혐기소화 돈분 액비를 처리한 토양에서 배추의 생육과 비점오염원의 용탈 및 유거 Growth of Chinese Cabbage and Losses of Non-point Sources from Runoff and Leaching in Soils as Affected by Anaerobically Digested Liquid Pig Slurry원문보기
돈분액비의 처리량이 배추 건중량 및 질소와 인의 이용률, 그리고 유거와 용탈에 의한 질소와 인의 유출 특성에 미치는 영향을 구명하기 위해 포트실험을 하였다. 작물은 토양에 돈분액비를 0, 6, 12, $18L\;pot^{-1}$ 처리한 후 50일 동안 재배하였다. 돈분액비 시비에 의해 배추의 건중량은 증가하였고 $12L\;pot^{-1}$ 처리하였을 경우 가장 크게 증가하였다. 그러나 돈분액비를 $18L\;pot^{-1}$ 처리하였을 경우 배추 건중량은 감소하였다. 이는 돈분액비의 과다시비로 토양의 염도가 증가했기 때문이라고 판단된다. 돈분액비를 $18L\;pot^{-1}$로 처리한 토양의 EC(1:5)는 $0.28dS\;m^{-1}$로 다른 처리구보다 유의적으로 높았다. 용탈수와 유거수에서 질소와 인의 농도는 돈분액비의 시비량이 증가함에 높아졌다. 작물의 생육을 증가시키면서 수계로의 비점오염원의 유출을 최소화하는 것을 고려할 때, 본 연구는 돈분액비를 농업적으로 이용하기 위해서는 작물과 지역의 특성을 고려한 적절한 시비량을 설정하는 것이 필요하다고 제안한다.
돈분액비의 처리량이 배추 건중량 및 질소와 인의 이용률, 그리고 유거와 용탈에 의한 질소와 인의 유출 특성에 미치는 영향을 구명하기 위해 포트실험을 하였다. 작물은 토양에 돈분액비를 0, 6, 12, $18L\;pot^{-1}$ 처리한 후 50일 동안 재배하였다. 돈분액비 시비에 의해 배추의 건중량은 증가하였고 $12L\;pot^{-1}$ 처리하였을 경우 가장 크게 증가하였다. 그러나 돈분액비를 $18L\;pot^{-1}$ 처리하였을 경우 배추 건중량은 감소하였다. 이는 돈분액비의 과다시비로 토양의 염도가 증가했기 때문이라고 판단된다. 돈분액비를 $18L\;pot^{-1}$로 처리한 토양의 EC(1:5)는 $0.28dS\;m^{-1}$로 다른 처리구보다 유의적으로 높았다. 용탈수와 유거수에서 질소와 인의 농도는 돈분액비의 시비량이 증가함에 높아졌다. 작물의 생육을 증가시키면서 수계로의 비점오염원의 유출을 최소화하는 것을 고려할 때, 본 연구는 돈분액비를 농업적으로 이용하기 위해서는 작물과 지역의 특성을 고려한 적절한 시비량을 설정하는 것이 필요하다고 제안한다.
A pot experiment was conducted to study the effect of application rate of anaerobically digested pig slurry on the growth of Chinese cabbage and the outflow characteristics of N and P from leaching and runoff in the upland. Anaerobically digested pig slurry(ADPS) was applied rates of 0, 6, 12, and <...
A pot experiment was conducted to study the effect of application rate of anaerobically digested pig slurry on the growth of Chinese cabbage and the outflow characteristics of N and P from leaching and runoff in the upland. Anaerobically digested pig slurry(ADPS) was applied rates of 0, 6, 12, and $18L\;pot^{-1}$, and Chinese cabbages were grown for 50 days. Dry matter yield of Chinese cabbage increased significantly at the rates of 6 and $12L\;pot^{-1}$, but decreased at the rate of $18L\;pot^{-1}$ due probably to the high salinity. The EC(1:5) of the soil receiving $18L\;pot^{-1}$ of anaerobically digested pig slurry was $0.28dS\;m^{-1}$, which was significantly higher than those receiving 6 and $12L\;pot^{-1}$ of anaerobically digested pig slurry. For the leachate and runoff, N and P concentration increased with the application rate of ADPS. Therefore, considering the dual goal of optimum crop growth and minimal discharge of non-point pollution sources to water system, this study suggests that a testing of a site-specific proper application rate of liquid pig slurry including ADPS is prerequisite to achieving optimum agricultural productivity while minimizing water quality degradatio.
A pot experiment was conducted to study the effect of application rate of anaerobically digested pig slurry on the growth of Chinese cabbage and the outflow characteristics of N and P from leaching and runoff in the upland. Anaerobically digested pig slurry(ADPS) was applied rates of 0, 6, 12, and $18L\;pot^{-1}$, and Chinese cabbages were grown for 50 days. Dry matter yield of Chinese cabbage increased significantly at the rates of 6 and $12L\;pot^{-1}$, but decreased at the rate of $18L\;pot^{-1}$ due probably to the high salinity. The EC(1:5) of the soil receiving $18L\;pot^{-1}$ of anaerobically digested pig slurry was $0.28dS\;m^{-1}$, which was significantly higher than those receiving 6 and $12L\;pot^{-1}$ of anaerobically digested pig slurry. For the leachate and runoff, N and P concentration increased with the application rate of ADPS. Therefore, considering the dual goal of optimum crop growth and minimal discharge of non-point pollution sources to water system, this study suggests that a testing of a site-specific proper application rate of liquid pig slurry including ADPS is prerequisite to achieving optimum agricultural productivity while minimizing water quality degradatio.
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문제 정의
그러나 돈분액비가 환경에 미치는 영향에 대해서는 일반적으로 연구가 미비한 실정이다. 따라서 이 연구는 혐기 소화돈분액비의 시비수준에 따라 토양으로부터 용출되는 질소와 인의 양을 구명하고자, 인공강우 재현장치 아래 배추를 재배하는 모사실험을 수행하였다.
표준시비량의 2배로 처리했을 경우 작물 건 중량 및 질소와 인의 흡수량이 증가하였으나, 표준시비량의 3배로 돈분액비를 처리했을 경우 감소하였다. 이는 토양 내 잔류하는 질소와 인의 양을 증가시켜 수계로 유출되는 가능성을 높이게 되고, 본 연구에서 이를 확인하였다. 따라서 돈분액비는 비료로서의 가치가 충분히 있지만 앞으로 작물에 따른 적절한 시비량을 설정하여 이용하는 것이 필요하다.
제안 방법
수확 후。~20 cm의 깊이에서 채취한 토양을 분석하였다. 각 포트별로 4지점에서 채취하여 2지점의 토양을 하나로 섞은 후, 포트 당 2개씩 총 8개의 시료를 만들었다.
각 포트별로 4지점에서 채취하여 2지점의 토양을 하나로 섞은 후, 포트 당 2개씩 총 8개의 시료를 만들었다. 채취한 토양은 풍건한 후 2 mm 체로 걸러 나온 것을 pH, EC, 총질소, 총인의 분석에 이용하였다.
5 m 높이까지 경사없이 채워 넣었다. 각 포트에 강우재현장치를 이용하여 물을 주면서 2주 동안에 걸쳐서 안정화 시켰다. 작물은 배추(Brassica campestris L.
6 m인 철재포트를 사용하였다. 강우로 토양에서 유거되고 용탈되는 물을 수거하기 위해서, 포트에서 유거수와 용탈수를 각각 수집할 수 있는 저장고를 부대시설로 두었으며, 0.5 m 높이에 걸음망이 설치된 홈으로 유거수가 흐를수 있도록 하였다. 또한 강우에 의해 토양으로부터 유거와용탈수로 손실되는 질소와 인의 양을 조사하기 위해 배추 생육기간 동안에 2주 간격으로 세 번 강우를 주었다.
각 포트에서 수확한 6개의 배추는 2개를 하나로 묶어서 3개의 시료를 만든 후 분석에 이용하였다. 건조한 시료는 건중량을 측정하였고, 이를 매우 고운 분말 형태로 갈은 후, 질소와 인 분석에 이용하였다. 식물체의 총질소 함량은 안정성 동위원소비 질량분석기 (IsoPrime-EA , Micromass, UK)를 이용하여 측정하였다.
5 m 높이에 걸음망이 설치된 홈으로 유거수가 흐를수 있도록 하였다. 또한 강우에 의해 토양으로부터 유거와용탈수로 손실되는 질소와 인의 양을 조사하기 위해 배추 생육기간 동안에 2주 간격으로 세 번 강우를 주었다. 강우강도와 시간은 우리나라의 10년 평균 강우량을 기초로 하였다(KMA, 2007).
2 g P m-2에 해당하였다. 배추 모 24주를 4개의 포트에 재식거리 60X35 cm 로 하여 6주씩 나누어 심었고, 50일 동안 재배하였다. 토양 수분은 토양수분포텐셜이 -33 kPa이 되도록 유지하였고, 이는 0.
구성되어 있다. 빗물을 포트 위에 골고루 공급하기 위해 세로 3 m, 가로 1 m의 크기의 강우공급 장치를 설치하였다. 강우공급장치에 5 cm 간격으로 1200개의 강우분사노즐이 장치되었으며, 포트의 표토에서 1.
05의 유의수준에서 최소유의차(least significant difference, LSD)를 구하였다(SAS Institute, 1990). 시간을 주구요인, 처리를세구요인으로 두었다.
건조한 시료는 건중량을 측정하였고, 이를 매우 고운 분말 형태로 갈은 후, 질소와 인 분석에 이용하였다. 식물체의 총질소 함량은 안정성 동위원소비 질량분석기 (IsoPrime-EA , Micromass, UK)를 이용하여 측정하였다. 식물체의 총인 함량은 H2SO4-H2O2로 식물체를 완전 분해 후 ammonium paramolybdate-vanadate 발색법으로 분석하였다(RAD, 2000).
유거수와 용출수는 강우재현 후 각각 2시간, 96시간 후에 모아진 용액에 대해서 총질소와 총인을 분석하였다. 총질소는 persulfate를 이용한 방법을 사용하여 분석하였고, 총인은 ascorbic acid를 이용하여 발색하는 방법을 사용하여 분석하였다 (APHA et al.
각 포트에 강우재현장치를 이용하여 물을 주면서 2주 동안에 걸쳐서 안정화 시켰다. 작물은 배추(Brassica campestris L. cv. Hwang sung)를 재배 하였고, 혐기소화 돈분액비 (여기서부터는 돈분액비로 표기함)의 처리량에 따라 4 개의 처리구를 두었다. 포트는 가로와 세로 길이가 각각 1.
6 m인 철재포트를 사용하였다. 준비한 4개의 포트에 돈분액비를 각각 0(CON), 6(PS1), 12(PS2), 18(PS3) L pot-1 수준으로 처리하였다. 각 처리에서의 질소 처리량은 0, 7.
각 포트별로 4지점에서 채취하여 2지점의 토양을 하나로 섞은 후, 포트 당 2개씩 총 8개의 시료를 만들었다. 채취한 토양은 풍건한 후 2 mm 체로 걸러 나온 것을 pH, EC, 총질소, 총인의 분석에 이용하였다. 토양의 pH는 토양과 증류수의 비율을 1:5로 하여 침출한 후 pH 미터(DMP2000, DMS, Korea)를이용하여 측정하였다.
총질소는 persulfate를 이용한 방법을 사용하여 분석하였고, 총인은 ascorbic acid를 이용하여 발색하는 방법을 사용하여 분석하였다 (APHA et al., 1998a, 1998b).
토양 총질소는 안정성 동위원소비 질량분석기 (IsoPrime-EA, Micromass, UK)를 사용하여 측정하였다. 토양 총인은 질산과 과염소산을 이용하여 분 해후, 이를 Ammonium molybdate-ammonium metavanadate 방법으로 발색시켜 흡광광도계(UV- 1801, SHIMADZU, Japan)로 농도를 측정하였다.
15 mm 이하로 곱게 갈은 후 분석에 이용하였다. 토양 총질소는 안정성 동위원소비 질량분석기 (IsoPrime-EA, Micromass, UK)를 사용하여 측정하였다. 토양 총인은 질산과 과염소산을 이용하여 분 해후, 이를 Ammonium molybdate-ammonium metavanadate 방법으로 발색시켜 흡광광도계(UV- 1801, SHIMADZU, Japan)로 농도를 측정하였다.
토양의 pH는 토양과 증류수의 비율을 1:5로 하여 침출한 후 pH 미터(DMP2000, DMS, Korea)를이용하여 측정하였다. 토양 혼탁액은 pH를 측정 후 거름종이를 이용하여 거른 후 EC 미터(PW9509/20, Philips, GT Britain)를 이용하여 EC를 측정하였다. 토양의 총질소와 총인 함량을 측정하기 위해서 토양을 0.
채취한 토양은 풍건한 후 2 mm 체로 걸러 나온 것을 pH, EC, 총질소, 총인의 분석에 이용하였다. 토양의 pH는 토양과 증류수의 비율을 1:5로 하여 침출한 후 pH 미터(DMP2000, DMS, Korea)를이용하여 측정하였다. 토양 혼탁액은 pH를 측정 후 거름종이를 이용하여 거른 후 EC 미터(PW9509/20, Philips, GT Britain)를 이용하여 EC를 측정하였다.
토양 혼탁액은 pH를 측정 후 거름종이를 이용하여 거른 후 EC 미터(PW9509/20, Philips, GT Britain)를 이용하여 EC를 측정하였다. 토양의 총질소와 총인 함량을 측정하기 위해서 토양을 0.15 mm 이하로 곱게 갈은 후 분석에 이용하였다. 토양 총질소는 안정성 동위원소비 질량분석기 (IsoPrime-EA, Micromass, UK)를 사용하여 측정하였다.
대상 데이터
빗물을 포트 위에 골고루 공급하기 위해 세로 3 m, 가로 1 m의 크기의 강우공급 장치를 설치하였다. 강우공급장치에 5 cm 간격으로 1200개의 강우분사노즐이 장치되었으며, 포트의 표토에서 1.4 m 높이에 설치하였다.
강우재현장치 및 포트라이시미터 연구에 사용한 강우재현장치는 강우를 조절할 수 있는 콘트롤박스, 유량측정장치, 강우공극탱크, 정수두 공극장치, 강우공급 장치로 구성되어 있다. 빗물을 포트 위에 골고루 공급하기 위해 세로 3 m, 가로 1 m의 크기의 강우공급 장치를 설치하였다.
포트라이시미터로 사용된 포트는 가로와 세로 길이가 각각 1.2 m이고 높이가 0.6 m인 철재포트를 사용하였다. 강우로 토양에서 유거되고 용탈되는 물을 수거하기 위해서, 포트에서 유거수와 용탈수를 각각 수집할 수 있는 저장고를 부대시설로 두었으며, 0.
포트라이시미터로 사용된 포트는 가로와 세로 길이가 각각 1.2 m이고 높이가 0.6 m인 철재포트를 사용하였다. 강우로 토양에서 유거되고 용탈되는 물을 수거하기 위해서, 포트에서 유거수와 용탈수를 각각 수집할 수 있는 저장고를 부대시설로 두었으며, 0.
포트실험 토양은 경기도 수원시에 위치한 서울대학교 시험목장의 옥수수 밭에서 채취하여 사용하였다. 토양은 pH(1:5 = soil:water)가 7.
데이터처리
이용하였다. 분할구배치 법으로 2반복의 데이터를 이원변량 분석을 하여 0.05의 유의수준에서 최소유의차(least significant difference, LSD)를 구하였다(SAS Institute, 1990). 시간을 주구요인, 처리를세구요인으로 두었다.
이론/모형
또한 강우에 의해 토양으로부터 유거와용탈수로 손실되는 질소와 인의 양을 조사하기 위해 배추 생육기간 동안에 2주 간격으로 세 번 강우를 주었다. 강우강도와 시간은 우리나라의 10년 평균 강우량을 기초로 하였다(KMA, 2007). 각 포트에 행한 강우는 1차에는 33 mm hr-1의 속도로 2시간 38분 동안 88 mm에 해당하는 126 L를, 2차와 3차에는 50 mm hr-1의 속도로 1시간 35분 동안 각각 79 mm에 해당하는 114 L를 주었다.
식물체의 총질소 함량은 안정성 동위원소비 질량분석기 (IsoPrime-EA , Micromass, UK)를 이용하여 측정하였다. 식물체의 총인 함량은 H2SO4-H2O2로 식물체를 완전 분해 후 ammonium paramolybdate-vanadate 발색법으로 분석하였다(RAD, 2000).
통계분석 토양의 질소와 인의 함량, pH, EC는 처리구 사이의 유의적인 차이를 비교하기 위하여 일반화 선형모델을 이용하였다. 분할구배치 법으로 2반복의 데이터를 이원변량 분석을 하여 0.
성능/효과
결론으로, 돈분액비를 시비했을 때에 작물생장이 좋아졌다. 표준시비량의 2배로 처리했을 경우 작물 건 중량 및 질소와 인의 흡수량이 증가하였으나, 표준시비량의 3배로 돈분액비를 처리했을 경우 감소하였다.
돈분액비 시용에 따른 질소와 인의 유출 특성 돈분액비를 처리한 후 강우에 의한 표면 유거수와 용탈수 중 질소와 인의 무기성분 함량은 서로 비슷한 경향을 보였다(Table 5). 유거수의 경우 질소는 암모니아태 질소보다 질산태질소의 농도가 높았다.
비슷하였다(Table 5). 먼저, 용탈수내 암모니아태 질소는 0.1 0.3 mg L-1으로 낮은 수준을 보였고, 질산태 질소는 23.2 67.6 mg L-1로 높은 농도를 보였다. 이는 토양에서 암모니아태 질소에 비해 질산태 질소의 이동성이 좋기 때문이다(Wild, 1981).
배추 건물중 및 질소와 인 흡수량 배추의 건 중량은 돈분액비의 처리에 의해 증가하였고, 시비량이 증가함에 따라 더욱 높게 나타났으나 PS3 처리구에서는 다른 돈분액비 처리구에 비해 건중량이 크게 감소하였다(Table 4). PS1과 PS2에서 배추 건중량의 증가는 돈분액비의 시비에 의해 작물이 이용할 수 있는 양분의 양이 증가하여 배추의 생육을 좋게 했기 때문이라고 판단된다.
, 1996). 본 연구에서는 PS2를 제외하고 유거되는질소의 농도가 증가하였다. PS3 처리구는 유거수에암모니아태 질소와 질산태 질소가 각각 0.
용탈수의 질소 농도는 유거수에 비해 높은 농도를 보였고, 처리 및 처리량에 따라 용탈되는 양의 증가는 더욱 뚜렷하게 나타났으며, 이는 유거수에서의 변화양상과 비슷하였다(Table 5). 먼저, 용탈수내 암모니아태 질소는 0.
작물의 질소 및 인 흡수 양상은 서로 유사하였으며, PS3 처리구를 제외하고는 돈분액비의 처리량이 많아질수록 높은 흡수량을 보였다(Table 4). 이는 작물의 생육 결과를 크게 반영한 것으로, 건중량에 따라 질소 및 인의 흡수량이 결정되었다고 판단된다.
토양 총질소와 총인의 함량은 돈분액비의 처리에 의해 처리구와 시기별로 뚜렷한 차이를 보이지 않았다(Table 3). 토양의 총질소 함량의 경우 시기별로 PS2가 다소 증가하였으나 다른 처리구에서는 유의적인 차이를 보이지 않았다.
표준시비량의 2배로 처리했을 경우 작물 건 중량 및 질소와 인의 흡수량이 증가하였으나, 표준시비량의 3배로 돈분액비를 처리했을 경우 감소하였다. 이는 토양 내 잔류하는 질소와 인의 양을 증가시켜 수계로 유출되는 가능성을 높이게 되고, 본 연구에서 이를 확인하였다.
후속연구
그러나 돈분액비의 다량시비는 잉여 양분이 물의 이동에 따라 옮겨지면서 수계의 오염을 초래하기 때문에 적정시비량을 설정하여 이용하는 것이 중요하다. 결과적으로 돈분액비 시용은 작물의 생육을 고려하면서 환경부하를 최소화하는 방향으로 활용되어야 한다. 그러나 지금까지의 연구는 돈분액비의농가활용에 맞추어서 작물생육에 적절한 시용량의 설정 연구에 집중되어 왔다.
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