• Journal of Animal Science and Technology
• /
• 제64권4호
• /
• pp.603-620
• /
• 2022

Human activities have caused an increase in greenhouse gas emissions, resulting in climate change that affects many factors of human life including its effect on water and food quality in certain areas with implications for human health. CH₄ and N₂O are known as potent non-CO₂ GHGs. The livestock industry contributes to direct emissions of CH₄ (38.24%) and N₂O (6.70%) through enteric fermentation and manure treatment, as well as indirect N₂O emissions via NH₃ volatilization. NH₃ is also a secondary precursor of particulate matter. Several approaches have been proposed to address this issue, including dietary management, manure treatment, and the possibility of inhibitor usage. Inhibitors, including urease and nitrification inhibitors, are widely used in agricultural fields. The use of urease and nitrification inhibitors is known to be effective in reducing nitrogen loss from agricultural soil in the form of NH₃ and N₂O and can further reduce CH₄ as a side effect. However, the effectiveness of inhibitors in livestock manure systems has not yet been explored. This review discusses the potential of inhibitor usage, specifically of N-(n-butyl) thiophosphoric triamide, dicyandiamide, and 3,4-dimethylpyrazole phosphate, to reduce emissions from livestock manure. This review focuses on the application of inhibitors to manure, as well as the association of these inhibitors with health, toxicity, and economic benefits.

• Animal Bioscience
• /
• 제34권12호
• /
• pp.2023-2033
• /
• 2021

Objective: The present study was conducted to assess the effect of urease inhibitor (hydroquinone [HQ]) and nitrification inhibitor (dicyandiamide [DCD]) on nitrogen (N) use efficiency of pig slurry for perennial ryegrass regrowth yield and its environmental impacts. Methods: A micro-plot experiment was conducted using pig slurry-urea ¹⁵N treated with HQ and/or DCD and applied at a rate of 200 kg N/ha. The flows of N derived from the pig slurry urea to herbage regrowth and soils as well as soil N mineralization were estimated by tracing pig slurry-urea ¹⁵N, and the N losses via ammonia (NH₃), nitrous oxide (N₂O) emission, and nitrate (NO₃^-) leaching were quantified for a 56 d regrowth of perennial ryegrass (Lolium perenne) sward. Results: Herbage dry matter at the final regrowth at 56 d was significantly higher in the HQ and/or DCD applied plots, with a 24.5% to 42.2% increase in ¹⁵N recovery by herbage compared with the control. Significant increases in soil ¹⁵N recovery were also observed in the plots applied with the inhibitors, accompanied by the increased N content converted to soil inorganic N (NH₄⁺+NO₃^-) (17.3% to 28.8% higher than that of the control). The estimated loss, which was not accounted for in the herbage-soil system, was lower in the plots applied with the inhibitors (25.6% on average) than that of control (38.0%). Positive effects of urease and/or nitrification inhibitors on reducing N losses to the environment were observed at the final regrowth (56 d), at which cumulative NH₃ emission was reduced by 26.8% (on average 3 inhibitor treatments), N₂O emission by 50.2% and NO₃^- leaching by 10.6% compared to those of the control. Conclusion: The proper application of urease and nitrification inhibitors would be an efficient strategy to improve the N use efficiency of pig slurry while mitigating hazardous environmental impacts.

• 한국작물학회지
• /
• 제44권3호
• /
• pp.230-235
• /
• 1999

To study the effects of an urease inhibitor, N-(n-butyl)-thiophosphoric triamide (NBPT), and a nitrification inhibitor, dicyandiamide (DCD), on nitrogen losses and nitrogen use efficiency, urea fertilizer with or without inhibitors and slowrelease fertilizer (synthetic thermoplastic resins coated urea) were applied to direct-seeded flooded rice fields in 1998. In the urea and the urea+DCD treatments, NH$_4$$^{+}$ -N concentrations reached 50 mg N L$^{-1}$ after application. Urea+NBPT and urea+ NBPT+DCD treatments maintained NH$_4$$^{+}$ -N concentrations below 10 mg N L$^{-1}$ in the floodwater, while the slow-release fertilizer application maintained the lowest concentration of NH$_4$$^{+}$ -N in floodwater. The ammonia losses of urea+NBPT and urea+NBPT+DCD treatments were lower than those of urea and urea+DCD treatments during the 30 days after fertilizer application. It was found that N loss due to ammonia volatilization was minimized in the treatments of NBPT with urea and the slow-release fertilizer. The volatile loss of urea+DCD treatment was not significantly different from that of urea surface application. It was found that NBPT delayed urea hydrolysis and then decreased losses due to ammonia volatilization. DCD, a nitrification inhibitor, had no significant effect on ammonia loss under flooded conditions. The slow-release fertilizer application reduced ammonia volatilization loss most effectively. As N0$_3$$^{[-10]}$ -N concentrations in the soil water indicated that leaching losses of N were negligible, DCD was not effective in inhibiting nitrification in the flooded soil. The amount of N in plants was especially low in the slow-release fertilizer treatment during the early growth stage for 15 days after fertilization. The amount of N in the rice plants, however, was higher in the slow-release fertilizer treatment than in other treatments at harvest. Grain yields in the treatments of slow-release fertilizer, urea+NBPT+ DCD and urea+NBPT were significantly higher than those in the treatments of urea and urea+DCD. NBPT treatment with urea and the slow-release fertilizer application were effective in both reducing nitrogen losses and increasing grain yield by improving N use efficiency in direct-seeded flooded rice field.field.

• 한국작물학회:학술대회논문집
• /
• 한국작물학회 1999년도 춘계 학술대회지
• /
• pp.73-74
• /
• 1999

• 한국작물학회:학술대회논문집
• /
• 한국작물학회 1999년도 춘계 학술대회지
• /
• pp.84-85
• /
• 1999

• 한국도시환경학회지
• /
• 제18권4호
• /
• pp.473-483
• /
• 2018

본 연구에서는 Lab 규모의 생물반응장치를 제작하여 운전조건 변화(온도, 저해물질(Cl), 활성화된 질산화균 투입 등)가 질산화에 미치는 영향을 파악하여 저온 조건에서 질산화효율을 향상시킬 수 있는 방안을 찾고자 하였다. $NO_2{^-}-N+NO_3{^-}-N$ 농도 실험에서 $20^{\circ}C$의 경우 염소를 투입하여 질산화균을 사멸한 후 활성화된 질산화균을 투입하면, 정상수준까지 회복하는데 약 4일 정도 소요되었다. $10^{\circ}C$의 경우, 활성화된 질산화균을 투입하여 이전 상태로 회복 되는 데는 약 7일 정도 소요되어 $20^{\circ}C$에 비하여 약 3일이 더 소요되었다. 비질산화속도 실험에서는 $10^{\circ}C$ 운전조건에서 활성화된 질산화균 투입 후 1일경과시 비질산화속도는 0029 mgN/gSS/hr에서 6일 경과시 0.767 mgN/gSS/hr까지 증가하였다. 선형 모형식과 지수함수 모형식에 의한 8일 경과후의 비질산화속도는 각각 0.840, 3.625 mgN/gSS/hr로 예측되어 정상수준인 2.592 mgN/gSS/hr을 상회하는 것으로 예상되었다. 본 연구를 통하여 저온 운전시 활성화된 질산화균을 주입하면 질산화효율을 향상시키는데 많은 효과가 있음을 확인하였다. 향후 연구에서 현장별 운전특성을 고려한 ANB 투입량의 결정, 효율적인 ANB reactor의 설계 등에 대한 추가적인 연구가 진행된다면 동절기 질산화효율 향상에 많은 기여를 할 수 있을 것이다.

• 한국습지학회지
• /
• 제20권4호
• /
• pp.390-397
• /
• 2018

산업단지 인근에 위치한 하수처리장은 유입되는 산업폐수 내 중금속으로 인해 질산화 효율이 감소하는 문제점이 있다. 본 연구에서는 실험실 규모 반응조 운전 결과를 바탕으로 산업폐수가 유입되는 하수처리장의 질산화 효율 개선을 위해 중금속과 체류시간이 질산화에 미치는 영향을 분석하였다. 또한 운전 결과를 바탕으로 질산화율 향상을 위한 하수처리장 운전 방법을 제시하고자 한다. 실험실 반응조 운전 결과 체류시간 0.5일 이상으로 운전 할 경우 60% 이상의 질산화율을 확보할 수 있을 것으로 나타났다. 하지만, 동일한 조건에서 일반 도시하수처리장 시료를 이용하는 경우보다 낮은 효율을 보이는 것으로 조사되었다. 이와 같은 결과를 보인 원인으로 산업 폐수 내 함유된 중금속의 영향으로 질산화 미생물의 활성(SNR 기준)을 분석하였다. S 하수처리장과 일반 하수처리장 시료(A MWTPame )를 이용한 반응조의 SNR은 각각 0.13 ~ 0.21 mg NH4/gMLSS/hr과 0.74 mg NH4/gMLSS/hr의 범위를 보였다. 이는 S 하수처리장 시료를 유입수로 하는 반응조 내 미생물의 활성이 낮음을 확인 할 수 있다. 따라서 산업폐수가 유입되는 하수처리장에서 질산화 효율개선을 위해 체류시간 증가 및 전처리를 통한 중금속 처리가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국초지조사료학회지
• /
• 제36권3호
• /
• pp.199-204
• /
• 2016

The objective of this study was to determine the effect of nitrification inhibitor dicyandiamide (DCD) and urease inhibitor hydroquinone (HQ) on ammonia ($NH_3$) and nitrous oxide ($N_2O$) emission from pig slurry applied to Timothy (Phleum pretense L.) sward. The daily emission of ammonia ($NH_3$) and nitrous oxide ($N_2O$) was monitored for 9 days in three different treatments; 1) control (only pig slurry application), 2) DCD treatment (pig slurry + DCD), and 3) HQ treatment (pig slurry + HQ). Most $NH_3$ emission occurred after 4~5 days in three treatments. Total $NH_3$ emission, expressed as a cumulative amount throughout the measurement time, was $1.33kg\;N\;ha^{-1}$ in the control. The DCD and HQ treatment decreased total $NH_3$ emission by 16.3% and 25.1%, respectively, compared to the control. Total $N_2O$ emission in the control was $47.1g\;N\;ha^{-1}$. The DCD and HQ treatment resulted in a reduction of 67.9% and 41.8% in total $N_2O$ emission, respectively, compared to the control. The present study clearly indicated that nitrification and urease inhibitor exhibited positive roles in reducing N losses through $NH_3$ and $N_2O$ emission.

• The Korean Journal of Ecology
• /
• 제17권3호
• /
• pp.251-260
• /
• 1994

Pseudotsuga menziesii 임상에서 질화작용의 억제제로서의 monoterpenoids의 역할을 연구하고자 토양에서의 질화작용과 식물체잎, 낙엽 및 무기토양에서의 monoterpenoids의 함량을 분석하였다. Pseudotsuga menziesii잎이나 임상에서 분석된 monoterpenoids는 대략 16종 이었으며, 그 중 ${\alpha}$-pinene, ${\beta}$-pinene, ${\gamma}$-terpinene 그리고 terpenolene이 대표적인 것들이었다. 임상에 있는 monoterpenoids의 양은 무기토양층에 비해 항상 많았으며, 계절적 변이가 있었으나 토양층은 항상 일정하였다. 질화작용 과정 중 ammonium oxidation 과정은 낙엽층이 보다 더 많은 저해를 받았으나, nitrite oxidation 과정은 두층별간 별 차이가 없었다. 또한 4가지 monoterpenoids(${\alpha}$-pinene, ${\beta}$-pinene, ${\gamma}$-terpinene, terpenolene)를 인위적으로 첨가한 토양에서의 질화작용에 역시 am-monium oxidation 과정은 심히 저해를 받는 반면 nitrite oxidation 과정은 저해를 받지 않는 것으로 나타났다. 이 같은 모든 결과들은 Pseudotsuga menziesii 임상에 있는 monoterpenoids의 영향으로 질화작용에 관여하는 미생물, 특히 Nitrosomonas europaes의 증식이 억제되어 am-monium oxidation 과정이 저해되었음을 시사한다.

• 한국토양비료학회지
• /
• 제31권4호
• /
• pp.392-399
• /
• 1998

본 연구에서는 합성 요소억제제나 질산화억제제와는 달리 쑥(Artemisia asiatica)과 같은 천연물에 의한 토양중 요소분해와 질산화작용에 대한 저해효과를 검토하고저 하였다. 이를 위 위하여 쑥의 열수추출액과 유기용매 분획추출물을 준비하여 밭토양에 처리하였고 2일, 5일 동안 배양후에 요소태질소와 암모늄태질소, 질산태 질소를 측정하고 요소분해균과 urease 효소활성에 대한 각 추출액과 분획추출물의 영향도 검토하였다. 이번 실험을 통하여 얻은 결과를 요약하면 다음과 같다. 쑥잎의 열수추출액은 요소분해를 미약한 수준으로 촉진하였으나 반면 질산화작용은 억제하였고, 쑥잎 열수추출액을 0.5ml, 3.0 ml를 가하였을 때 질산태 질소함량은 무처리구에 비하여 각각 65.2%, 68.8% 줄어들었다. 쑥잎의 유기용매 분획추출물 중, chloroform분획을 제외한 모든 분획물이 요소분해에 대해 저해효과를 나타내었고 chloroform/methanol 분획을 2.0 ml 가했을 때, 잔존한 요소태질소 함량은 무처리구의 5.8배로 요소분해억제효과가 가장 좋았다. 한편 유기용매 분획추출물들의 질산화작용 억제효과 유무는 불명확 하였다. urease activity의 경우, 요소분해율이 무처리구와 비교시 97.5%에서 99.50%로 높게 나타났기 때문에 분획물이 urease의 활성을 저해하지 않는 것으로 생각되었다. 요소분해 bacteria 수는, 쑥의 chloroform 분획을 처리한 경우를 제외하고 모든 처리에 의해 감소하였다 (적요 2의 결과와 일치). 이로서 요소분해 저해효과는 urease의 활성을 저해하기 보다는 요소분해균을 저해하기 때문에 나타나는 것으로 생각되었다. 각 추출물 성분에 대한 예비시험과 박층 chromatogram을 통해, 그 조성이 복잡하고 다양한 화합물들이 요소분해와 질산화작용 억제과정에 관여할 것으로 추측되며 이를 분획 또는 단일활성 물질을 추적하여 그 효과를 확인할 일이다.