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문제 정의
- R/O 농축액비와 농축액비에 친환경 농자재를 혼합한 액비의 상추 수경재배 적용 가능성을 평가하기 위하여 정식 후 20일에 조사한 상추의 수량구성요소인 엽수, 엽장, 엽폭 등의 생육특성을 조사하여 표 5에 나타내었다. 상추의 엽장, 엽폭은 농축액비구에서 각각 15.
- 도입을 검토하였다. 그리고 양액재배 적용 시 기초자료로 활용 할 수 있도록 R/O 농축액비와 더불어 농축액비중 부족성분을 보충하기 위하여 몇가지 친환경농자재를 첨가하여 제조한 액비의 특성을 검토하고 공시작물로서 상추의 생육과 수량에 미치는 영향을 검토하였다.
- 본 연구는 시설재배에서 관비, 양액재배에가축액비를 활용하기 위하여 한외여과막 (UF) 분리 후 역삼투막(RO)에서 농축액비를 제조하였다. 농축액비의 양분불균형을 조정하기 위하여 친환경농자재를 첨가하여 액비를 제조하였다.
- 본 연구는 호기성 액비로 많은 농가에서 생산하고 있는 폭기조 발효액을 양액재배에적용하고자 부유물질을 제거하고 비효 성분을 농축하기 위하여 분리막 (U/F)과 R/O 연계공정 도입을 검토하였다. 그리고 양액재배 적용 시 기초자료로 활용 할 수 있도록 R/O 농축액비와 더불어 농축액비중 부족성분을 보충하기 위하여 몇가지 친환경농자재를 첨가하여 제조한 액비의 특성을 검토하고 공시작물로서 상추의 생육과 수량에 미치는 영향을 검토하였다.
제안 방법
- 농축액비의 양분불균형을 조정하기 위하여 친환경농자재를 첨가하여 액비를 제조하였다. 처리구는 농축액비와 친환경 농자재를 혼합하여 시용하는 조합처리를 두었으며 농축액비 단독처리구 (CS), 농축액비의 부족성분인 인산을 보충한 농축액비+골분혼합처 리구 (CS+BM), 농축액비 에 인산, 질소 성분 보충을 위한 골분, 동물성아미노산 혼합처리 구 (CS+BM+AA), 농축액비에 인산, 질소, 무기물 성분 보충을 위한 골분, 동물성 아미노산, 해초분말 혼합처 리구 (CS+BM+AA+ SW)와 대조구로 원예연구소 상추 표준양액구 (NS) 등、5개 처리구를 두었다.
- 배출하였다. 배출수의 수질에 직접적인 영향을 미치는 질소나 단백질 등의 성분을 안정적으로 배제하고 저분자의 유기물과 무기염류만을 투과 시킴으로 처리수의 수질을 안정화시켰다. UF 배출수의 수질에 비하여 농축수는 점진적으로 일반수질 항목의 수치가 높아졌다(이규승 1998 ; 황 등, 2000).
- 본 시험은 농축액비와 농축액비에 친환경 농자재를 혼합하여 시용하는 조합처리를 병행하였다(표 1). 처리구는 농축액비 처리구 (CS), 농축액비의 부족성분인 인산을 보충하기 위한 농축액비+골분 혼합처리구 (CS + BM), 농축액비에 인산, 질소 성분 보충을 위한 골분, 동물성아미노산 혼합처리구 (CS + BM + AA), 농축액비에 인산, 질소, 무기물 성분 보충을 위하여 골분, 동물성아미노산, 해초 분말 혼합처 리구 (CS + BM + AA + SW)를 두었고, 대조구로 원예연구소 상추 표준양액구 (NS) 등 5개 처리구를 두었다.
- 본 연구의 양돈분뇨 처리시설은 강원도 횡성군의 스크레파 축사 농가에 설치하였으며, 처리공정은 슬러리저장조, 원심분리조, 탈질조, 폭기조, U/F-RDM 및 R/O 순서로 구성되어 있다.
- 처리구는 농축액비와 친환경 농자재를 혼합하여 시용하는 조합처리를 두었으며 농축액비 단독처리구 (CS), 농축액비의 부족성분인 인산을 보충한 농축액비+골분혼합처 리구 (CS+BM), 농축액비 에 인산, 질소 성분 보충을 위한 골분, 동물성아미노산 혼합처리 구 (CS+BM+AA), 농축액비에 인산, 질소, 무기물 성분 보충을 위한 골분, 동물성 아미노산, 해초분말 혼합처 리구 (CS+BM+AA+ SW)와 대조구로 원예연구소 상추 표준양액구 (NS) 등、5개 처리구를 두었다. 상추 (Lactuca sativa L.)를 공시하여 수경재배에서 상추의 '생육과 수량에 미치는 액비의 영향을 검토하였다.
- 폭기조는 1차 및 2차 폭기조가 있으며 각각 처리시간은 20일이다. 소포는 폭기조가안정화되기 전인 가동초기에는 소포제 투입으로 행하였으며, 안정화 후에는 폭기조에서 탈질 조로 반송하는 반송수를 산포하여 행하였으며 더이상 소포제는 사용하지 않았다. 소포구는 노즐 사용시 가축털에 의해 막히는 현상이 빈번하여 파이프를 개조하여 사용하였다.
- 4 X 6 m) 크기로 제작하였다. 양액은 70L 용량의 양액통에 양수량 40L/min의 수중 펌프를 사용하여 주야간 매 1시간 마다 15분씩 급액 되도록 하였다. 재배상은 800 X 70M5 cm(길이 X 너비 X 깊이) 의암면배지상의 바닥에 0.
- 공시품종은 청 치 마상추(흥농종묘) 사용하였다. 정식은 20cm 간격으로 1주씩 심어 재식 거리를 20x20cm로 하였다’ 시험구는 임의배치 3반복으로 배치하였다.
-
5. 조사내용
조사항목은 초장, 줄기직경, 지상부 생체중 및 건물중, 엽록소 함량 등으로 하였다. 건물 수량은 생체중을 측정한 후 건조기에 넣어 700에서 24시간 건조시켜 건물중을 측정하였다.
- 1). 처리구는 농축액비 처리구 (CS), 농축액비의 부족성분인 인산을 보충하기 위한 농축액비+골분 혼합처리구 (CS + BM), 농축액비에 인산, 질소 성분 보충을 위한 골분, 동물성아미노산 혼합처리구 (CS + BM + AA), 농축액비에 인산, 질소, 무기물 성분 보충을 위하여 골분, 동물성아미노산, 해초 분말 혼합처 리구 (CS + BM + AA + SW)를 두었고, 대조구로 원예연구소 상추 표준양액구 (NS) 등 5개 처리구를 두었다. 처리구별 첨가한 친환경농자재의 종류에서 골분은 흥창산업의 분말골분, 아미노산은 동물성 아미노산 분말, 해초는 흙살림의 수용성 해초추출분 말을 이용하였다.
- 농축액비의 양분불균형을 조정하기 위하여 친환경농자재를 첨가하여 액비를 제조하였다. 처리구는 농축액비와 친환경 농자재를 혼합하여 시용하는 조합처리를 두었으며 농축액비 단독처리구 (CS), 농축액비의 부족성분인 인산을 보충한 농축액비+골분혼합처 리구 (CS+BM), 농축액비 에 인산, 질소 성분 보충을 위한 골분, 동물성아미노산 혼합처리 구 (CS+BM+AA), 농축액비에 인산, 질소, 무기물 성분 보충을 위한 골분, 동물성 아미노산, 해초분말 혼합처 리구 (CS+BM+AA+ SW)와 대조구로 원예연구소 상추 표준양액구 (NS) 등、5개 처리구를 두었다. 상추 (Lactuca sativa L.
- 엽록소 측정치 (SPAD reading value)는 간이 엽록소측정장치 (Minolta Japan, SPAD-502)을 이용하였다. 측정엽은 중상위엽으로 하였으며 반복당 5주씩, 1주당 10회씩 측정하여 평균처리 하였다. 기타 생육 특성은 농촌진흥청이 제시한 농사시험연구조사기준(농촌진흥청, 1995)에 의거하여 조사하였다.
대상 데이터
- 공시품종은 청 치 마상추(흥농종묘) 사용하였다. 정식은 20cm 간격으로 1주씩 심어 재식 거리를 20x20cm로 하였다’ 시험구는 임의배치 3반복으로 배치하였다.
- 처리구별 첨가한 친환경농자재의 종류에서 골분은 흥창산업의 분말골분, 아미노산은 동물성 아미노산 분말, 해초는 흙살림의 수용성 해초추출분 말을 이용하였다. 농자재의 사용 방법에서 골분은 3% 구연산 용액에 20일간 용출시킨 후 사용하였으며 동물성아미노산과 해초 분말은 물에 녹여 사용하였다.
- 05 mm 두께의 PE 필름을 깔았다. 대조구 양액은 원예연구소의 상추 배지경 양액재배 전용 배양액을 공급하였다. 1일 양액 투입량은 주당 1~2/로 하였다.
- 폭기조 MLSS 농도는 15,000 mg/1 이상 유지하였다. 분리막은 최 등(2003)이 사용한한외 여과 회 전판형분리 막 모듈 (RDM)과 디스크 튜브 (DT) 역삼투 분리 막 모듈을 사용하였다.
- 상추 생육조사는 처리구당 20개체를 선정하여 조사하였다. 엽록소 측정치 (SPAD reading value)는 간이 엽록소측정장치 (Minolta Japan, SPAD-502)을 이용하였다.
- 상추 재배시험은 2008년에 강원도 횡성군 반곡리 농가 비닐하우스에서 수행하였다. 공시품종은 청 치 마상추(흥농종묘) 사용하였다.
- 양액은 70L 용량의 양액통에 양수량 40L/min의 수중 펌프를 사용하여 주야간 매 1시간 마다 15분씩 급액 되도록 하였다. 재배상은 800 X 70M5 cm(길이 X 너비 X 깊이) 의암면배지상의 바닥에 0.05 mm 두께의 PE 필름을 깔았다. 대조구 양액은 원예연구소의 상추 배지경 양액재배 전용 배양액을 공급하였다.
- 처리구는 농축액비 처리구 (CS), 농축액비의 부족성분인 인산을 보충하기 위한 농축액비+골분 혼합처리구 (CS + BM), 농축액비에 인산, 질소 성분 보충을 위한 골분, 동물성아미노산 혼합처리구 (CS + BM + AA), 농축액비에 인산, 질소, 무기물 성분 보충을 위하여 골분, 동물성아미노산, 해초 분말 혼합처 리구 (CS + BM + AA + SW)를 두었고, 대조구로 원예연구소 상추 표준양액구 (NS) 등 5개 처리구를 두었다. 처리구별 첨가한 친환경농자재의 종류에서 골분은 흥창산업의 분말골분, 아미노산은 동물성 아미노산 분말, 해초는 흙살림의 수용성 해초추출분 말을 이용하였다. 농자재의 사용 방법에서 골분은 3% 구연산 용액에 20일간 용출시킨 후 사용하였으며 동물성아미노산과 해초 분말은 물에 녹여 사용하였다.
데이터처리
- 기타 생육 특성은 농촌진흥청이 제시한 농사시험연구조사기준(농촌진흥청, 1995)에 의거하여 조사하였다. 통계처리는 모든 자료들에 대하여 SAS package (SAS Institute, 1998)의 GLM procedure 로 분산분석을 실시하였으며, Duncan's new multiple test를 이용하여 95% 수준에서 유의성을 검정하였다.
이론/모형
- 따라 분석하였다. pH는 ORION model 420A를 사용하여 이온전극법 (Ionic electronic method), EC (EC (Electronic Conductivity: mS)) 는 TOA model CM*7B를 사용하여 측정하였다. 또한, T-N (Total Nitrogen)은 spectrqiiotometric method, T-P (Total Phosphates)는 Ascorbic acid method로 분석하였다.
- 각 항목의 분석방법은 폐기물 공정시험법에 따라 분석하였다. pH는 ORION model 420A를 사용하여 이온전극법 (Ionic electronic method), EC (EC (Electronic Conductivity: mS)) 는 TOA model CM*7B를 사용하여 측정하였다.
- 측정엽은 중상위엽으로 하였으며 반복당 5주씩, 1주당 10회씩 측정하여 평균처리 하였다. 기타 생육 특성은 농촌진흥청이 제시한 농사시험연구조사기준(농촌진흥청, 1995)에 의거하여 조사하였다. 통계처리는 모든 자료들에 대하여 SAS package (SAS Institute, 1998)의 GLM procedure 로 분산분석을 실시하였으며, Duncan's new multiple test를 이용하여 95% 수준에서 유의성을 검정하였다.
- 8의 분석방법을 적용하였다. 단, Sodiume EPA method 200.9의 분석 방법을 적용하였다. 단종 다가원소 분석에는 AA (Perkin Elmer model : 5100PC)를 사용하였으며, EPA Method 3050B의 전처리방법과 EPA Method 2009의 분석방법을 적용하였다.
- 9의 분석 방법을 적용하였다. 단종 다가원소 분석에는 AA (Perkin Elmer model : 5100PC)를 사용하였으며, EPA Method 3050B의 전처리방법과 EPA Method 2009의 분석방법을 적용하였다.
- pH는 ORION model 420A를 사용하여 이온전극법 (Ionic electronic method), EC (EC (Electronic Conductivity: mS)) 는 TOA model CM*7B를 사용하여 측정하였다. 또한, T-N (Total Nitrogen)은 spectrqiiotometric method, T-P (Total Phosphates)는 Ascorbic acid method로 분석하였다. 이온성 원소(F~ : Fluoride ion, NO厂:Nitrite Nitrogen, NO3 : Nitrate Nitrogen, PO4 : Orthophosphates, NHj: ammoniac Nitrogen, SO? : Sulfuric ion, Cl-: Chloride ion) 분석에는 IC (Dionex model: DX-120) 를 사용하였으며, Standard method 4110으로 분석하였다.
- 이온성 원소(F~ : Fluoride ion, NO厂:Nitrite Nitrogen, NO3 : Nitrate Nitrogen, PO4 : Orthophosphates, NHj: ammoniac Nitrogen, SO? : Sulfuric ion, Cl-: Chloride ion) 분석에는 IC (Dionex model: DX-120) 를 사용하였으며, Standard method 4110으로 분석하였다. 미량원소의 분석에는 ICP-MS (Varian model: Ultramass 700)를 사용하였으며, EPA Method 3050B의 전처리방법과 EPA Method 200.8의 분석방법을 적용하였다. 단, Sodiume EPA method 200.
- 또한, T-N (Total Nitrogen)은 spectrqiiotometric method, T-P (Total Phosphates)는 Ascorbic acid method로 분석하였다. 이온성 원소(F~ : Fluoride ion, NO厂:Nitrite Nitrogen, NO3 : Nitrate Nitrogen, PO4 : Orthophosphates, NHj: ammoniac Nitrogen, SO? : Sulfuric ion, Cl-: Chloride ion) 분석에는 IC (Dionex model: DX-120) 를 사용하였으며, Standard method 4110으로 분석하였다. 미량원소의 분석에는 ICP-MS (Varian model: Ultramass 700)를 사용하였으며, EPA Method 3050B의 전처리방법과 EPA Method 200.
성능/효과
- 1. UF/RO 공정 을 통하여 SS (Suspended solid)의 수치가 20 이하로 양액 재배시 막힘 문제가 없는 액비의 생산이 가능하였다. UF/ RO에서 생산된 농축액의 비료가치는 식물생육에 필요한 질소, 칼리, 황 등 다량의 다량원소와 다양한 미량원소를 함유하고 있어서 비료로서 가치가 있었으나 칼리함량이 상대적으로 높고 질소, 인산 함량이 낮아 농축액비 (CS) 단독처 리구는 양분의 불균형을 초래하여 생육이 불량하여 상추수량이 화학양액대비 51%의 저조한 수량을 나타내었다.
- 2. 농축액비에 골분, 동물성아미노산, 해초 분말을 혼합한 시용구는 대조구인 표준양액과 대비 84% 상추수량을 나타내었다. 따라서 농축액비에 골분, 동물성아미노산, 해초 분말을 첨가한 혼합용액을 조제하면 화학양액에비하여 수량감소가 16% 있었으나 유기물에서 유래한 액비로 상추 수경재배에 활용이 가능 할 것으로 판단된다.
- UF/RO 공정 을 통하여 SS (Suspended solid)의 수치가 20 이하로 양액 재배시 막힘 문제가 없는 액비의 생산이 가능하였다. UF/ RO에서 생산된 농축액의 비료가치는 식물생육에 필요한 질소, 칼리, 황 등 다량의 다량원소와 다양한 미량원소를 함유하고 있어서 비료로서 가치가 있었으나 칼리함량이 상대적으로 높고 질소, 인산 함량이 낮아 농축액비 (CS) 단독처 리구는 양분의 불균형을 초래하여 생육이 불량하여 상추수량이 화학양액대비 51%의 저조한 수량을 나타내었다.
- 골분 첨가구에서의 상추 생체중은 대조구 대비 66%로 저조한 생산을 나타내었다. 그러 나 골분, 아미 노산 혼합처리 구 (CS + BM + AA, CS + BM + AA + SW)의 생체중은 대조 구인 양액처리구 대비 각각 79, 84%를 나타내어 대조구인 화학양액에는 미치지 못하나 상추의 유기양액 재배가 가능하였다.
- 5 cm로 대조구인 원예연 양액처리구 보다 유의하게 낮았다. 그러나 농축액비(CS)에 질소성분인 동물성아미노산을 첨가한 처리구(CS+BM+AA)와, 해초분말혼합구 (CS+BM+AA+SW)는 농축액비 처리구 보다 엽장, 엽폭, 엽수의 생육특성이 유의성 있게 높아졌다.
- 표 7과 같다. 농축액비 (CS) 처리 구의 상추의 주당 생체중은 29.4 g으로 대조구인양액시용구 대비 62%의 생체중를 나타내었다. 골분 첨가구에서의 상추 생체중은 대조구 대비 66%로 저조한 생산을 나타내었다.
- 표 4와 같다. 농축액비 (CS)는 질소, 인산, 칼륨의 조성비율이 1 : 0.02 : 9.9로 인산 성분이 부족하고 칼륨 함량이 높았다. 농축액비의 부족한 인산을 보충하기 위하여 골분을 구연산에 녹여 혼합한 결과 인산성분 함량이 32에서 425mg/Z로 증가하였다.
- 농축액비에서 CODcr의 함량이 4, 500mg// 로 COD 함량이 높아 토양에 유기물 공급 효과가 기대되었다. UF 여과액과 농축액의 중금속 함량은 표 3과 같다.
- 9로 인산 성분이 부족하고 칼륨 함량이 높았다. 농축액비의 부족한 인산을 보충하기 위하여 골분을 구연산에 녹여 혼합한 결과 인산성분 함량이 32에서 425mg/Z로 증가하였다. 그러나 골분의 인산 함량이 20% 내외인 것을 고려하면 골분에 함유된 인산이 충분히 용출되지 않아서 추가 연구 검토가 필요 할 것으로 보인다.
- 농축액비에 골분, 동물성아미노산, 해초 분말을 혼합한 시용구는 대조구인 표준양액과 대비 84% 상추수량을 나타내었다. 따라서 농축액비에 골분, 동물성아미노산, 해초 분말을 첨가한 혼합용액을 조제하면 화학양액에비하여 수량감소가 16% 있었으나 유기물에서 유래한 액비로 상추 수경재배에 활용이 가능 할 것으로 판단된다.
- 그러나 골분의 인산 함량이 20% 내외인 것을 고려하면 골분에 함유된 인산이 충분히 용출되지 않아서 추가 연구 검토가 필요 할 것으로 보인다. 또한 농축액비의 질소 성분 보충을 위하여 동물성아미노산을 혼합 한 결과 질소 함량이 1, 491 mg/Z 에서 2, 102mg/, 로 증가하였다. 또한 해초분말 혼합처리구는 칼륨 함량이 증가되었다.
- 질소성분 함량이 높아진 동물성 아미노산 혼합구에서는 농축액비 단독 시용구에 비하여 상추의 수량이 증가되어 대조 구인 양액 대비 각각 78, 84%의 수량에 도달하였다. 본 연구 결과에서 수경재배에서 농축액비의 단독시용은 유기양액의 대체가 불가능하였고 농축액비에 골분, 아미노산 등 부산물 재료의 첨가구는 수량은 16% 저하되지만 화학양액을 대체 할 수 있을 것으로 보인다.
- 0 g로 양액 대조구 대비 각각 47, 48%의 수량을 나타내어 정식 후 20일 보다 수량감소가 더 커졌다. 상추 생체중은 인산, 질소성분 보충구(CS + BM + AA + SW)에서 대조구 대비 84%의 생체중을 나타내었다.
- 상추의 엽장, 엽폭은 농축액비구에서 각각 15.1 cm, 7.5 cm로 대조구인 원예연 양액처리구 보다 유의하게 낮았다. 그러나 농축액비(CS)에 질소성분인 동물성아미노산을 첨가한 처리구(CS+BM+AA)와, 해초분말혼합구 (CS+BM+AA+SW)는 농축액비 처리구 보다 엽장, 엽폭, 엽수의 생육특성이 유의성 있게 높아졌다.
- 엽록소 측정치는 식물체 영양상태를 나타내는 간접지표이다. 엽록소 측정치는 농축액비시용구에서 가장 낮았으나, 농축액비와 부산물 혼합시용구 (CS + BM + AA + SW)는 36.8로 대조구와 대등하게 높았다.
- 표 8과 같다. 정식후 농축액비 시용구의 생체 및 건물중은 각각 56.4, 7.0 g로 양액 대조구 대비 각각 47, 48%의 수량을 나타내어 정식 후 20일 보다 수량감소가 더 커졌다. 상추 생체중은 인산, 질소성분 보충구(CS + BM + AA + SW)에서 대조구 대비 84%의 생체중을 나타내었다.
후속연구
- 농축액비의 부족한 인산을 보충하기 위하여 골분을 구연산에 녹여 혼합한 결과 인산성분 함량이 32에서 425mg/Z로 증가하였다. 그러나 골분의 인산 함량이 20% 내외인 것을 고려하면 골분에 함유된 인산이 충분히 용출되지 않아서 추가 연구 검토가 필요 할 것으로 보인다. 또한 농축액비의 질소 성분 보충을 위하여 동물성아미노산을 혼합 한 결과 질소 함량이 1, 491 mg/Z 에서 2, 102mg/, 로 증가하였다.
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