농경지 인산유출 저감을 위한 석탄회-석고의 적정혼합비를 실내시험을 통해서 선발하고 이를 논토양에서 적용 가능성을 평가하였다. 석탄회-석고 혼합제 시용은 두 토양(LS, SiL)에서 토양 중 dissolved reactive P(DRP) 함량을 현저히 감소 시켰다. 그러나 석탄회-석고 혼합비 75:25, 50:50 및 25:75 처리간에 토양 중 DRP 감소 효과는 큰 차이가 없었다. 따라서 석탄회-석고 75:25 혼합제 0, 20, 40, 60 Mg $ha^{-1}$를 논 토양에 시용하여 벼 재배 기간동안 DRP 함량과 수확 후 형태별 인산 함량변화를 조사하였다. 혼합제 시용량 증가에 따라서 토양 중 DRP 함량은 감소하였으나, 수확 후 토양 중 Ca-P 함량은 혼합제 시용량 증가에 따라서 증가되었다. 그리고 혼합제 시용량 증가에 따라서 토양 중 유효인산, 유효규산 및 치환성 칼슘 함량이 현저히 증가되었다. 따라서 석탄회-석고 혼합제는 토양 중 인산의 용해도를 감소 시켜 농경지로부터 인산유출을 저감시킴과 동시에 토양 비옥도 증진에 우수한 제재로 평가되었다.
농경지 인산유출 저감을 위한 석탄회-석고의 적정혼합비를 실내시험을 통해서 선발하고 이를 논토양에서 적용 가능성을 평가하였다. 석탄회-석고 혼합제 시용은 두 토양(LS, SiL)에서 토양 중 dissolved reactive P(DRP) 함량을 현저히 감소 시켰다. 그러나 석탄회-석고 혼합비 75:25, 50:50 및 25:75 처리간에 토양 중 DRP 감소 효과는 큰 차이가 없었다. 따라서 석탄회-석고 75:25 혼합제 0, 20, 40, 60 Mg $ha^{-1}$를 논 토양에 시용하여 벼 재배 기간동안 DRP 함량과 수확 후 형태별 인산 함량변화를 조사하였다. 혼합제 시용량 증가에 따라서 토양 중 DRP 함량은 감소하였으나, 수확 후 토양 중 Ca-P 함량은 혼합제 시용량 증가에 따라서 증가되었다. 그리고 혼합제 시용량 증가에 따라서 토양 중 유효인산, 유효규산 및 치환성 칼슘 함량이 현저히 증가되었다. 따라서 석탄회-석고 혼합제는 토양 중 인산의 용해도를 감소 시켜 농경지로부터 인산유출을 저감시킴과 동시에 토양 비옥도 증진에 우수한 제재로 평가되었다.
Phosphorus transfer from agricultural soils to surface waters is an important environmental issue. Fly ash and phospho-gypsum which are industrial by-product were investigated as a means of reducing dissolved phosphorus in arable soil. To determine the optimum mixing ratio of fly ash(FA) and phospho...
Phosphorus transfer from agricultural soils to surface waters is an important environmental issue. Fly ash and phospho-gypsum which are industrial by-product were investigated as a means of reducing dissolved phosphorus in arable soil. To determine the optimum mixing ratio of fly ash(FA) and phospho-gypsum(PG) for reducing dissolved reactive P(DRP) in soil, various mixture ratio of FA and PG were mixed with two soil. The DRP content and pH in soils were analysed after 3 weeks incubation under flooding condition. Although DRP content in soils was significantly decreased by FA-PG mixture compared with control, there were no significant difference among the FA and PG mixture ratio of 75:25, 50:50, and 25:75. The mixture of 75% FA and 25% PG was selected for field test. A field experiment was carried out to evaluate the reducing DRP content in paddy soil to which 0(NPK), 20(FG 20), 40(FG 40), and 60(FG 60) Mg $ha^{-1}$ of the mixture were applied. The DRP content was reduced by 31% at the application rate of 60 Mg $ha^{-1}$. In contrast to deceasing DRP, Ca-P content increased significantly with the mixture application rate. After rice harvesting, available $SiO_2$, P, and exchangeable Ca content in soil increased significantly with application rate due to high content of Si, P, and Ca in the mixture. Mixtures of fly ash and gypsum should reduce P loss from paddy soil and increase soil fertility.
Phosphorus transfer from agricultural soils to surface waters is an important environmental issue. Fly ash and phospho-gypsum which are industrial by-product were investigated as a means of reducing dissolved phosphorus in arable soil. To determine the optimum mixing ratio of fly ash(FA) and phospho-gypsum(PG) for reducing dissolved reactive P(DRP) in soil, various mixture ratio of FA and PG were mixed with two soil. The DRP content and pH in soils were analysed after 3 weeks incubation under flooding condition. Although DRP content in soils was significantly decreased by FA-PG mixture compared with control, there were no significant difference among the FA and PG mixture ratio of 75:25, 50:50, and 25:75. The mixture of 75% FA and 25% PG was selected for field test. A field experiment was carried out to evaluate the reducing DRP content in paddy soil to which 0(NPK), 20(FG 20), 40(FG 40), and 60(FG 60) Mg $ha^{-1}$ of the mixture were applied. The DRP content was reduced by 31% at the application rate of 60 Mg $ha^{-1}$. In contrast to deceasing DRP, Ca-P content increased significantly with the mixture application rate. After rice harvesting, available $SiO_2$, P, and exchangeable Ca content in soil increased significantly with application rate due to high content of Si, P, and Ca in the mixture. Mixtures of fly ash and gypsum should reduce P loss from paddy soil and increase soil fertility.
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문제 정의
인광석으로부터 인산을 생산하는 과정에서 생성되는 부산물인 인산석고는 칼슘을 다량 함유하고 있으므로 석탄회에 부족한 칼슘을 공급하기 적합한 제재이다. 따라서 본 연구에서는 농경지 인산유출저감을 위한 석탄회와 석고의 적정 혼합비를 실내시험을 통해서 선발하여 그 적용 가능성을 논 토양에서 평가하였다.
제안 방법
그리고 1998년 6월 5일 화산벼를 15 x 30 cm 간격으로 이앙하여 동년 10월 5일 수확하였다. 각 시험구 면적은 10 m2로 난괴법 3반복으로 실시하였다. 모든 처 리구에 N-P2O5-K2O를 120-48-80 kg ha-1 시비하였으며, 이 때 질소는 3번, 칼륨은 2번 분시 하였고, 인산은 전량 기비로 시비하였다.
처리별 혼합제는 벼 이앙 15일 전에 처리하여 15 cm 깊이로 경운하였다. 그리고 1998년 6월 5일 화산벼를 15 x 30 cm 간격으로 이앙하여 동년 10월 5일 수확하였다. 각 시험구 면적은 10 m2로 난괴법 3반복으로 실시하였다.
45 μm 여과지에 여과하여 Ascrobic acid 환원법으로 측정하였다16). 그리고 수확 후 토양의 Ca-P, AI-P 및 Fe-P 함량 를 분석하였다18).
농경지 인산유출 저감을 위한 석탄회 석고의 적정혼합비를 실내시험을 통해서 선발하고 이를 논토양에서 적용 가능성을 평가하였다. 석탄화석고 혼합제 시용은 두 토양(LS, SiL)에서 토양 중 dissolved reactive P (DRP) 함량을 현저히 감소 시켰다.
농경지 토양에서 인산 유출 저감을 위한 석탄회 인산석고의 적정 혼합비율을 선발 하고저 항온시험을 실시하였다. 공시재료인 석탄회는 경남 하동에 위치한 화력발전소에서 생성된 것이고, 인산석고는 전남 여수에 위치한 남해화학에서 인광석으로부터 인산을 생산하는 과정에서 생성된 부산물이다.
따라서 농경지 인산유출 저감을 위한 적합한 석탄회 석고 혼합비를 75:25 (wt wt-1)로 선발하고 현장검정 시험을 실시하였다.
그러나 석탄회-석고 혼합비 75:25, 50:50 및 25:75 처리간에 토양 중 DRP 감소 효과는 큰 차이가 없었다. 따라서 석탄화 석고 75:25 혼합제 0, 20, 40, 60 Mg ha-1를 논 토양에 시용하여 벼 재배 기간동안 DRP 함량과 수확 후 형태별 인산 함량변화를 조사하였다. 혼합제 시용량 증가에 따라서 토양 중 DRP 함량은 감소하였으나, 수확 후 토양 중 Ca-P 함량은 혼합제 시용량 증가에 따라서 증가되었다.
항온 시험에서 선발된 석탄회와 인산석고 (75:25, wt wt-1)혼합제를 각각 0 (NPK), 20 (FG 20), 40 (FG 40), 60 (FG 60) Mg ha-1을 논 토양에 처리하여 현장적용 가능성을 평가하였다.
대상 데이터
농경지 토양에서 인산 유출 저감을 위한 석탄회 인산석고의 적정 혼합비율을 선발 하고저 항온시험을 실시하였다. 공시재료인 석탄회는 경남 하동에 위치한 화력발전소에서 생성된 것이고, 인산석고는 전남 여수에 위치한 남해화학에서 인광석으로부터 인산을 생산하는 과정에서 생성된 부산물이다. 석탄회와 석고의 pH는 각각 10.
실내 시험에 이용된 토양은 양질사토(LS)와 미사질 양토 (SIL)의 두 가지 논토양이다. 양질 사토는 pH가 6.
토양 시료는 표토(0-15 cm)를 채취하여 풍건 후 2 mm 체로 친후 분석용 시료로 이용하였다. 토양의 이화학적 특성 중 pH (1:5), 유기물, 치환성 양이온 (1N-NH4OAc, pH 7.
토양의 이화학적 특성 중 pH (1:5), 유기물, 치환성 양이온 (1N-NH4OAc, pH 7.0), 유효규산 및 유효인산은 농촌진흥청 토양 분석법에 준하여 분석하였다17).
성능/효과
혼합제 처리 45일 후 (7월 5일), 혼합제 20, 40, 60 Mg ha-1 처리구에서 삼요소(NPK) 처리구에 비해 각각 18, 22, 31%의 DRP 함량이 감소 효과가 있었으며, 이러한 경향은 벼 생육 전 기간에 걸쳐 지속 되었다.
이는 석탄회와 석고의 자체의 강알칼리와 강산성에서 기인된 것으로 판단된다. 그리고 두 토양 모두에서 석탄회에 석고의 혼합비가 증가함에 따라 토양 pH는 감소하였으며, 석탄회-석고 25:75과 50:50 혼합제는 무처리구 보다 pH가 낮았다. 따라서 석고 단독 및 석탄회-석고 25:75 및 50:50 혼합비는 토양을 산성화 시킬 가능성이 있어 농경지 시용은 적합하지 않는 것으로 판단된다.
혼합제 시용량 증가에 따라서 토양 중 DRP 함량은 감소하였으나, 수확 후 토양 중 Ca-P 함량은 혼합제 시용량 증가에 따라서 증가되었다. 그리고 혼합제 시용량 증가에 따라서 토양 중 유효인산, 유효규산 및 치환성 칼습 함량이 현저히 증가되었다. 따라서 석탄회-석고 혼합제는 토양 중 인산의 용해도를 감소 시켜 농경지로부터 인산유출을 저감시킴과 동시에 토양 비옥도 증진에 우수한 제재로 평가되었다.
09 mg P kg-1으로 무처리구에 비해 크게 감소 되었다. 두 토양 모두에서 석탄회 석고 25:75 및 50:50 처리구와 석고 단독 처리구의 토양 중 DRP 함량은 무처리구 보다 현저히 감소 되었지만, 석탄회-석고 75:25 처리구와는 큰 차이가 없었다. 따라서 농경지 인산유출 저감을 위한 적합한 석탄회 석고 혼합비를 75:25 (wt wt-1)로 선발하고 현장검정 시험을 실시하였다.
그리고 혼합제 시용량 증가에 따라서 토양 중 유효인산, 유효규산 및 치환성 칼습 함량이 현저히 증가되었다. 따라서 석탄회-석고 혼합제는 토양 중 인산의 용해도를 감소 시켜 농경지로부터 인산유출을 저감시킴과 동시에 토양 비옥도 증진에 우수한 제재로 평가되었다.
. 본 연구에서 석탄회 석고 혼합제 처리 후 토양 중 DRP 함량은 석탄회와 석고의 혼합비에 따라서 큰 차이를 보였다 (Fig. 2). 석탄회-석고 75:25 처리구의 DRP 함량은 LS와 SiL에서 각각 0.
그리고 Dou 등15)은 anthracite fly ash는 비록 pH가 높지만 칼슘 함량이 5%로 낮아서 수용성 인산 저감에는 효과가 없다고 보고 하였다. 본 연구에서 혼합제 20, 40, 60 Mg ha-1시용 후 토양 pH는 각각 6.0, 6.2, 6.2로 NPK 처리구 5.8 보다 높았다. 따라서 석탄화석고 혼합제 시용에 의한 DRP 감소는 강알리의 석탄회에 의한 토양 pH 상승효과와 석고를 통해서 공급된 칼슘과 침전반응이라고 판단된다.
석탄회 처리에 의한 수용성 인산의 고정화율은 석탄회에 포함된 CaO와 CaSO4 함량에 의해서 결정된다20). 본 연구에서도 혼합제 처리량 증가에 따 라서 토양 중 DRP 함량은 감소되었다.
석탄회 단독 처리구의 DRP 함량은 LS와 SIL에서 각각 2.44, 0.32 mg P kg-1으로 무처리구보다 높았다. 이러한 결과는 본 연구 이용된 석탄회의 칼슘함량 (CaO 2.
2). 석탄회-석고 75:25 처리구의 DRP 함량은 LS와 SiL에서 각각 0.58, 0.09 mg P kg-1으로 무처리구에 비해 크게 감소 되었다. 두 토양 모두에서 석탄회 석고 25:75 및 50:50 처리구와 석고 단독 처리구의 토양 중 DRP 함량은 무처리구 보다 현저히 감소 되었지만, 석탄회-석고 75:25 처리구와는 큰 차이가 없었다.
수확 후 토양 중 Ca-P 함량은 혼합제 20, 40, 60 Mg ha-1 처리구에 각각 54.8, 64.2, 68.5 mg kg-1으로 NPK 처리구 51.3 mg kg-1에 비해 현저히 증가 되었다 (Fig. 4). 그리고 AI-P 함량도 혼합제 20, 40, 60 Mg ha 처리로 NPK 처리구에 비해 증가 되었다.
그리고 혼합제 시용은 토양 중 유효규산, 유효인산, 치환성 칼슘 함량을 증가시켰다. 특히, 유효규산의 함량은 혼합제 20, 40, 60 Mg ha-1처리구에서 각각 145, 198, 246 mg kg-1으로 NPK 처리구 59 mg kg-1에 비해 현저한 증가를 보였다. 규산은 벼 재배에 있어 수량을 증가시키고, 도복을 방지하며, 병에 대한 저항성을 증가 시키는 것으로 잘 알려 져 있다.
농경지 인산유출저감에 가장 적합한 석탄회 석고의 혼합 비를 선발하기 위해 실시한 항온 시험에서 pH 변화는 figure 1에서 보는 바와 같다. 항온 3주 후 토양의 pH는 두 토양 모두에서 석탄회 단독 처리구가 가장 높았으며, 석고 단독 처리구에서 가장 낮았다. 이는 석탄회와 석고의 자체의 강알칼리와 강산성에서 기인된 것으로 판단된다.
따라서 석탄화 석고 75:25 혼합제 0, 20, 40, 60 Mg ha-1를 논 토양에 시용하여 벼 재배 기간동안 DRP 함량과 수확 후 형태별 인산 함량변화를 조사하였다. 혼합제 시용량 증가에 따라서 토양 중 DRP 함량은 감소하였으나, 수확 후 토양 중 Ca-P 함량은 혼합제 시용량 증가에 따라서 증가되었다. 그리고 혼합제 시용량 증가에 따라서 토양 중 유효인산, 유효규산 및 치환성 칼습 함량이 현저히 증가되었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
인산의 특성은 무엇인가?
인산은 Al, Ca, Fe와 쉽게 화학적 침전물을 형성하여 용해도가 감소된다5,6). 이러한 인산의 특성을 이용해서 iron oxides, steel wool, metallic iron particles과 같은 다양한 제재들이 수용성 인산을 제거하기 위해 연구되어지고 있다.
다양한 제재들이 수용성 인산을 제거하기 위해 연구되었지만 한계는 무엇인가?
그리고 농경지 인산유출에 많은 영향을 미치는 가축분에서 수용성 인산을 제거하기 위해 alum을 첨가하기도 한다10). 그러나 이들 제재들은 인산을 제거하는데 국한되어 있고, 다른 농업적 이점이 없기 때문에 광범위한 농경지에 사용하기는 적당하지 않다.
농경지 인산 관리는 어디에 영향을 미치는가?
농경지 인산 관리는 농업생산과 환경에 큰 영향을 미친다. 농경지에 인산함량이 적정수준 이하 일 때는 작물수량을 감소시키지만, 과량 축적되어 있을 때는 강우나 관개에 의해 주변수계로 이동되어 부영양화의 원인 물질로 작용한다1,2).
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