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문제 정의
- , 2000) 등에서 일부 보고되었으나, 수도에 대한 시험연구는 극히 소수에 불과하며 특히, 혼합유기질비료의 시용효과에 관한 연구 결과는 거의 없는 실정이다. 따라서 친환경농업의 일환으로 혼합유기질비료에 대한 화학비료 대체 가능성을 검토하기 위해 벼 재배시 질소이용율과 수량에 미치는 영향을 조사하여 그 결과를 보고하는 바이다.
- 본 연구는 논토양에 혼합유기질비료를 시용 후 벼재배 시 질소이용율과 수량을 조사하여 화학비료 대체 가능성을 검토하고, 또한 혼합유기질비료의 적정 시용량을 설정코자 2006년에 경기도농업기술원 벼 시험 포장(지산통)에서 수행하였다.
제안 방법
- 처리는 화학비료 3요소(N-P2O5- K2O)구를 대조로 혼합유기질비료 0, 50, 100, 150% 시용구 등 5처리를 두었다. 대조구인 화학비료 3요소의 시비량은 작물별 시비처방 기준(RDA, 1999)에 준하여 토양검정시비 추천량으로 산출하였으며, N는 요소, P2O5은 용과린, K2O는 염화가리로 각각 시용하였다. 분시방법으로 질소는 기비 50%, 분얼비 20%, 수비 30% 분시하였으며, 인산은 전량 기비, 칼리는 기비 70%, 수비 30% 분시하였다.
- 대조구인 화학비료 3요소의 시비량은 작물별 시비처방 기준(RDA, 1999)에 준하여 토양검정시비 추천량으로 산출하였으며, N는 요소, P2O5은 용과린, K2O는 염화가리로 각각 시용하였다. 분시방법으로 질소는 기비 50%, 분얼비 20%, 수비 30% 분시하였으며, 인산은 전량 기비, 칼리는 기비 70%, 수비 30% 분시하였다. 혼합유기질비료의 시용량은 혼합유기질비료 중의 질소 함량을 기준으로 계산하여 전량기비로 시용하였으며, 화학비료는 전혀 사용하지 않았다.
- NH4-N 은 2M KCl 용액으로 침출하여 Kjeldahl법으로 분석하였다. 유효규산은 1N-NaOAc (pH 4.0) 완충용액으로 침출하여 비색계(GBC Cintra 40)를 이용하여 분석하였다. 혼합유기질비료와 식물체의 무기성분은 시료일정량(혼합 유기질비료 : 현물 5 g, 식물체 : 건물 1 g)을 습식분해(H2SO4 : HC1O4 : 증류수 = 1 : 9 : 4) 하여 질소는 Kjeldahl법, 인산은 Vanadate법, 탄소는 회화법, 칼리는 유도결합플라즈마 발광광도계 (GBC, Integra XMP)을 이용하여 분석하였다.
- Table 3과 같다. 처리는 화학비료 3요소(N-P2O5- K2O)구를 대조로 혼합유기질비료 0, 50, 100, 150% 시용구 등 5처리를 두었다. 대조구인 화학비료 3요소의 시비량은 작물별 시비처방 기준(RDA, 1999)에 준하여 토양검정시비 추천량으로 산출하였으며, N는 요소, P2O5은 용과린, K2O는 염화가리로 각각 시용하였다.
- 토양 pH와 EC는 초자전극법에 의하여 pH meter (ATI orion 370)와 EC meter(ATI orion 170)로 각각 측정하였으며, 유기물은 Tyurin법, 유효인산은 Lancaster 법으로 분석 하였다. 치 환성 양이 온은 1N-NH4OAC (pH 7.0) 완충용액으로 침출 하여 유도결합플라즈마 발광광도계 (GBC, Integra XMP)를 이용하여 분석하였다. NH4-N 은 2M KCl 용액으로 침출하여 Kjeldahl법으로 분석하였다.
- 표면수 NH4-N 함량은 환경오염공정시험법(환경부, 2000) 에준하여 분석하였다. 현미 중 단백질과 아밀로스는 비파괴성분분석기(AN -700, Kett, Japan)로 분석하였으며, 식미는 식미계(MA-30A, Toyp, Japan)로 백미를 측정하였다. 벼의 생육 및 수량조사는 농사시험연구조사기준(RDA, 2003)에 준하여 조사하였다.
- 혼합유기질비료 시용 후 벼 재배시 무기태질소 함량, 질소이용율, 수량 등을 조사하여 질소 화학비료 대체 가능성을 검토코자, 화학비료 3요소구, 혼합 유기질비료 0, 100, 150% 시용구 등 5처리를 두어 2006년도에 시험을 수행한 결과는 다음과 같다.
대상 데이터
- 난괴법 3반복으로 배치하였다. 시험에 사용한 품종은 추청벼로 5월 23일에 30 cm X 14.5(15) cm 로 중묘 손이앙 하였다.
- 시험에 사용한 혼합유기질비료는 아주까리유박 70%, 미강박 15%, 아미노산부산비료 15%로 구성되어 있으며, 화학성분은 Table 2와 같다. 질소, 인산, 칼리 함량은 각각 45.
이론/모형
- 0) 완충용액으로 침출 하여 유도결합플라즈마 발광광도계 (GBC, Integra XMP)를 이용하여 분석하였다. NH4-N 은 2M KCl 용액으로 침출하여 Kjeldahl법으로 분석하였다. 유효규산은 1N-NaOAc (pH 4.
- 현미 중 단백질과 아밀로스는 비파괴성분분석기(AN -700, Kett, Japan)로 분석하였으며, 식미는 식미계(MA-30A, Toyp, Japan)로 백미를 측정하였다. 벼의 생육 및 수량조사는 농사시험연구조사기준(RDA, 2003)에 준하여 조사하였다.
- 시험구당 면적은 8 m X 15 m = 120m2 였으며 시험 구는 난괴법 3반복으로 배치하였다. 시험에 사용한 품종은 추청벼로 5월 23일에 30 cm X 14.
- 분석법(NIAST, 2000)에 준하였다. 토양 pH와 EC는 초자전극법에 의하여 pH meter (ATI orion 370)와 EC meter(ATI orion 170)로 각각 측정하였으며, 유기물은 Tyurin법, 유효인산은 Lancaster 법으로 분석 하였다. 치 환성 양이 온은 1N-NH4OAC (pH 7.
- 토양과 혼합유기질비료 및 식물체 분석은 토양 및 식물체 분석법(NIAST, 2000)에 준하였다. 토양 pH와 EC는 초자전극법에 의하여 pH meter (ATI orion 370)와 EC meter(ATI orion 170)로 각각 측정하였으며, 유기물은 Tyurin법, 유효인산은 Lancaster 법으로 분석 하였다.
- 혼합유기질비료와 식물체의 무기성분은 시료일정량(혼합 유기질비료 : 현물 5 g, 식물체 : 건물 1 g)을 습식분해(H2SO4 : HC1O4 : 증류수 = 1 : 9 : 4) 하여 질소는 Kjeldahl법, 인산은 Vanadate법, 탄소는 회화법, 칼리는 유도결합플라즈마 발광광도계 (GBC, Integra XMP)을 이용하여 분석하였다. 표면수 NH4-N 함량은 환경오염공정시험법(환경부, 2000) 에준하여 분석하였다. 현미 중 단백질과 아밀로스는 비파괴성분분석기(AN -700, Kett, Japan)로 분석하였으며, 식미는 식미계(MA-30A, Toyp, Japan)로 백미를 측정하였다.
- 0) 완충용액으로 침출하여 비색계(GBC Cintra 40)를 이용하여 분석하였다. 혼합유기질비료와 식물체의 무기성분은 시료일정량(혼합 유기질비료 : 현물 5 g, 식물체 : 건물 1 g)을 습식분해(H2SO4 : HC1O4 : 증류수 = 1 : 9 : 4) 하여 질소는 Kjeldahl법, 인산은 Vanadate법, 탄소는 회화법, 칼리는 유도결합플라즈마 발광광도계 (GBC, Integra XMP)을 이용하여 분석하였다. 표면수 NH4-N 함량은 환경오염공정시험법(환경부, 2000) 에준하여 분석하였다.
성능/효과
- 2와 같다. NH4-N 함량은 이앙 후 10일 부터 20일 까지는 급격히 증가하다가 20일 부터 40일 까지는 갑자기 감소하는 경향이었으며, 40일 부터 50일 까지는 감소폭이 적어 처리 간에 차이 없이 대등한 수준이었다. 따라서 혼합유 기질 비료를 질소 토양검정시비량에 해당하는 100% 이상을 시용하고 벼를 재배하는 경우 이앙 후 40일 이전까지는 배수를 하지 않는 것이 좋으리라 생각된다.
- 이앙 후 30일과 60일에서의 질소 이용효율은 혼합유기질비료 50%>100%>대조구>150% 시용구 순으로 높았으며, 혼합유기질비료의 시용량 간에는 질소흡수량과는 반대로 혼합유기질비료의 시용량이 증가함에 따라 질소이용효율이 낮아지는 경향이었다. 그러나 수확기 질소이용효율은 혼합유기질비료 100%>150%>대조구>50% 시용구 순으로 높았다. 혼합유기 질비료 100% 시용구에서 의 질소이용효율은 질소흡수량과 같은 경향으로 대조구에 비해 높아 화학비료 대체 가능성이 있었다.
- 이앙 후 30일, 60일 모두 혼합유기질비료의 시용량이 증가할수록 초장은 길어지고 경수는 많아지는 경향이었다. 대조 구와 혼합유기질비료 시용구의 생육을 비교해 보면, 초장은 이앙 후 30일에서는 대조구 33.0 cm에 비해 혼합유기질비료 50-150% 시용구는 30.9-32.3 cm 로 작았으나 이앙 후 60일에서는 이앙 후 30일과는 반대로 대조구 70.6 cm에 비해 혼합유기질비료 50 150% 시용구는 72.1-86.4 cm로 더 큰 것으로 조사되었다. 경수는 초장과는 달리 이앙 후 30일에서는 대조구 22.
- 따라서 대조구의 수량과 대등한 혼합유기질비료 중 질소 함유량을 산출하면 124.3 kg ha-1으로 대조구 133 kg ha-1 대비 7%를 절감되었다. 이와 같은 결론으로 벼 재배시 혼합유기질비료의 적정 시용량을 산출하면 다음과 같다.
- 0개로 많았으며 이앙 후 60일에서도 같은 경향이었다. 따라서 이앙 후 30일과 60일의 경수로만 보아, 대조구와 질소 투입량이 같은 혼합유기질비료 100% 시용구는 다소의 과번무가 우려되기 때문에 질소 토양검정시비량의 100% 이하로 혼합유 기질 비료를 시용해야 될 것으로 생각된다.
- K 함량은 적었다. 수도체 중 질소이용율은 혼합 유기질비료 100% 시용구가 대조구에 비해 높아 질소 화학비료 대체 가능성이 있었다. 이앙 후 30일, 60일에서 경수는 혼합유기질비료 100% 시용구가 대조구 보다 많았다.
- 시험전 토양의 이화학성은 Table 1과 같이 식양토로 유효인산, 치환성 칼륨 함량이 낮고 유기물, 유효 규산 및 치환성 칼슘, 마그네슘 함량이 높은 약산성토양이었다.
- 혼합유기질비료 50%-150% 시용구에서의 수수는 시용량이 많아짐에 따라 증가하였으나 립수, 천립중, 등숙율은 떨어지는 경향이었다. 쌀 수량은 대조구 4, 892 kg ha-1에 비해 혼합유기질비료 50% 시용구는 16% 감수하였으나 100% 시용구는 4%, 150% 시용구는 5% 각각 증수되었다. 이는 벼에 유박 시용시 50% 시용구에서 4% 감수하고 100% 시용구에서 7% 증수한 결과(Kim et al.
- 유기질비료의 시용량이 증가함에 따라 단백질과 아밀로스 함량은 높아졌으나 완전립 비율과 식미치는 떨어지는 경향이었다. 대조구 수준의 단백질과 아밀로스 함량을 유지하려면 혼합유기질비료는 질소 토양검정 시비량의 100% 이하를 주어야 된다고 판단되며 식미치와완전립 비율이 다소 떨어지기 때문에 이에 관한 보완연구가 추후 수행되어야 된다고 생각된다.
- 조사한 결과는 Table 7과 같다. 이앙 후 30일, 60일 모두 혼합유기질비료의 시용량이 증가할수록 초장은 길어지고 경수는 많아지는 경향이었다. 대조 구와 혼합유기질비료 시용구의 생육을 비교해 보면, 초장은 이앙 후 30일에서는 대조구 33.
- 수도체 중 질소이용율은 혼합 유기질비료 100% 시용구가 대조구에 비해 높아 질소 화학비료 대체 가능성이 있었다. 이앙 후 30일, 60일에서 경수는 혼합유기질비료 100% 시용구가 대조구 보다 많았다. 혼합유기질비료 중 질소 함량과 단백질 함량과는 정의 상관, 식미치와는 고도의 부의 상관, 완전립 비율과는 부의 상관이 있었다.
- 6과 같다. 이앙 후 30일과 60일에서의 질소 이용효율은 혼합유기질비료 50%>100%>대조구>150% 시용구 순으로 높았으며, 혼합유기질비료의 시용량 간에는 질소흡수량과는 반대로 혼합유기질비료의 시용량이 증가함에 따라 질소이용효율이 낮아지는 경향이었다. 그러나 수확기 질소이용효율은 혼합유기질비료 100%>150%>대조구>50% 시용구 순으로 높았다.
- 토양검정 3 요소구(이하 대조구)와 혼합유기질비료 시용구 모두 NH4-N의 함량은 이앙 후 10일 부터 30일 까지는 서서히 증가하여 30일에서 가장 높았으며, 이앙 후 30일 이후부터 40일 까지는 급격히 감소하다가 40일 이후부터 50일까지는 완만히 감소하여 5일에서 가장 낮은 경향을 보였다. 조사기간 중 NH4-N의 함량은 150%> 100%>대조구>50%>0% 순으로 높았다. NH4-N 함량이 가장 높았던 이앙 후 30일의 경우, 대조구 26.
- 질소흡수량은 혼합유기질비료의시용량이 증가함에 따라 높아졌으며, 생육 초기에서 생육 후기로 갈수록 많아지는 경향이었다. 질소투입량이 동량인 대조구와 혼합유기질비료 100% 시용구에서의 질소흡수량은 토양 중 NH4-N 함량과 같은 경향으로 대조구 보다 혼합유기질비료 100% 시용구에서 많았으며, 수확기의 경우 대조구 86.2 kg ha1 에 비해 혼합유기질비료 100% 시용구는 103.6 kg ha-1 으로 17.4 kg ha-1 높았다.
- 수도체 질소흡수량을 경시적으로 조사한 결과는 Table 5와 같다. 질소흡수량은 혼합유기질비료의시용량이 증가함에 따라 높아졌으며, 생육 초기에서 생육 후기로 갈수록 많아지는 경향이었다. 질소투입량이 동량인 대조구와 혼합유기질비료 100% 시용구에서의 질소흡수량은 토양 중 NH4-N 함량과 같은 경향으로 대조구 보다 혼합유기질비료 100% 시용구에서 많았으며, 수확기의 경우 대조구 86.
- 1과 같다. 토양검정 3 요소구(이하 대조구)와 혼합유기질비료 시용구 모두 NH4-N의 함량은 이앙 후 10일 부터 30일 까지는 서서히 증가하여 30일에서 가장 높았으며, 이앙 후 30일 이후부터 40일 까지는 급격히 감소하다가 40일 이후부터 50일까지는 완만히 감소하여 5일에서 가장 낮은 경향을 보였다. 조사기간 중 NH4-N의 함량은 150%> 100%>대조구>50%>0% 순으로 높았다.
- 그러나 수확기 질소이용효율은 혼합유기질비료 100%>150%>대조구>50% 시용구 순으로 높았다. 혼합유기 질비료 100% 시용구에서 의 질소이용효율은 질소흡수량과 같은 경향으로 대조구에 비해 높아 화학비료 대체 가능성이 있었다. 따라서 질소흡수량과 질소이용율 측면에서 본 시험에서와 같이 동일한 재배적인 조건에서는 혼합유기질비료를 대조구의 질소 토양검정 시비 량의 100% 이하로 주어야 될 것으로 생각된다.
- 혼합유기질비료 중 질소 함량과 단백질 함량과는 정의 상관, 식미치와는 고도의 부의 상관, 완전립 비율과는 부의 상관이 있었다. 혼합유기질 비료 100% 시용구의 쌀 수량은 대조구 4, 892kg ha1에 비해 4% 증가하였다. 벼 재배시 대조구의 쌀 수량과 대등한 혼합유기질비료의 시용량은〔질소 토양검정시비량 + 혼합유기질비료 질소함량(g kg-1)/1, 000X 0.
- 혼합유기질비료 100% 시용구 토양 중 NH4-N 함량은 대조구에 비해 많았으며 표면수에서도 같은 경향이었다. 시험후 토양 중 Av.
- 같다. 혼합유기질비료 50%-150% 시용구에서의 수수는 시용량이 많아짐에 따라 증가하였으나 립수, 천립중, 등숙율은 떨어지는 경향이었다. 쌀 수량은 대조구 4, 892 kg ha-1에 비해 혼합유기질비료 50% 시용구는 16% 감수하였으나 100% 시용구는 4%, 150% 시용구는 5% 각각 증수되었다.
- 이앙 후 30일, 60일에서 경수는 혼합유기질비료 100% 시용구가 대조구 보다 많았다. 혼합유기질비료 중 질소 함량과 단백질 함량과는 정의 상관, 식미치와는 고도의 부의 상관, 완전립 비율과는 부의 상관이 있었다. 혼합유기질 비료 100% 시용구의 쌀 수량은 대조구 4, 892kg ha1에 비해 4% 증가하였다.
- 3, 4, 5, 6과 같다. 혼합유기질비료 중의 질소 함량과 단백질 및 아밀로스 함량과는 각각 정의 상관이 있었으며 식미치와는 고도의 부의 상관, 완전립 비율과는 부의 상관이 있었다. 한편, 단백질, 아미로스 함량, 식미치, 완전립 비율 등의 상호 간에 상관계수를 구한 값은 Table 9와 같다.
후속연구
- 유기질비료의 시용량이 증가함에 따라 단백질과 아밀로스 함량은 높아졌으나 완전립 비율과 식미치는 떨어지는 경향이었다. 대조구 수준의 단백질과 아밀로스 함량을 유지하려면 혼합유기질비료는 질소 토양검정 시비량의 100% 이하를 주어야 된다고 판단되며 식미치와완전립 비율이 다소 떨어지기 때문에 이에 관한 보완연구가 추후 수행되어야 된다고 생각된다. 혼합 유기질비료 50%, 100%, 150% 시용구를 각각 질소로 환산(Table 3)하여 단백질 함량, 아밀로스 함량, 식미치 및 완전립 비율 등과의 관계를 조사한 결과는 Fig.
- 혼합유기 질비료 100% 시용구에서 의 질소이용효율은 질소흡수량과 같은 경향으로 대조구에 비해 높아 화학비료 대체 가능성이 있었다. 따라서 질소흡수량과 질소이용율 측면에서 본 시험에서와 같이 동일한 재배적인 조건에서는 혼합유기질비료를 대조구의 질소 토양검정 시비 량의 100% 이하로 주어야 될 것으로 생각된다.
- 따라서 혼합유 기질 비료를 질소 토양검정시비량에 해당하는 100% 이상을 시용하고 벼를 재배하는 경우 이앙 후 40일 이전까지는 배수를 하지 않는 것이 좋으리라 생각된다. 왜냐하면 배수시 NH4-N가 하천수에 유입되어 수질의 부영양화 현상을 유발할 우려가 있기 때문에 표면수의 NH4-N의 함량으로 보아 수질환경을 고려할 때 혼합유기질비료는 질소 토양검정 시비량 100% 이하로 시용해야 될 것으로 판단된다.
- 5 mg kg1에 비해 질소 투입량이 같았던 혼합유기질비료 100% 시용구는 30 mg kg-1 이상을 나타냈다. 혼합 유기질비료 100% 시용구가 대조구보다 토양 중 NH4-N 함량이 높은 것은 대부분 유통되고 있는 혼합 유기질비료는 발효가 잘되어진 가축분퇴비와 달리 발효가 진행되지 않은 미 부숙(Kang et al., 2002 ; Kim et al., 2006) 상태이고, 본 시험에 사용한 혼합 유기질비료는 유기물대 질소비율이 16.5로 매우 낮기 때문에 미생물에 의한 질소무기화가 활발하였던 것으로 생각되나 이것은 앞으로 연구 검토해야 할 것으로 생각된다. 유기질비료(유박)는 담수하에서 분해될 때 더 많은 유효태 질소를 생성하고, 같은 유효태 질소는 토양과 혼합되었을 때 더 빨리, 더 많이 집적되어 식물의 영양원이 된다고 보고하였다(오 등, 1971).
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