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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 폐기물 연용지 토양내 진균분포를 조사하고, 토양의 물리·화학적 특성과 작물 수량 및 진균분포 특성과의 상호관련성을 분석함으로써 농경지 유입(폐기)물의 기준설정을 위한 미생물학적 지표 설정에 대한 기초자료를 얻고자 하였다.
제안 방법
- 토양 10 g 을 완충용액 90 ml에 넣고 1시간 동안 진탕한 후, 용액을 Rose-bengal agar배지에 희석 도말하여, 25℃에서 배양한 후 진균을 분리하였다. 진균밀도는 Rosebengal agar배지에 배양된 콜로니 수를 조사하여 처리별로 조사하였으며, 근권토양과 비근권토양을 구분하여 조사하였다(원항연 등, 2004). 토양내에서 분리된 진균은 균총의 배양적 특성과 형태적 특성을 조사하여(Barnett and Hunter, 1998) 속(Genus)을 동정하였다.
- 진균의 경시적 군집변동을 분석하기위해 3개월 간격으로 채집된 동결건조 토양샘플을 2 mm 체로 친 후 Klamer (1998) 방법에 준하여 Phospholipid Fatty Acids(PLFAs)를 조사하였다. 토양의 지방산을 가스크로마토그라피를 이용하여 측정한 후, 진균과 관련된 18 : 1과 18 : 2 지방산 분획을 분석하여 진균의 밀도를 추정하여 경시적 변화를 분석하였다.
- 진균의 경시적 군집변동을 분석하기위해 3개월 간격으로 채집된 동결건조 토양샘플을 2 mm 체로 친 후 Klamer (1998) 방법에 준하여 Phospholipid Fatty Acids(PLFAs)를 조사하였다. 토양의 지방산을 가스크로마토그라피를 이용하여 측정한 후, 진균과 관련된 18 : 1과 18 : 2 지방산 분획을 분석하여 진균의 밀도를 추정하여 경시적 변화를 분석하였다.
대상 데이터
- 공시토양은 1994년부터 2000년까지 매년 생활하수오니 (MSS: Municipal sewage sludge), 공단하수오니(ISS: Industrial sewage sludge), 피혁오니(LSS: Leather processing sludge), 주정오니(FSS: Alcohol Fermentation processing sludge), 돈분퇴비(PMC: Pig manure Compost)가 매년 12.5, 25, 50 Ton ha−1(dry weight)씩 처리된 사양질 토양이다(권순익 등, 2001).
성능/효과
- Gliocladium 속균은 대조구에서 가장 많이 분리되었으며, Aspergillus 속균은 돈분퇴비 처리구에서, Phoma속 균은 피혁오니 처리구와 돈분퇴비 처리구에서만 분리되었다. Blastomyces속 균은 공단하수오니 처리구를 제외한 처리구에서 분리되었으며, 피혁오니와 돈분퇴비 처리구에서 상대적으로 높은 밀도를 보였다.
- Penicillium 속균은 모든 처리구에서 분리되었으며, Trichoderma 속균은 대조구를 제외한 모든 처리구에서 분리되었다. Gliocladium 속균은 대조구에서 가장 많이 분리되었으며, Aspergillus 속균은 돈분퇴비 처리구에서, Phoma속 균은 피혁오니 처리구와 돈분퇴비 처리구에서만 분리되었다. Blastomyces속 균은 공단하수오니 처리구를 제외한 처리구에서 분리되었으며, 피혁오니와 돈분퇴비 처리구에서 상대적으로 높은 밀도를 보였다.
- 폐기물 처리 토양에서 분리된 384 균주의 진균에 대한 속(genus)을 동정한 결과, Penicillium, Trichoderma, Gliocladium, Blastomyces, Phoma 등이 우점하였다(Table 2). Penicillium 속균은 모든 처리구에서 분리되었으며, Trichoderma 속균은 대조구를 제외한 모든 처리구에서 분리되었다. Gliocladium 속균은 대조구에서 가장 많이 분리되었으며, Aspergillus 속균은 돈분퇴비 처리구에서, Phoma속 균은 피혁오니 처리구와 돈분퇴비 처리구에서만 분리되었다.
- 각 처리구의 토양내 진균밀도를 조사한 결과, 대조구보다 진균밀도가 낮은 처리구는 돈분퇴비처리구(PMC)이었으며, 반면에 공단하수오니처리구와 피혁오니 처리구의 진균밀도는 다른 처리구에 비해 높게 나타났다(Fig. 1). 폐기물처리량에 따른 진균밀도의 변화양상을 살펴본 결과, 생활하수오니(MSS)와 주정오니(FS)의 처리량에 비례하여 진균밀도가 증가하는 경향이었으며, ISS처리구의 진균 밀도는 처리량이 증가되면서 진균밀도가 증가하였으나 12.
- 4). 공단하수오니(ISS)와 돈분퇴비(PMC)의 지방산 분획 18 : 1은 12.5 수준에서는 대조구에 비해 현저히 낮았으나 25 처리수준이상에서는 급격히 증가하여 대조구 수준의 지방산 분포양상을 보였다. 지방산 분획 18 : 2는 지방산 분획 18 : 1에 비해 대조구에서의 농도가 낮은 수준이었다.
- 지방산 분획 18 : 2는 지방산 분획 18 : 1에 비해 대조구에서의 농도가 낮은 수준이었다. 돈분퇴비(PMC)와 생활하수오니(MSS) 처리수준 12.5에서는 대조구보다 높은 지방산 함량을 보였으며, 공단하수오니(ISS)처리구를 제외한 나머지 처리구에서 폐기물처리가 증가하면서 점차 감소하는 경향이었다. 특히 배추의 수량이 현저히 감소한 공단하수오니(ISS)처리구에서는 두 종류의 지방산 분획 모두 증가하는 경향을 보여 토양오염과 밀접한 관련이 있는 것으로 추정되었다.
- 특히 배추의 수량이 현저히 감소한 공단하수오니(ISS)처리구에서는 두 종류의 지방산 분획 모두 증가하는 경향을 보여 토양오염과 밀접한 관련이 있는 것으로 추정되었다. 돈분퇴비(PMC)처리구에서는 지방산 18 : 1분획은 증가하는 반면 지방산 18 : 2 분획은 감소하는 경향을 보였다.
- 배추수량과 진균분포는 전체적으로 부(−)의 상관관계를 보였으며 토양진균밀도(R2= 0.344)보다는 근권토양내 진균분포(R2= 0.565)와 더 밀접한 관련이 있는 것으로 보인다(Fig. 3).
- 시기별로 지방산의 변화양상을 분석한 결과, 지방산 18 : 1 분획은 큰 변화가 없는 편이었으며, 피혁오니(LS)50 처리구에서 3월경에 처리구중 가장 높은 수준으로 증가하였다(Fig. 7). 지방산 18 : 2 분획은 대부분의 처리구와 조사기간 중 대조구의 지방산이 처리구의 지방산 함량보다 높은 수준이었으나, 생활하수오니(MSS)와 피혁오니(LS)처리구에서 12.
- 유기성폐기물의 연속적인 시용이 토양내 진균의 밀도에 미치는 영향을 조사한 결과, 진균밀도는 화학비료가 처리된 대조구에 비해 생활하수오니, 공단하수오니, 피혁오니, 주정오니 처리구에서 높게 나타났다. 폐기물 처리 토양에서 분리된 진균은 Penicillium, Trichoderma, Gliocladium, Blastomyces, Phoma 등으로 동정되었다.
- 주요 우점균과 배추수량과의 관련성을 분석한 결과, Penicillium, Trichoderma 속균은 배추수량과 부(−)의, Blastomyces 속균은 정(+)의 경향을 보였으나 충분한 분리균을 확보하여 상관관계를 분석할 필요가 있는 것으로 사료된다(Fig. 8).
- 7). 지방산 18 : 2 분획은 대부분의 처리구와 조사기간 중 대조구의 지방산이 처리구의 지방산 함량보다 높은 수준이었으나, 생활하수오니(MSS)와 피혁오니(LS)처리구에서 12.5와 25 처리수준에서는 대조구에 비해 높은 지방산 함량을 보였으나 50 처리수준에서는 대조구의 지방산 함량보다 낮은 수준으로 감소되었다.
- 지방산분획과 배추수량과의 상관관계를 조사한 결과, 지방산 분획 18 : 1보다 지방산 분획 18:2가 배추수량과 밀접한 정(+)의 상관관계를 보였다(Fig. 5). 처리구별 지방산 분획과 배추수량간의 상관관계는 공단하수오니(ISS)의 지방산분획 18 : 2만이 다소 높은 상관관계(R2= 0.
- 5). 처리구별 지방산 분획과 배추수량간의 상관관계는 공단하수오니(ISS)의 지방산분획 18 : 2만이 다소 높은 상관관계(R2= 0.988)를 보였다.
- 처리토양의 지방산 중 진균을 나타내는 분획으로 알려져 있는 18 : 1, 18 : 2 분획을 조사한 결과, 지방산 분획 18 : 1은 생활하수오니(MMC)처리구에서는 전혀 관찰되지 않았으며, 주정오니(FS)와 피혁오니(LS) 처리구에서는 대조구와 비슷한 수준으로 폐기물처리수준에 따른 변화는 상대적으로 적었다(Fig. 4). 공단하수오니(ISS)와 돈분퇴비(PMC)의 지방산 분획 18 : 1은 12.
- 토양 지방산의 경시적인 변화를 조사한 결과, 지방산 18 : 1 분획은 생활하수오니 처리구에서는 점차 감소하였으며, 대조구에서 12월에는 처리구의 지방산 함량수준 이하로 감소된 후 회복되는 경향이었으며, 이외의 처리구에서는 비교적 일정한 수준을 유지하였다(Fig. 6). 지방산 18 : 2 분획은 5월부터 12월까지 일정한 수준을 유지한 후 이듬해 3월경까지 감소하는 경향을 보였으며, 대조구의 지방산 분획은 8월경에 감소하였다가 12월경까지 증가된 후 다시 감소되었다.
- 5에서는 대조구보다 높은 지방산 함량을 보였으며, 공단하수오니(ISS)처리구를 제외한 나머지 처리구에서 폐기물처리가 증가하면서 점차 감소하는 경향이었다. 특히 배추의 수량이 현저히 감소한 공단하수오니(ISS)처리구에서는 두 종류의 지방산 분획 모두 증가하는 경향을 보여 토양오염과 밀접한 관련이 있는 것으로 추정되었다. 돈분퇴비(PMC)처리구에서는 지방산 18 : 1분획은 증가하는 반면 지방산 18 : 2 분획은 감소하는 경향을 보였다.
- 3). 특히 처리구별 배추수량과 진균밀도의 관련성을 분석한 결과, 돈분퇴비처리구에서 배추수량과 진균밀도분포의 관련성(R2= 0.934, R2= 0.980)이 가장 높은 것으로 나타났으며, 피혁오니처리구에서의 배추수량과 토양 진균밀도도 비교적 높은 관련성(R2= 0.719)을 보였다. 이외의 처리구에서는 배추수량과 진균밀도간의 관련성이 낮은 것으로 나타났으며, 공단하수처리구에서는 배추수량과 진균밀도가 정의 상관관계(R2= 0.
- 폐기물 처리 토양에서 분리된 384 균주의 진균에 대한 속(genus)을 동정한 결과, Penicillium, Trichoderma, Gliocladium, Blastomyces, Phoma 등이 우점하였다(Table 2). Penicillium 속균은 모든 처리구에서 분리되었으며, Trichoderma 속균은 대조구를 제외한 모든 처리구에서 분리되었다.
- 유기성폐기물의 연속적인 시용이 토양내 진균의 밀도에 미치는 영향을 조사한 결과, 진균밀도는 화학비료가 처리된 대조구에 비해 생활하수오니, 공단하수오니, 피혁오니, 주정오니 처리구에서 높게 나타났다. 폐기물 처리 토양에서 분리된 진균은 Penicillium, Trichoderma, Gliocladium, Blastomyces, Phoma 등으로 동정되었다. 폐기물과 중금속이 토양내 진균밀도에 미치는 영향을 분석하기 위해 분리균주를 폐기물과 중금속이 첨가된 배지에 25℃에서 7일 배양하여 조사한 결과, 선발 진균의 균총생육은 첨가된 폐기물과 중금속에 따라 다양하게 나타났다.
- 폐기물 처리 토양에서 분리된 진균은 Penicillium, Trichoderma, Gliocladium, Blastomyces, Phoma 등으로 동정되었다. 폐기물과 중금속이 토양내 진균밀도에 미치는 영향을 분석하기 위해 분리균주를 폐기물과 중금속이 첨가된 배지에 25℃에서 7일 배양하여 조사한 결과, 선발 진균의 균총생육은 첨가된 폐기물과 중금속에 따라 다양하게 나타났다. 이러한 배양특성은 농경지에 유입되는 오염물질의 생물학적 위해성 평가를 위한 기초자료로 이용될 수 있을 것으로 사료된다.
- 폐기물연용지에서 배추의 수량(권순익 등, 2003)과 진균의 밀도와의 관련성을 분석한 결과, 폐기물연용이 배추의 수량에 크게 영향을 주지 않는 LS, PMC 처리구에서의 진균밀도는 폐기물처리수준에 따라 비교적 일정한 수준을 유지하였다(Fig. 3). 폐기물처리량이 증가되면서 배추수량이 점차적 감소되는 경향을 보이는 MSS, FS 처리구에서는 처리량이 증가되면서 진균밀도가 증가되는 경향이었다.
- 폐기물처리량에 따른 진균밀도의 변화양상을 살펴본 결과, 생활하수오니(MSS)와 주정오니(FS)의 처리량에 비례하여 진균밀도가 증가하는 경향이었으며, ISS처리구의 진균 밀도는 처리량이 증가되면서 진균밀도가 증가하였으나 12.5~50 Ton ha−1 (dry weight) 수준이상에서는 진균밀도가 감소되는 경향이었다(Fig. 2).
- 3). 폐기물처리량이 증가되면서 배추수량이 점차적 감소되는 경향을 보이는 MSS, FS 처리구에서는 처리량이 증가되면서 진균밀도가 증가되는 경향이었다. 반면에 폐기물연용에 의해 배추수량이 급격히 감소된 ISS에서는 진균의 밀도가 급격히 감소되었다.
후속연구
- 이러한 토양지방산은 분석방법이 확립되어 있을 경우 비교적 간편하고 정확한 자료를 얻을 수 있으므로 토양의 건전성 평가를 위한 중요한 질적인 지표가 될 수 있을 것으로 사료된다. 그러나 토양지방산 조성 및 변화와 토양의 건전성과의 관련성을 추정하기 위해서는 보다 다양한 분석이 더 필요할 것으로 사료된다.
- 폐기물과 중금속이 토양내 진균밀도에 미치는 영향을 분석하기 위해 분리균주를 폐기물과 중금속이 첨가된 배지에 25℃에서 7일 배양하여 조사한 결과, 선발 진균의 균총생육은 첨가된 폐기물과 중금속에 따라 다양하게 나타났다. 이러한 배양특성은 농경지에 유입되는 오염물질의 생물학적 위해성 평가를 위한 기초자료로 이용될 수 있을 것으로 사료된다.
- 토양 진균의 밀도를 추정할 수 있는 지방산 분획은 폐기물의 종류와 계절에 따라 변화되었다. 이러한 토양지방산은 분석방법이 확립되어 있을 경우 비교적 간편하고 정확한 자료를 얻을 수 있으므로 토양의 건전성 평가를 위한 중요한 질적인 지표가 될 수 있을 것으로 사료된다. 그러나 토양지방산 조성 및 변화와 토양의 건전성과의 관련성을 추정하기 위해서는 보다 다양한 분석이 더 필요할 것으로 사료된다.
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