염생식물 갈대 ‘Phragmites australis’의 탄소 저장량 및 이산화탄소 호흡량 정량화를 통한 블루카본 가치 분석
Analysis of the Blue Carbon Value of Halophyte ‘Phragmites australis’ Based on the Quantification of Carbon Storage and CO₂Respiration
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초록
기후변화 대응을 위한 탄소중립 목표 달성에 있어 연안 생태계가 보유한 탄소흡수 능력, 즉 '블루카본'의 중요성이 전 세계적으로 부각되고 있다. 이에 본 연구는 한반도 서해안의 대표적 갯벌 생태계인 전라남도 무안갯벌에 자생하는 염생식물 갈대(Phragmites australis)를 대상으로 블루카본 기반의 신규 탄소흡수원으로서의 잠재력을 종합적으로 평가하는 데 목적을 두었다. 본 연구의 공간적 범위는 전라남도 무안군 청계면 복길리 일대의 조간대 갯벌에 형성된 갈대 군락지이며, 2024년 3월 20일부터 12월 20일까지 현장 조사를 수행하였다. 갈대의 이산화탄소 호흡량(SRQ_Rate)은 휴대용 광합성 측정 시스템을 이용하여 현장에서 직접 측정하였으며, 동시에 대기 온도와 토양 온도(지온) 등 주변 환경인자를 기록하였다. 수집된 데이터는 상관성 분석을 통해 호흡량에 영향을 미치는 주요 환경요인을 도출하는 데 사용되었다. 총 탄소저장량은 갈대의 지하부 바이오매스 탄소량과 근계권 토양의 탄소량을 합산하여 산정하였으며, 토양 탄소저장량은 선행 연구를 기반으로 추정하였다. 최종적으로 산출된 탄소저장량(tCO₂/ha)에 국제 자발적 탄소시장의 대표 플랫폼에서 거래되는 탄소 크레딧 가격을 적용하여 갈대 군락의 경제적 가치를 평가하였다. 그 결과, 첫째, 이산화탄소 호흡 특성 분석 결과, 갈대의 호흡량은 뚜렷한 계절적 변동성을 보였다. 호흡량은 봄철(3-5월)에 0.11-0.13 g·m⁻²·hr⁻¹ 수준을 유지하다가, 생육이 가장 왕성한 여름철인 6월(0.22 g·m⁻²·hr⁻¹)과 7월(0.25 g·m⁻²·hr⁻¹)에 최고치에 도달했다. 이후 가을철부터 점차 감소하여 지상부가 고사하는 겨울철(11-12월)에는 0.02-0.04 g·m⁻²·hr⁻¹로 최저 수준을 나타냈다. 환경인자와의 상관성 분석에서는 **지온(Tsoil)이 호흡량 변화에 가장 큰 영향을 미치는 주요인(r = .451, p < .05)**으로 규명되었으며, 대기 온도 역시 유의한 상관관계(r = .381, p < .05)를 보였다. 둘째, 탄소저장량 산정 결과, 갈대 군락의 총 탄소저장량은 지하부 바이오매스 3.96 tC/ha와 근권 토양 19.80-29.70 tC/ha를 합산하여 총 23.76-33.66 tC/ha로 산정되었다. 이는 이산화탄소 환산 시 87.20-123.53 tCO₂/ha에 해당하는 양이다. 셋째, 경제적 가치 평가 결과, 자발적 탄소시장의 크레딧 가격을 적용했을 때 갈대 서식지의 경제적 가치는 헥타르(ha)당 최소 $849.33 USD에서 최대 $4,077.73 USD에 이르는 것으로 평가되었다. 본 연구는 전남 무안갯벌 갈대 군락의 탄소 흡수 및 저장 능력을 정량적으로 평가하여, 갈대가 타 염생식물과 비교해도 손색이 없는 우수한 블루카본 잠재력을 지녔음을 과학적으로 입증하였다. 이러한 결과는 국가 온실가스 인벤토리(NIR) 및 IPCC 인벤토리에 국내 염습지를 신규 탄소흡수원으로 등재하기 위한 핵심 실증 자료로 활용될 수 있다. 또한, 산정된 경제적 가치는 자발적 탄소시장을 통해 연안 습지 보전 및 복원 사업에 필요한 재원을 확보하고 경제적 인센티브를 제공하는 근거가 될 수 있으며, 이는 국가 탄소중립 전략을 다변화하는 데 기여할 것이다. 다만, 본 연구는 Tier-1 수준의 추정치를 포함하고 있으므로, 향후 토양 유기탄소 직접 측정 등 장기적인 모니터링을 통해 IPCC Tier-3 수준의 정밀한 데이터베이스를 구축하는 후속 연구가 필수적이다.
Abstract
The significance of coastal ecosystems' carbon sequestration capacity, designated as 'blue carbon,' is garnering worldwide recognition in the pursuit of achieving carbon neutrality objectives to counteract climate change. The present study aims to comprehensively evaluate the potential of P. australis, a native halophyte in the Muan tidal flats of South Jeolla Province, to serve as a new carbon sink based on blue carbon. The Muan tidal flats represent a representative tidal flat ecosystem on the west coast of the Korean Peninsula. The spatial scope of this study is the reed colony formed on the intertidal mudflats in the vicinity of Bokgil-ri, Cheonggye-myeon, Muan-gun, Jeollanam-do. Field surveys were conducted from 20th March to 20th December 2024. The carbon dioxide respiration rate (SRQ_Rate) of Phragmites was measured directly in situ using a portable photosynthesis measurement system. Concurrently, environmental factors such as air and soil temperature were recorded. The collected data were then utilised to derive the primary environmental factors influencing respiration rates through correlation analysis. The total carbon storage was determined by calculating the sum of the carbon content of the reed's aboveground biomass and the carbon content of the rhizosphere soil. The estimation of soil carbon storage was based on prior research. Finally, the economic value of the reed community was assessed by applying the carbon credit price traded on a representative platform of the international voluntary carbon market to the calculated carbon storage (tCO₂/ha). The results demonstrated that, firstly, an analysis of carbon dioxide respiration characteristics revealed distinct seasonal variability in reed respiration rates. Respiration rates were maintained at a level of 0.11-0.13 g·m-2·hr-1 during the spring months (March-May), reaching peak values during the summer months of June (0.22 g·m-2·hr-1) and July (0.25 g·m-2·hr-1), when growth was most vigorous. Thereafter, there was a gradual decrease from autumn, reaching its lowest level of 0.02–0.04 g·m-2·hr-1 during winter (November–December) when the aboveground parts died back. In the correlation analysis with environmental factors, soil temperature (Tsoil) was identified as the primary factor most significantly influencing respiration rate variation (r = .451, p < .05). In addition, air temperature demonstrated a significant correlation (r = .381, p < .05). Secondly, calculations pertaining to carbon storage revealed that the total carbon storage within the reed community was estimated at 23.76–33.66 tC/ha, comprising 3.96 tC/ha in aboveground biomass and 19.80–29.70 tC/ha in rhizosphere soil. This is equivalent to 87.20-123.53 tCO2/ha when converted to carbon dioxide equivalents. Thirdly, the economic value assessment indicated that applying voluntary carbon market credit prices resulted in the economic value of reed habitats ranging from a minimum of $849.33 USD to a maximum of $4,077.73 USD per hectare (ha). This study quantitatively assessed the carbon absorption and storage capacity of the reed beds in the Muan tidal flats of South Jeolla Province, scientifically demonstrating that reeds possess excellent blue carbon potential comparable to other halophytes. These results can serve as key empirical data for registering domestic salt marshes as new carbon sinks in the National Inventory Report (NIR) and IPCC inventories. Moreover, the calculated economic value can serve as a basis for securing the necessary funds and providing economic incentives for coastal wetland conservation and restoration projects through the voluntary carbon market, thereby contributing to diversifying the national carbon neutrality strategy. However, given that this study incorporates Tier-1 level estimates, it is imperative that subsequent research is conducted to establish a precise Tier-3 level database through long-term monitoring, incorporating direct measurement of soil organic carbon.