Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology
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v.17
no.2
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pp.173-181
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2015
Fluxes of carbon dioxide ($CO_2$) were measured above crop canopy using the Eddy Covariance (EC) method, and emission rate of methane ($CH_4$) was measured using Automatic Open/Close Chamber (AOCC) method during the 2012-2013 barley and rice growing season in a barley-rice double cropping field of Gimje, Korea. The net ecosystem exchange (NEE) of $CO_2$ in the paddy field was analyzed to be affected by crop growth (biomass, LAI, etc.) and environment (air temperature, solar radiation, etc.) factors. On the other hand, the emission rate of $CH_4$ was estimated to be affected by water management (soil condition). NEE of $CO_2$ in barley, rice and fallow period was -100.2, -374.1 and $+41.2g\;C\;m^{-2}$, respectively, and $CH_4$ emission in barley and rice period was 0.2 and $17.3g\;C\;m^{-2}$, respectively. When considering only $CO_2$, the barley-rice double cropping ecosystem was estimated as a carbon sink ($-433.0g\;C\;m^{-2}$). However, after considering the harvested crop biomass ($+600.3g\;C\;m^{-2}$) and $CH_4$ emission ($+17.5g\;C\;m^{-2}$), it turned into a carbon source ($+184.7g\;C\;m^{-2}$).
Measurements of net ecosystem exchange (NEE) of $CO_2$ based on the eddy covariance technique provide reasonable carbon balance estimates in response to local environmental conditions. In South Korea, the forest ecosystems cover approximately 64% of the total area, thereby strongly affecting regional carbon balances. Cultivated croplands that cover about 17% of the total area should also be considered when calculating the carbon balance of the country. In this study, our objectives were (a) to quantify the range and seasonal variation of NEE at forest ecosystems, including deciduous, coniferous, and mixed forests, and agricultural ecosystems, including rice paddies and a potato field, in South Korea and (b) to compare NEE at ten Fluxnet sites that have the same or similar ecosystems as found in South Korea. The results showed that the forest and agricultural ecosystems were carbon sinks. In Korea, NEE at the forest ecosystems varied between -31 and $-362gC/m^2/yr$, and NEE at the croplands ranged from -210 to $-248gC/m^2/growing$ season. At the deciduous forest, NEE reached low values in late spring, early summer, and early autumn, while at the coniferous forest, it reached low values in spring, early summer, and mid autumn. The young mixed forest was a much stronger carbon sink than the old-growth deciduous and coniferous forests. During each crop growing season, beet had the lowest NEE value within six crops, followed by wither wheat, maize, rice, potato, and soybean. These results will be useful for designing and applying management strategies for the reduction of $CO_2$ emissions.
Valuation of ecosystem services through organic carbon distribution and cycling in the Quercus mongolica forest at Mt. Worak national park were investigated from May 2012 through April 2013. The amount of carbon allocated to above and below ground biomass was 81.94 and 20.53 ton C/ha. Amount of organic carbon in litter layer was 6.49 ton C/ha. Amount of organic carbon within 50 soil depth was 141.23 ton C $ha^{-1}$$50cm-depth^{-1}$. Total amount of organic carbon in this Quercus mongolica forest was estimated to 250.19 ton C $ha^{-1}$. The estimated amount of won in this Quercus mongolica forest in terms of total organic carbon was about 5.27 million won $ha^{-1}$. The amount of carbon evolved through soil respiration was 7.31 ton C $ha^{-1}yr^{-1}$. The amount of carbon evolved through microbial respiration and root respiration was 3.58 and 3.73 ton C $ha^{-1}yr^{-1}$, respectively. The amount of organic carbon absorbed from the atmosphere of this Quercus mongolica forest was 1.61 ton C $ha^{-1}yr^{-1}$ when estimated from the difference between net primary production and microbial respiration. This amount will come to about 33,000 won $ha^{-1}yr^{-1}$ in Korean currency.
Valuation of ecosystem services through organic carbon distribution and cycling in the Pinus densiflora forest at Mt. Worak National Park were investigated from January 2013 through December 2013. The amount of carbon allocated to above and below ground biomass was 32.17 and 8.04 ton C $ha^{-1}$. Amount of organic carbon in litter layer was 5.55 ton C $ha^{-1}$. Amount of organic carbon within 50cm soil depth was 58.62 ton C $ha^{-1}$ 50cm-$depth^{-1}$. Total amount of organic carbon in this Pinus densiflora forest was estimated to 104.38 ton C $ha^{-1}$. The estimated amount of won in this Pinus densiflora forest in terms of total organic carbon was about 10.44 million won $ha^{-1}$. The amount of carbon evolved through soil respiration was 4.44 ton C $ha^{-1}yr^{-1}$. The amount of carbon evolved through microbial respiration and root respiration was 2.18 and 2.27 ton C $ha^{-1}yr^{-1}$, respectively. The amount of organic carbon absorbed from the atmosphere of this Pinus densiflora forest was 0.44 ton C $ha^{-1}yr^{-1}$ when estimated from the difference between net primary production and microbial respiration. This amount will come to about 44,000 won $ha^{-1}$ in Korean currency.
Kim, Gun-Yeob;Lee, Jong-Sik;Lee, Sun-Il;Jeong, Hyun-Cheol;Choi, Eun-Jung;Na, Un-sung
Korean Journal of Environmental Biology
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v.35
no.4
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pp.715-725
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2017
Importance of climate change and its impact on agriculture and environment has increased with the rise in the levels of Green House Gases (GHGs) in the atmosphere. To slow down the speed of climate change, numerous efforts have been applied in industrial sectors to reduce GHGs emission and to enhance carbon storage. In the agricultural sector, several types of research have been performed with emphasis on GHGs emission reduction; however, only a few work has been done in understanding the role of carbon sink on reduction in GHGs emission. In this study, we investigated ecosystem carbon balance and soil carbon storage in an agricultural paddy field. The results obtained were as follows: 1) Evaluation of soil C sequestration in paddy field was average $3.88Mg\;CO_2\;ha^{-1}$ following NPK+rice straw compost treatment, average $3.22Mg\;C\;ha^{-1}$ following NPK+hairy vetch treatment, and average $1.97Mg\;CO_2\;ha^{-1}$ following NPK treatment; and 2) Net ecosystem production (NEP) during the paddy growing season was average $14.01Mg\;CO_2\;ha^{-1}$ following NPK+hairy vetch treatment, average $12.60Mg\;CO_2\;ha^{-1}$ following NPK+rice straw compost treatment, and average $11.31Mg\;CO_2\;ha^{-1}$ following NPK treatment. Therefore, it is proposed that organic matter treatment can lead to an increase in soil organic carbon accumulation and carbon sock of crop ecosystem in fields compared to chemical fertilizers.
Forests are the largest carbon (C) sinks in terrestrial ecosystems. Recently, as enhancing forest C sequestration capacity has been proposed as a basic direction of the Republic of Korea's "2050 Carbon Neutral Strategy," accurate estimation of forest C sequestration has been emphasized. According to the Intergovernmental Panel on Climate Change guidelines, sequestration quantity is calculated from changes in C stocks in forest C pools, such as biomass, deadwood, litter and soil layer, and harvested wood products. However, in Korea, only the overstory biomass increase is now considered the amount of sequestration quantity, so there can be a significant difference from the actual forest C sequestration. In this study, we quantified forest C exchange through C flux measurement using an eddy covariance system and an automated soil chamber system in a 57-year-old Korean pine plantation located in Mt. Taehwa, Gwangju-si, Gyeonggi-do. Then, the net amount of C sequestration was compared with the amount of the overstory biomass increase. We estimated the annual C stock change in the remaining C pools by comparing the net sequestration amount from the C flux measurement with the overstory biomass increase and C stock change in the litter layer. Therefore, the net C sequestration of the Korean pine plantation estimated from the flux measurement was 5.96 MgC ha-1, which was about 2.2 times greater than 2.77 MgC ha-1 of the overstory biomass increase. The annual C stock increase in the litter layer was estimated to be 0.75 MgC ha-1, resulting in a total annual C stock increase of 2.45 MgC ha-1 in the remaining C pools. Our results indicate that the domestic forest is a larger C sink than the current methods, implying that more accurate calculations of the C sequestration capacity are necessary to quantify C stock changes in C pools along with the C flux measurement.
In this study, we simulated a carbon flux model, so called Vegetation Integrated Simulator for Trace gases (VISIT) using Spatio-temporal Environmental Information, to estimate carbon budgets of vegetation ecosystem in South Korea. As results of the simulation, the model estimated that the annual-average gross primary production (GPP), net primary production (NPP) for 10 years were $91.89Tg\;C\;year^{-1}$, and $40.16Tg\;C\;year^{-1}$, respectively. The model also estimated the vegetation ecosystems in South Korea as a net carbon sink, with a value of $3.51Tg\;C\;year^{-1}$ during the simulation period. Comparing with the anthropogenic emission of South Korea, vegetation ecosystems offsets 3.3% of human emissions as a net carbon sink in 2007. To estimate the carbon budget more accurately, it is important to prepare reliable input datasets. And also, model parameters should be calibrated through comparing with various independent method. The result of this study, however, would be helpful for devising ecosystem management strategies that may help to mitigate global climate change.
We measured net primary productivity, annual accumulation of organic carbon and leaf decomposition of Salix community in the flood plain of the Han River and the Nakdong River. Net primary productivity, annual accumulation of organic carbon of the Salix community were 22.5ton/ha/yr(16.7ton/ha/yr-31.2ton/ha/yr) and 9.7ton C/ha/yr(7.5ton C/ha/yr-14.0ton C/ha/yr) respectively, which showed the highest values among the woody plant communities reported in the Korea. It means that planting Salix in the flood plain of the river is the best way to remove carbon dioxides. The faster leaf decomposition occurred around, under and the herb of Salix community in order. Leaf decomposition rate of Salix was higher than that of mesophytes, but lower than that of hydrophytes.
Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology
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v.18
no.4
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pp.337-347
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2016
Carbon dioxide ($CO_2$) and methane ($CH_4$) were measured in a rice-barley double cropping and rice mono cropping paddy fields, which are located in the southwestern coast of Korea, over a one-year period. Net ecosystems $CO_2$ exchange (NEE) and ecosystem respiration (Re) were estimated by the eddy covariance (EC) method, and an automatic open/close chamber (AOCC) method was used to measure $CH_4$ fluxes. Environmental factors (solar radiation, air temperature, precipitation etc.) were also measured along with fluxes. After the quality control and gap-filling, the observed fluxes were analyzed. As a result, NEE was -603.0 and $-471.5g\;C\;m^{-2}\;yr^{-1}$ in rice-barley double cropping and rice mono cropping paddy field, respectively. $CH_4$ emissions increased during the course of flooded days and were similar in two cropping paddy field. Accoding to rough results considering only fluxes of $CO_2$ and $CH_4$, it was estimated that the carbon absorbation in rice-barley double cropping paddy field was higher than that in rice mono cropping paddy field by $128.9g\;C\;m^{-2}\;yr^{-1}$.
Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology
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v.11
no.3
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pp.87-99
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2009
We evaluated modified Soil-Plant-Atmosphere model's performance to simulate the seasonal variation of net ecosystem exchange (NEE) of carbon and examined the critical controlling mechanism on carbon exchange using the model over a deciduous forest at Gwangnung in 2006. The modified Soil-Plant-Atmosphere (mSPA) model was calibrated to capture the mean NEE during the daytime (1000-1400 LST) and used to simulate gross primary productivity (GPP). Ecosystem respiration ($R_e$) has been estimated using an empirical formula developed at this site. The simulation results indicated that the daytime mean stomatal conductance was highly correlated with daily insolation in the summer. Low stomatal conductance in high insolation occurred on the days with low temperature rather than with high vapor pressure deficit. It suggests that the forest rarely experienced water stress in the summer of 2006. The model captured the observed bimodal seasonal variation with a mid-season depression of carbon uptake. The model estimates of annual GPP, $R_e$ and NEE were $964\;gC\;m^{-2}\;yr^{-1}$, $733\;gC\;m^{-2}\;yr^{-1}$, and $-231\;gCm\;^{-2}\;yr^{-1}$, respectively. Compared to the observed annual NEE, the modeled estimates showed more carbon uptake by about $140\;gC\;m^{-2}\;yr^{-1}$. The uncertainty of the estimate of annual NEE in a complex terrain is discussed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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