지역에 다양한 처리 조건을 가지는 경우에도 적용할 수 있으며, 에디 공분산법보다 사용법이 더 간단하고 설치 및 유지보수에 들어가는 노력이 덜하다는 점에서 매력이 있다. 하지만 관측시스템이 여전히 고가이고 그 운용에 전문적인 지식이 필요하며, 다양 한 관측 구역에 여러 개의 칼라를 설치하고 이동하며 측정하는데 인력이 많이 들어간다는 단점도 존재한다. 새로운 관측 방식이 벼논에서의 메탄 배출 경로를 확인하고 그에 따른 배출량을 정량화하는데 많은 기여를 할 수 있을 것으로 기대된다.

Keywords

Acknowledgement

본 연구는 농림축산식품부의 재원으로 농림식품기술기획평가원의 농업에너지자립형 산업모델 기술개발사업(321075-02-1-HD030), 농촌진흥청 연구사업 (PJ014892022023), 환경부의 재원으로 한국환경산업기술원의 생태계 기반 탄소흡수원 조성관리 기술개발사업(202300218237)의 지원을 받아 수행되었습니다.

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