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하해혼성 평야지 논토양에서 유기물 장기 연용이 토양의 이화학적 특성 변화 및 질소 흡수에 미치는 영향
Effect of Long-Term Annual Dressing of Organic Matter on Physico-Chemical Properties and Nitrogen Uptake in the Paddy Soil of Fluvio-Marine Deposit 원문보기

韓國土壤肥料學會誌 = Korean journal of soil science & fertilizer, v.43 no.6, 2010년, pp.981 - 986  

양창휴 (농촌진흥청 국립식량과학원 벼맥류부) ,  정지호 (농촌진흥청 국립식량과학원 벼맥류부) ,  김택겸 (농촌진흥청 국립식량과학원 벼맥류부) ,  김선 (농촌진흥청 국립식량과학원 벼맥류부) ,  백남현 (농촌진흥청 국립식량과학원 벼맥류부) ,  최원영 (농촌진흥청 국립식량과학원 벼맥류부) ,  김영두 (농촌진흥청 국립식량과학원 벼맥류부) ,  정원교 (국립농업과학원) ,  김시주 (농촌진흥청 국립식량과학원 벼맥류부)

초록
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본 연구는 비료 및 유기자원을 30년 연용한 전북통 (미사질양토) 논토양에서 수행하였다. 관행 (NPK), NPK+볏짚, NPK+볏짚퇴비와 질소 시비수준을 0, 100, 150, 200, 250 kg $ha^{-1}$로 처리하였으며 토양의 이화학성 변화 및 유기탄소 함량, 토양과 식물체의 질소 흡수를 조사 및 분석한 결과는 다음과 같다. 관행구 (NPK)에 비하여 NPK+볏짚퇴비구에서 토양경도는 15.7 mm에서 12.5 mm로, 용적밀도는 1.381 Mg $m^{-3}$에서 1.244 Mg $m^{-3}$로 유의하게 낮아지는 결과를 보이고 있어 볏짚퇴비 시용에 따른 물리성 개선효과가 인정되었다. 관행구에 비하여 NPK+볏짚퇴비구에서 유효인산 함량은 96 mg $kg^{-1}$에서 133 mg $kg^{-1}$으로, 유효규산 함량은 81 mg $kg^{-1}$에서 116 mg $kg^{-1}$로 유의하게 많아졌고 CEC는 9.8 $cmol_c\;kg^{-1}$ 에서 11.4 $cmol_c\;kg^{-1}$로 유의하게 높아지는 결과를 보이고 있어 볏짚퇴비 시용에 따른 화학성 개량효과가 인정되었다. 토양유기탄소 함량은 처리별 유의적인 차이가 있었으며 토양깊이 0~7.5 cm에서는 관행구에 비하여 NPK+볏짚구, NPK+볏짚퇴비구에서 유의적으로 높았다. 시비 질소흡수량은 관행구 (질소 시비수준 100 kg $ha^{-1}$)에 비하여 NPK+볏짚구 (질소 시비수준 250 kg $ha^{-1}$) 및 NPK+볏짚퇴비구 (질소 시비수준 200, 250 kg $ha^{-1}$)에서 유의하게 많아지는 결과를 나타냈다. 질소이용률은 관행구 (질소 시비수준 100 kg $ha^{-1}$)에 비하여 NPK+볏짚퇴비구 (질소 시비수준 100, 150 kg $ha^{-1}$)에서 유의하게 높아지는 결과를 나타냈다. 논토양에서 유기자원 시용은 물리성 개선 및 비옥도를 향상시켜 벼의 시비질소흡수량 증가로 질소이용률을 높이는데 크게 기여한 것으로 생각된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This study was carried out to investigate the effects of fertilizer and organic resource annual dressing for 30 years of Jeonbug series (silt loam) on soil properties and rice N uptake in paddy field soil. In the study field, treatments including control (NPK), NPK+rice straw, NPK+rice straw compost...

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

  • 5월 하순~6월 상순에 걸쳐 재식거리 30 × 15 cm로 동진1호를 손 이앙 하였고 시비량 (P2O5 -K2O)=70 - 80 kg ha-1를 질소는 요소로 기비 50%, 분얼비 20%, 수비 20% 실비 10%로 4회분시, 인산은 용성인비를 전량기비, 칼리는 염화칼리로 기비 70%, 수비 30%로 2회분시 하였으며 수비는 출수 20일 전에 시비하였다.
  • 본 연구는 비료 및 유기자원을 30년 연용한 전북통(미사질양토) 논토양에서 수행하였다. 관행 (NPK), NPK+볏짚, NPK+볏짚퇴비와 질소 시비수준을 0, 100, 150, 200, 250 kg ha-1로 처리하였으며 토양의 이화학성 변화 및 유기탄소 함량, 토양과 식물체의 질소 흡수를 조사 및 분석한 결과는 다음과 같다. 관행구 (NPK)에 비하여 NPK+볏짚퇴비구에서 토양경도는 15.
  • 벼 수확 후 유기자원 시용 및 질소시비량 100 kg ha-1처리구에서 표토로부터 7.5 cm 깊이 간격으로 시료를 채취하였으며 채취한 시료는 토양입자의 크기에 따라 분류하여 활성유기탄소 (Active organic carbon; > 250 ㎛), 미립유기탄소 (Particulate organic carbon; 53 ㎛ >< 250 ㎛) 및 비활성유기탄소 (Inactive organic carbon;< 53 ㎛)로 구분하였다 (Fig 2).
  • 본 시험은 벼 재배시 유기자원으로 볏짚, 볏짚퇴비를 30년 동안 계속 시용하였을 때 토양이화학성, 토양 및 식물체의 질소 변동을 검토하였다.
  • 시비질소흡수량은 벼 수확 후 잎, 줄기 (볏짚) 및 곡실 (정조)을 채취하여 건조시킨 후 건물중을 측정하고, 분석 된 질소함량과 m2 당 주수를 곱하여 환산하였으며 질소이용률은〔시비구 질소흡수량 - 무시비구 질소흡수량〕/〔질소시비량〕× 100으로 계산하였다.
  • 처리내용은 주구로 관행구 (NPK), NPK+볏짚구, NPK+볏짚퇴비구로 하였고, 세구로 질소시비량을 0, 100, 150, 200, 250 kg ha-1 등 5수준으로 하였다. 시험구는 구당 12 m2로 하여 분할구배치법 3반복으로 배치하였다. 유기자원 중 볏짚 5 Mg ha-1을 이앙 전년 11월에 5~10 cm로 절단하여 시용하였고, 볏짚퇴비 10 Mg ha-1는 볏짚 시용량에 준하는 동량의 볏짚을 썩혀 완숙된 것을 시용 후 경운하였다.
  • 본 연구는 1979년부터 30년 동안 호남농업연구소 벼재배 포장 전북통 (Jeonbug series, fine silty, mixed nonacid Aeric Fluventic Haplaquepts)에서 동일비료 및 유기물을 시용한 영년 시험지에서 수행되었다. 처리내용은 주구로 관행구 (NPK), NPK+볏짚구, NPK+볏짚퇴비구로 하였고, 세구로 질소시비량을 0, 100, 150, 200, 250 kg ha-1 등 5수준으로 하였다. 시험구는 구당 12 m2로 하여 분할구배치법 3반복으로 배치하였다.

대상 데이터

  • 본 연구는 1979년부터 30년 동안 호남농업연구소 벼재배 포장 전북통 (Jeonbug series, fine silty, mixed nonacid Aeric Fluventic Haplaquepts)에서 동일비료 및 유기물을 시용한 영년 시험지에서 수행되었다.
  • 본 연구는 비료 및 유기자원을 30년 연용한 전북통(미사질양토) 논토양에서 수행하였다. 관행 (NPK), NPK+볏짚, NPK+볏짚퇴비와 질소 시비수준을 0, 100, 150, 200, 250 kg ha-1로 처리하였으며 토양의 이화학성 변화 및 유기탄소 함량, 토양과 식물체의 질소 흡수를 조사 및 분석한 결과는 다음과 같다.
  • 시험구는 구당 12 m2로 하여 분할구배치법 3반복으로 배치하였다. 유기자원 중 볏짚 5 Mg ha-1을 이앙 전년 11월에 5~10 cm로 절단하여 시용하였고, 볏짚퇴비 10 Mg ha-1는 볏짚 시용량에 준하는 동량의 볏짚을 썩혀 완숙된 것을 시용 후 경운하였다. 5월 하순~6월 상순에 걸쳐 재식거리 30 × 15 cm로 동진1호를 손 이앙 하였고 시비량 (P2O5 -K2O)=70 - 80 kg ha-1를 질소는 요소로 기비 50%, 분얼비 20%, 수비 20% 실비 10%로 4회분시, 인산은 용성인비를 전량기비, 칼리는 염화칼리로 기비 70%, 수비 30%로 2회분시 하였으며 수비는 출수 20일 전에 시비하였다.

이론/모형

  • 0)으로 추출 후 Kjeldahl 분해장치 (Kjeltec Auto Distillation, FOSS)를 사용하여 분석하였다. 식물체는 70℃에서 건조 후 분쇄된 시료를 습식분해 (H2O2-H2SO4)하여 총질소는 Kjeldahl법으로 분석하였다.
  • 토양물리성 중 토양3상 및 용적밀도는 100 ml Core로 채취하여 토양표준분석 · 측정법 (1990)에 준하여 조사하고, 토양경도는 산중식경도계 (Yamanaka)를 이용하여 지표경도를 측정하였다. 토양 및 식물체 분석방법은 농촌진흥청 농업과학기술원 분석법 (NIAST, 2000)에 준하여 유기물은 Tyurin법, 유효인산은 Lancaster법, 유효규산은 1N-NaOAc (pH 4.0)침출법, 무기태질소는 Kjeldahl법으로 측정하였고 치환성양이온은 1NNH4OAc (pH 7.0)로 침출시켜 ICP-OES (VISTA-MPX)을 이용하여 분석하였으며 CEC는 1N-NH4OAc (pH 7.0)으로 추출 후 Kjeldahl 분해장치 (Kjeltec Auto Distillation, FOSS)를 사용하여 분석하였다. 식물체는 70℃에서 건조 후 분쇄된 시료를 습식분해 (H2O2-H2SO4)하여 총질소는 Kjeldahl법으로 분석하였다.
  • 토양 유기탄소 측정은 건식연소법 (dry combustion)으로 고온 (800~1,000℃)을 이용 토양 중 탄소를 연소시켜 발생하는 이산화탄소를 CN Automatic Analyzer(Vario Max)를 이용하였다. 시비질소흡수량은 벼 수확 후 잎, 줄기 (볏짚) 및 곡실 (정조)을 채취하여 건조시킨 후 건물중을 측정하고, 분석 된 질소함량과 m2 당 주수를 곱하여 환산하였으며 질소이용률은〔시비구 질소흡수량 - 무시비구 질소흡수량〕/〔질소시비량〕× 100으로 계산하였다.
  • 토양물리성 중 토양3상 및 용적밀도는 100 ml Core로 채취하여 토양표준분석 · 측정법 (1990)에 준하여 조사하고, 토양경도는 산중식경도계 (Yamanaka)를 이용하여 지표경도를 측정하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
논토양 비옥도 관리 시 토양특성과 생산 환경조건에 맞는 기술의 적용이 필요한 이유는? 과거 논토양 비옥도관리는 생산성과 효율성 위주로 관리되었지만 근래에는 토양의 생산성과 환경의 조화뿐만 아니라 고품질 쌀 생산을 위한 보다 정밀한 관리가 요구되고 있다 (Kim et al, 2002). 이와 같이 환경 친화적으로 논토양을 관리하기 위해서는 토양의 물리화학성과 생물상의 적절한 균형 유지와 더불어 생산을 위해 투입되는 영농자재의 양이 벼의 생육이나 토양이 감내해 낼 수 있어야 하며 이러한 조절 능력 이상의 영농자재의 사용은 제한되어야 하기 때문에 토양특성과 생산 환경조건에 맞는 기술의 적용이 필요하다. 외국의 경우 장기 연용시험은 주로 밭작물을 대상으로 초기에는 단순히 3요소 등에 대한 필요성을 밝히기 위하여 주로 작물의 양분흡수형태 구명을 위한 시험을 실시하였으나 (Jenkinson, 1991) 최근에는 토양의 질과 생태계에 미치는 영향까지 고려하여 지속적으로 농업의 생산성을 유지할 수 있는 토양관리기술 개발에 초점을 맞추어 연구를 수행하고 있다(Granstedt and Kjellenberg, 1997).
최근 논토양 비옥도관리가 정밀하게 요구되는 이유는? 과거 논토양 비옥도관리는 생산성과 효율성 위주로 관리되었지만 근래에는 토양의 생산성과 환경의 조화뿐만 아니라 고품질 쌀 생산을 위한 보다 정밀한 관리가 요구되고 있다 (Kim et al, 2002). 이와 같이 환경 친화적으로 논토양을 관리하기 위해서는 토양의 물리화학성과 생물상의 적절한 균형 유지와 더불어 생산을 위해 투입되는 영농자재의 양이 벼의 생육이나 토양이 감내해 낼 수 있어야 하며 이러한 조절 능력 이상의 영농자재의 사용은 제한되어야 하기 때문에 토양특성과 생산 환경조건에 맞는 기술의 적용이 필요하다.
토양 중 유기탄소의 역할은? 농업적으로 토양 중 유기탄소는 질소비료 추천을 위한 질소공급 능력의 지표로 사용될 뿐만 아니라 (Frank and Roeth, 1996) 토양의 질을 평가하는 핵심 요인으로 토양관리를 위해 매우 중요하다. 토양 유기탄소는 토양의 보수력과 보비력을 증진시키고, 토양의 물리적 구조형성과 안정화에 주요한 역할을 하며 (Blanco-Canqui et al. 2006) 토양 수분 및 양분의 이동 기작에 상당한 영향을 미치는 것으로 보고되고 있다 (Nemes, 2005; Weil and Magdoff, 2004).
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참고문헌 (20)

  1. Blanco-Canqui, H., R. Lal, W.M. Post, R.C. Izaurralde, and M.J. Shipitalo. 2006. Organic carbon influences on soil particle density and rheological properties. Soil Sci. Soc. Am. J. 70:1407-1414. 

  2. Frank, K.D. and F.W. Roeth. 1996. Using soil organic matter to help make fertilizer and pesticide recommendations. p. 33-40. In Jerry M. Bogham et al. (ed.) Soil organic matter: Anlysis and interpretation. SSSA Special publication No. 46. SSSA, Madison, WI, USA. 

  3. Granstedt, A. and L. Kjellenberg. 1997. Long-term field experiment in Sweden : Effects of organic and inorganic fertilizers on soil fertility and crop quality. In Proceedings of an International Conference in Boston, University, Agricultural Production and Nutrition, Massachusetts March 19-21, 1997. 

  4. Jenkinson, D.S. 1991. The rothamsted long-term experiments : Are they still in use, Journal of Agronomy, 83:2-10. 

  5. Jung, W.K. and S.K. Kim. 2007. Soil organic carbon dynamics in Korean paddy soils. Korean J. Soil Sci. Fert. 40: 36-42. 

  6. Jung, W.K., S.K. Kim, B.Y. Yeon, and J.S. Noh. 2007. Long-term impacts of single rice cropping system on SOC dynamics. Korean J. Soil Sci. Fert. 40:292-297. 

  7. Kim, C.B., D.H. Lee, and J. Choi. 2002. Effects of soil improvement on the dependence of rice nutrient contents and grain quality. Korean J. Soil Sci. Fert. 35:296-305. 

  8. Kim, L.Y., H.J. Cho, and K.H. Han. 2004. Changes of physical properties of soil by organic material application in farm land. J. Korean Soc. Soil Sci. Fert. 37:304-314. 

  9. Kwak, H.K., C.S. Lee, and S.K. Lim. 1990. Influence of soil amendments on phosphorus response and changes of available phosphate amount in paddy soil. Res. Rept. RDA. 32:52-56. 

  10. Lal, R., J. Kimble, and R.F. Follett. 1997. Pedospheric processes and the carboncycle. p. 1-8. In Rattan Lal et al. (ed.) Soil process and the carbon cycle. CRC press. Boca Raton, FL, USA. 

  11. Miyaguchi, T. and Harada. 1969. Effect of green manure extracts to fate of nitrogen, iron and phosphorus in soil. Bull. Saga university. Japan. 28:1-16. 

  12. Nemes, A., Walter. J.R, and Y.A. Pachepsky. 2005. Influence of organic matter on the estimation of saturated hydraulic conductivity. Soil Sci. Soc. Am. J. 69:1330-1337. 

  13. NIAST. 2000. Method of soil and crop plant analysis. National Institute of Agricultural Science and Technology, Suwon, Korea. 

  14. Park, C.Y., J. Choi, K.D. Park, W.T. Jeon, H.Y. Kwon, and U.G. Kang. 2000. Change of physical properties on long-term fertilization of compost and silicate in paddy soils. Korean J. Soil Sci. Fert. 33:175-181. 

  15. SAS Institute. 2006. SAS Version 9.1.3. SAS Inst., Cary, NC. 

  16. Weil, R.R. and F. Magdoff. 2004. Significance of soil organic matter to soil quality and health. p. 1-43. In Fred Magdoff and Ray R. Weil (ed.) Soil organic matter in sustainable agriculture. CRC press. Boca Raton, FL, USA. 

  17. Yeon, B.Y., H.K. Kwak, Y.S. Song, H.J. Jun, H.J. Cho, and C.H. Kim. 2007. Changes in rice yield and soil organic matter content under continued application of rice straw compost for 50 years in paddy soil. Korean J. Soil Sci. Fert. 40:454-459. 

  18. Yoon, J.H. 1983. Parameters of soil phosphorus availability factors in predicting yield response and fertilizer recommendation (Ph. D. Thesis). Dong-Guk Univ. Seoul, Korea. 

  19. 土壤標準分析. 測定法委員會. 1990. 土壤標準分析. 測定法. 博友社. 東京, 日本. 

  20. 志賀一, 長谷川撤, ?村逸夫. 1982. 無堆肥, 化學肥料單用 及び堆肥連用水田土壤における 施肥窒素動向. 愛知農試硏報 14:53-59. 

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