화학비료 표준시비량과 시중에서 구입한 퇴비 2,000 및 4,000 kg/10a 수준의 처리로 상추를 재배하여 잎 중의 $NO_3$ 축적 현상을 비교하였다. 화학비료 표준시비량 처리에 비하여 퇴비 4,000 kg/10a 수준의 처리로 상추의 수량을 충분히 확보하고 잎 중의 $NO_3$ 함량을 안전한 수준 이하로 현저히 저감시킬 수 있는 것으로 나타났다. 용탈에 의한 질소의 유실이 거의 없는 온실 조건에서는 상추에 대한 화학비료의 현행 권장 시비수준이 과다한 것으로 판단되며, 상추를 비롯한 야채류의 $NO_3$ 함량을 낮추고 토양의 염류집적을 저감하기 위해서는 화학비료 적정 시용량에 대한 재검토가 필요할 것으로 판단된다. 안전농산물의 생산을 목표로 하는 유기농업에서도 작물의 적정 질소 요구량을 기준으로 퇴비 등의 질소 공급자재의 시용량을 결정해야 할 것이다.
화학비료 표준시비량과 시중에서 구입한 퇴비 2,000 및 4,000 kg/10a 수준의 처리로 상추를 재배하여 잎 중의 $NO_3$ 축적 현상을 비교하였다. 화학비료 표준시비량 처리에 비하여 퇴비 4,000 kg/10a 수준의 처리로 상추의 수량을 충분히 확보하고 잎 중의 $NO_3$ 함량을 안전한 수준 이하로 현저히 저감시킬 수 있는 것으로 나타났다. 용탈에 의한 질소의 유실이 거의 없는 온실 조건에서는 상추에 대한 화학비료의 현행 권장 시비수준이 과다한 것으로 판단되며, 상추를 비롯한 야채류의 $NO_3$ 함량을 낮추고 토양의 염류집적을 저감하기 위해서는 화학비료 적정 시용량에 대한 재검토가 필요할 것으로 판단된다. 안전농산물의 생산을 목표로 하는 유기농업에서도 작물의 적정 질소 요구량을 기준으로 퇴비 등의 질소 공급자재의 시용량을 결정해야 할 것이다.
Accumulation of nitrate in green vegetables is undesirable due to potential risks to human health. Lettuce was cultivated in pots under greenhouse conditions with compost applications of 2,000 and 4,000 kg/10a, and the growth and nitrate accumulation of lettuce were compared with those found in the ...
Accumulation of nitrate in green vegetables is undesirable due to potential risks to human health. Lettuce was cultivated in pots under greenhouse conditions with compost applications of 2,000 and 4,000 kg/10a, and the growth and nitrate accumulation of lettuce were compared with those found in the lettuce cultivated with chemical fertilizers of recommended levels. Content of $NH_4-N$ in the soils of compost applications were much lower than those found in the soil of chemical fertilizer application. Two weeks after lettuce transplant $NH_4-N$ was not found in the soils of compost applications, and in the soils of chemical fertilizers application $NH_4-N$ was not found three weeks after lettuce transplant. One week after lettuce transplant content of $NO_3-N$ was much higher in the soils of compost applications, and the contents were rapidly decreased. While, the content of $NO_3-N$ in the soil of chemical fertilizers application was rapidly increased due to the nitrification of $NH_4$ released from the applied urea. At the time of harvest contents of $NO_3-N$ in the soils of compost applications were less than 1.4 mg/kg, but in the soil of chemical fertilizers application the content of $NO_3-N$ was 54.2 mg/kg. Contents of $NH_4$ in lettuce were about 20 mg/kg FW and were not much different among the treatments. However, contents of $NO_3$ in lettuce were significantly different between the treatments of chemical fertilizer and compost. There were significant differences in fresh and dry weights, and growth of lettuce in the compost treatment of 4,000 kg/10a was highest among the treatments. These results indicate that the cultivation with compost only as N source can produce higher yield of lettuce and significantly reduce nitrate accumulation as compared to the conventional cultivation with chemical fertilizers.
Accumulation of nitrate in green vegetables is undesirable due to potential risks to human health. Lettuce was cultivated in pots under greenhouse conditions with compost applications of 2,000 and 4,000 kg/10a, and the growth and nitrate accumulation of lettuce were compared with those found in the lettuce cultivated with chemical fertilizers of recommended levels. Content of $NH_4-N$ in the soils of compost applications were much lower than those found in the soil of chemical fertilizer application. Two weeks after lettuce transplant $NH_4-N$ was not found in the soils of compost applications, and in the soils of chemical fertilizers application $NH_4-N$ was not found three weeks after lettuce transplant. One week after lettuce transplant content of $NO_3-N$ was much higher in the soils of compost applications, and the contents were rapidly decreased. While, the content of $NO_3-N$ in the soil of chemical fertilizers application was rapidly increased due to the nitrification of $NH_4$ released from the applied urea. At the time of harvest contents of $NO_3-N$ in the soils of compost applications were less than 1.4 mg/kg, but in the soil of chemical fertilizers application the content of $NO_3-N$ was 54.2 mg/kg. Contents of $NH_4$ in lettuce were about 20 mg/kg FW and were not much different among the treatments. However, contents of $NO_3$ in lettuce were significantly different between the treatments of chemical fertilizer and compost. There were significant differences in fresh and dry weights, and growth of lettuce in the compost treatment of 4,000 kg/10a was highest among the treatments. These results indicate that the cultivation with compost only as N source can produce higher yield of lettuce and significantly reduce nitrate accumulation as compared to the conventional cultivation with chemical fertilizers.
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문제 정의
본 연구에서는 질소원으로 퇴비만을 시용하여 재배한 상추의 질산염 축적 현상을 조사하고 화학비료 표준시비량을 처리하여 재배한 상추의 질산염 축적과 비교하여 질소원과 시용량이 상추의 질산염 축적에 미치는 영향을 구명하였다.
제안 방법
시비처리 후부터 재배 기간 동안 토양 수분함량은 포장용수량의 70% 수준으로 조절하였으며, 시비처리 2일 후 생육이 고른 상추 유묘를 pot 당 1주씩 정식하고 4주 동안 온실에서 재배하였다. 각 처리는 8 반복으로 하고 완전 임의배치법으로 시험을 수행하였으며, 3 반복은 토양 중의 질소 함량 변화 조사에 사용하였고 나머지 5 반복은 상추의 생육 조사 및 질소와 엽록소 함량 분석에 사용하였다.
)의 품종은 신젠타 종묘의 청치마이었으며, 육묘용 상토에 파종한 후 온실에서 21일간 육묘하였다. 공시토양 1 kg을 포트에 담고 화학비료처리의 경우 N-P-K = 20-10-15 kg/10a 수준으로 각각 요소, 용성인비, 염화칼리를 전량 기비로 시용하여 토양에 혼합하였으며, 퇴비처리의 경우 공시퇴비를 각각 2,000 및 4, 000 kg/10a의 2 수준으로 처리하였으며 P와 K는 화학비료 처리와 동일하게 처리하여 토양과 혼합하였다. 화학비료 처리에는 퇴비를 시용하지 않았다.
상추 중의 무기 질소는 열수로 추출한 후 flow injection autoanalyzer FIA-5000 system(FOSS Tecator, Hoganas, Sweden)으로 분석하였고, 총 질소 함량은 Kjeldahl 방법으로 분석하였다. 상추의 엽록소 함량은 80% acetone으로 주줄 한 후 파장 645 nm와 663 rm에서의 흡광도를 측정하여 계산하였다 끼. 시험 결과에 대한 통계처리는 SAS 프로그램을 이용하여 Duncan의 다중비교법으로 수행하였다 24).
화학비료 처리에는 퇴비를 시용하지 않았다. 시비처리 후부터 재배 기간 동안 토양 수분함량은 포장용수량의 70% 수준으로 조절하였으며, 시비처리 2일 후 생육이 고른 상추 유묘를 pot 당 1주씩 정식하고 4주 동안 온실에서 재배하였다. 각 처리는 8 반복으로 하고 완전 임의배치법으로 시험을 수행하였으며, 3 반복은 토양 중의 질소 함량 변화 조사에 사용하였고 나머지 5 반복은 상추의 생육 조사 및 질소와 엽록소 함량 분석에 사용하였다.
재배 기간 동안 1주 간격으로 토양 시료를 채취하여 NHrN 과 NO3-N 함량을 측정하였는데, 2 M KC1 용액으로 추출하여 flow injection autoanalyzer FIA-5000 system(FOSS Tecator, Hoganas, Sweden)으로 분석하였다. 정식 4 주 후에 상추를 수확하여 지상부 생육과 잎의 엽록소 함량을 조사하였으며, 60。<2에서 건조하여 건 물량을 측정한 후 분쇄하여 분석 시료로 사용하였다.
질소 함량이 낮은 토양에 퇴비만을 시용한 처리와 화학비료를 권장시비량 수준으로 처리를 이용하여 온실에서 포트 시험으로 상추를 재배하였다. 공시토양은 질소 함량이 낮은 대구대학교 부속농장의 토양을 사용하였으며, 질소함량을 포함한 일반적인 특성은 Table 1과 같았다.
대상 데이터
상추를 재배하였다. 공시토양은 질소 함량이 낮은 대구대학교 부속농장의 토양을 사용하였으며, 질소함량을 포함한 일반적인 특성은 Table 1과 같았다. 공시퇴비는 시중에서구입한 2 종류를 사용하였으며, 질소와 수분 함량은 Table 2 와 같았다.
데이터처리
1. Content of NH4 in lettuce leaf after harvest Means followed by the same letter are not significantly different according to Duncan's multiple range test at P=0.05.
상추의 엽록소 함량은 80% acetone으로 주줄 한 후 파장 645 nm와 663 rm에서의 흡광도를 측정하여 계산하였다 끼. 시험 결과에 대한 통계처리는 SAS 프로그램을 이용하여 Duncan의 다중비교법으로 수행하였다 24).
이론/모형
정식 4 주 후에 상추를 수확하여 지상부 생육과 잎의 엽록소 함량을 조사하였으며, 60。<2에서 건조하여 건 물량을 측정한 후 분쇄하여 분석 시료로 사용하였다. 상추 중의 무기 질소는 열수로 추출한 후 flow injection autoanalyzer FIA-5000 system(FOSS Tecator, Hoganas, Sweden)으로 분석하였고, 총 질소 함량은 Kjeldahl 방법으로 분석하였다. 상추의 엽록소 함량은 80% acetone으로 주줄 한 후 파장 645 nm와 663 rm에서의 흡광도를 측정하여 계산하였다 끼.
성능/효과
관행농법과 유기농법으로 상추를 재배하는 경기 및 충청지역의 농가 포장을 대상으로 조사한 결과에 따르면 끼, 상추의 가식부 내 NO3 함량은 관행농법에서 472-2, 455 ㎎/㎏ 그리고 유기농법에서 679-4, 680 ㎎/㎏ 범위로 나타났으며, 평균값은 관행농법과 유기농법에서 각각 1, 537 및 2, 543 ㎎/㎏으로 유기농법 농가에서 생산된 상추의 NO3 함량이 상대적으로 더 높았다. 일반적으로 화학비료를 사용하는 관행 농업에 비하여 유기농법으로 재배한 작물 중의 NO3 함량이 낮은 것으로 알려져 있다 24).
나타났다侦. 분석 시료로 사용된 엽채류의 재배 이력에 대한 정보는 없으나 NO3 함량 범위가 매우 다양한 것을 알 수 있는데, 배추 시금치, 상추에서 NO3의 최소함량과 최대함량은 각각 42, 40 및 18배 정도의 차이를 보인다. 이러한 현상은 결국 농가에서 이들 엽채류를 화학비료를 중심으로 하는 관행농법으로 생산하든 퇴비를 중심으로 하는 유기농법으로 생산하든 근본적으로 작물에 대한 질소 공급량이 매우 다양하기 때문에 발생할 수 있는 결과로 판단된다.
상추 잎 중의 NH4+ 함량은 화학비료 처리와 퇴비 처리 모두에서 20 ㎎/㎏ 내외로 나타났으며 Compost II 4, 000 kg/10a 처리에서 다른 처리에 비하여 NH4+ 함량이 낮았으나, 화학비료와 퇴비처리에 따른 유의성 있는 차이는 없었다. (Fig.
총질소의 함량이 낮은 것은 생육차이에 따른 희석효과이며 질소 공급은 퇴비 4, 000 kg/10a 처리 수준에서 충분한 것으로 판단된다. 상추 잎 중의 엽록소 함량은 화학비료 처리구에서 가장 높았다(Table 4). 퇴비 2,000 kg/10a 처리에서는 생육 감소와 함께 황화현상이 나타날 정도로 엽록소 함량이 낮았으며, 퇴비 4, 000 kg/10a 처리에서는 화학 비료 처리에 비하여 엽록소 함량이 약간 낮았으나 가시적인 황화현상은 없었다.
상추 잎 중의 총질소 함량은 화학비료 처리구에서 가장 높았으며 퇴비 처리 구에서는 2,000 및 4, 000 kg/10a 수준에서 모두 화학비료 처리 구에 비하여 낮았다(Fig. 4). 화학비료 처리와 퇴비 4, 000 kg/10a 처리를 비교하면 퇴비 처리에서 총 질소의 함량은 낮으나 생육량이 많으므로 잎의 질소 흡수량은 화학비료 처리에서 19.
1). 생체중의 NO- 함량은 화학비료 처리에서 2, 387.7 ㎎/㎏ 으로 퇴비 처리에 비하여 매우 높았으며, 반면 퇴비처리에서는 퇴비 종류와 처리 수준에 따라서 약간의 차이는 있었으나 NO』 함량이 50 ㎎/㎏ 이하로 나타났다{Fig. 2).
상추재배 기간 동안 퇴비 처리와 화학비료 처리 토양중의 g-N과 NO3-N의 함량 변화는 Table 3과 같았다. 요소를 시용한 화학비료 처리 토양에서 정식 후 2주째까지 NEU-N 함량이 50 ㎎/㎏ 수준으로 유지되었으며 3주째부터는 측정되지 않았는데, 2주째까지 요소의 가수분해를 거쳐 그 이후 NHje 신속히 산화되어 NO로 전환된 것으로 판단된다. 퇴비 처리에서는 NHU-N의 함량이 1주째에 2.
Chung et al.은 polyethylene 이ycol을 이용하여 삼투 포텐셜을 조절한한 양액 중에서 상추를 재배한 결과 양액의 삼투포텐셜이 낮을수록 상추의 NO3 축적이 많아지는 현상을 밝혔으며, 토양의 염류집적 정도가 증가할수록 상추의 NO3 축적 또한 증가함을 근거로 염류집적으로 인한 토양 수분 포텐셜의 저하가 작물의 NO3 축적으로 이어질 수 있는 가능성을 제시하였다 2。).
의 조사 결과를보면끄), 유기농법 농가의 토양 중 잔류 NO3-N 함량이 표토에서 5-255(평균 86) ㎎/㎏으로 나타났으며 반면 관행농법 농가 토양의 경우에는 7-33(평균 13) ㎎/㎏이었다. 토양의 EC 또한 관행농법 농가와 유기농법 농가에서 각각 0.7 및 2.3 dS/m로 유기농법 농가에서 높았으며, 유효인산의 축적 또한 유기농법 농가에서 훨씬 많았다. 이러한 결과는 질소를 비롯한 각종 무기영양 염류의 투입이 유기농법 농가에서 과다하게 이루어지고 있는 것으로 판단된다.
상추 잎 중의 엽록소 함량은 화학비료 처리구에서 가장 높았다(Table 4). 퇴비 2,000 kg/10a 처리에서는 생육 감소와 함께 황화현상이 나타날 정도로 엽록소 함량이 낮았으며, 퇴비 4, 000 kg/10a 처리에서는 화학 비료 처리에 비하여 엽록소 함량이 약간 낮았으나 가시적인 황화현상은 없었다.
퇴비 4, 000 kg/10a 수준에서는 생체량과 건 물량 모두 표준시비량 처리보다 크게 증가하였다. 퇴비 4, 000 kg/10a 수준 처리에서 생육 후기에 토양 중의 무기질소 함량은 화학비료 처리에 비하여 현저히 낮았지만 상추의 생육에 지장을 초래하지 않을 정도로 질소의 공급이 원활히 이루어진 것으로 판단된다.
화학비료 표준시비량 처리와 비교하면 퇴비 2,000 kg/10a 처리에서는 생체량이 13-19% 적었으며 건 물량에서는 차이가 없었다. 퇴비 4, 000 kg/10a 수준에서는 생체량과 건 물량 모두 표준시비량 처리보다 크게 증가하였다. 퇴비 4, 000 kg/10a 수준 처리에서 생육 후기에 토양 중의 무기질소 함량은 화학비료 처리에 비하여 현저히 낮았지만 상추의 생육에 지장을 초래하지 않을 정도로 질소의 공급이 원활히 이루어진 것으로 판단된다.
NO3-N 함량의 경우 화학비료 처리에서는 작물의 흡수에도 불구하고 요소에서 유리된 g의 질산화로 3주째까지 증가하였으며 수확기에도 50 ㎎/㎏ 이상으로 잔존하였다. 퇴비 처리의 경우 NO3-N 함량은 1주째에 퇴비 화학비료 처리에 비하여 높았으나 상추재배 기간 동안 현저히 감소하였으며 수확기에는 시험 전 토양 중의 함량보다 낮은 0.4-1.4 ㎎/㎏ 수준까지 낮아졌다.
2 ㎎/㎏으로 시험 전 토양 중의 NO3-N 함량에 비하여 8배 이상에 해당한다. 표준시비량으로 질소를 20 kg/10a 수준으로 처리하고무차광 및 50% 차광조건으로 유리온실에서 상추를 재배한 연구 결과에 따르면⑸, 수확 후 토양에 잔류하는 NO3-N 함량이 시험 전의 함량이 6.7 ㎎/㎏인데 비하여 81.3 및 77.3 ㎎/㎏으로 증가하였으며 NHrN 잔류 함량도 1.83 및 1.65 ㎎/㎏이었다. 따라서 상추에 대한 질소의 현행 추천 시비량이 과다하게 설정되어 있는 것으로 판단된다.
NO。함량이 2, 844 및 3, 836 ㎎/㎏ FW로 나타났으며, 질소 시용량을 30 또는 40 kg/10a 수준으로 증가시키면 NO3- 함량은 4, 441 또는 5, 617 ㎎/㎏ FW까지 증가하였다. 또한 질소 18 kg/10a 수준으로 처리한 경우 작물 수확 후 토양잔류 무기 질소 함량이 7.
4). 화학비료 처리와 퇴비 4, 000 kg/10a 처리를 비교하면 퇴비 처리에서 총 질소의 함량은 낮으나 생육량이 많으므로 잎의 질소 흡수량은 화학비료 처리에서 19.2 mg/plant 정도이나 퇴비처리에서는 19.0-26.4 mg/plant로 퇴비처리에서 훨씬 많은 것으로 나타났다. 총질소의 함량이 낮은 것은 생육차이에 따른 희석효과이며 질소 공급은 퇴비 4, 000 kg/10a 처리 수준에서 충분한 것으로 판단된다.
일부 초래할 수도 있을 것으로 예상된다. 화학비료 처리의 경우 질소비료를 권장 수준으로 처리하였으나 상추재배 기간 동안 퇴비 처리에 비하여 상대적으로 훨씬 높은 수준의 NO가 지속적으로 토양에 잔류하는 것으로 나타났다. 시험 종료 후의 토양 중 잔류 NO3-N 함량은 54.
3에 나타내었다. 화학비료 표준시비량 처리와 비교하면 퇴비 2,000 kg/10a 처리에서는 생체량이 13-19% 적었으며 건 물량에서는 차이가 없었다. 퇴비 4, 000 kg/10a 수준에서는 생체량과 건 물량 모두 표준시비량 처리보다 크게 증가하였다.
후속연구
따라서 엽채류 작물의 수량을 충분히 확보하면서도 NO3 함량을 최대한 낮출 수 있는 작물별 적정 질소비료 시용수준을 결정하는 것이 무엇보다도 먼저 이루어져야 할 것이다. 그리고 유기농법으로 생산되는 엽채류의 NO3 과잉축적을 방지하기위해서는 퇴비를 포함한 각종 유기 자재의 질소 무기화 잠재력을 정확한 평가하고 질소 공급력을 기준으로 하여 그 시용량을 적절히 조절해야 할 것이다.
그리고 분석용 엽채류 시료를 유통과정에서 구입하였으므로 NO3 함량이 수 백 ㎎/㎏ 정도로 낮은 작물들도 NO3 함량이 수천 ㎎/㎏ 정도로 높은 경우에 비하여 재배과정에서 농가의 수량은 차이가 없었을 것으로 예상된다. 따라서 엽채류 작물의 수량을 충분히 확보하면서도 NO3 함량을 최대한 낮출 수 있는 작물별 적정 질소비료 시용수준을 결정하는 것이 무엇보다도 먼저 이루어져야 할 것이다. 그리고 유기농법으로 생산되는 엽채류의 NO3 과잉축적을 방지하기위해서는 퇴비를 포함한 각종 유기 자재의 질소 무기화 잠재력을 정확한 평가하고 질소 공급력을 기준으로 하여 그 시용량을 적절히 조절해야 할 것이다.
이와 같이 질소 시비량은 엽채류 중의 no3- 축적에 가장 직접적으로 영향을 미치는 요인으로 작용하며, 과잉으로 투입된 질소는 토양 잔류질소 함량을 높여 후작 물의 질소 과잉 흡수뿐만 아니라 용탈에 의한 유실을 조장할 것이다. 따라서 작 물체 중의 no3_ 축적을 현저히 저감시키기 위해서는 화학비료를 시용하더라도 작물의 요구량에 따른 질소 시용량의 조절이 가장 먼저 이루어져야 할 것이며, 현재 사용되고 있는 상추에 대한 표준시비량은 생산성 확보뿐만 아니라 no3 함량에 미치는 영향을 고려하여 재검토되어야 할 것으로 판단된다.
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