Environmental Controls on Net Ecosystem CO₂ Exchange during a Rice Growing Season at a Rice-Barley Double Cropping Paddy Field in Gimje, Korea

김제 벼-보리 이모작 논에서 벼 재배기간 동안의 순생태계 CO₂ 교환량에 대한 환경요인 분석

Using the Eddy Covariance technique, we analyzed seasonal variation in net ecosystem $CO_2$ exchange (NEE) and investigated the effects of environmental factors and aboveground biomass of rice on the $CO_2$ fluxes in a rice-barley double cropping paddy field of Gimje, Korea. Quality control and gap-filling were conducted before this investigation of the effects. The results have been showed that NEE, gross primary production (GPP), and ecosystem respiration (Re) during the rice growing period were -215.6, 763.9, and $548.3g\;C\;m^{-2}$, respectively. Relation between NEE and net radiation (Rn) could be described by a quadratic equation, and about 65 % of variation in NEE was explained by changes in Rn. On the other hand, an exponential function relating Re to soil temperature accounted for approximately 43 % of variation in Re under the flooded condition of paddy field. Aboveground biomass showed significant linear relationships with NEE ($r^2=0.93$), GPP ($r^2=0.96$), and Re ($r^2=0.95$), respectively.

미기상학적 방법인 에디공분산 기법을 이용하여 벼-보리 이모작의 논 생태계와 대기간 $CO_2$ 교환량의 계절적 변화를 조사하고, 벼-보리 이모작 작부체계에서 벼 재배기간의 $CO_2$ 교환량에 미치는 환경요인들과 지상부 생육량의 효과를 분석하였다. 관측된 $CO_2$ 플럭스자료는 보정과 결측 보충 등의 과정을 거친 후 분석에 활용되었다. 벼-보리 이모작 논 생태계에서 벼 재배기간 동안의 $CO_2$ 순 생태계 교환량(NEE)과 총일차생산량(GPP) 및 생태적 호흡량(Re)은 각각 단위면적($m^2$)당 -215.6, 763.9, 548.3g C로 분석되었다. 순복사에너지(Rn)와 NEE의 관계는 이차함수로 나타낼 수 있으며, Rn의 이차함수는 NEE 변이의 66%를 설명하였다. 반면에 Re와 지온의 관계는 지수함수로 나타낼 수 있으며, 벼논이 배수생태에서는 Re에 대한 지온의 지수함수는 Re 변이의 43%를 설명하였다. 그리고 벼 작물의 지상부 생육량과 논 생태계의 $CO_2$ 플럭스(NEE, GPP, Re)는 유의성 높은 선형관계를 나타냈다. 따라서 환경인자 및 벼 작물 생육자료와 $CO_2$ 플럭스의 관계식으로 미 관측 논 생태계에 대한 $CO_2$ 플럭스의 추정이 가능할 것으로 판단되었다.