A Study on the Carbon Neutral Effect and Improvement of River Water Quality through Non-point Source Pollution Control in Farmland

기학 박; 성욱 어; 서현 김; 극태 김

doi:10.9798/KOSHAM.2022.22.6.25

Abstract

In Korea, the carbon emission from the agricultural, livestock, and fishery sectors were 24.7 million tCO₂-eq in 2018. Following the 2050 carbon neutral declaration, the total carbon emissions from these sectors are expected to decrease to 15.4 million tCO₂-eq by 2050, a reduction of 37.7%. Therefore, efforts are being made to reduce the use of chemical fertilizers, soil nitrogen emissions, and greenhouse gases in the agricultural sector. In this study, we analyzed the effects of irradiation charges on greenhouse gas reduction and water quality improvement after rice cultivation without the addition of any fertilizer. The greenhouse gas emission for fertilizer during irradiation cultivation was estimated to be 237 kgCO₂-eq/1,000m², 4 kgCO₂-eq/1,000m² less than that by using a crop protection agent (241 kgCO₂-eq/1,000m²). The measurement was based on the amount of nitrogen, phosphorus, and potassium (62.90, 22.83, and 19.31 kg, respectively) per 1,000 m² barley cultivation. In addition, a reduction in fertilizer use was estimated to reduce eutrophication by approximately 25.47 kgPO₄^3--eq. Thus, the eutrophication of rivers from farmland, a nonpoint pollution source, is predicted to reduce by expanding irradiation cultivation.

Keywords: Farmland, Non-point Source, Carbon Neutral, Water Pollution

요지

우리나라는 2050 탄소중립 선언 이후 농축수산부문은 ‘50년까지 ’18년(24.7백만톤) 대비 37.7% 감축한 15.4백만톤 배출을 목표로 하고 있다. 이에 따라 농업분야에서는 화학비료의 사용을 저감하고, 토양의 질소배출량을 줄여 온실가스를 줄이고자 노력하고 있다. 본 연구에서는 논의 벼농사 이후에 조사료 재배시 추가적인 비료투입 없이 생산할 경우 온실가스 저감 및 수질개선의 효과를 분석하였다. 조사료 재배시 온실가스 감축 효과는 10 a (1,000 m²) 당 비료 237 kgCO₂-eq/1,000m², 작물보호제 4 kgCO₂-eq/1,000m²로 전체 저감량은 241 kgCO₂-eq/1,000m²로 분석되었다. 이는 겉보리 재배시 성분별 비료량은 1,000 m²당 질소 62.90 kg, 인 22.83 kg, 칼륨 19.31 kg이 투입되는 양을 기준으로 산정하였다. 또한, 토양의 비료 사용 절감으로 인해 약 25.47 kgPO₄^3--eq의 부영양화를 저감시키는 것으로 분석되었다. 조사료의 재배 확대로 인해 비점오염원인 농경지로부터 하천의 부영양화를 저감시킬 수 있을 것으로 예측된다.

핵심용어: 농경지, 비점오염원, 탄소중립, 수질오염

1. 서 론

국가 온실가스 인벤토리 보고서(MOE, 2019)에 따른 국가 전체 온실가스 배출량 709.1백만 톤CO₂-eq/년, CO₂ 91.7%, non-CO₂ 8.3%이며, 농업 부문은 20.4백만 톤CO₂-eq/년으로 약 2.9%이며, 축산계와 축산과 연계된 농업 부문의 온실가스 배출량만은 각각 8,612.6천 톤CO₂-eq/년과 2,821.0천 톤CO₂-eq/년으로 총 11,433.6천 톤CO₂-eq/년으로 기여율은 약 1.6%로 나타나고 있다.

우리나라는 2050 탄소중립 선언 이후 관계부처 합동으로 ｢2050 국가 탄소중립 시나리오｣ 및 ｢2030 NDC 상향안｣을 확정(’21.10), 발표(COP26, ‘21.11)하였으며, 국내 탄소중립(Net-zero) 달성을 위해 농축수산부문은 ‘50년까지 ‘18년(24.7백만 톤) 대비 37.7% 감축한 15.4백만 톤 배출을 목표로 하고 있다. 친환경농업에 대한 적극적 지원에도 불구하고, 농가의 관행적 시비로 단위면적당 화학비료 사용량은 여전히 높은 수준이며, 친환경 농업육성과 함께 토양, 수자원 등 농업환경 보전활동을 강화하여 친환경 농업 기반 마련을 추진하고 있다.

2019년 기준 2011년 대비 화학비료 사용량은 13.3% 증가하는 양상으로 나타났으며, 1 ha당 화학비료 사용량은 2011년 이후 연평균 1.8% 증가하고 있으며 가축분뇨 발생량 또한 연평균 1.4% 증가하고 있다(Jeong et al., 2020). 양분공급량이 지속적인 증가는 양분 과잉에 따른 토양 산성화 및 환경오염영향이 증가하게 되며, 하천으로의 유입은 부영양화를 일으키는 원인이 되고 있다.

OECD 주요 국가의 양분수지를 살펴볼 때 우리나라는 질소 기준 양분투입량 340 kg/ha, 양분소모량 95.4 kg/ha로 약 245 kg-N/ha 과잉으로 나타났으며, 이는 우리나라와 농경 특성이 유사한 일본(153 kg-N/ha), 가축 사육밀도가 높은 네덜란드(140 kg-N/ha), 벨기에(132 kg-N/ha), 덴마크(132 kg-N/ha)의 양분수지 보다 약 40% 정도 높은 수치이다(Yang et al., 2020). 양분관리를 위해서는 가축분뇨, 비료관리, 데이터관리 및 영농방식의 개선이 필요하므로 경종 농가, 축산농가를 비롯하여 다양한 이해관계자의 의견수렴을 바탕으로 공감대를 형성하는 것이 주요한 해결 요인으로 제시하고 있다.

본 연구에서는 농경지 비점오염원 관리 방안으로 추가적인 비료 투입 없이, 조사료 및 겉보리 등을 생산할 경우 저감되는 양분량을 산정하였으며, 이에 따른 추가적인 온실가스 저감에 대한 탄소중립를 산정하였다. 마지막으로 양분삭감에 의한 하천의 수질개선(부영양화 저감)효과를 제시하였다.

2. 연구동향

Park et al. (2014)은 가축분뇨 자원화 시설 처리 및 배출실태 조사연구를 통해 대부분 가축분뇨가 자원화 처리에 의존하고 있으며 농림축산식품부의 정책 방향도 가축분뇨의 자원화임을 명시하였다. 단, 가축분뇨의 자원화가 환경적인 면에서 다양한 부정적인 영향을 주고 있다고 보고 배출실태 파악의 시급성을 함께 기술하였다. Yoon and Lee (2019)은 OECD 회원국 중 한국의 질소 및 인에 대한 양분수지가 높아 농경지 투입양분의 환경영향과 하천 등으로 유출되는 양분 오염부하의 관리가 필요함을 지적하였다.

Chang (2014)는 헌법상 환경권 실현을 위한 가축분뇨의 관리와 이용에 관한 법제 연구를 통해 2012년부터 가축분뇨의 해양배출 처리가 전면적으로 금지되고 육상처리 부담이 증대됨에 따라 가축분뇨를 육상에서 적절하게 처리하는 방안이 마련되어야 한다고 제시하였다. 헌법 제35조에서 명시하고 있는 국민이 쾌적하고 건강한 자연환경에서 살 수 있는 권리인 환경권 실현을 위해선 가축분뇨의 적절한 관리⋅이용에 있어 국가의 역할이 요구되고 있으며, 이를 위해 입법부는 가축분뇨의 관리 및 이용에 관한 법률이 제정되었음에도 가축분뇨의 관리와 이용이 제대로 이루어지지 않고 있다고 하였다. 따라서 헌법에서 명시한 환경권 실현을 위해 가축분뇨의 관리⋅이용과 관련해 친환경적 축산방식 전환, 가축분뇨 자원화를 위한 항생제 사용 감축 등 기준 강화, 가축분뇨의 처리기준⋅불법 폐기⋅불법 축사 처벌⋅관리⋅감독과 교육⋅홍보 강화, 분뇨처리시설 확보⋅분산화와 기술보조금 지원, 법 적용 대상 가축 범위 확대 등을 제언하였다.

Kim et al. (2017)은 가축분뇨 실태조사의 일환으로 양분의 유출입 현황 자료를 이용하여 대상 유역의 오염 정도를 정략적으로 파악할 수 있는 양분수지 산정 모델을 개발하였고 Park and Lee (2014)은 축산밀집지역, 복합영농지역, 시설재배지⋅이모작 재배지의 가축분뇨 유래 양분발생량 평가 및 양분 잉여율 평가를 통해 영농유형별 양분수지를 평가하였다. Kim et al. (2008)은 OECD 양분수지 분석법을 활용하여 한국의 질소와 인산 수지를 분석한 바 있으며, 질소와 인산 수지는 1985년 이후 지속해서 증가하여 2006년까지 OECD 회원국 중 가장 높은 수준인 것으로 예측하였다. 주요 축산선진국들은 가축 사육두수 및 농경지 양분사용량 제한으로 지속해서 감소하고 있으나 우리나라는 화학비료 사용량 감소에도 불구하고 가축 사육두수의 증가로 상대적으로 높은 수준을 유지하고 있다고 분석하였으며, 우리나라는 가축 사육두수 조절을 통한 양분수지 저감 정책 수립을 제언하였다(Kim et al., 2015).

Kim et al. (2015)은 양분총량제 도입방안 연구를 통해 양분수지 지표(양분투입량-양분반출량, kg/ha) 기준을 제시하였고, 양분 초과율에 따라 양분관리 우수지역(< 50%), 관심지역(50~100%), 유도지역(100~150%), 특별관리지역(> 150%)로 구분하였다.

Seo et al. (2017)은 지역의 양분관리를 위한 양분수지 산정⋅삭감⋅평가 시행계획 수립 및 현장 적용하였으며, 김해시, 논산시, 군산시 양분수지를 산정 및 저감 시행계획 수립과 양분관리 방안별 비용 대비 효과 분석을 제시하였다.

Lee et al. (2020)은 밭토양 관리에서는 경운 관리, 풋거름 시용, 가축분 및 질산화 억제제 시용 효과를 검토하였으며, 시용 질소량의 50%를 헤어리베치로 대체하였을 때 약 65.6% 아산화질소 감축 효과를 나타냈다.

Yang et al. (2020)은 조사료 재배를 통해 가축분뇨의 액비 살포 효과를 분석하였다. 토양 내 총질소는 액비 살포 및 파종 시 초기농도 3,689 mg/kg, 수확 후 농도 1,717 mg/kg로 53.5%가 소모되었으며, 총인은 초기농도 285.8 mg/kg, 수확 후 농도 331.5 mg/kg으로 16.0%가 증가하였다. 이를 일단위로 환산하면, 총질소는 22.4 mg/kg⋅day가 감소하였으며, 총인은 0.519 mg/kg⋅day가 증가하는 결과를 얻었다. 조사료단지 조성에 따른 가축분뇨 액비를 살포한 토양의 양분변화량을 추정한 결과 질소의 경우 116.5 kg/ha⋅day 감소하며, 인은 2.70 kg/ha⋅day 증가하는 결과를 얻었다. 질소의 경우 지하로 침투되어 유출되는 반면 인은 표면의 흙과 결합하여 지표면에 남기 때문에 표토 근권부에 대한 샘플 채취 방법을 고려하였을 때, 인이 증가한 것으로 판단하고 있다. 지역에서 발생하는 가축분뇨로 생산된 퇴⋅액비를 지역으로 다시 재순환할 수 있도록 하여, 가축분뇨 액비만으로도 충분한 양의 조사료 생산이 가능함을 보여주었으며, 농경지의 토양에서의 총질소의 농도 저감을 확인하였다. 질소 농도의 감소는 작물의 사용량뿐만 아니라 토양에 축적되거나 지하수 및 지표수로 유출되는 것이 포함되어 수질개선의 효과를 예상하고 있다.

Lee et al. (2021)은 농경지 양분관리의 온실가스 저감량에 관한 연구를 수행하였으며, 도 단위의 농경지 양분수지를 2019년 기준으로 토양수지를 기반으로 분석하였다. 2019년 전국평균(경기, 강원, 충남, 충북, 전남, 전북, 경남, 경북, 제주) 질소 양분 부하는 2022로 산출하였으며, 농업 생산성에 영향을 미치지 않는 적정양분 부하는 1.63으로 분석하였다. 잠재적 수계양분 유출량은 약 118.02 kg-N/ha가 감소하였고, 농업 생산성은 2.25 kg-N/ha 증가하는 것으로 분석하였다. 농경지 양분투입 저감량으로부터 농경지 온실가스 배출량 저감효과는 가축분뇨 퇴액비와 무기질 양분투입 저감에서 기인하는 온실가스 직접 배출량이 연간 333,963 톤CO₂-eq로 추산하였으며, 무기질 비료 사용 감소로 인해 무기질 비료 제조과정에서 온실가스 저감효과를 231,738 톤CO₂-eq로 추산하였다. 지역 단위 적정 양분관리를 통해 농업생산성 향상, 수계 비점오염원 저감, 온실가스 배출량 저감의 효과를 동시에 가져올 수 있을 것으로 평가하였다.

3. 연구 방법

3.1 분석개요

벼 재배시 화학비료를 사용하지 않고 가축분 퇴비를 사용하여 재배할 때 화학비료의 대체 효과로 인한 탄소 저감을 분석하였으며, 추가적인 비료투입 없이 조사료를 재배하여 추가적인 탄소저감효과를 분석하였다. 또한, 추가적인 비료투입 없이 조사료를 생산하였을 경우 하천 수계로 유입되는 질소 성분의 양을 산정하여 하천의 부영양화 저감 효과를 분석하였다. 벼 표준재배법(RDA, 2011)에 따른 본답 시비량(보통답)을 근거(Table 1)로 화학비료 사용량에 따른 온실가스 배출량을 산정하였으며, 흙토람 화학비료 대체 가축분 퇴비량 추천(Korean Soil Information System, 2010)에 따른 가축분퇴비 사용량을 적용하여 온실가스 배출량을 산정하여 화학비료 대체 효과를 분석하였다.

Table 1

Amount of Fertilizer in Rice Field (RDA, 2011)

Type	Amount of fertilization (kg/1,000m²)
Type	Total	Basal fertilization	Topdressing at tillering stage	Fertilization at panicle initiation stage
Urea	20.0	11.0	4.5	4.5
Fused superphosphate	15.0	15.0	-	-
Potassium chloride	5.0	3.5	-	1.5

조사료(겉보리) 재배 시 사용되는 비료 표준량과 농기계 에너지 소비량(KOAT, 2022a)에 근거(Tables 2, 3)하여 온실가스 저감효과를 분석하였다. 또한, 겉보리 재배 시 추가 비료 투입없이 재배할 경우 하천수계로 유입되는 인 성분의 양을 산정하여 하천의 부영양화 저감효과를 분석하였다.

Table 2

Standard Amount of Fertilizer Used for Roughage (Hulled Barley) Cultivation (KOAT, 2022a)

Hulled barley	Byproduct fertilizer		Ordinary fertilizer
Hulled barley	Organic fertilizer	Straw	Urea	ammonium sulfate	fused calcium magnesium phosphate
Amount (kg/1,000m²)	827	101	18.6	0.715	-
	Ordinary fertilizer
	Potassium chloride	Boron	Agricultural lime	Complex fertilizer	Silicate fertilizer
	-	-	18.3	38.7	3.19

Table 3

Agricultural Machinery Energy Consumption in Roughage (Hulled Barley) Cultivation (KOAT, 2022a)

Hulled barley	Electricity	Oil	Gas
Amount (kg/1,000m²)	8.84	13.7	-

3.2 산정 방법

농산물 재배 시 농자재의 생산단계 및 질소질 비료 사용에 따른 토양대기 온실가스 배출량을 고려하여 산정하였으며, 식은 다음과 같다(KOAT, 2022b).

농자재 생산단계에서의 온실가스 배출량은 다음의 식에 적용할 수 있다(Eq. (1)).

(1)

온실가스배출량 (kgCO2−eq/1,000 m2)=∑(Ai×EFi)

이 때, A_i: 영농데이터(kg/1,000m²) EF_i: 온실가스 배출계수(kgCO₂-eq/kg)

질소비료 사용에 따른 토양대기 온실가스 배출량은 다음과 같이 산정할 수 있다. 토양대기로 배출되는 온실가스는 아산화질소(N₂O)로 다음의 식에 따라 산정한다(Eq. (2)).

(2)

Sco2=∑(1.5714×Mi−Fert.×AIi−N×WIi−Dry×EN2−Soil×GWPN2O)

이 때, S_Co2: 질소 비료사용으로 인한 아산화질소 토양 온실가스 배출량(kgCO₂-eq/1,000m²)

1.5714: N₂O 분자량 / N₂ 분자량

M_i-Fert.: 비료(i)의 사용량(kg)

AI_i-N: 비료(i)의 질소 유효성분 함유율

WI_i-Dry: 비료(i)의 건조 중량률

E_N2-Soil: 비료 1 kg당 N₂의 토양배출계수(kgN₂/kgN)

GWP_N2o: N₂O의 지구온난화지수 298 (kgCO₂-eq/kgN₂O)

4. 연구 결과

4.1 벼 재배 시 가축분퇴비 사용에 따른 온실가스 저감효과

논 10 a (1,000 m²)당 투입되는 화학비료 사용량은 Table 1의 벼 표준재배법에 따른 본답 시비량(보통답)의 그레뉼 요소 20 kg, 용과린 15 kg, 염화칼리 5 kg로 비료 생산에 따른 온실가스 배출량을 산정하였다. 그레뉼 요소는 용과린, 염화칼리와 달리 질소함량이 46%를 차지하고 있어 질소비료 사용에 따른 토양 대기배출 온실가스 배출량도 함께 포함하여 산정하였다. 그 결과 그레뉼 요소는 102.055 kgCO₂-eq/1,000m² (농자재 생산 시 20.200 kgCO₂-eq/1,000m², 질소비료 토양대기배출 81.855 kgCO₂-eq/1,000m²), 용과린 30.300 kgCO₂-eq/ 1,000m², 염화칼리 2.450 kgCO₂-eq/1,000m²로 화학비료 사용에 따른 온실가스 배출량은 134.805 kgCO₂-eq/1,000m²로 나타났다. 반면, 가축분퇴비 사용량은 200 kg으로 화학비료 사용량 대비 5배 많은 양을 사용하나, 가축분퇴비는 생물기원으로 농자재 생산 시 배출되는 온실가스 배출량은 산정 제외되며, 질소 함량이 1.49%로 그레뉼요소 대비 30배 적은 함량이므로 온실가스 배출량은 25.118 kgCO₂-eq로 화학비료를 가축분퇴비로 대체할 경우 온실가스가 약 5.4배 감축됨을 확인할 수 있었다(Table 4).

Table 4

Calculation of Greenhouse Gas (GHG) Emissions by Fertilizer Type

Type (N:P:K, %)	Amount (kg/1,000m²)	GHG emissions from agricultural material production (kgCO₂-eq/1,000m²)	Soil air emissions GHG emissions from the use of nitrogen fertilizer (kgCO₂-eq/1,000m²)	GHG emissions (kgCO₂-eq/1,000m²)
Granular urea (46:0:0)	20	20.200	81.855	134.805
Fused superphosphate (0:20:0)	15	30.300	-
Potassium chloride (0:0:60)	5	2.450	-
Livestock manure (1.49:0:0)	200	-	25.118	25.118

※ GWP (Global Warming Potential) : CO₂ - 1, CH₄ - 23, N₂O - 298 (IPCC, 2007)

가축분뇨 퇴⋅액비를 논 30,000 m²에 사용할 경우 화학비료 30포(600 kg = 20 kg/포 × 30포)를 대체하는 효과가 있는 것으로 제시하고 있어 이를 10 a (1,000 m²) 기준으로 보면 화학비료 1포(20 kg)을 사용하는 것으로 나타났다. A지역 12,000 ha (120,000,000 m²)에 벼, 조사료(이모작), 배, 녹차 등을 재배할 때 가축분뇨 퇴⋅액비를 사용할 경우 화학비료 120,000포(2,400,000 kg)을 대체하는 효과가 있으며 이에 따른 온실가스 저감효과는 복합비료(21-17-17)을 기준으로 산정하였다. 그 결과 온실가스 저감량은 3,000 tCO₂-eq로 나타났으며, 배출권 거래가격을 2021년 최대 거래가격인 33,350 원/tCO₂-eq를 적용하여 배출권 판매 수익으로 환산한 결과 106,050,000원으로 산정되었다(Table 5).

Table 5

Calculation of GHG Emissions by Fertilizer (Complex Ferlizer 21-17-17)

Type	Amount (kg/1,000m²)	GHG emissions (kgCO₂-eq/1,000m²)	GHG reduction by compost⋅liquid manure application area (tCO₂-eq)	Revenue of GHG emissions permits (Won)
21-17-17	20	1.250	3,000	106,050,000

※ price of GHG emissions permits : 35,350 Won/tCO₂-eq (KRX, 2015)

4.2 이모작으로 조사료(겉보리) 재배에 따른 온실가스 저감효과

B지역 내 조사료 재배 면적 15,000,000 m² (1,500 ha) 농지 내 조사료 작물을 생산할 경우, 추가적인 비료 및 작물보호제의 투입이 없어, 비료 및 작물보호제 사용을 절감하는 효과가 있는 것으로 나타났다. 온실가스 감축효과 산정을 위해서 에너지(전기, 연료)의 경우 에너지 생산 및 재배, 수확과정에서 발생하는 양은 기존의 동절기 작물과 동일하므로 온실가스 발생량이 동일하다고 가정하여 산정에 포함하지 않았다. 즉, 온실가스 저감효과는 비료, 작물보호제 사용에 따른 저감효과를 분석하였다.

온실가스 감축 효과는 10 a (1,000 m²) 당 비료 237 kgCO₂-eq/ 1,000m², 작물보호제 4 kgCO₂-eq/1,000m²로 전체 저감량은 241 kgCO₂-eq/1,000m²로 나타났으며, 조사료 재배면적인 1,500 ha (15,000,000 m²)로 적용할 경우 온실가스 저감량은 3,615 tCO₂-eq로 나타났다. 이를 4.1의 배출권 거래가격을 적용하였으며 이에 따른 배출권 수익으로 환산한 결과 127,790,250원으로 나타났다(Table 6).

Table 6

GHG Reduction Due to the Substitution of Forage for Hulled Barley

Crop	GHG reduction				Revenue of GHG emissions permits (Won)
Crop	Fertilizer (kgCO₂-eq/1,000m²)	Crop protection agent (kgCO₂-eq/1,000m²)	Total reduction (kgCO₂-eq/1,000m²)	GHG reduction by compost⋅liquid manure application area (tCO₂-eq)	Revenue of GHG emissions permits (Won)
Hulled barley	237	4	241	3,615	127,790,250

※ price of GHG emissions permits : 35,350 Won/tCO₂-eq (KRX, 2015)

겉보리를 생산할 경우 1,000 m²당 유기질 비료 827 kg, 짚 101 kg의 부산물 비료가 투입되며, 보통비료인 요소 18.6 kg, 유안 0.715 kg, 농용석회 18.3 kg, 복합비료 38.7 kg, 규산질 비료가 3.19 kg이 사용된다. 추가적인 비료 투입 없이 동계조사료 작물을 재배하여 2모작 할 경우 비료의 흡수를 통해 하천으로의 영양염류 유입을 막을 수 있으며, 이로 인해 강우시 하천의 비점오염을 저감시킬수 있는 효과를 얻을 수 있다.

4.3 조사료(겉보리) 재배에 따른 부영양화 저감효과

겉보리 재배시 성분별 비료량은 1,000 m²당 질소 62.90 kg, 인 22.83 kg, 칼륨 19.31 kg이 투입된다. 이는 약 25.47 kgPO₄^3--eq의 부영양화를 저감시키는 것으로 조사료의 재배 확대로 인해 비점오염원인 농경지로부터 하천의 부영양화를 저감될 것으로 예측된다(Table 7).

Table 7

Amount of Fertilizer Input by Ingredient Per 1,000 m² of Hulled Barley

Fertilizer	N (kg)	P (kg)	K (kg)
Organic fertilizer	34.96	13.82	8.13
Straw	11.11	7.07	8.08
Urea	8.56	-	-
Ammonium sulfate	0.14	-	-
Complex fertilizer	8.13	1.94	3.10
Total	62.90	22.83	19.31

5. 결론 및 제언

화학비료 대체 및 이모작에 따른 탄소중립 효과와 부영양화 저감효과를 분석한 결과 다음과 같다.

벼 재배 시 화학비료를 가축분퇴비로 대체할 경우 온실가스 배출량이 약 5.4배 감축되었다.
벼 재배 30,000 m²에서 화학비료(21-17-17)을 가축분퇴비로 대체할 경우 온실가스 저감량은 3,000 tCO₂-eq, 배출권 수익으로 환산 시 106,050,000원으로 산정되었다.
조사료 재배면적 15,000,000 m² 내 조사료 작물 재배 시 비료 및 작물보호제 사용 절감에 다른 온실가스 감축량은 3,615 tCO₂-eq로 배출권 수익으로 환산한 결과 127,790,250원으로 나타났다.
조사료(겉보리) 1,000 m² 생산 시 성분별 비료량은 질소 62.90 kg, 인 22.83 kg, 칼륨 19.31 kg이 투입되며, 이에 따라 부영양화 저감효과를 분석한 결과 약 25.47 kgPO₄^3--eq의 부영양화를 저감하는 것으로 나타났다.

농경지 양분관리를 통한 하천의 수질오염 개선 방안을 마련하기 위해서는 화학비료 사용을 절감하고 가축분퇴비, 이모작 등을 통한 재배방식 등의 개선이 필요하다. 또한 탄소중립 이행을 위한 온실가스 감축 효과 외에 하천의 수질개선, 수문학적 특성(유출량) 등을 종합적으로 고려할 수 있는 온실가스 배출영향평가 방법 개발이 필요하다.