본 연구는 밭 토양에 계분, 돈분, 우분 및 톱밥을 혼용하여 부숙시킨 계분톱밥,돈분톱밥 및 우분톱밥퇴비 등 성상이 상이한 가축분퇴비 6종을 각각 매 년 $3ton\;C\;ha^{-1}$를 4년간 연용한 토양에서 탄소 분획 변화를 파악하고자 실시하였다. 가축분퇴비 4년 연용 후 토양 탄소함량의 증가율은 톱밥을 혼용하지 않은 계분, 돈분 및 우분퇴비 시용구는 25-30% 증가 한 반면, 우분톱밥퇴비구(COMS)를 비롯한 톱밥혼용퇴비 처리구 증가율은 40%를 상회하였다. Light Fraction(LF)의 탄소함량 변화는 모든 처리구에서 2년차 이후 급격히 증가하는 추세를 보였으며, 반면, Heavy Fraction(HF)의 탄소함량은 톱밥 혼용퇴비보다 순수 가축분퇴비를 연용한 처리구가 증가량이 많았다. 이러한 결과는 톱밥이 혼용된 가축분 퇴비보다 톱밥을 혼용하지 않은 순수가축분 퇴비가 분해보다 빠름으로 인해 비교적 안정된 탄소형태로의 전환도 많아졌다고 사료된다.
본 연구는 밭 토양에 계분, 돈분, 우분 및 톱밥을 혼용하여 부숙시킨 계분톱밥,돈분톱밥 및 우분톱밥퇴비 등 성상이 상이한 가축분퇴비 6종을 각각 매 년 $3ton\;C\;ha^{-1}$를 4년간 연용한 토양에서 탄소 분획 변화를 파악하고자 실시하였다. 가축분퇴비 4년 연용 후 토양 탄소함량의 증가율은 톱밥을 혼용하지 않은 계분, 돈분 및 우분퇴비 시용구는 25-30% 증가 한 반면, 우분톱밥퇴비구(COMS)를 비롯한 톱밥혼용퇴비 처리구 증가율은 40%를 상회하였다. Light Fraction(LF)의 탄소함량 변화는 모든 처리구에서 2년차 이후 급격히 증가하는 추세를 보였으며, 반면, Heavy Fraction(HF)의 탄소함량은 톱밥 혼용퇴비보다 순수 가축분퇴비를 연용한 처리구가 증가량이 많았다. 이러한 결과는 톱밥이 혼용된 가축분 퇴비보다 톱밥을 혼용하지 않은 순수가축분 퇴비가 분해보다 빠름으로 인해 비교적 안정된 탄소형태로의 전환도 많아졌다고 사료된다.
The objective of this study was to analyze change of soil organic matter fraction from a range of livestock manure compost that differed in their total C, N content and C quality, to gain a better understanding of their influence on soil organic matter. The chicken (CHM), pig (PIM), and cow (COM) ma...
The objective of this study was to analyze change of soil organic matter fraction from a range of livestock manure compost that differed in their total C, N content and C quality, to gain a better understanding of their influence on soil organic matter. The chicken (CHM), pig (PIM), and cow (COM) manure-based composts, and manure-sawdust-based composts (CHMS, PIMS, and COMS) were applied annually to the upland soil with $3Mg\;C\;ha^{-1}$ during 4 years. After 4 years, the soil carbon content was increased to 25-30 and 40% for manure-based compost and manure-sawdust-based compost compared to control. In the all treatments, the content of light fraction C was sharply increased after second year. The content of light fraction C in the manure-sawdust-based compost was higher than in the manure-based compost. By contrast, the content of heavy fraction C was higher in the manure-based compost than in the manure-sawdust-based compost. These results indicate that stabilization of carbon applied from microbiological process was faster in the manure-based compost than in the manure-sawdust-based compost.
The objective of this study was to analyze change of soil organic matter fraction from a range of livestock manure compost that differed in their total C, N content and C quality, to gain a better understanding of their influence on soil organic matter. The chicken (CHM), pig (PIM), and cow (COM) manure-based composts, and manure-sawdust-based composts (CHMS, PIMS, and COMS) were applied annually to the upland soil with $3Mg\;C\;ha^{-1}$ during 4 years. After 4 years, the soil carbon content was increased to 25-30 and 40% for manure-based compost and manure-sawdust-based compost compared to control. In the all treatments, the content of light fraction C was sharply increased after second year. The content of light fraction C in the manure-sawdust-based compost was higher than in the manure-based compost. By contrast, the content of heavy fraction C was higher in the manure-based compost than in the manure-sawdust-based compost. These results indicate that stabilization of carbon applied from microbiological process was faster in the manure-based compost than in the manure-sawdust-based compost.
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문제 정의
따라서 본 연구는 톱밥을 혼합한 가축분 퇴비 3종과 부재료를 혼합하지 않은 가축분 퇴비 3종을 4년간 연용한 밭 토양에서 토양 유기물의 Light- Heavy fraction의 변화를 분석하여 금후 토양유기물 관리에 있어 기초자료로 활용 하고자 한다.
본 연구는 밭 토양에 계분, 돈분, 우분 및 톱밥을 혼용하여 부숙시킨 계분톱밥,돈분톱밥 및 우분톱밥퇴비 등 성상이 상이한 가축분퇴비 6종을 각각매년3 ton C ha-1를 4년간 연용한 토양에서 탄소 분획 변화를 파악하고자 실시하였다. 가축분퇴비 4년 연용 후 토양 탄소함량의 증가율은 톱밥을 혼용하지 않은 계분, 돈분 및 우분퇴비 시용구는 25-30% 증가 한 반면, 우분톱밥퇴비구(COMS)를 비롯한 톱밥혼용퇴비 처리구 증가율은 40%를 상회하였다.
제안 방법
공시 가축분 퇴비는 부재료를 혼합하지 않은 계분 (Chicken Manure : CHM), 돈분(Pig Manure : PIM), 우분퇴비(Cow Manure : COM) 및 톱밥을 부재료로 혼합한 계분톱밥(Chicken Manure Sawdust : CHMS), 돈분톱밥(Pig Manure Sawdust: PIMS), 우분톱밥퇴비(Cow Manure Sawdust : COMS) 6종을 사용하였다. 이들 퇴비는 초년도 시험전에 일정기간 부숙 기간(가축분 퇴비는 2개월, 톱밥혼합퇴비는 6개월)을 경과한 것으로, 이를 비닐 포대에 넣어 보관하면서 4년간 연속 사용하였다.
0 M NaCl (50 ml)세척, 그리고 증류수로 3회 세척과정을 거친다. 일련의 과정을 거친 시료를 건조하여 무게를 측정한 후 탄소와 질소를 분석한다. 탄소와 질소분석은 원소분석기 CHN 분석기 (LECO Co.
이때, 톱밥을 부재료로 사용한 퇴비는 가축분과 톱밥을 5:5(v/v)로 혼합하여 부숙시킨 퇴비이다. 퇴비 시용량은 퇴비 중 총 탄소함량을 분석하여 T-C 함량으로 3 Mg ha-1 해당량을 매년 시용하였으며, 그 결과 4년 동안 포장에 시용된 총 양분함량은 Table 2에 나타낸 것과 같다. 작물재배는 4년에 걸쳐 고추-배추-옥수수-고추를 윤작한 포장이다.
대상 데이터
공시토양 및 공시재료 본 연구는 경기도 수원시 농업과학기원 밭 포장에서 실시하였으며, 시험 전 토양의 화학성분은 Table 1에 나타낸 바와 같다. 총 질소 와 탄소의 함량은 각각, 1.
이론/모형
Light-Heavy Fraction 방법 본 연구에서는 Strickland and Sollins(1987)가 제안한 흡입법을 이용하여 Light-Heavy fraction 분석 하였다. 포장에서 채취한 시료 30g을 유리 비이커에 넣은 후 여기에 NaI용액 (density=1.
성능/효과
Light Fraction(LF)의 탄소함량 변화는 모든 처리구에서 2년차 이후 급격히 증가하는 추세를 보였으며, 반면, Heavy Fraction(HF)의 탄소함량은 톱밥 혼용 퇴비보다 순수 가축분퇴비를 연용한 처리구가 증가량이 많았다. 이러한 결과는 톱밥이 혼용된 가축분 퇴비보다 톱밥을 혼용하지 않은 순수가축분 퇴비가 분해보다 빠름으로 인해 비교적 안정된 탄소형태로의 전환도 많아졌다고 사료된다.
본 연구는 밭 토양에 계분, 돈분, 우분 및 톱밥을 혼용하여 부숙시킨 계분톱밥,돈분톱밥 및 우분톱밥퇴비 등 성상이 상이한 가축분퇴비 6종을 각각매년3 ton C ha-1를 4년간 연용한 토양에서 탄소 분획 변화를 파악하고자 실시하였다. 가축분퇴비 4년 연용 후 토양 탄소함량의 증가율은 톱밥을 혼용하지 않은 계분, 돈분 및 우분퇴비 시용구는 25-30% 증가 한 반면, 우분톱밥퇴비구(COMS)를 비롯한 톱밥혼용퇴비 처리구 증가율은 40%를 상회하였다.
(1992)과 Hassink(1995)은 농경지 토양에서 LF의 C/N 비율은 13~36의 범위라고 보고한바 있다. 그러나 본 연구에서는 톱밥을 혼용한 퇴비를 연속 시용한 구의 경우 LF의 C/N 비율은 40이상으로 컸으며, 특히 우분톱밥퇴비구의 경우 4년 후에는 약 76을 나타내어 분해가 다소 어려운 상태의 유기물로 많은 량이 존재하게 됨을 알 수 있었다
한편 토양 중 총 탄소함량의 변화는 모든 처리구에서 1년차의 증가율은 미미하였으나, 2년차에서 20-30%의 급격한 증가율을 보였다. 그리고 4년 연용 후 토양 중 총 탄소 증가율은 톱밥을 혼용하지 않은 계분, 돈분 및 우분퇴비 시용구는 25-30%의 증가율을 나타낸 반면, 우분 톱밥 퇴비구 (COMS)를 비롯한 톱밥혼용 퇴비 처리구는 약 40%의 증가율을 나타내었다.
반면, HF의 탄소함량은 톱밥혼용 퇴비보다 부자재가 혼용되지 않은 가축분 퇴비를 연용한 처리구 (CHM, PIM)가 증가량이 높았다 (Table 4). 이러한 결과는 분해가 빠른 유기물이 토양에 가해지면 비교적 안정된 부식형태로 전환이 빨라짐을 나타낸다고 사료되며, 반면 톱밥이 혼용된 가축분 퇴비의 경우는 HF 탄소함량 증가가 순수 가축분퇴비에 비하여 저조함을 보임에 따라 톱밥의 경우는 토양 중 진정부식 함량 증가 기여에는 다소 미미할 것으로 판단된다.
총 질소와 탄소함량 변화 가축분 퇴비의 양분함량은 축종별, 사료 종류별, 계절별 등 여러 요인에 의해 달라지므로 일정하지 않으며, 특히 퇴비화 과정에서 퇴적기간 및 부자재 종류 등에 의해서 크게 달라질 수 있다. 본 연구에서 퇴비 시용량은 탄소를 기준으로 했기 때문에 가축분 퇴비에 의해서 시용된 질소 함량은 CHM에서 가장 높았으며, 시용된 퇴비 중 C/N 율이 가장 높은 COMS에서 가장 낮았다 (Table 2).
3). 이 결과로써 토양 중 탄소 함량의 일시적 변화는 토양 유기물중 LF의 탄소함량이 크게 좌우하며, 시간 경과에 따른 토양 유기물 함량의 절대적인 변화는 HF의 탄소함량에 의해 좌우되며, 이는 곧 급격한 변화가 없이 토양 유기물의 안정적인 상태를 유지하는 근원이라 사료된다.
반면, HF의 탄소함량은 톱밥혼용 퇴비보다 부자재가 혼용되지 않은 가축분 퇴비를 연용한 처리구 (CHM, PIM)가 증가량이 높았다 (Table 4). 이러한 결과는 분해가 빠른 유기물이 토양에 가해지면 비교적 안정된 부식형태로 전환이 빨라짐을 나타낸다고 사료되며, 반면 톱밥이 혼용된 가축분 퇴비의 경우는 HF 탄소함량 증가가 순수 가축분퇴비에 비하여 저조함을 보임에 따라 톱밥의 경우는 토양 중 진정부식 함량 증가 기여에는 다소 미미할 것으로 판단된다. 한편, HF의 C/N비는 모든 처리 공히 시험 개시 전 공시토양과 비교해 보면 다소 감소 또는 증가될 뿐 큰 변화폭을 보이지 않았으며, 처리간에 일정한 경향을 나타내지 않았다.
공시토양 및 공시재료 본 연구는 경기도 수원시 농업과학기원 밭 포장에서 실시하였으며, 시험 전 토양의 화학성분은 Table 1에 나타낸 바와 같다. 총 질소 와 탄소의 함량은 각각, 1.04 g kg-1, 8.62 g kg-1로 토양 비옥도가 다소 낮은 미사질 양토였다.
토양 중 총 탄소함량과 LF 및 HF의 총 탄소함량과의 상관관계는 모두 유의한 상관이 있음을 나타냈으며, LF의 탄소함량의 상관계수(r=0.92**)가 HF의 탄소함량 상관계수(r=0.67**)에 비해 높았다 (Fig. 3). 이 결과로써 토양 중 탄소 함량의 일시적 변화는 토양 유기물중 LF의 탄소함량이 크게 좌우하며, 시간 경과에 따른 토양 유기물 함량의 절대적인 변화는 HF의 탄소함량에 의해 좌우되며, 이는 곧 급격한 변화가 없이 토양 유기물의 안정적인 상태를 유지하는 근원이라 사료된다.
토양중 총 질소함량은 시험 개시전에 비해 1년 차에 최소 7% (COMS) - 최대17% (CHM) 증가 하였으나, 4년 연용 후 증가율은 우분 톱밥 퇴비구 (COMS)에서 가장 낮았다 (Table 3). 한편 토양 중 총 탄소함량의 변화는 모든 처리구에서 1년차의 증가율은 미미하였으나, 2년차에서 20-30%의 급격한 증가율을 보였다.
토양중 총 질소함량은 시험 개시전에 비해 1년 차에 최소 7% (COMS) - 최대17% (CHM) 증가 하였으나, 4년 연용 후 증가율은 우분 톱밥 퇴비구 (COMS)에서 가장 낮았다 (Table 3). 한편 토양 중 총 탄소함량의 변화는 모든 처리구에서 1년차의 증가율은 미미하였으나, 2년차에서 20-30%의 급격한 증가율을 보였다. 그리고 4년 연용 후 토양 중 총 탄소 증가율은 톱밥을 혼용하지 않은 계분, 돈분 및 우분퇴비 시용구는 25-30%의 증가율을 나타낸 반면, 우분 톱밥 퇴비구 (COMS)를 비롯한 톱밥혼용 퇴비 처리구는 약 40%의 증가율을 나타내었다.
Light-Heavy Fraction LF의 탄소함량 변화는 가축분퇴비를 시용한 모든 처리구에서 2년차 이후 급격히 증가하는 추세를 나타냈다 (Table 4). 한편, 4년간 연용 후 분석결과는 우분톱밥(COMS)>돈분톱밥 (PIMS)>순수우분(COM) 순으로 높았으며, 이는 톱밥 혼용퇴비구의 경우 톱밥이 쉽게 분해가 이뤄지지 않음을 간접적으로 시사한다고 생각된다. Janzenet al.
후속연구
(2007) 의 보고에 의하면 농경지 토양 탄소 변동은 비교적 짧은 시간 (5년 이하)에는 주로 LF에 영향을 받고, 긴 시간 (5년 이상)에는 HF에 영향을 받는다고 하였다. 따라서 퇴비 시용 후 농경지 토양 유기물의 LF와 HF의 조성 변화는 시간과 퇴비의 종류에 크게 영향을 받을 것이며, 이들의 조성 변화에 대한 조사는 금후 농경지 토양 유기물 관리에 있어 중요한 자료가 될 것으로 판단된다. 그러나 우리나라에서 여러 가지 종류의 가축분 퇴비가 사용되고 있지만 이들에 관한 연구는 작물의 생산성과 양분공급 측면에 국한되어 왔다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
토양 유기물의 분해되는 전환점에 근거하여 밀도 (density) 차이에 따른 물리적 분획에 의해서 무엇으로 나눌 수 있는가?
토양 유기물은 분해되는 전환점에 근거하여 밀도 (density) 차이에 따른 물리적 분획에 의해서 Light 및 Heavy Fraction 두 종류로 나눌 수 있다 : (I) Light fraction (LF)은 동 · 식물잔사가 일부 분해되어 이뤄진 광물질이 없는 것으로 구성되어 있으며, 토양 광물보다 상당히 낮은 비중(밀도)을 가지며, (II) Heavy fraction (HF)은 더욱 분해가 진전된 산물로 이뤄져 있으며, 토양 광물과 복합체를 형성하기 때문에 높은 비중(밀도)를 가진다 (Christensen, 1992; Barrios et al., 1996).
토양 유기물 중 Light fraction은 무엇으로 구성되어 있는가?
토양 유기물은 분해되는 전환점에 근거하여 밀도 (density) 차이에 따른 물리적 분획에 의해서 Light 및 Heavy Fraction 두 종류로 나눌 수 있다 : (I) Light fraction (LF)은 동 · 식물잔사가 일부 분해되어 이뤄진 광물질이 없는 것으로 구성되어 있으며, 토양 광물보다 상당히 낮은 비중(밀도)을 가지며, (II) Heavy fraction (HF)은 더욱 분해가 진전된 산물로 이뤄져 있으며, 토양 광물과 복합체를 형성하기 때문에 높은 비중(밀도)를 가진다 (Christensen, 1992; Barrios et al., 1996).
토양유기물은 어떤 기능을 가지는가?
농경지 토양에서 토양 유기물이 차지하는 비율은 매우 적지만, 이것이 토양의 이화학적 및 생물적 특성에 미치는 영향은 매우 크다. 즉, 토양유기물은 토양의 물리성 개선, 양이온 치환용량 증대, 양분공급, 미생물 활성화 촉진 등 다양한 기능을 가짐으로써, 지속적인 작물 생산을 위한 토양 비옥도 증진에 중요한 요인 중 하나라고 할 수 있다.
참고문헌 (14)
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Christensen, B.T. 1992. Physical fractionation of soil and organic matter in primary particle size and density separates. Adv. Soil Sci. 20:1-90
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Golchin, A. P. Clarke, J.M. Oades, and J.O. Skjemstad. 1995. The effects of cultivation on the composition of organic matter and structural stability of soils. Aust. J. Soil res. 33:975-993
Hassink, J. 1995. Density fractions of macroorganic matter and microbial biomass as predictors of C and N mineralization. Soil Biology & Biochemistry. 27: 1099-1108
Janzen, H.H., C.A. Campbell, S.A. Brandt, G.P. Lafond and L. Townley-Smith. 1992. Light fraction organic matter in soils from long term crop rotations. Soil Sci. Soc. of Am. J. 56: 1799-1806
Sollins, P., G. Spycher, and C. Topik. 1983. Processes of soil organic matter accretion at a mudflow chronosequenc, Mt Shasta, California. Ecology 64: 1273-1282
Sollins, P., G. Spycher, and C.A. Glassman, C.A. 1984. Net nitrogen mineralization from light- and heavy-fraction forest soil organic matter. Soil Biology & Biochemistry. 16:31-37
Spycher, G., P. Sollins, and S. Rose. 1983. Carbon and Nitrogen in the light fraction of a forest soil : vertical distribution and Seasonal patterns. Soil sci. 135(2):79-87
Strickland, T.C., and P. Sollins. 1987. Improved method for separating light and heavy fraction organic matter from soil. Soil Sci. Soc. of Am. J. 51:1390-1393
Zhang, J., S. Changchun, and Y. Wenyan. 2007. Tillage effects on soil carbon fractions in the Sanjiang Plain, Northeast China. Soil Tillage Res. 93: 102-108
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