토양탄소

Soil carbon
CO가2 토양탄소 매장량에 미치는 영향

토양탄소는 지구 토양에 저장된 고체탄소다. 여기에는 토양 유기물탄산염 광물로서의 무기 탄소가 모두 포함된다.[1] 토양탄소는 지구 탄소 순환에 관한 탄소 싱크로서 생물화학, 기후변화 완화, 지구 기후모델 구축 등의 역할을 한다.[2]

개요

토양탄소는 무기질과 유기체의 두 가지 형태로 존재한다. 토양 무기질 탄소모성 물질풍화작용이나 대기 중 CO와의2 토양 광물의 반응으로 인한 탄소의 광물 형태로 구성된다. 탄산염 광물사막 기후에서 토양 탄소의 지배적인 형태다. 토양 유기 탄소토양 유기 물질로서 존재한다. 그것은 신선한 식물이 남아 있을 때 상대적으로 이용 가능한 탄소와 식물 잔해에서 파생된 물질에 상대적으로 불활성 탄소를 포함한다.[3]

글로벌 탄소 순환

정확한 양을 측정하기는 어렵지만 인간의 활동은 토양탄소 스펀지라고도 불리는 토양 유기탄소의 상당한 손실을 초래했다.[4] 전 세계 토양에 저장된 2700Gt의 탄소 중 1550GtC는 유기체, 950GtC는 무기탄소로 현재 대기 중 탄소보다 약 3배, 현재 연간 화석연료 배출량 대비 240배가량 많다.[5] 토양탄소의 균형은 이트와 습지(150 GtC), 토양 표면의 식물 쓰레기(50 GtC)에서 유지된다. 이것은 대기의 780 GtC와 모든 살아있는 유기체의 600 GtC와 비교된다. 해양 수영장은 38,200 GtC를 차지한다.

약 60 GtC/yr가 토양에 축적된다. 이 60 GtC/yr는 식물 호흡의 60 GtC/yr 감소된 지상 식물 광합성에 의해 대기에서 수축된 120 GtC/yr의 균형이다. 60GtC/yr에 상당하는 60GtC/yr가 토양에서 재흡수되며, 60G tC/yr 식물 호흡에 합류하여 대기로 복귀한다.[6][7]

유기탄소

미생물 루프를 통한 토양 탄소 순환
대기 중의 이산화탄소는 식물(또는 자생 미생물)에 의해 고정되며 (1) 저분자량 단순 탄소 화합물의 뿌리 배출 또는 복잡한 식물 다당체의 축적을 유도하는 잎과 뿌리 쓰레기의 퇴적과 같은 과정을 통해 토양에 첨가된다. (2) 이러한 과정을 통해 탄소는 생물학적으로 이용 가능하게 한다. 미생물 대사 "생물"에 따라 (3) 대기 중으로 다시 이동하거나 (4) 미생물 네크로매스로서 안정적인 탄소 수영장에 들어간다. 탄소 배출 대 지속성의 정확한 균형은 지상 식물 공동체 구성과 뿌리 배출 프로파일, 환경 변수, 집단 미생물 표현형(즉 메타페놈)을 포함한 여러 요인의 함수다.[8][9]

토양유기탄소는 생물총에서 유래한 살아있는 토양 생물체와 죽은 생물 물질로 나뉜다. 이것들은 함께 토양 먹이 그물로 구성되어 있고, 생물학적 물질 구성요소에 의해 유지되는 살아있는 구성요소가 있다. 토양 생물체는 지렁이, 네마토드, 원생동물, 곰팡이, 박테리아, 그리고 다른 절지동물들을 포함한다.

식물의 노화에 따른 데트리투스는 토양 유기탄소의 주요 공급원이다. 셀룰로오스리그닌높은 세포벽을 가진 식물 물질은 분해되고 회수되지 않은 탄소는 휴머스로 보존된다. 셀룰로오스와 녹말은 쉽게 분해되어 거주 시간이 짧다. 유기 C의 보다 지속적인 형태로는 리긴, 휴무스, 토양 골재에 캡슐화된 유기 물질, 숯 등이 있다. 이러한 것들은 변화에 저항하고 거주 시간이 길다.

토양 유기탄소는 상층토양에 집중되는 경향이 있다. 대부분상류 토양의 경우 상층토양의 범위는 0.5%에서 3.0%까지이다. 유기농 C가 0.5% 미만인 토양은 대부분 사막지역에 한정돼 있다. 12~18% 이상의 유기 탄소를 함유한 토양은 일반적으로 유기 토양으로 분류된다. 습지 생태, 홍수 퇴적, 화재 생태, 인간의 활동을 지원하는 토양에서 높은 수준의 유기 C가 발달한다.

불에서 파생된 탄소의 형태는 대부분의 토양에 무가열 과 풍화 흑탄소로 존재한다.[10][11] 토양 유기탄소는 일반적으로 char에서 5 - 50%가 파생되며,[12] 50%가 넘는 레벨이 몰리솔, 체르노젬, 테라 프레타 토양에서 발생한다.[13]

뿌리 배출물은 토양 탄소의 또 다른 공급원이다.[14] 광합성 과정에서 고정된 총 식물 탄소의 5~20%는 진원위 상호주의 생물체를 지지하는 뿌리 배출물로 공급된다.[15][16] 미생물 개체수는 전형적으로 인접한 벌크 토양보다 회전권에서 더 높다.

토양 건강

유기탄소는 에다페닉 생태계 서비스를 제공하기 위한 토양 수용력에 필수적이다. 이 수용력의 조건은 토양 건강이라고 불리며, 생물의 구성 요소와는 반대로 살아있는 시스템으로서 토양을 이해하는 가치를 전달하는 용어다. 토양 건강 평가에 사용되는 특정 탄소 관련 벤치마크에는 CO2 방출, 허무 수준, 미생물 대사 활동이 포함된다.

손실

토양과 대기 사이의 탄소 교환은 세계 탄소 순환의 중요한 부분이다.[17] 탄소는 토양의 유기 물질과 관련이 있기 때문에 토양과 유역 건강의 주요 성분이다. 토양 유기 물질과 토양 탄소에 존재하는 변동에 영향을 주는 몇 가지 요인은 현대에서 가장 중요한 것은 인간과 농업 시스템의 영향이었다.

정확한 양을 측정하기는 어렵지만 인간의 활동으로 인해 토양 유기탄소가 대량으로 손실되었다.[4] 첫째는 흙 덮개를 제거하고 토양 유기 탄소의 즉각적이고 지속적인 손실로 이어지는 의 사용이었다. 경작지배수는 모두 토양 유기물을 산소와 산화에 노출시킨다. 네덜란드, 이스트 앵글리아, 플로리다, 캘리포니아 삼각주에서는 경작과 배수로 인해 산화로 인한 이탄지 침하가 심각하다. 토양을 노출시키는 방목 관리(과도하거나 불충분한 회수 기간을 통해)도 토양 유기탄소의 손실을 초래할 수 있다.

토양탄소관리

토양 탄소의 자연적인 변화는 기후, 유기체, 모재, 시간, 그리고 구제의 결과로 발생한다.[18] 가장 큰 현대적 영향은 인간의 영향이었다. 예를 들어, 호주 농업용 토양의 탄소는 역사적으로 현재의 두 배 범위인 1.6퍼센트에서 4.6퍼센트 사이였을 것이다.[19]

농부들은 흙 속의 유기성분을 유지하거나 증가시키기 위해 관행을 조정해야 한다고 오랫동안 장려되어 왔다. 한편, 탄소의 산화를 재촉하는 관행(작물 뭉치 태우기, 과 재배 등)은 금물화 되고, 다른 한편에서는 유기물(공예화 등)의 결합을 장려하고 있다. 토양 탄소를 증가시키는 것은 간단한 문제가 아니다; 그것은 탄소를 소비하고 배출할 수 있고 질소 비료를 첨가하여 더 활발하게 만들어지는 토양 생물체의 상대적인 활동에 의해 복잡하게 만들어진다.[18]

토양 유기 탄소에서 이용 가능한 데이터

토양 CO2 플럭스를 측정하는 휴대용 토양 호흡 시스템
유럽

유럽 토양의 유기 탄소/물질 함량에 대한 가장 동질적이고 포괄적인 데이터는 토지 커버, 기후 및 지형에서 관련 데이터베이스와 결합하여 유럽 토양 데이터베이스에서 추출 및/또는 추출할 수 있는 데이터로 남아 있다. 모델링된 데이터는 유럽에서 토양 표면 지평선의 탄소 함량(%)을 가리킨다. 사용 가능한 국가 데이터 집합에 대한 인벤토리에서 유럽연합의 7개 회원국은 유기 탄소 관련 데이터 집합을 가지고 있다. "유럽 네트워크를 통해 수집된 데이터에 기반한 유럽의 토양 유기 탄소 추정"(생태 지표 24,[20] 페이지 439–450)이라는 글에서 국가 데이터와 모델링된 데이터를 비교한다. 루카스 토양 유기 탄소 데이터는 조사 지점들을 측정하고 지역 수준에서 집계된 결과는[21] 중요한 결과를 보여준다. 마지막으로, 농업용 토양의 토양 유기 탄소 추정을 위한 새로운 제안 모델은 현재 EU 농업용 토양의 상위 SOC 재고량을 17.63 Gt[22] 추정했다. 이 모델링 프레임워크는 토사 침식 요소를 통합하여 측면 탄소 유량을 추정함으로써 업데이트되었다.[23]

유역 상태 관리

토양 탄소에 관한 현대 문학의 많은 부분은 기후 변화를 상쇄하기 위한 대기 중 탄소 싱크로서의 역할 또는 잠재력과 관련이 있다. 이러한 강조에도 불구하고, 토양 탄소가 증가함에 따라 훨씬 더 광범위한 토양과 유역 건강 측면이 개선된다. 이러한 편익은 천연 자원 시스템의 복잡성과 토양 건강의 구성 요소에 대한 해석 때문에 계량화하기가 어렵다. 그럼에도 불구하고 다음과 같은 점에서 몇 가지 편익이 제안된다.

  • 침식 감소, 침전: 토양 골재 안정성의 증가는 침식에 대한 내성을 더 크게 의미하며, 토양이 더 높은 수분 수준 하에서 구조 강도를 유지할 수 있을 때 질량 이동은 덜 발생한다.
  • 생산성 향상: 더 건강하고 더 생산적인 토양은 긍정적인 사회 경제적 상황에 기여할 수 있다.
  • 깨끗한 물길, 영양소, 탁도: 영양분과 침전물은 침출물이나 씻기 보다는 흙에 의해 유지되는 경향이 있고, 그래서 물길로부터 유지된다.
  • 물의 균형: 토양수 보유 용량이 커지면 육지의 유량이 감소하고 지하수로 재충전된다; 토양이 절약하고 보유하고 있는 물은 식물이 사용할 수 있는 상태로 남아 있다.
  • 기후 변화: 토양에는 대기 중 이산화탄소로2 존재할 수 있는 탄소를 보유하는 능력이 있으며 지구 온난화에 기여한다.
  • 더 큰 생물다양성: 토양 유기물은 토양 동식물의 건강에 기여하고, 따라서 더 큰 생물권의 생물다양성과의 자연적인 연결고리가 된다.

숲의 토양

의 토양은 많은 탄소 웅덩이를 이루고 있다. 삼림 벌채와 같은 인공적인 활동은 이 풀에서 탄소의 방출을 야기하여 대기 중의 온실 가스(GHG)의 농도를 크게 증가시킬 수 있다.[24] 유엔기후변화협약(UNFCCC)에 따라 각국은 5개 풀(지상 및 지하 바이오매스, 죽은 목재, 쓰레기, 토양 탄소)의 탄소 재고 변동과 토지 이용, 토지 이용 변화 및 임업 활동에서의 관련 배출 및 제거 등 온실가스 배출량과 제거량을 추산하고 보고해야 한다.기후변화에 관한 정부간 패널의 모범적 실무지침에 따르면 다음과 같다.[25][26] 열대 삼림 벌채는 전 세계 인공 온실가스 배출량의 거의 25%를 차지한다.[27] 삼림 벌채, 삼림 훼손, 토지 관리 관행의 변화는 토양에서 대기 중으로 탄소가 방출되는 원인이 될 수 있다. 이러한 이유로, UNFCCC에 의거한 GHG 보고와 산림 훼손산림 훼손에 의한 배출 감소에 대해서는 토양 유기 탄소 재고량 및 재고 변동에 대한 신뢰성 있는 추정치가 필요하다.

탄자니아 정부는 유엔[28] 식량 농업 기구핀란드 정부의 재정 지원과 함께 조사와 모델링 기반 방법을 모두 사용하여 토양 탄소 재고 추정을 위한 산림 토양 탄소 모니터링 프로그램을[29] 시행했다.

참고 항목

참조

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