볏짚퇴비 50년 연용에 따른 벼수량과 논토양 유기물함량 변화 Changes in Rice Yield and Soil Organic Matter Content under Continued Application of Rice Straw Compost for 50 Years in Paddy Soil원문보기
하성충적층을 모재로한 사양질인(강서통) 논토양에서 볏짚퇴비를 50년간(1954년~2003년) 연용 했을 때, 토양의 이화학적 특성과 벼의 생산성에 미치는 영향을 조사 분석한 결과는 다음과 같다 정조수량은 3요소구에 비하여 3요소+퇴비구에서 5~12% 증가된 반면, 무비구에서는 21~38% 감소되어 장기간 볏짚퇴비 시용으로 유의성 있는 수량의 증가 효과가 있었다. 벼의 수확기 경엽과 종실의 무기성분 흡수량은 볏짚퇴비를 시용한 구에서 T-N 15%, $P_2O_5$ 19%, $K_2O$ 35%, $SiO_2$ 48% 증가되었다. 토양물리성은 3요소구에 비하여 3요소+퇴비구에서 토양경도는 14.0 mm에서 13.1 mm로, 용적밀도는 $1.34g\;cm^{-3}$에서 $1.23g\;cm^{-3}$으로 유의하게 감소시킨 반면, CEC는 $9.0cmol_c\;kg^{-1}$에서 $11.2cmol_c\;kg^{-1}$로 $2.2cmol_c\;kg^{-1}$ 증가되었다. 토양유기물 함량은 무비구와 3요소구에서는 $20{\sim}23g\;kg^{-1}$, 퇴비구에서는 $33g\;kg^{-1}$ 부근에서 안정화되었다. 1973년(SOM$22g\;kg^{-1}$)~1995년(SOM $22g\;kg^{-1}$) 까지 23년간 3요소+퇴비구의 토양유기물 함량의 증가량은 $11g\;kg^{-1}$이었으며, 매년 볏짚퇴비 $7.5Mg\;ha^{-1}$을 시용하고 벼를 재배할 경우 1년에 증가되는 토양 유기물 함량은 $0.45g\;kg^{-1}$으로 투입된 퇴비의 6%정도가 토양유기물로 남는 것으로 조사되었다. 따라서, 이를 근거로 하여 사양질 토양에 대한 토양유기물함량에 따른 퇴비시용량을 하향 조정하였다.
하성충적층을 모재로한 사양질인(강서통) 논토양에서 볏짚퇴비를 50년간(1954년~2003년) 연용 했을 때, 토양의 이화학적 특성과 벼의 생산성에 미치는 영향을 조사 분석한 결과는 다음과 같다 정조수량은 3요소구에 비하여 3요소+퇴비구에서 5~12% 증가된 반면, 무비구에서는 21~38% 감소되어 장기간 볏짚퇴비 시용으로 유의성 있는 수량의 증가 효과가 있었다. 벼의 수확기 경엽과 종실의 무기성분 흡수량은 볏짚퇴비를 시용한 구에서 T-N 15%, $P_2O_5$ 19%, $K_2O$ 35%, $SiO_2$ 48% 증가되었다. 토양물리성은 3요소구에 비하여 3요소+퇴비구에서 토양경도는 14.0 mm에서 13.1 mm로, 용적밀도는 $1.34g\;cm^{-3}$에서 $1.23g\;cm^{-3}$으로 유의하게 감소시킨 반면, CEC는 $9.0cmol_c\;kg^{-1}$에서 $11.2cmol_c\;kg^{-1}$로 $2.2cmol_c\;kg^{-1}$ 증가되었다. 토양유기물 함량은 무비구와 3요소구에서는 $20{\sim}23g\;kg^{-1}$, 퇴비구에서는 $33g\;kg^{-1}$ 부근에서 안정화되었다. 1973년(SOM $22g\;kg^{-1}$)~1995년(SOM $22g\;kg^{-1}$) 까지 23년간 3요소+퇴비구의 토양유기물 함량의 증가량은 $11g\;kg^{-1}$이었으며, 매년 볏짚퇴비 $7.5Mg\;ha^{-1}$을 시용하고 벼를 재배할 경우 1년에 증가되는 토양 유기물 함량은 $0.45g\;kg^{-1}$으로 투입된 퇴비의 6%정도가 토양유기물로 남는 것으로 조사되었다. 따라서, 이를 근거로 하여 사양질 토양에 대한 토양유기물함량에 따른 퇴비시용량을 하향 조정하였다.
This experiment was conducted to investigate the effect of long-term continuous application of fertilizers for rice cultivation from 1954 to 2003. Changes of physical and chemical properties of paddy soil and the rice yield by continuous application of fertilizers, particularly rice straw compost, o...
This experiment was conducted to investigate the effect of long-term continuous application of fertilizers for rice cultivation from 1954 to 2003. Changes of physical and chemical properties of paddy soil and the rice yield by continuous application of fertilizers, particularly rice straw compost, over fifty years were discussed in this paper. The rice yields of compost applied plots were 5~12% higher while those of no fertilizer plots were 21~38% lower compared to those of NPK fertilizers applied plots. Uptakes of T-N, $P_2O_5$, $K_2O$, CaO, MgO, and $SiO_2$ by rice plants were significantly increased by the application of straw compost. Bulk density, hardness, and liquid phase of soil in compost applied plots were significantly decreased while gaseous phase and cation exchange capacity (CEC) of soil were increased compare to those in NPK plots. When the bulk density of soil was increased the rice yield was decreased. The soil organic matter (SOM) content tended to increase in compost applied plots whereas no significant differences were found in other treatments. The soil organic matter content increased by $0.4g\;kg^{-1}\;yr^{-1}$ when $7.5Mg\;ha^{-1}\;yr^{-1}$ of rice straw compost applied in paddy land. The compost application rate recommendation for rice cultivation in Korea could be revised by the results of this study.
This experiment was conducted to investigate the effect of long-term continuous application of fertilizers for rice cultivation from 1954 to 2003. Changes of physical and chemical properties of paddy soil and the rice yield by continuous application of fertilizers, particularly rice straw compost, over fifty years were discussed in this paper. The rice yields of compost applied plots were 5~12% higher while those of no fertilizer plots were 21~38% lower compared to those of NPK fertilizers applied plots. Uptakes of T-N, $P_2O_5$, $K_2O$, CaO, MgO, and $SiO_2$ by rice plants were significantly increased by the application of straw compost. Bulk density, hardness, and liquid phase of soil in compost applied plots were significantly decreased while gaseous phase and cation exchange capacity (CEC) of soil were increased compare to those in NPK plots. When the bulk density of soil was increased the rice yield was decreased. The soil organic matter (SOM) content tended to increase in compost applied plots whereas no significant differences were found in other treatments. The soil organic matter content increased by $0.4g\;kg^{-1}\;yr^{-1}$ when $7.5Mg\;ha^{-1}\;yr^{-1}$ of rice straw compost applied in paddy land. The compost application rate recommendation for rice cultivation in Korea could be revised by the results of this study.
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문제 정의
본 연구는 질소, 인산, 가리의 화학비료와 볏짚퇴비를 처리하여 장기간 연용 할 때, 벼의 생산력이나 토양의 이화학적 특성 변화에 미치는 영향을 고찰하여 퇴비의 효율적 이용을 위한 논토양 비옥도관리기술 등을 제시코자 1954년부터 2003년까지 50년간 얻어진 연구결과를 종합 검토하였다.
제안 방법
시비량은 품종 또는 정부가 권장하는 표준시비량이 달라짐에 따라서 질소는 75∼150 kg ha-1, 인산은 70∼86 kg ha-1, 가리는 75∼86 kg ha-1 시용하였다(Table 4). 기비-분얼비-수비-실비의 분시비율은 질소는 50-20-20-10%로 4회, 가리는 70-0-30-0％로 2회, 인산은 전량 기비로 시용하였다.
가 유지되는 상황에서 기존 퇴비시용량 추천은 토성에 관계없이 토양의 유기물 함량을 기준으로 일정량을 추천하고 있다(RDA, 2006). 따라서 이러한 결과를 고려하여 농촌진흥청에서 토양유기물 함량에 따라 추천되고 있는 퇴비시용량인 8∼16 Mg ha-1을 4.5∼12.0 Mg ha-1으로 하향 조정하였다(Table 9).
45 g kg-1으로 투입된 퇴비의 6%정도가 토양유기물로 남는 것으로 조사되었다. 따라서, 이를 근거로 하여 사양질 토양에 대한 토양유기물함량에 따른 퇴비시용량을 하향 조정하였다.
본 시험은 1954년도에 경기도 수원시 권선구 서둔동에 위치하고 있는 작물과학원 포장시험 연구단지내에 조성된 연구용 시험포장을 이용하였다.
비종으로 질소질 비료는 유안, 인산질 비료는 국내 비료의 생산 비종이 달라짐에 따라 1954년부터 1988년까지 중과린산석회, 1989년부터 1993년까지 과린산 석회, 1994년부터 2003년까지 용과린을 시용하였으며, 가리질비료는 계속하여 염화가리를 시용하였다. 시비량은 품종 또는 정부가 권장하는 표준시비량이 달라짐에 따라서 질소는 75∼150 kg ha-1, 인산은 70∼86 kg ha-1, 가리는 75∼86 kg ha-1 시용하였다(Table 4).
실험설계는 1954년도에 조성된 무비구, 3요소구 및 3요소+퇴비구의 3처리로 포장시험을 수행하였다(Table 2).
처음으로 식물체 분석을 시작한 1984년부터 2003년까지 20년간 조사된 벼 수확기 경엽과 종실의 주요 무기성분 흡수량을 평균한 성적은 Table 6과 같다. 3요소구에 비해 3요소+볏짚퇴비구에서 TN은 15%, P2O5는 19%, K2O는 35%, SiO2은 48% 정도의 무기성분 흡수량을 유의성 있게 증가시키는 결과를 보였다. 이와 같이 퇴비시용에 의해 대부분의 성분 흡수량이 증가되는 결과는 퇴비 자체내에 포함된 양분이 방출되어 이들 양분의 흡수율이 증가되었기 때문인 것으로 추측된 반면, 무비구의 흡수량은 3요소구에 비해 T-N 49%, P2O5 60%, K2O 63%로 절반 수준이었으나 SiO2은 90%의 흡수량을 보였다.
따라서, 퇴비구의 유기물 함량의 증가 폭이 컸던 1973년∼1995년까지 23년간 퇴비시용에 따른 년차간 토양유기물 함량의 증가량을 1차 회귀식을 적용하여 추정한 결과 고도의 유의성 있는 정의 상관관계가 성립되었다(Table 8).
또한, Brady(1990)는 퇴비 등 유기물질이 토양에 가해지면 대부분 CO2로 소모되고, 10∼30% 정도가 부식질로 남는다고 하였다. 본 시험의 경우 매년 7.5 Mg ha-1의 볏짚퇴비를 시용할 때의 토양유기물로 잔존되는 양은 6% 정도인 것으로 조사되었다.
이상과 같은 결과를 종합해 보면 볏짚퇴비를 장기간 연용하면 고상과 액상은 감소시키는 반면 기상을 증대시키고, 용적밀도와 경도를 낮추어 토양을 부드럽게 할 뿐만 아니라 CEC를 증가시킴으로써 양분의 보유능을 증가시키는 경향이었다.
이와 같은 결과를 보면, 우리나라에서 사양질로서 대표적인 강서통인 논토양의 경우 일정한 양의 유기물이 축적되면(33 g kg-1 내외), 그 이상은 증가시키기 어려운 반면, 50년간 퇴비를 시용하지 않아도 토양 유기물 함량은 20∼23 g kg-1의 범위로 일정하게 안정화되어 더 이상은 감소되지 않는 결과를 보이고 있다.
3요소구에 비해 3요소+볏짚퇴비구에서 TN은 15%, P2O5는 19%, K2O는 35%, SiO2은 48% 정도의 무기성분 흡수량을 유의성 있게 증가시키는 결과를 보였다. 이와 같이 퇴비시용에 의해 대부분의 성분 흡수량이 증가되는 결과는 퇴비 자체내에 포함된 양분이 방출되어 이들 양분의 흡수율이 증가되었기 때문인 것으로 추측된 반면, 무비구의 흡수량은 3요소구에 비해 T-N 49%, P2O5 60%, K2O 63%로 절반 수준이었으나 SiO2은 90%의 흡수량을 보였다.
정조수량은 3요소구에 비하여 3요소+퇴비구에서 5∼12% 증가된 반면, 무비구에서는 21∼38% 감소되어 장기간 볏짚퇴비 시용으로 유의성 있는 수량의 증가 효과가 있었다.
토양유기물 함량은 무비구와 3요소구에서는 20∼23 g kg-1, 퇴비구에서는 33 g kg-1 부근에서 안정화되었다. 1973년(SOM 22 g kg-1)~1995년(SOM 22 g kg-1)까지 23년간 3요소+퇴비구의 토양유기물 함량의 증가량은 11 g kg-1이었으며, 매년 볏짚퇴비 7.
후속연구
또한, 향후 볏짚퇴비 시용에 따른 유기물함량의 변화는 퇴비시용량 결정과 연계하여 검토할 필요가 있으며, 이와 관련된 퇴비에 함유된 질소함량과, 부식화율, 시비량, 토양의 유형이나 토성 등과 더불어 쌀의 안정생산이나 미질, 환경에 대한 기여도 등을 종합적으로 평가하여 새로운 방향에서 토양유기물함량 변화를 검토할 필요가 있다고 생각한다.
따라서, 토양-작물생산성-품질-농업환경의 균형을 이루기 위해서는 퇴비 등 적절한 토양개량 자재의 투입이 필수적이다. 이러한 종합적인 개량을 통한 논토양 비옥도 향상을 위해서는 퇴비의 종류, 양, 질이 토양에 미치는 영향에 대한 구명이 요구되며, 이에 대한 연구결과의 해석은 보다 장기적인 관점에서 볼 필요가 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
우리나라 토양의 특징은 무엇인가?
우리나라 토양은 여름철 고온과 집중되는 강우 등 기후적인 특성으로 토양 중 유기물함량을 증가시키기 어렵고, 양분의 보유력이 낮은 화강암과 화강편마암이 주요 모재로 구성되어 있기 때문에 토양비옥도의 저하가 되기 쉽다.
일부 토양양분의 과부하나 토양의 관리 부재로 비옥도 저하 등 토양양분의 불균형 문제를 해결하기 위해서는 무엇이 필요한가?
2003). 이러한 문제를 해결하기 위해서는 토양특성에 맞게 양분 보유력을 높일 수 있는 퇴비를 시용하는 것이 절대적으로 필요하다.
토양-작물생산성-품질-농업환경의 균형을 이루기 위해서는 무엇이 필수적인가?
따라서, 토양-작물생산성-품질-농업환경의 균형을 이루기 위해서는 퇴비 등 적절한 토양개량 자재의 투입이 필수적이다. 이러한 종합적인 개량을 통한 논토양 비옥도 향상을 위해서는 퇴비의 종류, 양, 질이 토양에 미치는 영향에 대한 구명이 요구되며, 이에 대한 연구결과의 해석은 보다 장기적인 관점에서 볼 필요가 있다.
참고문헌 (14)
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