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질산화작용 억제 처리가 논토양의 인산 가용화와 벼의 양분흡수 및 생육에 미치는 영향
Effect of Nitrification Inhibition on Soil Phosphate Release and Nutrient Absorption and Growth of Rice Plant 원문보기

한국환경농학회지 = Korean journal of environmental agriculture, v.29 no.4, 2010년, pp.336 - 342  

정종배 (대구대학교 생명환경학부) ,  김병호 (대구대학교 생명환경학부)

초록
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환원상태가 발달된 담수상태의 토양이나 습지생태계에서 ${NO_3}^-$는 환원상태의 진전을 지연시키는 완충역할을 할 수 있다. 논토양에서 ${NO_3}^-$Fe(III) 환원과 그에 따른 P의 가용화에 미치는 영향과 함께 질산화작용억제가 벼의 N, P 흡수 및 생육에 미치는 영향을 조사하였다. 담수 후 10 cm 깊이 토양의 산화환원전위 변화는 N 비료처리별로 현저하게 달리 나타났으며, 질산화작용이 억제된 요소+N-serve 처리에서는 -100 mV 이하로 낮아졌으나 $KNO_3$처리의 경우에는 0 mV 이상으로 유지되었다. 이러한 현상은 질소비료 처리별로 ${NO_3}^-$에 의한 redox buffer 작용 유무에 따라서 결정되는 것이다. N-serve 처리를 통하여 질산화작용을 억제시키면 ${NO_3}^-$에 의한 redox buffer 작용이 없어지므로 토양의 환원현상이 크게 촉진될 수 있는 것이다. 따라서 요소+N-serve 처리에서는 다른 처리에 비하여 Fe(III)의 환원과 함께 토양 용액의 ${PO_4}^{3-}$ 함량이 현저히 증가하였다. 질산화저해제와 함께 요소를 처리한 경우 토양 용액중의 N 및 P 함량과 함께 벼 유묘 지상부의 N과 P 함량이 가장 높았음에도 불구하고 그 생장은 가장 불량하였다. 이와 같이 요소+N-serve 처리에서 나타난 벼 유묘 생장 저해 현상은 과도한 Fe(II)의 용출과 그에 따른 벼 유묘의 Fe 과잉흡수에 기인하는 것으로 판단된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In a pot experiment, we studied the effect of nitrification inhibition on Fe reduction and P release in paddy soil and growth and nutrient uptake of rice plant. Recommended level of fertilizers, 6 kg N, 5 kg $P_2O_5$ and 4 kg $K_2O$ per 10a, were applied, and for N fertilizer u...

주제어

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문제 정의

  • 본 연구에서는 질산화억제제를 이용한 질산화 및 탈질과정 억제처리가 논토양의 환원상태발달에 미치는 영향과 그에 따른 인의 가용화 그리고 벼 유묘의 질소와 인 흡수 및 생장에 미치는 영향을 포트시험을 통하여 조사하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
NO3-는 담수이후 논토양에서 일어나는 Fe(III)의 환원과 P의 용출을 제어하는 핵심요소로 작용할 수 있는 이유는 무엇인가? 논토양에서 NO3-는 O2 다음으로 이용될 수 있는 전자수용체이며, 따라서 환원현상이 진행되는 과정에서 Fe(III)보다 NO3-가 먼저 환원된다(Sposito, 1989). 따라서 논토양에서 O2가 고갈되더라도 NO3-가 존재하면 Fe(III)의 환원이 일어나지 못하며, Fe(III)와 결합된 또는 Fe(III)-hydrousoxide에 흡착된 인산의 용출 또한 일어나지 못한다(Anderson, 1982; Young and Ross, 2001; Lucassen et al., 2004; Surridge et al., 2007; Chung, 2009). 대부분의 탈질 미생물이 NO3-의 환원과정에서 Fe(II)를 전자공여체로 이용하므로 NO3-의 환원이 일어날 때 동반하여 Fe(II)의 산화가 일어날 수도 있다(Straub et al., 2004; Weber et al., 2006). 또한 NO3- 환원 박테리아와 Fe(III) 환원 박테리아가 유기물을 경쟁적으로 이용하는 과정에서 에너지 측면에서 훨씬 효율적인 NO3- 환원 박테리아가 Fe(III) 환원 박테리아의 작용을 억제 하므로 Fe(III)의 환원과 P의 용출이 억제되기도 한다(Achtnich et al., 1995). 그러므로 NO3-가 존재하고 탈질현상이 일어나는 동안 환원상태의 토양에 존재하는 Fe(II)가 지속적으로 Fe(III)로 다시 산화되며, 이들이 용해된 인산을 불용화 시킬 수 있다.
토양 중에서 인산은 어떻게 불용화 되는가? 토양 중에서 인산은 Fe(III)이나 Al(III)과 결합하여 난용성 화합물을 형성하며 또한 Fe이나 Al의 hydrousoxide를 포함한 점토광물에 강하게 흡착됨으로써 쉽게 불용화 된다(Hsu, 1965). 그리고 알칼리 토양에서는 Ca2+과 결합함으로써 인산의 불용화가 일어난다.
불용화현상의 무엇의 주된 원인이 되는가? 특히 풍화가 많이 진행되었고 산성화된 우리나라 토양에는 Fe이나 Al의 hydrousoxide 함량이 높으며 Fe이나 Al이 가용화 될 수 있으므로 비료로 처리된 인산의 불용화가 매우 쉽게 일어난다(Hong and Hong, 1977). 이러한 불용화현상은 인산비료의 효율을 저하시키는 주된 원인이다 .
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참고문헌 (27)

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  27. Young, E.O., Ross, D.S., 2001. Phosphate release from seasonally flooded soils: A laboratory microcosm study, J. Environ. Qual. 30, 91-101. 

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