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문제 정의
- 그러므로 상토의 pH교정을 위해 고토석회와 탄산칼슘의 처리량을 변화시켜 상토의 pH조절 및 토양중 무기염의 농도 변화를 분석하고, 이들이 팬지의 생장에 미치는 영향을 구명하기 위하여 본 연구를 수행하였다.
- 석회질 비료인 고토석회와 탄산칼슘의 시비수준이 ‘Melody Yellow’ 팬지의 플러그 육묘시 토양화학성 변화와 식물생장에 미치는 영향을 구명하기 위해 본 연구를 수행하였다.
제안 방법
- 상토 혼합과정에서 두 종류의 석회질 비료를 첨가하였는데 고토석회 [CaMg(CO3)2]를 0.0, 1.0, 3.5, 8.0, 13.0g ․ L-1로, 탄산칼슘(CaCO3)은 0, 2.0, 2.5, 3.0, 3.5, 4.0g ․ L-1의 비율로 혼합하였고, 각 처리는 3반복으로 배치하였다. 상토 혼합시 육안으로 판단하여 적절한 수분함량을 갖도록 함수량을 조절하였고, 혼합 후 24시간 밀봉하여 수분평형이 일어나도록 기다렸다가 200 플러그 트레이에 충전하였다.
- 0g ․ L-1의 비율로 혼합하였고, 각 처리는 3반복으로 배치하였다. 상토 혼합시 육안으로 판단하여 적절한 수분함량을 갖도록 함수량을 조절하였고, 혼합 후 24시간 밀봉하여 수분평형이 일어나도록 기다렸다가 200 플러그 트레이에 충전하였다. 충전 후 팬지(Violar tricolor) ‘Melody Yellow’종자를 파종하여 유리온실에서 재배하였는데, 재배중 주간 24℃, 야간 13℃ 이상으로 온도를 조절하였고, 상대습도 60-70%, 광도는 330-370μmol·m-2·s-1 그리고 평균 일장은 15-h 였다.
- 인산분석은 20mg ․ L-1보다 농도가 높을 경우 Chapman과 Parker(1961)의 방법으로, 20mg ․ L-1보다 낮을 경우에는 Murpy와 Riley(1962)방법으로 분석하였다. 이후 0.5N HCl에 0.5% lanthanum과 1000mg ․ L-1 lithium이 용해된 lanthanum-lithium 용액을 이용하여 추출한 토양용액을 100배 희석한 후 원자흡광분석계(AA-680, Shimadzu, Japan)로 K, Ca 및 Mg을 분석하였다.
- 충전 후 팬지(Violar tricolor) ‘Melody Yellow’종자를 파종하여 유리온실에서 재배하였는데, 재배중 주간 24℃, 야간 13℃ 이상으로 온도를 조절하였고, 상대습도 60-70%, 광도는 330-370μmol·m-2·s-1 그리고 평균 일장은 15-h 였다.
- 토양 분석은 파종 후 1주 간격으로 수행하였다. 관수 2시간 후에 토양시료를 채취하여 Warncke(1986)의 방법으로 토양용액을 추출하고, 미생물에 의한 NH4+의 산화를 억제시키기 위해 포화된 phenylmercuric acetate (1g/18mL DW)를 두방울 첨가한 후 상토의 pH(pH meter, Fisher-29, USA)와 EC(EC meter, Orion-50, USA)를 측정하였다.
- 파종 56일 후 식물체를 수확하여 초장, 생체중 그리고 건물중 등 식물 생장을 조사하였고, 수확된 식물체는 0.01N HCl용액에 1분간 침지한 후 증류수로 수세하여 식물의 잎에 묻어있는 이물질을 제거하였다. 이후 70℃의 건조기에서 24시간 건조시킨 후 건물중을 측정하였으며 건물중 측정후 1mm(20mesh)의 screen에 통과되도록 Wiley mill로 분쇄하였다.
- 팬지 종자를 파종하고 생장기간동안 석회질 비료의 시용에 따른 토양 전기전도도(electrical conductivity, EC)의 변화를 측정하여 Fig. 1에 나타내었다. 다소간의 차이가 있었지만 모든 처리구에서 0주부터 6주까지 0.
- 피트모스(Acadian Peat Moss Ltd, Canada)와 질석(No. 2)을 1:1(v/v)로 혼합하여 상토를 조제하였고, 상토 혼합시 삼중과인산석회(triple superphosphate)를 1.3g ․ L-1, 미량원소복합제인 Micromax(Sierra Chem, Co. Milpitas, CA)를 0.9g ․ L-1, 그리고 토양습윤제인 AquaGro wetting agent(Aquatrols Corp. of America, Pennsauken, NJ)를 0.9g ․ L-1로 첨가하였다.
이론/모형
- 토양 분석은 파종 후 1주 간격으로 수행하였다. 관수 2시간 후에 토양시료를 채취하여 Warncke(1986)의 방법으로 토양용액을 추출하고, 미생물에 의한 NH4+의 산화를 억제시키기 위해 포화된 phenylmercuric acetate (1g/18mL DW)를 두방울 첨가한 후 상토의 pH(pH meter, Fisher-29, USA)와 EC(EC meter, Orion-50, USA)를 측정하였다. 추출한 용액속의 NH4+-N분석은 Chaney와 Marbach(1962)의 방법으로, NO3--N은 Cataldo 등(1975)의 방법으로 분석하였다.
- 이후 70℃의 건조기에서 24시간 건조시킨 후 건물중을 측정하였으며 건물중 측정후 1mm(20mesh)의 screen에 통과되도록 Wiley mill로 분쇄하였다. 분쇄 시료 0.1g을 이용하여 semi-micro Kjeldahl 방법(Eastin, 1978)으로 전질소 함량을 그리고 시료 0.5g을 회화시켜 다른 필수원소를 분석하였다. 식물체 분석을 위한 방법 및 장비는 Choi 등(2009)과 동일하였다.
- 추출한 용액속의 NH4+-N분석은 Chaney와 Marbach(1962)의 방법으로, NO3--N은 Cataldo 등(1975)의 방법으로 분석하였다. 인산분석은 20mg ․ L-1보다 농도가 높을 경우 Chapman과 Parker(1961)의 방법으로, 20mg ․ L-1보다 낮을 경우에는 Murpy와 Riley(1962)방법으로 분석하였다. 이후 0.
- 관수 2시간 후에 토양시료를 채취하여 Warncke(1986)의 방법으로 토양용액을 추출하고, 미생물에 의한 NH4+의 산화를 억제시키기 위해 포화된 phenylmercuric acetate (1g/18mL DW)를 두방울 첨가한 후 상토의 pH(pH meter, Fisher-29, USA)와 EC(EC meter, Orion-50, USA)를 측정하였다. 추출한 용액속의 NH4+-N분석은 Chaney와 Marbach(1962)의 방법으로, NO3--N은 Cataldo 등(1975)의 방법으로 분석하였다. 인산분석은 20mg ․ L-1보다 농도가 높을 경우 Chapman과 Parker(1961)의 방법으로, 20mg ․ L-1보다 낮을 경우에는 Murpy와 Riley(1962)방법으로 분석하였다.
성능/효과
- 4). 2주부터 8주까지는 대조구를 제외한 각 처리간 뚜렷한 차이를 보이지 않았으며, 6주 후에는 다시 토양 NO3--N 농도가 높아지는 경향을 보였다. 0주부터 2주 또는 3주까지 농도가 증가하는 것은 토양 미생물에 의해 NH4+-N이 NO3--N으로 변화되고 있음을 의미하며, 6주 후에 다시 농도가 높아진 것은 상토에 존재하는 유기태 질소가 토양미생물들에 의해 질소 무기화 작용을 거쳐 질산화 작용을 겪은 것으로 판단한다.
- Fig. 5에 나타난 바와 같이 탄산칼슘을 시용한 처리들은 약 150-200mg·L-1에 달하는 높은 Ca 농도를 보인 반면 고토석회가 시용된 처리들은 70-100mg·L-1정도의 Ca농도를 보여 2배 이상 차이가 있었고, 높은 토양 Ca 농도가 식물체의 Ca함량에 영향을 미치는 것으로 판단된다.
- 3). 고토석회를 시비할 경우 3.5g ․ L-1 처리구에서 인산 농도가 가장 높았지만 13.0g ․ L-1 처리에서 가장 낮았고, 탄산석회 시비구에서도 탄산석회의 시비량이 많아질수록 토양 인산농도가 낮아지는 경향을 보였다. 토양에 혼합되지 않은 무토양 상토에서 PO4-P가 식물에 가장 많이 흡수될 수 있는 적정 토양 pH는 약 5.
- 1). 고토석회와 탄산칼슘 모두 시용량이 증가함에 따라 약 0.5씩 토양 pH가 상승하였으며, 탄산칼슘은 파종직후(0주)와 8주째의 pH가 유사하였으나 고토석회를 시용한 처리에서는 완만하지만 8주까지 계속 pH가 상승하였다. 탄산칼슘 처리구에서 초기에 pH가 빠르게 변하는 것은 탄산칼슘이 고토석회보다 용해도가 높고, 탄산칼슘이 토양수에 존재하는 H+와 결합하여 CaCO3와 2H+으로부터 Ca++ + CO2 + H2O의 반응이 이루어져 빠르게 토양 pH를 변화시킨 원인이 되었다고 판단되었다.
- 다소간의 차이가 있었지만 모든 처리구에서 0주부터 6주까지 0.9dS·m-1정도의 비슷한 수준을 유지하다가 6주 이후에 약간씩 상승하는 경향이었다.
- 식물체내 인산 함량은 두 종류 석회질 비료 시비 수준에 따른 통계적인 차이가 인정되지 않았다. 두 종류 석회질 비료의 시비비율이 높아짐에 식물체내 칼륨함량이 증가하는 경향을 보였다. Marschner(1995)와 Nelson(2003)은 시비를 통해 특정 양이온의 근권부 농도가 높아지면 흡수과정의 길항작용으로 인해 다른 양이온의 식물체내 함량이 감소한다고 보고하였다.
- 5), 높은 토양 Mg 농도가 고토석회를 시용한 처리들에서 Mg함량이 높아진 원인이 되었다고 판단한다. 또한 탄산칼슘을 처리한 구들은 대조구보다도 낮은 식물체내 Mg함량을 보였는데 탄산칼슘을 시용한 처리들이 대조구보다 상대적으로 높은 근권부 Ca 농도를 보였고, Marschner(1995)가 보고한 바와 같이 길항 작용에 의해 Mg흡수가 억제되었다고 판단된다. 식물체내 미량원소(Fe, Mn, Zn, Cu)의 분석에 있어서는 다소간의 차이는 있었지만 고토석회와 탄산칼슘간의 뚜렷한 통계적 차이를 나타내지 않았다.
- 0dS·m-1으로 제시하였다. 본 연구에서 석회질 비료의 시용량이 증가하여도 가시적인 피해는 나타나지 않았지만, 안전한 플러그 육묘의 생산을 위해서는 EC를 낮춰야 할 것으로 판단하며, pH와 EC를 동시에 고려할 때 고토석회 3.5g ․ L-1와 탄산칼슘 2.0 및 2.5g ․ L-1가 적절한 시용량이 될 수 있다고 판단하였다.
- 본 연구에서는 탄산칼슘 2.0g·L-1를 제외한 모든 석회질 비료 시비구에서 석회질 비료의 시비수준이 높아질수록 식물체내 칼륨함량이 증가하였다.
- 41cm, 281mg, 그리고 34mg으로 유의하게 증가하였다. 본 연구의 탄산칼슘과 고토석회 시비 비율 범위 내에서의 식물생장을 비교할 때 탄산칼슘 시비구의 식물생장이 고토석회 시비구의 생장보다 우수하였다. 그러나 정확한 원인이 불분명하여 추후 보완 연구가 필요하다고 판단하였다.
- 탄산칼슘 처리구에서는 토양 pH가 빠른 속도로 상승한 후 안정되어 탄산칼슘이 고토석회에 비해 용해도가 높고 빠르게 토양 pH에 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 상토의 Ca 농도는 두 종류 석회질 비료의 시비수준이 높아질수록 비례적으로 상승하였고, 탄산칼슘이 시용된 모든 처리에서 고토석회가 시비된 처리들보다 2배 이상 높은 농도로 분석되었다. 토양 Mg 농도는 고토석회 처리구에서 3.
- 상토의 pH를 조절하기 위하여 고토석회(dolomite)와 탄산칼슘(calcium carbonate)의 시비 비율을 조절하여 처리한 결과, 대조구(석회질 비료 0.0g ․ L-1)는 파종직 후 pH가 약 3.5정도였으며 0주부터 8주까지 3.5-4.3범위에 포함되었다(Fig. 1). 고토석회와 탄산칼슘 모두 시용량이 증가함에 따라 약 0.
- 식물체의 Ca함량은 탄산칼슘을 시용한 처리구가 고토석회를 시용한 처리들보다 약 2배 이상 높게 분석되었고, 토양 Ca 농도에 영향을 받은 것으로 판단한다. Fig.
- 탄산칼슘 처리구에서 초기에 pH가 빠르게 변하는 것은 탄산칼슘이 고토석회보다 용해도가 높고, 탄산칼슘이 토양수에 존재하는 H+와 결합하여 CaCO3와 2H+으로부터 Ca++ + CO2 + H2O의 반응이 이루어져 빠르게 토양 pH를 변화시킨 원인이 되었다고 판단되었다.
- 2의 범위에 포함되었다. 탄산칼슘 처리구에서는 토양 pH가 빠른 속도로 상승한 후 안정되어 탄산칼슘이 고토석회에 비해 용해도가 높고 빠르게 토양 pH에 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 상토의 Ca 농도는 두 종류 석회질 비료의 시비수준이 높아질수록 비례적으로 상승하였고, 탄산칼슘이 시용된 모든 처리에서 고토석회가 시비된 처리들보다 2배 이상 높은 농도로 분석되었다.
- 탄산칼슘도 시비량을 증가시킬 경우 식물생장이 증가하는 경향이었으며, 초장, 생체중 및 건물중이 대조구는 각각 2.41cm, 179mg, 그리고 25mg였고 4.0g·L-1 탄산칼슘 처리구에서 3.41cm, 281mg, 그리고 34mg으로 유의하게 증가하였다.
- 2에 나타내었다. 탄산칼슘을 시용한 처리구가 고토석회 처리구보다 월등히 높은 Ca농도를 보였으며 탄산칼슘을 4.0g ․ L-1의 비율로 시비한 처리는 0주에 Ca농도가 약 200 mg ․ L-1정도였고, 8.0g ․ L-1 시비구의 Ca농도 100mg ․ L-1보다 두배 이상 높았다. 탄산칼슘이 혼합된 처리에서 초기의 높은 Ca농도는 pH 변화(Fig.
- 토양 K 농도는 고토석회와 탄산칼슘처리 모두 비슷한 농도로 분석되었고, 팬지 묘가 생장할수록 농도가 낮아지는 경향을 보였다(Fig. 3). 토양 NH4+-N 농도는 고토석회와 탄산칼슘 처리구 모두 2, 3주째까지 일정한 농도를 유지하였으나, 4주 이후는 매우 낮은 농도로 분석되었다(Fig.
- 토양 Mg 농도는 고토석회 처리구에서 3.5와 8.0g·L-1처리에서 가장 높게 나타났고, 모든 탄산칼슘 처리구에서 대조구보다 낮은 농도로 분석되어 추가로 Mg을 공급해 주어야 함을 알 수 있었다.
- 토양 Mg농도의 변화에 있어서 고토석회를 시비한 경우 탄산칼슘을 시비한 처리구보다 약 2배 정도의 높은 Mg농도를 보였고, 탄산칼슘을 시비한 구는 대조구와 유사하거나 낮은 Mg농도를 보였다(Fig. 2). 식물이 무기원소를 흡수하는 과정에서 Ca과 Mg은 길항작용을 하여 토양 중 Ca농도가 높을 경우 식물체가 Mg 결핍증상을 발생시키는 것은 잘 알려진 사실이다(Marschner, 1995).
후속연구
- 본 연구의 탄산칼슘과 고토석회 시비 비율 범위 내에서의 식물생장을 비교할 때 탄산칼슘 시비구의 식물생장이 고토석회 시비구의 생장보다 우수하였다. 그러나 정확한 원인이 불분명하여 추후 보완 연구가 필요하다고 판단하였다.
- 0g·L-1를 제외한 모든 석회질 비료 시비구에서 석회질 비료의 시비수준이 높아질수록 식물체내 칼륨함량이 증가하였다. 이는 예상하지 못한 결과로써 추후 보완 연구가 필요한 부분이다.
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