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문제 정의
- 그럼에도 불구하고 녹비활용은 일반적으로 작물 수량 증진에 현저한 효과가 있는 것으로 알려져 왔다", 新). 그러한 관점에서 본 연구는 유기농 과채류 생산재배지에서 여름 휴한기 동안 재배 가능한 녹비작물을 선발하기 위하여 수행하였으며, 두과 및 화본과 등 3종의 녹비작물 재배하여 토양에 환원하였을 때 후작물 토마토의 생산성에 미치는 효과를 비교 검토하고, 그 결과를 보고하고자 한다.
제안 방법
- 녹비 토양 환원 후, 후작물로서 토마토를 재배하였으며' 녹비 토양 환원에 따른 토마토 생육 및 수량, 양분이용율, 양분 수지량을 조사하였다. 녹비 토양환원 후 토마토의 생육 및 생산성은 콩과 같은 두과작물을 녹비로 활용 시 현저히 증가하였다.
- 재배기간 동안의 관수는 텐시오메터를 사용하여 -10 kPa 수분장력 하에서 제어하였다. 녹비작물 토양환원후 후작물 토마토 생산성에 미치는 효과를 검토하기 위한 처리구는 무비구, 표준시비처리구, 수단그라스 녹비 환원구, 페레니 얼라이그라스 녹비 환원구, 콩 녹비 환원 구로 하였다. 표준시비처리구의 N-P2O5-K2O는 ha당 240-164-238 kg 비율')로 시용하였고, 녹비환원처리구는 화학비료 처리 없이 녹비만 토양에 환원하였다.
- 화본과 작물인 페레니 얼라이그라스와 수단그라스는 6 월 중순에 각각 ha당 100 kg, 그리고 두과작물인 신팔달콩은 200 kg 비율로 포장 전체에 걸쳐 골고루 산파한 다음 8월 중순에 예취하여 5 cm 길이로 절단한 다음 비가림 하우스 토양에 환원하였다. 녹비작물들을 토양에 환원 후 10일이 경과한다음 후작물로서 토마토를 정식하였다. 토마토 재배를 위한 시험 규모는 처리구별 3 mx4 m 이었으며, 파종 후 60일 된 묘목을 40 cmx90 cm 간격으로 정식하였다.
- 녹비작물의 수량은 수확기에 조사하였으며, 후작물인 토마토의 생육조사를 위하여 정식 후 90일째 초장 및 경경을 조사하였다. 수확기에 토마토 생육량 및 식물체 N-P-K를 분석함으로써 녹비에 의해 투입된 양분량 대비 후작물 토마토에 의해 흡수된 양분을 제외함으로써 녹비처리별 N-P-K 양분 수지량을 계산하였으며, 녹비처리에 따른 양분이용율은 다음과 같이구하였다.
- 식물체중 질소함량은 황산분해 후 Kjeldahl 법으로 결정하였고, 식물체 P와 K를 분석하기 위하여 Zhao 등21)의 방법에 따라 의 식물체에 25 ml 질산-과염소산 혼합산(85:15, v/v)을 가하고 60℃ 에서 3시간, 100℃ 에서 1시간, 120℃에서 1시간, 190℃에서 2시간 동안 분해하였다. 분해 후 냉각한 다음, 20% HC1 5 mJ를 가하고 80℃ 에서 30분간 가온 한 다음 증류수를 가하여 대략적으로 100 ml 로 맞추고 다시 30분간 가온 후 냉각하고 100 ml로 최종 정용하여 P는 Ammonium Vanadate법으로, 그리고 K는 Inductively coupled plasma Atomic emission spectroscopy(GBC Integra XM2 model) 로 즉정하여 정량하였다. 식물체 탄소 함량은 Carter끄)의 방법에 준하여 강열감량법으로 정량하였다.
- 수확기에 토마토 생육량 및 식물체 N-P-K를 분석함으로써 녹비에 의해 투입된 양분량 대비 후작물 토마토에 의해 흡수된 양분을 제외함으로써 녹비처리별 N-P-K 양분 수지량을 계산하였으며, 녹비처리에 따른 양분이용율은 다음과 같이구하였다.
- 시설 유기농 토마토 생산을 위한 녹비 토양환원 효과를 조사하기 위하여 여름 휴한기 동안 페레니얼라이그라스, 수단그라스, 콩 등 3종의 녹비를 재배한 후 토양에 환원 하였다. 녹비 토양 환원 후, 후작물로서 토마토를 재배하였으며' 녹비 토양 환원에 따른 토마토 생육 및 수량, 양분이용율, 양분 수지량을 조사하였다.
대상 데이터
- 녹비용 시험작물로서 건물중 생산량이 많은 화본과 녹비 작물 2종과 질소 고정능력이 우수한 두과작물 1종을 선정하였다. 화본과 작물인 페레니 얼라이그라스와 수단그라스는 6 월 중순에 각각 ha당 100 kg, 그리고 두과작물인 신팔달콩은 200 kg 비율로 포장 전체에 걸쳐 골고루 산파한 다음 8월 중순에 예취하여 5 cm 길이로 절단한 다음 비가림 하우스 토양에 환원하였다.
- 7 dS m4, 그리고 유효인산 함량은 622 mg kg】로서 과채류재배에 적절한 토양이었으며(Table 1), 토성은 사양토였다. 녹비용 시험작물은 페레니 얼라이그라스 (Lolium perenne L.), 수단그라스(Sorg诚m bicolor L.), 신팔달콩(Glycine max L.)을 사용하였으며, 녹비작물 토양 환원 후 작물반응 조사를 위한 토마토(Lj/copersicon esculentum Mill)는 '서영' 품종을 이용하였다.
이론/모형
- RDA纳의 분석방법에 따라 토양 pH는 토양과 증류수의 비를 1:1로 혼합하여 24시간 진탕 후 ORION Model720A pH meter로 측정하였고, 토양 EC는 1:5법으로 침출한 다음 conductance meter(YSI model 35)로 즉정하였다. 토양 유기물은 Tyurin법, KC1-추출성 질소는 Kjeldahl법으로 측정하였고, 유효인산은 Lancaster법, 그리고 치환성 K, Ca, Mg 은 NH4OAc(pH 7.
- 분해 후 냉각한 다음, 20% HC1 5 mJ를 가하고 80℃ 에서 30분간 가온 한 다음 증류수를 가하여 대략적으로 100 ml 로 맞추고 다시 30분간 가온 후 냉각하고 100 ml로 최종 정용하여 P는 Ammonium Vanadate법으로, 그리고 K는 Inductively coupled plasma Atomic emission spectroscopy(GBC Integra XM2 model) 로 즉정하여 정량하였다. 식물체 탄소 함량은 Carter끄)의 방법에 준하여 강열감량법으로 정량하였다.
- 0) 주줄 후 Inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy(GBC Integra XM2 model) 로 측정하였다. 식물체중 질소함량은 황산분해 후 Kjeldahl 법으로 결정하였고, 식물체 P와 K를 분석하기 위하여 Zhao 등21)의 방법에 따라 의 식물체에 25 ml 질산-과염소산 혼합산(85:15, v/v)을 가하고 60℃ 에서 3시간, 100℃ 에서 1시간, 120℃에서 1시간, 190℃에서 2시간 동안 분해하였다. 분해 후 냉각한 다음, 20% HC1 5 mJ를 가하고 80℃ 에서 30분간 가온 한 다음 증류수를 가하여 대략적으로 100 ml 로 맞추고 다시 30분간 가온 후 냉각하고 100 ml로 최종 정용하여 P는 Ammonium Vanadate법으로, 그리고 K는 Inductively coupled plasma Atomic emission spectroscopy(GBC Integra XM2 model) 로 즉정하여 정량하였다.
- meter(YSI model 35)로 즉정하였다. 토양 유기물은 Tyurin법, KC1-추출성 질소는 Kjeldahl법으로 측정하였고, 유효인산은 Lancaster법, 그리고 치환성 K, Ca, Mg 은 NH4OAc(pH 7.0) 주줄 후 Inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy(GBC Integra XM2 model) 로 측정하였다. 식물체중 질소함량은 황산분해 후 Kjeldahl 법으로 결정하였고, 식물체 P와 K를 분석하기 위하여 Zhao 등21)의 방법에 따라 의 식물체에 25 ml 질산-과염소산 혼합산(85:15, v/v)을 가하고 60℃ 에서 3시간, 100℃ 에서 1시간, 120℃에서 1시간, 190℃에서 2시간 동안 분해하였다.
성능/효과
- 두과작물인 콩과 화본과작물인 수단그라스 간 현저한 C/N율 차이를 고려할 때, C/N율이 높은 수단그라스에 비해 C/N율이 현저하게 낮은 콩을 녹비로 토양 환원 할 경우 후작물 토마토 생육에 필요한 질소를 보다 효과적으로 공급할 수 있을 것으로 판단되었다. 두 녹비작물 간 이러한 현저한 질소 고정능력 차이로 인하여 수단그라스의 생육량은 콩 생육량의 3배 수준이었으나, 콩 녹비에 의해 토양환원된 질소량은 418 Mg ha''로서 수단그라스의 382 kg 보다 높았다(Table 5). 대개의 작물의 생산성은 질소가 가장 )과 유기농재배는 토양비옥
- 비록 콩의 질소이용율이 14.6%로서 Yadvinder- Singh오I Singh?, )이 보고한 벼 재배를 위해 녹비작물로 사용된 녹두와 동부 콩의 질소 이용율 33% 보다는 현저히 낮았으나, 콩을 녹비작물로 토양환원 하였을 경우 관행수준의 토마토 수량 확보가 가능하여 화학비료 대체 영양원으로서 그리고 토양비옥도 유지수단으로서 유망할 것으로 판단되었다.
- 콩을 녹비작물로 활용한 처리구의 경우 토마토 과실과 엽+줄기의 질소함량이 각각 24 g kg」과 22 g kg』로서 관행 처리 구의 23 g kg』과 21 g kg』에 비교할 때 유사하였던 반면, 수단그라스 토양 환원구의 경우 각각 18 g k/과 17 g kg1 로서 콩 녹비환원구 혹은 관행 처리구에 비해 낮았다(Table 4) . 토마토의 칼륨 흡수의 경우, 콩 녹비작물에 비해 수단그라스의 칼륨 함량이 높고 토양 환원량도 많았으나(Table 2와 5) , 토마토 식물체내 칼륨 함량 및 흡수량 모두 수단그라스 환원 구에 비해 콩 환원구에서 높은 경향이었다. 이러한 결과는 토양 내에서 수단그라스의 분해성이 콩에 비해 부진하여 칼륨을 포함한 양분들의 공급이 제한적이었거나 토마토의 생육 감소에 따른 양분흡수 기능 약화에 그 원인이 있는 것으로 판단되었다.
- 콩을 녹비로 토양 환원 시 후작물 토마토의 수량은 화학비료를 처리한 관행과 비교할 때 현저한 차이가 없었고, 토양 내 질소 수지량은 양의 값을 보였다. 결과적으로 수단그라스 녹비는 후 작물 토마토의 생산성을 크게 감소시킨 반면, 콩 녹비는 관행 수준의 토마토 수량을 얻을 수 있을 뿐 아니라 토마토 재배에 필요한 양분수지를 충족시킬 수 있어 수단그라스에 비해 우수한 녹비로 판단된다.
- 1 Mg ha'1 보다도 낮았다. 그 결과, 수단그라스 녹비 환원구에서 재배된 토마토의 N:P:K 흡수량은 85:28:164 kg ha-】이었고, 수단그라스 토양환원에 의해 공급된 투입 양분량 대비 후작물 토마토에 의해 흡수된 양분량 사이의 N:P:K 수지량은 297:116:1255 kg ha1 로서 상당량의 잉여 양분이 토양 내에 잔류하는 것으로 나타났다. 이러한 과잉의 양분잔류는 수단그라스의 양분 고정량이 많은 탓도 있으나, 현저히 낮은 수단그라스의 질소흡수 특성으로 인해 후작 물 토마토의 생장 및 발달이 부진한데에 근본적인 원인이 있다.
- 이러한 두 시험 간 수량 차이는 토양특성, 재배환경, 재배품종 및 파종량에 따라 달라질 것이다. 녹비용 수단그라스는 조사된 다른 녹비작물들에 비하여 칼륨함량은 높은 반면, 질소함 铲] 크게 낮아 C/N율은 53.4로서 질소고정작물인 콩의 16.7 에 비해 현저하게 높았다. 두과작물인 콩과 화본과작물인 수단그라스 간 현저한 C/N율 차이를 고려할 때, C/N율이 높은 수단그라스에 비해 C/N율이 현저하게 낮은 콩을 녹비로 토양 환원 할 경우 후작물 토마토 생육에 필요한 질소를 보다 효과적으로 공급할 수 있을 것으로 판단되었다.
- 녹비작물 자체의 양분함량은 녹비작물을 토양에 환원한 후 재배한 후작물 토마토의 양분함량에도 뚜렷한 영향을 미쳤다. 콩을 녹비작물로 활용한 처리구의 경우 토마토 과실과 엽+줄기의 질소함량이 각각 24 g kg」과 22 g kg』로서 관행 처리 구의 23 g kg』과 21 g kg』에 비교할 때 유사하였던 반면, 수단그라스 토양 환원구의 경우 각각 18 g k/과 17 g kg1 로서 콩 녹비환원구 혹은 관행 처리구에 비해 낮았다(Table 4) .
- 두과 녹비작물인 콩의 토양환원 시 화본과 녹비작물인 페레니 얼라이그라스와 수단그라스의 토양환원처리구 보다 토마토의 초장과 경경의 발달이 현저히 증가하였으며, 그 결과 토마토의 수량 및 줄기+엽 생육량도 크게 증가하였다(Table 3. ) 처리된 녹비 간에 후작물 생산량에 미치는 이러한 현저한 차이는 녹비작물 토양환원 시 토양 내에서 분해되면서 작물에 공급하는 질소 공급능의 차이에서 기인 한다즉 질소 고정량이 많은 두과작물의 경우 토양 내 지속적인 질소공급으로 화학비료 수준의 토마토 과실 생산량을 얻을 수 있었던 반면, 화본과 녹비의 경우 녹비자체의 높은 C/N율로 인해 토마토재배 기간 중 토양 내 질산태 질소 함량이 꾸준히 감소하고 (Fig. 1) 그로 인해 후작물 토마토의 수량은 관행(화학비료 표준 시비 처리구) 및 두과(콩) 녹비 환원구와 비교하여 크게 감소한 것으로 판단되었다. 한편 두과 녹비 토양환원 처리 구의 토마토 수량 및 지상부 발달은 관행재배와 유사한 수준이었다.
- 7 에 비해 현저하게 높았다. 두과작물인 콩과 화본과작물인 수단그라스 간 현저한 C/N율 차이를 고려할 때, C/N율이 높은 수단그라스에 비해 C/N율이 현저하게 낮은 콩을 녹비로 토양 환원 할 경우 후작물 토마토 생육에 필요한 질소를 보다 효과적으로 공급할 수 있을 것으로 판단되었다. 두 녹비작물 간 이러한 현저한 질소 고정능력 차이로 인하여 수단그라스의 생육량은 콩 생육량의 3배 수준이었으나, 콩 녹비에 의해 토양환원된 질소량은 418 Mg ha''로서 수단그라스의 382 kg 보다 높았다(Table 5).
- 9 Mg ha'이었던 반면, 수단그라스는 42 Mg ha4, 콩은 13 Mg ha1 의 생육량을 보였다(Table 2). 본 연구의 콩 생육량 13 Mg ha-은 Meetu와 Morris의가 수도재배용 녹비로 60일간 재배하여 얻은 6.4 Mg ha』에 비하여 현저하게 높은 수준이다. 이러한 두 시험 간 수량 차이는 토양특성, 재배환경, 재배품종 및 파종량에 따라 달라질 것이다.
- 수단그라스 토양환원 후 후작물 토마토의 양분흡수량은 무처리 보다도 낮은 수준이어서 수단그라스 처리구의 양분이용율은 N:P:K 모두 음의 값을 보였다(Table 6). 이러한 결과는 수단그라스 자체의 높은 C/N율로 인해 토마토의 생육이 부진하였던 것에서 기인하는 것이므로 유기농 토마토 재배 시 수단그라스를 녹비작물로 활용하는 것은 적절하지 못함을 의미한다.
- 실험에 사용된 시험 전 하우스 토양의 pH는 7.1 로서 중성에 가깝고, EC는 1.7 dS m4, 그리고 유효인산 함량은 622 mg kg】로서 과채류재배에 적절한 토양이었으며(Table 1), 토성은 사양토였다. 녹비용 시험작물은 페레니 얼라이그라스 (Lolium perenne L.
- 손')에 따르면 국제유기농업과는 다소 차이가 있는 이러한 우리의 유기농업 정의는 자칫 유기농재배에 있어 윤작은 농가의 선택사항이며, 유기질비료를 시용하여 작물을 재배하는 것이 유기농법인 것으로 착각하게 한다고 하였다. 이를 반증하는 결과로서 유기질비료에 의존적인 토착 유기재배 농가들의 토양화학성을 살펴보면 일반적으로 토양 내 유기물 함량이 높고 질산염과 인산염의 축적2, 3)이 심각하며, 또한 손4)은 녹비작물의 재배 없이 유기질비료를 연용 할 경우 환경오염의 우려가 있다고 주장하였다. 그 때문에 유기농 재배지 토양의 지력증진을 위해서는 녹비작물이나 심근성 작물을 적극 활용할 필요가 있다.
- 반면에 페레니얼라이그라스는 여름철 고온에 따른 하고 현상으로 생육이 부진하였고, 수단그라스는 녹비 수확량은 많았으나 높은 C/N율로 인해 토마토의 수량을 감소시켰다. 콩을 녹비로 토양 환원 시 후작물 토마토의 수량은 화학비료를 처리한 관행과 비교할 때 현저한 차이가 없었고, 토양 내 질소 수지량은 양의 값을 보였다. 결과적으로 수단그라스 녹비는 후 작물 토마토의 생산성을 크게 감소시킨 반면, 콩 녹비는 관행 수준의 토마토 수량을 얻을 수 있을 뿐 아니라 토마토 재배에 필요한 양분수지를 충족시킬 수 있어 수단그라스에 비해 우수한 녹비로 판단된다.
- 페레니 얼라이그라스 처리구의 N:P:K 양분이용율은각각 37%, 56%, 23%로서 상대적으로 높게 나타났으며, 이는라이그라스의 생육량은 비교적 낮았던 반면 시험이 수행된 토양비옥도가 토마토 재배에 적절하여 토마토의 생육량은 비교적 높았기 때문이다. 콩을 녹비로 환원한 처리구의 N:P:K 양분이용율은 각각 14%, 29%, 36%이었으나 화학비료 처리 구의 N:P:K 양분이용율은 24%, 16%, 46%로서 콩 처리 구의 인 이용율은 화학비료보다 높고 질소와 칼륨의 이용율은 다소 낮았다. 관행처리구에 비해 콩 처리구의 질소 이용율이 낮은 것은 Table 5에 나타난 바와 같이 콩의 질소 고정량은 많은 반면 토마토의 생육량은 관행처리구와 유사하였기 때문이다.
- 이러한 과잉의 양분잔류는 수단그라스의 양분 고정량이 많은 탓도 있으나, 현저히 낮은 수단그라스의 질소흡수 특성으로 인해 후작 물 토마토의 생장 및 발달이 부진한데에 근본적인 원인이 있다. 페레니얼라이그라스의 경우 여름철 고온 하고 현상으로 생육량은 적은 반면, 수단그라스에 비해 C/N율이 낮고 수단그라스 녹비환원구보다 후작물 토마토의 생육량은 많아 N:P:K 양분수지량 모두가 음(minus)의 값을 보였다. 콩을 녹비로 활용한 경우는 지속적인 토양 내 질소공급으로 인해(Fig.
후속연구
- 1, Table 5) 관행수준의 토마토 수량을 얻을 수 있었고, 그 결과 N:P:K 양분수지량은 253:0:-34 kg ha1 이었다. 이러한 결과로 볼 때 화본과 녹비작물인 수단그라스나 페레니 얼라이그라스에 비해 질소 고정능력이 우수한 콩을 녹비작물로 이용할 경우 후 작물 토마토의 생산성을 보다 높일 수 있을 것으로 판단된다.
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