다비작물이면서 재배기간이 긴 고추 재배지에서 당년의 효과를 기대하고 시용되는 유기물은 각 지역마다 사용되는 종류가 다양함으로 이들이 토양 미생물 상에 미치는 효과를 검토할 필요가 있다. 본 연구에서는 우리나라에서 쉽게 구할 수 있는 수피, 우분, 왕겨, 볏짚과 이것으로 만든 퇴비가 토양의 화학적 미생물적 특성에 미치는 효과를 분석하였다. 퇴비가 pH를 포함한 토양 화학적 특성 변화에 가장 효과적이었고 수피는 유기물 증가에 기여하였다. 인지질 지방산의 토양 생물학적 지표 분석에서 퇴비는 방선균과 균근균 밀도 증가에 효과적이었으며, y19:0/18:1w7c와 단불포화/포화 지방산의 비율도 증가시켰다. 수피는 곰팡이 밀도 증가에 효과적이었고, 왕겨와 볏짚은 퇴비와 수피 만큼의 토양 미생물상 군락에 미치는 효과는 적었으나 왕겨가 볏짚 보다 컸다. 그리고 전체 미생물 상을 관찰하기 위하여 PLFA와 Biolog EcoPlate 성적을 주요인 분석으로 살펴 본 결과 수피가 두 가지 방법 모두에서 다른 처리 특히 퇴비 처리구와는 구별 되는 미생물 군을 형성함을 보여주었다. 따라서퇴비와 수피가 토양의 화학적 특성과 미생물상 변화에 가장 큰 영향을 미쳤고, 특히 토양 미생물상에 미치는 두 유기 토양 개량제의 영향은 방향이 크게 다르므로 신선 수피의 토양 개량제로의 이용은 더 많은검토가 필요한 것으로 사료된다.
다비작물이면서 재배기간이 긴 고추 재배지에서 당년의 효과를 기대하고 시용되는 유기물은 각 지역마다 사용되는 종류가 다양함으로 이들이 토양 미생물 상에 미치는 효과를 검토할 필요가 있다. 본 연구에서는 우리나라에서 쉽게 구할 수 있는 수피, 우분, 왕겨, 볏짚과 이것으로 만든 퇴비가 토양의 화학적 미생물적 특성에 미치는 효과를 분석하였다. 퇴비가 pH를 포함한 토양 화학적 특성 변화에 가장 효과적이었고 수피는 유기물 증가에 기여하였다. 인지질 지방산의 토양 생물학적 지표 분석에서 퇴비는 방선균과 균근균 밀도 증가에 효과적이었으며, y19:0/18:1w7c와 단불포화/포화 지방산의 비율도 증가시켰다. 수피는 곰팡이 밀도 증가에 효과적이었고, 왕겨와 볏짚은 퇴비와 수피 만큼의 토양 미생물상 군락에 미치는 효과는 적었으나 왕겨가 볏짚 보다 컸다. 그리고 전체 미생물 상을 관찰하기 위하여 PLFA와 Biolog EcoPlate 성적을 주요인 분석으로 살펴 본 결과 수피가 두 가지 방법 모두에서 다른 처리 특히 퇴비 처리구와는 구별 되는 미생물 군을 형성함을 보여주었다. 따라서퇴비와 수피가 토양의 화학적 특성과 미생물상 변화에 가장 큰 영향을 미쳤고, 특히 토양 미생물상에 미치는 두 유기 토양 개량제의 영향은 방향이 크게 다르므로 신선 수피의 토양 개량제로의 이용은 더 많은검토가 필요한 것으로 사료된다.
Diverse organic amendments available in local areas have been used to improve soil quality in red pepper field and so the need for investigating the soil chemical and biological properties changed by the organic amendments application is increasing. Soil microbial diversities were measured by phosph...
Diverse organic amendments available in local areas have been used to improve soil quality in red pepper field and so the need for investigating the soil chemical and biological properties changed by the organic amendments application is increasing. Soil microbial diversities were measured by phospholipid fatty acid (PLFA) and Biolog $EcoPlate^{TM}$. Compost was most effective for improving soil chemical properties including pH, EC, total nitrogen, P, K, and Ca, and bark increased soil organic matter significantly (P=0.05). Compost increased the fatty acids indicating actinomycetes and vascular arbuscular fungi, and ratio of cy19:0/18:1w7c and monounsaturated fatty acids/saturated fatty acids in soils in PLFA analysis. Bark increased soil fungal indicators in PLFA analysis (P=0.05). Principal component analysis of Biolog EcoPlate data and PLFA differentiated the compost- and bark-amended soils from other organic matteramended soils especially the soil incorporated with compost. More researches are needed to use bark for improving soil microbial properties because the soil chemical and microbiological properties caused by compost and bark are significantly different.
Diverse organic amendments available in local areas have been used to improve soil quality in red pepper field and so the need for investigating the soil chemical and biological properties changed by the organic amendments application is increasing. Soil microbial diversities were measured by phospholipid fatty acid (PLFA) and Biolog $EcoPlate^{TM}$. Compost was most effective for improving soil chemical properties including pH, EC, total nitrogen, P, K, and Ca, and bark increased soil organic matter significantly (P=0.05). Compost increased the fatty acids indicating actinomycetes and vascular arbuscular fungi, and ratio of cy19:0/18:1w7c and monounsaturated fatty acids/saturated fatty acids in soils in PLFA analysis. Bark increased soil fungal indicators in PLFA analysis (P=0.05). Principal component analysis of Biolog EcoPlate data and PLFA differentiated the compost- and bark-amended soils from other organic matteramended soils especially the soil incorporated with compost. More researches are needed to use bark for improving soil microbial properties because the soil chemical and microbiological properties caused by compost and bark are significantly different.
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문제 정의
, 2006; Trois and Polster, 2007) 등을 거쳐서 이용되는 예가 많지만 우리나라의 경우 현재 수피나 우드 칩의 형태로 유통되고 있는 바, 수피 시용 토양에 대한 미생물적 검토도 필요하다. 이 연구에서는 경북 영양의 고추 재배지에서 퇴비와 더불어 퇴비화되지 않은 우분, 수피, 왕겨, 볏짚 등의 유기물 시용이 토양 미생물 상의 변화에 미치는 영향을 관찰하였다.
제안 방법
처리한 유기물 중 퇴비는 지난 해 여름에 생체중으로 수피 60, 000 kg, 우분 225,000 kg, 볏짚 20, 000 kg, 왕겨 20, 000 kg을 혼적하여 제조하였으며, 우분은 농가에서 구입한 것을 건조시켜서 시용하였고, 수피와 왕겨 및 볏짚은 퇴비화시키지 않은 상태로 시용하였다. 5 월 10일에 1.5 m 간격으로 만들어진 이랑 위에 2열로 80일간 육묘한 고주(Capsicum annuum L. var. hongsimee)를 주간거리 40 cm로 정식하였다. 정식이 끝난 후 투명비닐을 이용하여 터널을 설치하고 고추 묘가 있는 부분은 환기창을 뚫어 주었으며, 고추가 자람에 따라 6월 초에 터널의 비닐을 제거하였다.
Table 2. Component weights of the 2-D plot of the most influential phospholipid fatty acids (PLFA) in distinguishing the microbial communities of the soils amended with six organic sources. The values of the loadings on both PC1 and PC2 are indicated in columns following each PLFA
3% 을 각각 설명하였다. 가장 큰 변이를 설명하는 PC1은퇴비 처리구를 가장 왼쪽에 위치하게 하면서 우분, 왕겨, 수피 처리구와 구분하였고, 우분 처리구를 가운데 위치하게 하면서 대조구, 퇴비 및 수피 처리구와 구분되게 하였으며, 수피 처리구를 가장 오른쪽에 위치하게 하면서 다른 모든 처리구와 구분되게 하였고, 왕겨 처리 구는 가운데 위치하게 하면서 대조구, 퇴비 및 수피 처리구와 구분되게 하였고, 볏짚 처리구를 수피와 구분되게 하였다. PC2는 대조구와 볏짚 및 우분 처리 구를 왕겨 및 수피 처리구를 구분되게 하였고, 우분처리구를 대조구와도 구분시켰다.
PC2는 대조구와 볏짚 및 우분 처리 구를 왕겨 및 수피 처리구를 구분되게 하였고, 우분처리구를 대조구와도 구분시켰다. 따라서 퇴비와 짚을 제외한 모든 유기물이 대조구와 구별되는 토양 미생물 상을 만들었으며, 각각의 유기물 처리구는 유기물 종류에 따른 특이한 미생물상을 조성하였다. 이러한 유기물 종류에 따른 토양 미생물 상의 차이는 Stark et al.
(2006) 의 방법에 따른 지방산 분석 지표들을 이용하여 지방산을 분류하였다. 생물적 지표인 지방산을 이용하여 미생물 군락을 세균, 곰팡이, 방선균, 균근균으로 나누어 시용한 유기물의 종류에 따른 토양의 미생물상 차이를 분석하였다. 또한 곰팡이/세균 지방산, 그램 음성 세균/그램양성 세균 지방산, cy19:0/18:1"7c 지방산, 단불포화지방산/ 포화지방산 등의 지수들도 분석하여 토양 미생물 군락의 상태를 조사하였다.
85% NaCl 용액 95 ml에 넣고 15 분간회전용 진탕기에서 200 rpm의 속도로 진탕한 다음 1, 000배로 희석한 후 Microplate의 well에 125 “1씩 분주하였다. 접종된 MicroPlate를 물로 적신 종이 수건과 함께 비닐 봉투에 넣은 후 24C 암실에서 72 시간 배양 후 보라색의 농도(OD)를 interference filter가 장착된 microplate reader(Molecular Devices Emax)로 590 nm의 파장을 측정하였다. 모든 색깔 농도 값은 A1 well의 contr이값을 빼고, 음의 수가 나오면 0으로 바꾸었다.
2007년 4 월 22일에 미리 경운.정지가 된 시험포장에 질소 24, 인산 20, 가리 23 kg ha-1을 기비로 전면살포하고 다시 로타리 정지를 한 다음 1.5 m 넓이로 이랑을 만들었고, 5월 초에 이랑 위에 처리별로 유기물을 고루 살포하고 인력으로 토양을 반전하여 고른 후 흑색 비닐로 피복하였으며, 유기물은 처리 별로 퇴비와우분 및 수피는 건물중으로 각각 3, 000 kg 10a-1, 왕겨와 볏짚은 1,500 kg 10a-1을 시용하였다. 처리한 유기물 중 퇴비는 지난 해 여름에 생체중으로 수피 60, 000 kg, 우분 225,000 kg, 볏짚 20, 000 kg, 왕겨 20, 000 kg을 혼적하여 제조하였으며, 우분은 농가에서 구입한 것을 건조시켜서 시용하였고, 수피와 왕겨 및 볏짚은 퇴비화시키지 않은 상태로 시용하였다.
5 m 넓이로 이랑을 만들었고, 5월 초에 이랑 위에 처리별로 유기물을 고루 살포하고 인력으로 토양을 반전하여 고른 후 흑색 비닐로 피복하였으며, 유기물은 처리 별로 퇴비와우분 및 수피는 건물중으로 각각 3, 000 kg 10a-1, 왕겨와 볏짚은 1,500 kg 10a-1을 시용하였다. 처리한 유기물 중 퇴비는 지난 해 여름에 생체중으로 수피 60, 000 kg, 우분 225,000 kg, 볏짚 20, 000 kg, 왕겨 20, 000 kg을 혼적하여 제조하였으며, 우분은 농가에서 구입한 것을 건조시켜서 시용하였고, 수피와 왕겨 및 볏짚은 퇴비화시키지 않은 상태로 시용하였다. 5 월 10일에 1.
토양의 화학성 변화 고추 생육성기인 7월 하순에 토양을 채취하여 시용 유기물 종류별로 토양 화학성을 조사하였다(Table 1). 유기물을 시용하지 않은 대조 구에 비하여 퇴비 시용구에서는 pH 및 유기물 .
토양의 화학성 분석 상온에 보관된 토양 시료를 이용하여 화학 특성을 분석하였다. 토양화학분석법 (Institute of Agricultural Sciences, 1988) 에 따라 pH 와 전기전도도는 초자 전극법, 유기물 함량은 Tyurin 법, 유효인산 함량은 Lancaster법, 그리고 치환성 양이온 함량은 1N-NH4OAc(pH 7.
대상 데이터
정식이 끝난 후 투명비닐을 이용하여 터널을 설치하고 고추 묘가 있는 부분은 환기창을 뚫어 주었으며, 고추가 자람에 따라 6월 초에 터널의 비닐을 제거하였다. 화학성과 미생물상 분석을 위한 토양시료는 고추 생육 성기인 7월 하순에 직경 10 cm 토양 시료 채취기를 이용하여 고추 포기 사이의 중간 위치에서 10 cm 깊이로 채취하였으며, 시험구당 3개 지점에서 채취된 시료를 완전히 혼합한 다음 2 mm 체로 걸러서 거친 유기물과 자갈을 제거한 후 일부는 -80-C 냉동고 및 4"C 냉장고에 보관하고, 나머지는 상온에 보관하면서 분석에 사용하였다.
, Cary, NC, USA) 프로그램을 이용하여 분산분석(ANOVA)으로 분석하였다. 전체 PLFA 44개 중에서 50% 이상의 시료에서 나타나는지 방산 32개만 통계 분석에 이용하였다. 전체 PLFA 데이터와 Biolog 데이타는 SAS version 9.
데이터처리
전체 PLFA 44개 중에서 50% 이상의 시료에서 나타나는지 방산 32개만 통계 분석에 이용하였다. 전체 PLFA 데이터와 Biolog 데이타는 SAS version 9.13(SAS Inst., Cary, NC, USA)을 이용하여 다변량 분석법의 하나인 주요 요인 분석을 통하여 분석하였다. 주요 요인 분석 결과의 그림에서 보여지는 시료 간의 거리는 시료의 군집 구조의 유사도 차이를 의미한다.
통계분석 모든 토양의 화학적 특성은 SAS version 9.13(SAS Inst., Cary, NC, USA) 프로그램을 이용하여 분산분석(ANOVA)으로 분석하였다. 전체 PLFA 44개 중에서 50% 이상의 시료에서 나타나는지 방산 32개만 통계 분석에 이용하였다.
이론/모형
군락의 구성을 Peacock et al.(2001)의 방법으로 분석하였다. 간단히 요약하면, 4 g의 토양 시료에 chloroform : methanol : buffer solution(1 : 2 : 0.
전체 PLFA 중에서 주요 지표 지방산은 토양 화학적 특성변수와 같은 방법으로 분석하였으며, Li et al.(2006) 의 방법에 따른 지방산 분석 지표들을 이용하여 지방산을 분류하였다. 생물적 지표인 지방산을 이용하여 미생물 군락을 세균, 곰팡이, 방선균, 균근균으로 나누어 시용한 유기물의 종류에 따른 토양의 미생물상 차이를 분석하였다.
토양 미생물 군락의 기질 이용성(Substrate utilization pattern: SUP) 분석 토양 미생물 군락의 기질 이용성은 Biolog EcoPlate™(Biolog Inc., Hayward, CA)를 이용하여 분석하였다. Biolog EcoPlate 내에 있는 탄소화합물은 토양 처리에 따른 미생물 군락의 단기적 반응을 충분히 보여 줄 만큼 민감하게 반응한다(Gomez et al.
토양화학분석법 (Institute of Agricultural Sciences, 1988) 에 따라 pH 와 전기전도도는 초자 전극법, 유기물 함량은 Tyurin 법, 유효인산 함량은 Lancaster법, 그리고 치환성 양이온 함량은 1N-NH4OAc(pH 7.0) 침출 여액 원자흡광분광광도계 분석법을 각각 이용하였다.
성능/효과
05). 곰팡이 지표 지방산의 비율은 수피 처리구에서 가장 높은 13.9% 로서 다른 모든 처리구보다 높았고, 그 다음이 8.9% 인 왕겨 처리구이었고, 그 다음이 6.2% 인 우분처리구로서 가장 낮은 비율을 가진 퇴비의 3.6% 보다 높았다. 대조구와 볏짚 처리구는 3.
균근균은 퇴비 처리구에서 2.8% 로서 다른 모든 처리 구보다 높았고, 그 다음이 1.9%인 대조구로서 수피 및 왕겨 처리구보다는 높았으며, 우분과 볏짚 처리 구는 대조구 및 우분과 볏짚 처리구와 유의성 있는 차이가 없었다(P<0.05) (Fig. 1). 균근균은 pH와 정의 상관관계가 있다는 Nilsson et al.
기질이용성의 차이에 따른 토양 미생물 군락의 차이 토양 미생물의 기질 이용성의 차이를 보여주는 Biolog EcoPlate 데이터를 다중 변량분석으로 분석한 결과는 토양 미생물 군의 기질 이용성의 차이를 보여주었다(Fig. 4). 주요인 분석 결과에서 PC1과 PC2가각각 총 변이의 26.
그러나 수피 처리구를 제외한 다른 처리구 간에는 차이가 없었다. 따라서 수피가 처리된 토양에서 미생물 군락의 기질 이용성은 무처리구나 다른 유기물 처리구와는 확연히 구분되는 탄소 화합물 기질 이용성의 차이가 있음을 보여주었다. 이러한 유기물의 처리에 의한 토양 세균 군락의 기능적 다양성 변화는 본 실험에서와 같이 Biolog EcoPlate를 이용한 Gomez et al.
PC2에 대하여서는 cy19:0w8c, 10me16:0, 18:1w7c, 18:1w9c, 16:1w5c 이 높은 양수 값을 가졌고, i15:0 와 a15:0가 높은 음수 값을 가졌다. 따라서 수피는 PC1에서 절대값이 큰 Loading eigenvector 값을 가지는 지방산들의 구성이 퇴비와 가장 많이 다르다는 것을 보여주었고, 수피와 다른 처리구에서도 그 차이가 퇴비 처리구 보다는 적지만 지방산 구성에서 큰 차이가 있음을 알 수 있었다(Table 2).
우분은 cy19:0/18:1<"c 지방산 비율을 낮추는 것 이외에는 토양 미생물군에 미치는 영향이 뚜렷하지 않았는데, 이 결과는 우분이 토양 화학성에 유의성 있는 증가 효과를 유발하지 못한 결과로 판단된다. 수피 처리에 의한 세균, 방선균, 균근균 밀도 감소, 곰팡이 밀도 증가, cy19:0/18:1w7c 지방산 비율 증가, 단불포화지방산/ 포화지방산 비율 감소 효과는 수피가 토양 미생물 군에 미치는 효과가 뚜렷한 동시에 전체토양 미생물 활동에 호의적인 조건을 조성하지는 않는다는 것을 보여준다. 왕겨 처리에서 볏짚 처리구 보다 곰팡이/세균의 비율이 높은 것은 7월 말 토양 채취 시기까지 왕겨에 비하여 볏짚의 분해가 느리게 진행되었음을 의미하며 그 이유는 전술한 바와 같이 볏짚은 토양 입자나 토양 수분과의 낮은 비율의 접촉 면적에 기인한 것으로 사료된다.
이 연구에서 퇴비 시용은 방선균, 균근균 밀도를 증가시켜서 고추 생육에 우호적인 미생물 군락 조성의 가능성을 보여주었고, cy19:0/18:1时7c 지방산과 단불포화지방산/ 포화지방산 비율도 높인 것은 불량 환경 적응성을 의미하는 전자와 호기성과 높은 기질 농도 조건을 의미하는 후자 지수간의 상반된 결과는 해석하기 어려웠다. 우분은 cy19:0/18:1<"c 지방산 비율을 낮추는 것 이외에는 토양 미생물군에 미치는 영향이 뚜렷하지 않았는데, 이 결과는 우분이 토양 화학성에 유의성 있는 증가 효과를 유발하지 못한 결과로 판단된다.
인지질 지방산 구성에 따른 토양 미생물 군락의 다양성 세균 지표 지방산의 비율은 수피 처리구가 34.2% 로서 다른 모든 처리 보다 유의성 있게 적었고, 다른 처리구에서는 그 비율이 38.5-40.2%로서 처리 간 유의성 있는 차이가 없었다(P<0.05). 곰팡이 지표 지방산의 비율은 수피 처리구에서 가장 높은 13.
왕겨 처리에서 볏짚 처리구 보다 곰팡이/세균의 비율이 높은 것은 7월 말 토양 채취 시기까지 왕겨에 비하여 볏짚의 분해가 느리게 진행되었음을 의미하며 그 이유는 전술한 바와 같이 볏짚은 토양 입자나 토양 수분과의 낮은 비율의 접촉 면적에 기인한 것으로 사료된다. 전체 PLFA에 의한 미생물 군락의 차이는 대조구에 비하여 수피가 가장 차이가 있음을 보여 주는데, 이는 수피가 토양 미생물상 변화에 가장 큰 영향을 미쳤음을 입증하는 것이다.
전체 미생물 군락의 차이를 조사하기 위하여 32개의 각 인지질 지방산을 다변량 분석법의 하나인 주 요인분석으로 분석한 결과 처리간 현저한 차이가 발견되었다(Fig. 3). 주 요인 분석으로 얻어지는 그래프 상의 새로운 축인 PC1이 전체 변이의 64.
4). 주요인 분석 결과에서 PC1과 PC2가각각 총 변이의 26.8%와 18.3%를 설명하였으며, PC1 에 의해서는 수피 처리구가 대조구, 퇴비 및 볏짚 처리 구로부터 분리되었고, PC2에 대해서는 수피 처리 구가 대조구를 제외한 모든 처리구 특히 퇴비 처리 구로부터 완전히 분리되었다. 그러나 수피 처리구를 제외한 다른 처리구 간에는 차이가 없었다.
칼리 . 칼슘 등 무기성분의 함량 증가가 현저하였으며, 우분 처리구에서는 전기전도도의 증가가 현저하였다. 퇴비 시용에 따른 토양의 pH, 유기물 및 무기물 함량의 증가 효과는 퇴비에 포함되어 있는 성분과 토양 무기물 유실 억제에 기인한 것으로 보이며, 이러한 결과는 Tambone et al.
칼리 . 칼슘 등의 함량이, 우분 시용구에서는 전기전도도와 칼리 함량이, 수피 시용구에서는유기물과 총질소 함량이, 왕겨 시용구에서는 유기물 함량이 크게 증가되었으나, 볏짚 시용구에서는 모든 성분 함량이 대조구와 차이가 없었다. 특히, 시험에 공시된 퇴비화되지 않은 다른 유기물 시용구에 비하여 퇴비 시용구에서는 토양 pH 및 유기물 함량과 총질소 .
후속연구
, 2005) 볏짚보다 분해가 느리지만 이 실험에서는 짚과 왕겨의 시용량이 일반적인 시용량보다 많았기 때문에 특히 짚이 토양 입자나 수분과 충분히 섞이지 못한 결과로 사료된다. 이상에서와 같이 고추 재배지에서 시용된 유기물의 토양화학성 변화에 미치는 영향이 가장 큰 것은 퇴비이며, 퇴비화되지 않은 우분이나 수피, 왕겨, 볏짚 등의 효과는 토양 시료 채취 시기를 연장하여 추가적인 검토가 필요한 것으로 보여진다.
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