벼 재배 논에서 온실가스 방출에 대한 미생물연료전지 및 바이오차의 영향 :Effect of microbial fuel cells and biochar on greenhouse gas emissions in a rice paddy field

김민진

추천

검색

자료유형: 학위논문

저자정보: 김민진 (원광대학교, 원광대학교 일반대학원)

지도교수: 윤석인

발행연도: 2021

저작권: 원광대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수71

이 논문의 연구 히스토리 (2)

2021

벼 재배 논에서 미생물연료전지와 바이오차에 의한 메탄 방출 저감

김민진 , 윤석인 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 2021.11 학술대회자료

벼 재배 논에서 온실가스 방출에 대한 미생물연료전지 및 바이오차의 영향

김민진 생물환경화학과 2021.01 학위논문

이 논문의 후속연구가 궁금하신가요?
연관 학술논문 또는 학술발표를 통해 보다 발전된 연구결과를 확인하실 수 있습니다.
이 논문의 연구 히스토리 확인하기

초록· 키워드

오류제보하기

벼 재배 시 담수상태의 논 토양은 환원조건이 발달하여 혐기성 미생물의 유기물 분해로 메탄(CH4)생성된다. 미생물연료전지(Microbial fuel cells, MFCs)는 환원토양에서 미생물의 유기물 분해에 의해 생성된 전자(e-)를 소모하여 메탄 방출을 저감 시킬 수 있다. 또한 바이오차는 다공성 구조로 인해 토양의 통기성을 개선시켜 메탄 생성 저감 효과를 기대해 볼 수 있다. 본 연구는 미생물연료전지 설치 및 바이오차 처리에 따른 메탄 방출 저감에 대한 영향을 구명하기 위해 현장 농가 포장에서 난괴법으로 무처리구(대조구), 미생물연료전지의 열린회로(MFC-open)와 닫힌회로(MFC-closed) 처리구, 바이오차 처리구를 두고 벼를 재배하였다. 벼 재배 기간 동안 물높이가 낮게 유지되었고, 토양의 산화환원전위는 평균 -144.8 mV였으며, MFC-closed 설치구에서 토양면적 기준 평균 0.03 mW m-2의 전력이 생산되었다. 메탄 방출량은 재배환경의 불균일성을 반영하여 처리 집구간에 유의적인(p < 0.05) 차이가 발생하였고, 대조구와 실험군 사이의 유의적인(p > 0.05) 차이는 없었다. 바이오차 처리구의 메탄 방출량은 중간 낙수 전까지 대조구의 92.0% 수준이었으나 중간 낙수 후 108.5%로 오히려 증가하였고, 바이오차의 통기성 개선으로 인한 메탄 저감 효과를 보였다. MFC-closed 처리구의 메탄 방출량은 중간 낙수까지 대조구의 109.3% 수준이었으나 중간 낙수 후 85.2%로 감소하였고, 미생물연료전지의 전자 소모로 인한 메탄 저감 효과와 중간 낙수 후 토양의 환원 상태 완화 효과를 보였다. 이산화탄소(CO2) 플럭스는 모든 처리구에서 음(-)의 값으로 작물의 광합성으로 인한 흡수 경향을 보였다. 미생물연료전지 설치구에서 유의적으로 높은 이산화탄소 플럭스를 보였고, 작물 생육이 대조구보다 저조하였는데, 이는 전극으로 사용한 탄소 펠트의 부정적인 영향과 미생물연료전지가 토양의 환원상태를 완화하였기 때문이라고 판단된다. 본 연구 결과 현장 시험 포장에서 바이오차와 미생물연료전지의 메탄 방출량 저감 가능성은 재배 기간과 중간 낙수 전후로 각각 다르게 나타났다. 미생물연료전지와 바이오차의 영향을 구명하기 위해 다양한 시험포장에서의 연구와 담수 상태의 메탄 방출량 저감에 대한 추가적인 연구가 필요하다고 판단된다.

A rice paddy flooded during cultivating rice emits methane (CH4) produced through decomposing anaerobic microbial decomposition of organic matter. Microbial fuel cells (MFCs) can be used to consuming electrons generated during microbial decomposition of organic matter in a flooded-reduced soil and then reduce CH4 emission. In addition, biochar has a potential to reduce CH4 production by improving air permeability of soil due to its porous structure. In this study, to investigate the effect of MFCs installation and biochar treatment on the reduction of methane emissions in a flooded soil, rice was cultivated in a rice paddy field treated with no treatment (control), an open circuit of MFCs (MFC-open), a closed circuit of MFCs (MFC-closed), and biochar in a completed randomized block design. During the rice cultivation period, the water level was kept low, the average soil oxidation-reduction potential was -144.8 mV, and the average power density produced in the MFC-closed treatment was 0.03 mW m-2 soil. Methane emissions were significantly (p < 0.05) different among the blocks, reflecting the non-uniformity of the field environment, but there was no significant (p > 0.05) difference among the control and experimental groups. The amount of methane emission in the biochar treatment was 92.0% of that in the control before the midseason drainage, but it increased to 108.5% after the midseason drainage, showing that biochar was effective in reducing CH4 through improving air permeability before the midseason drainage. The methane emission in the MFC-closed treatment was 109.3% of that in the control until the midseason drainage but decreased 85.2% after the midseason drainage, showing that MFCs was effective in reducing CH4 through consuming electrons and alleviating the reduced condition of soil after the midseason drainage. The carbon dioxide (CO2) flux was negative in all treatment and assimilation, reflecting photosynthetic CO2 assimilation by plants. The CO2 flux was significantly higher in the MFCs, which was lower in plant growth, than in the control, probably due to a negative effect of a carbon felt used as an electrode on crop growth but also to alleviation of the reduced condition of soil. These results suggested that biochar and MFCs in rice paddy fields have a potential to reduce CH4 emissions differently with cultivation period, before and after midseason drainage, respectively. Further studies are needed on various fields and flooding conditions to confirm the effects of microbial fuel cell and biochar on reducing methane emissions.

I. 서 론 1
II. 재료 및 방법 4
1. 시험 지역 4
2. 벼 재배 시험 6
3. 가스 시료 채취 및 분석 9
4. 토양 및 식물체 분석 12
5. 통계 분석 13
III. 결 과 14
1. 전력생산량과 토양 산화환원전위 14
2. CH4와 CO2의 방출량 변화 18
3. 작물 생육의 변화 24
4. 토양 화학성의 변화 32
IV. 고 찰 39
1. CH4 방출에 대한 미생물연료전지와 바이오차의 영향 39
2. CO2 방출에 대한 미생물연료전지와 바이오차의 영향 41
V. 참 고 문 헌 44

최근 본 자료

전체보기

구분	그룹	데이터 항목
AI 학습용 데이터	원문	원문 PDF 파일
AI 학습용 데이터	원문 + 메타 (기본/상세)	원문 PDF 파일 및 서지정보 CSV
대량 구매용 데이터	B2B 구독 방식	특정 자료 한정으로 원문 접근 권한 부여
대량 구매용 데이터	URL 전달 방식	바로 PDF 뷰어를 열람할 수 있는 URL 제공

구분	그룹	데이터 항목
AI 학습용 데이터	기본 메타	발행기관명, 간행물명, 권호명, 권(vol), 호(issue), 통권, 발행연도, 발행월, 논문명, 저자명, 시작페이지, 종료페이지, 전체페이지, 상세페이지URL
상세 메타 데이터	발행기관 메타	발행기관 이명, 영문명, 창립연도, 홈페이지URL, 발행기관 소개
	간행물 메타	부제목, 간행물 유형, ISSN, ISBN, 최초발행연도, 폐간연도, 간행빈도, 발행주기, 등재사항, 이용수, 피인용수, 권호수, 논문수, 표지이미지
	논문 메타	작성 언어, 부제목, 대등제목, 목차, 키워드, 초록, 이미지, 참고문헌, 이용수, 피인용수, 논문활용도, DBpia통합주제분류, KDC분류, DDC분류, 한국연구재단분류, UCI, DOI
	저자 메타	소속기관, 소속부서, 직급, 연구분야, 연구키워드, 이용수, 피인용수, 저자 논문활용도

구분	그룹	데이터 항목
※ 결합형/맞춤형 메타 데이터는 신청 내용에 따라 다양하게 제공 가능
이용순위 정보	주제분야별 많이 이용된 논문	“인문학”에서 많이 이용된 논문 TOP100
	이용기관별 많이 이용된 논문	“중고등학교”에서 많이 이용된 논문 TOP100
	세부기관별 많이 이용된 논문	“서울대학교”에서 많이 이용된 논문 TOP100
	키워드별 많이 이용된 논문	“Chat GPT”에서 많이 이용된 논문 TOP100
키워드 정보	많이 이용된 키워드	특정기간/분야/저널 내 많이 이용된 키워드
	많이 발행된 키워드	특정기간/분야/저널 내 많이 발행된 키워드
	많이 검색된 키워드	특정기간/분야/저널 내 많이 검색된 키워드
	연구 트렌드 키워드	특정 키워드 연관 연구동향 분석 데이터 키워드

논문 기본 정보

이 논문의 연구 히스토리 (2)

초록· 키워드

목차

최근 본 자료

댓글(0)