정확하고 효율적인 토양 탄소 추정이 가능한 새로운 방법

Jul 05, 2023

지구의 토양에는 대기보다 훨씬 더 많은 양의 탄소가 함유되어 있습니다. 이 토양 탄소의 상당 부분은 토양 유기 탄소(SOC)라고 불리는 유기 형태(탄소에 결합된 탄소)입니다. 그러나 SOC는 역사적으로 농업 활동으로 인해 크게 감소하여 해당 탄소를 이산화탄소로 대기에 방출하여 기후 변화에 기여했습니다.

농경지 이용 시 SOC 재고를 모니터링하고 지속 가능하게 관리하려면 SOC를 정확하게 측정하는 방법이 필수적입니다. 그러나 SOC를 정확하게 추정하는 현재 방법은 리소스와 비용 집약적입니다.그들의 새로운 연구에서는, Geoderma에 게재된 ASC(Agroecosystem Sustainability Center) 연구원들은 SOC 재고 추정 능력을 향상시키기 위해 새로운 샘플링 방법을 테스트했습니다.

팀의 이전 연구에서는 공공 데이터베이스에서 쉽게 사용할 수 있는 공간 정보가 농업 분야의 SOC 샘플링 효율성을 향상시킬 수 있다고 제안했습니다. 일리노이대학교(U of I) Urbana-Champaign의 천연자원 및 환경과학부(NRES) 연구원인 ASC의 Eric Potash가 주도한 이 연구는 일리노이와 네브래스카 전역의 8개 분야에서 해당 가설을 테스트했습니다.

SOC를 측정하는 것은 가변성으로 인해 어렵습니다. 불과 몇 피트 떨어진 두 위치의 SOC 재고는 크게 다를 수 있습니다. 이는 전체 SOC 재고를 추정하기 위해 많은 위치를 샘플링해야 하며 이는 실험실과 현장에서 많은 작업을 의미합니다.

Potash는 "1년 전에 수행한 연구를 포함하여 과거 연구에서는 필요한 샘플 수를 줄이는 방법을 제안했습니다."라고 말했습니다. “그러나 그러한 방법이 얼마나 더 효율적인지는 알려지지 않았습니다. 우리는 연구팀이 구성한 새로운 고품질 데이터 세트를 사용하여 이러한 방법을 테스트했습니다."

연구팀은 고도 지도, 위성 이미지 및 이전 측량에서 사용할 수 있는 보조 정보를 설명하는 이중 균형 샘플링이라는 방법을 사용하면 농업 분야의 SOC 축적량을 보다 효율적으로 측정할 수 있다는 사실을 발견했습니다. 이중 균형 샘플링은 이러한 보조 정보 측면에서 현장을 더욱 대표하는 위치를 선택하여 계층화된 샘플링의 고전적인 방법을 개선하는 현대적인 전략입니다.

"토양 샘플링을 통해 토양 탄소 저장량을 정량화하는 것은 어렵고 비용이 많이 드는 작업이지만 우리의 접근 방식은 필요한 토양 샘플 수를 매우 유망하게 30% 줄이는 것으로 밝혀졌습니다."라고 프로젝트 리더이자 공동 저자이자 창립 이사인 Kaiyu Guan이 말했습니다. ASC 및 NRES 부교수. "우리는 이것이 토양 샘플링 효율성을 향상시키는 중요한 발전이며 탄소 프로젝트 개발자 또는 연구원이 향후 관행에서 장려해야 한다고 믿습니다."

이 작업은 다양한 프로젝트의 과학자들이 수집한 고유한 현장 수준의 고해상도 토양 샘플을 통해 가능해졌습니다.

공동저자이자 일리노이대학교 농작물과학 교수인 이도경은 “우리의 노력과 수집된 토양 샘플링 데이터가 이러한 접근법을 개발할 수 있게 되어 기쁘다”고 말했다.

팀은 과학계가 SOC에 대한 이해를 더욱 향상시키고 협력하여 혜택을 누릴 수 있도록 방법과 데이터를 공개적으로 제공했습니다.

Potash는 “이 연구의 데이터를 공개적으로 공유하게 되어 특히 기쁩니다.”라고 말했습니다. "이를 통해 토양 탄소 연구의 진전을 가속화하기 위한 협력이 강화되기를 바랍니다."

Potash, Guan 및 Lee 외에도 이 출판물의 공동 저자로는 작물 과학 부교수이자 ASC 부소장인 Andrew Margenot; Arvid Boe, 사우스다코타 주립대학교 농업경제학, 원예학, 식물과학 교수; Michael Douglass, ASC 및 작물 과학 연구 기술자; 작물 과학 교수 Emily Heaton; 장춘화, 작물과학 박사후 연구원; 버지니아 진(Virginia Jin), 네브래스카 대학교 USDA-ARS 토양 연구 과학자; Nan Li, ASC 및 작물 과학 박사후 연구원; Rob Mitchell, USDA 연구 농업경제학자이자 네브래스카 대학교 농업경제학 부교수; Nictor Namoi, ASC 및 작물 과학 대학원 연구 조교; 네브라스카 대학의 USDA-ARS 연구 농업경제학자인 Marty Schmer; Sheng Wang, ASC 및 NRES 연구 조교수; 아르곤 국립 연구소의 생물에너지 및 생태계 서비스 전문가 Colleen Zumpf.