The Patterns of CH4 and N2O fluxes from used Litter Stockpile from Korean Native Cattle (Hanwoo)

This study was conducted to measure methane ($CH_4$) and nitrous oxide ($N_2O$) emissions from the 6 month old litter stockpile used for korean native cattle (Hanwoo) from August 3, 2007 to October 4, 2007. Daily mean $CH_4$ emissions was peaked to 273.013 ${\mu}g\;m^{-2}\;s^{-1}$ (SE : ${\pm}1.047{\mu}g\;m^{-2}\;s^{-1}$) on first day and then gradually decreased to 2.309 ${\mu}g\;m^{-2}\;s^{-1}$ (SE : ${\pm}0.061{\mu}g\;m^{-2}\;s^{-1}$) at the end of this experiment. Daily mean $N_2O$ emissions was as little as 0.269 ${\mu}g\;m^{-2}\;s^{-1}$ (SE : ${\pm}0.018{\mu}g\;m^{-2}\;s^{-1}$) on first day, but exponentially increased up to 3.569 ${\mu}g\;m^{-2}\;s^{-1}$ (SE : ${\pm}0.454{\mu}g\;m^{-2}\;s^{-1}$) on 43rd day and then slowly decreased to 1.888 ${\mu}g\;m^{-2}\;s^{-1}$ (SE : ${\pm}0.012{\mu}g\;m^{-2}\;s^{-1}$) at the end of this experiment. Carbon dioxide equivalent ($CO_2$-eq), calculated by global warming potentials of $CH_4$ or $N_2O$, of $CH_4$ on first day occupied approximately 99% of sum of $CO_2$-eq of $CH_4$ and $N_2O$. Methane emissions decreased and $N_2O$ emissions increased so that $CO_2$-eq ratio of $CH_4$ to $N_2O$ was 50:50 on 34th day. The effect of $N_2O$ on the ratio was increase thereafter. The ratio of daily mean $CH_4$ and $N_2O$ emissions to daily error of the mean was calculated to find daily fluctuation of $CH_4$ and $N_2O$ emissions. The ratio of $CH_4$ was less than 1.0% till 11th day but increased to 10.9% on 57th day. The ratio of $N_2O$ (0.4%~51.0%) was higher than that of $CH_4$, showing high in early stage and then gradually decrease, which was different from the pattern of $CH_4$. The ratio of daily mean emissions to daily error of the mean was little in case of active $CH_4$ or $N_2O$ generation period, which would be caused by the temporal and spatial heterogeneity of composting process. Hence more air supply on early stage to decrease $CH_4$ generation and proper turning to reduce spatial heterogeneity are needed to mitigate greenhouse gas emissions.

사용한 한우 깔짚에서 배출되는 CH4 및 N2O의 배출 특성

한우 깔짚 더미에서 배출되는 $CH_4$의 일별 배출량은 측정 시작일의 273.013 ${\mu}g\;m^{-2}\;s^{-1}$ (SE : ${\pm}1.047{\mu}g\;m^{-2}s^{-1}$)을 최대로 하여 점차 감소하여 측정 마지막 일에는 2.309 ${\mu}g\;m^{-2}\;s^{-1}$ (SE : ${\pm}0.061{\mu}g\;m^{-2}\;s^{-1}$)이었다. $N_2O$의 일별 배출량은 $CH_4$의 배출량과 달리 측정 시작일에는 0.267 ${\mu}g\;m^{-2}\;s^{-1}$ (SE : ${\pm}0.018{\mu}g\;m^{-2}\;s^{-1}$)로 미미하였으나 시간이 지남에 따라 지수적으로 증가하여 시험 시작 후 43일째에 3.596 ${\mu}g\;m^{-2}\;s^{-1}$ (SE : ${\pm}0.454{\mu}g\;m^{-2}\;s^{-1}$)로 최대를 기록한 후 서서히 감소하여 마지막 일에는 1.888 ${\mu}g\;m^{-2}\;s^{-1}$ (SE : ${\pm}0.012{\mu}g\;m^{-2}\;s^{-1}$) 이었다. 지구온난화지수를 이용한 $CH_4$과 $N_2O$ 배출량을 $CO_2$-eq로 환산했을 때, 시험첫 날 $CH_4$에 의한 $CO_2$-eq가 전체 환산량의 약 99%였다. 이후 $CH_4$의 배출량이 감소하고 $N_2O$의 배출이 증가하면서 34일 째에 $CH_4$과 $N_2O$에 의한 CO-eq 비율이 50:50이 되었으며 이후 $N_2O$의 영향이 더 컸다. $CH_4$과 $N_2O$의 배출량 변동성을 보기 위해 $CH_4$과 $N_2O$의 일 평균 배출량에 대한 일별 표준오차의 비율을 계산하였다. $CH_4$의 경우 그 비율이 11일째까지는 1.0% 이하였으나 시간이 지날수록 증가하여 57일 후에는 10.9%까지 증가하였다. $N_2O$의 경우 $CH_4$에 비해 그 비율이 컸는데 (0.4%~51.0%), $CH_4$의 경우와 달리 초기에 높았으며 시간이 지날수록 줄었다. $CH_4$과 $N_2O$의 생성이 활발할 경우 일 평균 배출량에 대한 일별 표준오차의 비율이 적으나 그렇지 않을 경우 비율이 높아졌는데 이는 배출장소의 비 균질성에 기인한다고 볼 수 있다. 따라서 퇴비화 과정의 온실가스 배출량을 줄이기 위해서는 $CH_4$ 감소를 위해 초기 공기 공급을 늘리며, 교반 등을 통해 비균질성을 감소시켜야 한다.