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문제 정의
- 이 과정에 패화석의 시용수준에 따른 작물과 토양의 반응특성의 평가나 과량 시용시 나타날 수 있는 토양의 미시환경변화에 대한 깊은 조사는 다소 미미하게 이루어져 왔다. 따라서 본 연구팀에서는 현재 남해안 지역에서 발생량이 날로 증가되어 지역적 문제가 되고 있는 굴 패각을 원료로 제조된 굴패화석 비료시용에 따른 작물생육과 토양의 이화학적 특성에 미치는 영향. 중금속 축적과 토양 내 생물학적 활성에 미치는 영향 등을 단계적으로 조사하여 보고자 하였고.
- 중금속 축적과 토양 내 생물학적 활성에 미치는 영향 등을 단계적으로 조사하여 보고자 하였고. 본 연구는 이상의 내용 중 굴패화석 비료시용에 따른 배추의 수량과 토양의 이화학적 특성에 미치는 영향을 검토하였다.
- 따라서 본 연구팀에서는 현재 남해안 지역에서 발생량이 날로 증가되어 지역적 문제가 되고 있는 굴 패각을 원료로 제조된 굴패화석 비료시용에 따른 작물생육과 토양의 이화학적 특성에 미치는 영향. 중금속 축적과 토양 내 생물학적 활성에 미치는 영향 등을 단계적으로 조사하여 보고자 하였고. 본 연구는 이상의 내용 중 굴패화석 비료시용에 따른 배추의 수량과 토양의 이화학적 특성에 미치는 영향을 검토하였다.
제안 방법
- 비료 수준을 달리한 0, 4, 8. 12, 16 Mg ha-1의 5개 처리인 총 6 처리를 3반복 난괴법으로 배치하였다. 소석회 및 굴패화석의 처리는 공시작물인 봄배추를 정식하기 20일전인 2003년 2월 27일 전면 살포하여 경운 혼합하였다.
- 양이온 치환 용량은 1 N NHQAc로 포화한 후 80% 에틸알코올로 세척한 후 토양을 Kjeldahl 증류장치에 의해 NH, 함량을 정량하여 산출하였다. 배추 수확 직후 Can을 이용 표층토의 용적비중을 측정하여 토양 물리성 변화를 조사하였다.
- 수량조사 및 통계분석 배추수량조사는 각 처리구별 10 포기씩 수확하여 생체중으로 조사하였다. 처리 간 통계적 유의성을 조사하기 위해 SAS statistical package를 이용하여 통계분석을 실시하였다 (Little and Hills, 1978).
- 시험구는 배추재배 농가에 추천되고 있는 석회 시용량 2 Mg ha'을 소석회로 처리한 대조구와 굴패화석 비료 수준을 달리한 0, 4, 8. 12, 16 Mg ha-1의 5개 처리인 총 6 처리를 3반복 난괴법으로 배치하였다.
- 식물체 분석 수확기에 5 포기의 배추를 채취하여각 포기를 4등분하여 1/4포기씩 60℃에서 72시간 건조하여 무기양분 함량 분석에 이용하였다. 분말 시료 0.
- 치환성양이온은 1 N NH4OAc 용액으로 침출하여 ICP (Rabootam 8440)로 측정하였다. 양이온 치환 용량은 1 N NHQAc로 포화한 후 80% 에틸알코올로 세척한 후 토양을 Kjeldahl 증류장치에 의해 NH, 함량을 정량하여 산출하였다. 배추 수확 직후 Can을 이용 표층토의 용적비중을 측정하여 토양 물리성 변화를 조사하였다.
- 공시작물로 노량봄배추 15일 묘를 시중에서 구입 2004년 3월 19일에 재식밀도 70 X40 cm로 정식하였다. 정식 후 63일차인 5월 21일에 배추를 수확하였으며 이때 토양 시료를 함께 채취하여 이화학성 조사에 이용하였다.
- 화학비료는 작물별 시비처방기준에 따라 N-P2O5-K2O를 320-78-198 kg ha'1 시용하였으며 (RDA, 1999), 해당량 중 밑거름으로 질소 50%, 인산 100%, 칼리 70% 를 배추 정식 2일전 기비로 시용하였다. 질소는 30% 와 20 %씩을 2회 추비로 분시 하였으며, 칼리는 30% 를 1회 추비를 하였다. 공시작물로 노량봄배추 15일 묘를 시중에서 구입 2004년 3월 19일에 재식밀도 70 X40 cm로 정식하였다.
- 토양 pH는 1:5법, 유기물 함량은 Tyurin법, 유효인산은 Lancaster법으로 분석하였다. 치환성양이온은 1 N NH4OAc 용액으로 침출하여 ICP (Rabootam 8440)로 측정하였다. 양이온 치환 용량은 1 N NHQAc로 포화한 후 80% 에틸알코올로 세척한 후 토양을 Kjeldahl 증류장치에 의해 NH, 함량을 정량하여 산출하였다.
- 토양의 화학성 분석 굴 패화석의 시용이 밭 토양의 이화학적 특성에 미치는 영향을 구명하기 위하여 배추 정식전과 수확 후, 그리고 배추 정식 25일 후 표층토의 토양시료를 채취 음건하여 20 mesh 체를 통과한 것을 이화학성 분석에 이용하였다. 토양분석은 농촌진흥청의 토양 및 식물체분석법에 준하여 실시하였다 (RDA, 1988).
- 그리고 돈분 퇴비를 배추정식 5일전에 15 Mg ha4을 전처리구에 동일하게 처리하였다. 화학비료는 작물별 시비처방기준에 따라 N-P2O5-K2O를 320-78-198 kg ha'1 시용하였으며 (RDA, 1999), 해당량 중 밑거름으로 질소 50%, 인산 100%, 칼리 70% 를 배추 정식 2일전 기비로 시용하였다. 질소는 30% 와 20 %씩을 2회 추비로 분시 하였으며, 칼리는 30% 를 1회 추비를 하였다.
대상 데이터
- 81% 함유되어있었다. 공시 굴패화석 비료는 입도가 1.7 mm 체에 98% 이상, 0.6 mm체에 60% 이상 통과한 분말형 제품이었다.
- 질소는 30% 와 20 %씩을 2회 추비로 분시 하였으며, 칼리는 30% 를 1회 추비를 하였다. 공시작물로 노량봄배추 15일 묘를 시중에서 구입 2004년 3월 19일에 재식밀도 70 X40 cm로 정식하였다. 정식 후 63일차인 5월 21일에 배추를 수확하였으며 이때 토양 시료를 함께 채취하여 이화학성 조사에 이용하였다.
- 공시포장의 토양 화학성과 처리 방법 본 시험은 경상대학교 시험포장 내 배수상태가 비교적 양호 한미사질양토로서 잡종지를 개간 객토하여 약 10년 이상 밭으로 사용해 온 필지에서 수행되었다. 공시토양의 시험 전 이화학적 특성은 Table 2 에서와 같이 토양 pH는 5.
- 굴패화석 비료의 특성 공시 굴패화석 비료로 사용한 자재는 경남 거제시 소재 C 회사의 제품을 구입하여 사용하였으며 공시 재료의 이화학적 특성은 Table 1에서와 같다. pH는 9.
- 12, 16 Mg ha-1의 5개 처리인 총 6 처리를 3반복 난괴법으로 배치하였다. 소석회 및 굴패화석의 처리는 공시작물인 봄배추를 정식하기 20일전인 2003년 2월 27일 전면 살포하여 경운 혼합하였다. 그리고 돈분 퇴비를 배추정식 5일전에 15 Mg ha4을 전처리구에 동일하게 처리하였다.
데이터처리
- 처리 간 통계적 유의성을 조사하기 위해 SAS statistical package를 이용하여 통계분석을 실시하였다 (Little and Hills, 1978).
이론/모형
- 5 g을 진한 황산으로 분해 하였다. 분해액 중 질소는 Kjeldhal 분해법, 인산은 Vanadate법, 양이온 함량은 ICP로 측정하였다 (RDA, 1988).
- 토양분석은 농촌진흥청의 토양 및 식물체분석법에 준하여 실시하였다 (RDA, 1988). 토양 pH는 1:5법, 유기물 함량은 Tyurin법, 유효인산은 Lancaster법으로 분석하였다. 치환성양이온은 1 N NH4OAc 용액으로 침출하여 ICP (Rabootam 8440)로 측정하였다.
- 토양분석은 농촌진흥청의 토양 및 식물체분석법에 준하여 실시하였다 (RDA, 1988). 토양 pH는 1:5법, 유기물 함량은 Tyurin법, 유효인산은 Lancaster법으로 분석하였다.
성능/효과
- 4). 생육중기와 수확기에 굴패화석무처리구의 치환성 칼슘 함량은 각각 8.0과 7.7 cmolc kg"이었으며 굴패화석 시용량이 1 Mg ha-1 증가함에 따라 동일시기에 각각 약 0.177과 0.165 cmok kg'1 씩증가되었다. 대조구인 소석회 처리구의 치환성 칼슘 함량은 생육중기와 수확기 각각 8.
- 시험 후 토양 내 EC는 굴패화석 무처리구에서는 약 0.7 dS m"이었으나 굴패화석 처리량이 증가함에 따라 크게 증가하여 12와 16 Mg ha-1의 굴 패화석 처리 시 토양 EC는 각각 2.2와 2.7 dS m-1까지 증가하였다. 토양에 과량으로 집적된 염류는 삼투압 현상으로 인한 작물의 수분흡수 저해, 특정이온에 의한 이온 독성발현, 상대적으로 미량필수원소의 흡수 저해 등으로 인하여 작물의 생육을 저하시키고 수량을 감소시키는 것으로 알려져 있다.
- 1에서와 같다. pH는 9.2, CaO 함량이 41.9%, 알칼리 분이 42.8%로서 대조 비료로 사용된 소석회에 비해 pH가 약 3.9, 석회함량 24.9%, 알칼리분이 23.1% 가 낮았으며, 유기물이 1.71%, 인산이 0.15%, 칼리 KzO와 고토 MgO가 각각 0.08% 및 0.81% 함유되어있었다. 공시 굴패화석 비료는 입도가 1.
- 공시토양의 시험 전 이화학적 특성은 Table 2 에서와 같이 토양 pH는 5.8 로서 전국 밭 토양의 평균치에 가까운 토양이었고, 유기물 함량은 21, 0 g kg1, 유효인산 함량은 117 mg kg-1으로 경작지 밭토양으로 비교적 비옥도가 낮았다.
- 1과 같다. 굴패화석 비료가 8 Mg ha-1까지 시용량이 증가함에 따라 배추 수량은 증가하는 경향을 보였으며 그 이상의 시용수준에서는 오히려 감소하는 경향을 나타내었다. 2차 회귀곡선 관계인 수량반응식으로부터 산출한 배추의 최고수량을 낸 굴패화석 시용량은 8.
- 이는 굴패화석을 약 4 Mg ha-1 처리 시와 비슷한 값이었다. 굴패화석 비료의 산성토양 개량효과는 양적인 측면에서 소석회에 비해 다소 낮은 것을 확인할 수 있었다. YARI (2000)에서 굴패화석, 석회고토 및 소석회를 동일량처리하여 상추를 재배하고 난 후 각각 토양 pH는 각각 5.
- 3 cmok kg-1에 비해 다소 낮았다. 굴패화석 시용 조건에서 토양 내치 환성 칼슘 함량과 토양 pH 간에는 고도의 정의 상관관계가 성립되었다 (Fig. 5). 이상의 결과로부터 굴패화석 비료의 토양 pH 개량 효과와 칼슘 공급 효과는 소석회에 비해 다소 떨어지며 동등한 수준의 토양개량 및 칼슘 공급 효과를 얻기 위해서는 약 4 Mg ha', 를 시용하는 것이 적당할 것으로 판단된다.
- 식물체내 칼슘과 마그네슘 함량은 배추의 최고수량 획득 지점인 굴 패화석 8 Mg ha'1 까지는 처리 수준이 증가함에 따라 일정하게 증가되었으며 그 이상의 처리수준에서는 점차 감소하는 경향을 보였다. 굴패화석을 과량 시용 시 식물체내 칼슘 함량의 감소는 배추 수량감소와 일치되는 경향을 보였으며, 이러한 사실은 다량의 굴 패화석 처리에 따른 토양의 염류농도 증가에 기인된 것으로 해석된다.
- 165 cmok kg'1 씩증가되었다. 대조구인 소석회 처리구의 치환성 칼슘 함량은 생육중기와 수확기 각각 8.3과 8.1 cmolc kg*이었으며, 이는 굴패화석 4 Mg ha-1 처리 시 생육 중기와 수확기 치환성 칼슘 함량 8.4와 8.3 cmok kg-1에 비해 다소 낮았다. 굴패화석 시용 조건에서 토양 내치 환성 칼슘 함량과 토양 pH 간에는 고도의 정의 상관관계가 성립되었다 (Fig.
- 8 정도로 배추생육을 위해 낮지 않았기 때문으로 판단된다. 또한 소석회 2 Mg ha-1을 시용한 대조구의 배추수량은 굴패화석 비료 2 Mg ha-1 시용 시에 비해 다소 높았으며, 굴패화석을약 4.1 Mg ha-1 시용시 비슷한 수준의 수량획득이 가능한 것으로 산정되었다. 이와 같이 소석회의 일반적인 시용량 2 Mg h* a의 수준에 상당하는 배추 수량을 얻기 위해서는 굴패화석 비료를 4 Mg ha1 정도 시용하여야 되는 것으로 분석되나 폐자원의 재활용과 환경오염 문제를 해결하는 측면에서는 활용가치가 충분히 있을 것으로 조사되었다.
- 배추의 미량원소 흡수특성 수확기 식물체내 미량원소의 함량 중 굴패화석 시용량이 증가함에 따라 붕소, 구리, 몰리브덴과 아연의 함량이 크게 증가하는 경향을 보였다 (Table 4). 식물체의 미량원소 함량 중 붕소 농도는 굴패화석의 시용량이 증가함에 따라 현저하게 증가하는 경향을 보였으며 (Table 4).
- 배추 정식 초기 과량의 굴패화석 시용에 따른 토양 내 치환성 Ca 농도 상승에 의한 배추의 생육저해 및 수량 감소가 있었던 것으로 사료된다. 본 연구 수행 초기의 강우량이 예년에 비하여 매우 적었던 점을 감안할 때 다량의 굴패화석 처리에 따른 치환성 Ca 농도상승에 의한 생육장해가 있었던 것으로 추정되며 (Fig. 2), 이후 배추 수량 감소에 영향을 준 것으로 판단된다
- 이는 굴패화석 중 함유량이 많은 Ca이 입단형성을 촉진하여 토양의 물리성을 다소 악화시킨 것으로 해석되며 이에 대한 충분한 검토와 개선방안이 필요할 것으로 판단된다. 소석회가 추천량 처리된 대조구의 시험 후 토양 pH와 치환성 칼슘 함량은 각각 68와 8.5 cmolc kg4이었으며, 이는 굴패화석을 약 4 Mg h* a 1 처리 시와 비슷한 수준이었다. 이상과 같이 굴패화석 비료의 토양개량 효과는 소석 회 에 비해 다소 낮은 것으로 평가되나, 토양의 산도 교정, 칼슘 및 미량원소의 공급 효과가 비교적 우수하여 적극적인 활용이 검토되어야 할 것으로 판단된다.
- 식물체내 질소와 인산의 함량은 굴패화석 처리량이 증가함에 따라 다소 증가하는 경향을 보였다. 질소 함량에 있어 처리 간 유의차는 인정되지 않았으나, 인산 흡수농도는 굴패화석 처리량이 증가함에 따라 유의차 있게 증가하는 경향을 보였다.
- 일반적으로 토양 내 시용인산의 유효도는 토양 pH가 중성범위에서 가장 높기 때문에 굴 패화석 처리에 따른 토양 pH 증가가 인산의 유효도 증가와 홉수량 증가에 영향을 미친 것으로 판단된다. 식물체내 칼슘과 마그네슘 함량은 배추의 최고수량 획득 지점인 굴 패화석 8 Mg ha'1 까지는 처리 수준이 증가함에 따라 일정하게 증가되었으며 그 이상의 처리수준에서는 점차 감소하는 경향을 보였다. 굴패화석을 과량 시용 시 식물체내 칼슘 함량의 감소는 배추 수량감소와 일치되는 경향을 보였으며, 이러한 사실은 다량의 굴 패화석 처리에 따른 토양의 염류농도 증가에 기인된 것으로 해석된다.
- 보였다 (Table 4). 식물체의 미량원소 함량 중 붕소 농도는 굴패화석의 시용량이 증가함에 따라 현저하게 증가하는 경향을 보였으며 (Table 4). 이는 공시 굴 패화석 비료 중 붕소 함량이 약 44 mg kg'으로다소 높았기 때문으로 해석된다.
- 특성은 Table 5에 나타내었다. 용적비중은 굴패화석의 시용량이 증가함에 따라 다소 증가하는 경향을 보였다. 일반적으로 토양의 칼슘은 토양의 입단 화를 통한 물리성 개선에 긍정적 효과가 있는 것으로 알려져 있으나.
- 5). 이상의 결과로부터 굴패화석 비료의 토양 pH 개량 효과와 칼슘 공급 효과는 소석회에 비해 다소 떨어지며 동등한 수준의 토양개량 및 칼슘 공급 효과를 얻기 위해서는 약 4 Mg ha', 를 시용하는 것이 적당할 것으로 판단된다.
- 1 Mg ha-1 시용시 비슷한 수준의 수량획득이 가능한 것으로 산정되었다. 이와 같이 소석회의 일반적인 시용량 2 Mg h* a의 수준에 상당하는 배추 수량을 얻기 위해서는 굴패화석 비료를 4 Mg ha1 정도 시용하여야 되는 것으로 분석되나 폐자원의 재활용과 환경오염 문제를 해결하는 측면에서는 활용가치가 충분히 있을 것으로 조사되었다.
- 식물체내 질소와 인산의 함량은 굴패화석 처리량이 증가함에 따라 다소 증가하는 경향을 보였다. 질소 함량에 있어 처리 간 유의차는 인정되지 않았으나, 인산 흡수농도는 굴패화석 처리량이 증가함에 따라 유의차 있게 증가하는 경향을 보였다. 이는 시험 후 토양의 이화학적 특성 변화에서 볼 수 있는 것처럼 (Table 5), 굴패화석 시용량이 증가함에 따라 유효 인산의 함량이 크게 증가된 것과 직접적인 관계가 있을 것으로 판단된다.
- 토양 pH 변화 봄배추 재배기간 중 토양 pH는 굴패화석 시용량이 증가함에 따라 일정하게 증가하는 경향을 보였다 (Fig 3). 굴패화석 시용에 따른 토양 pH 와의 관계식을 이용하여 조사한 무처리구 토양 pH는 봄배추 생육중기와 후기에 각각 5.
- 토양 치환성 칼슘 함량 변화 배추 생육중기와 수확기 토양 내 치환성 칼슘 함량은 굴패화석 비료의시용량이 증가함에 따라 일정한 비율로 증가하는 경향 이었다 (Fig. 4). 생육중기와 수확기에 굴패화석무처리구의 치환성 칼슘 함량은 각각 8.
후속연구
- 굴 패화석의 수요증진을 위해서는 적절한 정책적 지원과 굴 패화석의 효과를 정확히 평가하고 제품개량에 대한 연구가 필요할 것으로 판단된다. 지금까지 굴패화석 비료의 주요작물에 대한 시용효과에 대한 연구의 대부분은 토양산도 교정능력을 기준으로 소석회와 석회고토 등 타 석회질 비료와 처리효과를 상대 비교하여 왔다 (Kim et al.
- 많은 에너지를 필요로 하고 자연을 파괴해야 하는 구조적 단점을 가지고 있다. 그러나 굴패화석 비료는 토양 산도교정 효과 및 칼슘공급 효과가 소석회 등에 비해 다소 낮은 단점을 가지고 있으나, 굴 생산과정 중 발생되는 부산물로 단순분쇄작업 이외에 특별한 가공처리 없이 사용이 가능하다는 점과 부산물 처리문제 등을 고려한다면 환경친화적 자재로서 활용 가치가 대단히 높을 것으로 판단된다.
- 일반적으로 배추 생육에 유효한 붕소 함량의 적정 범위는 2 mg kg-1 내외인 것으로 알려져 있으나, 배추 생육 중 굴패화석의과량 시용에 따른 붕소 피해 현상은 육안으로 관찰되지 않았다. 본 결과를 통해 굴패화석은 배추와 같은 엽채류 재배 시 붕소공급의 긍정적 효과를 기대 할 수 있을 것으로 판단되었다. 기타 미 량 필수원소의 식물체 내 함량은 굴패화석 처리량이 증가함에 따라 다소 증가하였으나 육안으로 특정 이온의 과다에 의한 피해 현상은 확인되지 않았다.
- 굴패화석 비료를 과량 시용할 경우에는 오히려 토양 물리성이 악화되는 것을 볼 수 있었다. 이는 굴패화석 중 함유량이 많은 Ca이 입단형성을 촉진하여 토양의 물리성을 다소 악화시킨 것으로 해석되며 이에 대한 충분한 검토와 개선방안이 필요할 것으로 판단된다. 소석회가 추천량 처리된 대조구의 시험 후 토양 pH와 치환성 칼슘 함량은 각각 68와 8.
- 5 cmolc kg4이었으며, 이는 굴패화석을 약 4 Mg h* a 1 처리 시와 비슷한 수준이었다. 이상과 같이 굴패화석 비료의 토양개량 효과는 소석 회 에 비해 다소 낮은 것으로 평가되나, 토양의 산도 교정, 칼슘 및 미량원소의 공급 효과가 비교적 우수하여 적극적인 활용이 검토되어야 할 것으로 판단된다. 단지 사용과정 중 다량 시용에 따른 토양 내 염류농도 상승에 대한 세심한 관리와 염류저감 위한 대책 수립만 잘 한다면 농업적으로 활용가치가 대단히 높을 것으로 판단된다.
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