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문제 정의
- 그러나 경남지역 논 토양에서 지형적인 조건에 따른 미생물 군집 변화에 대한 연구결과는 전무한 실정이다. 따라서 본 연구는 경남지역 곡간 및 선상지 10개소와 하성평탄지 10개소를 대상으로 FAME 분석을 통한 토양 미생물 군집을 검토하였으며 주성분분석에 의한 주요 변동요인을 해석하여 친환경 토양관리를 위한 기초 자료를 제공하고자 수행하였다.
제안 방법
- 그리고 그람음성 세균과 그람양성 세균의 비율, 곰팡이와 총 세균의 비율을 구하였으며 cy17:0와 16:1ω7c 비율 및 cy19:0와 18:1ω7c 비율은 토양에서 미생물 스트레스 지표로 사용하였다 (Bossio and Scow, 1998).
- 미생물 군집은 개별적으로 미생물이 가지고 있는 고유 세포벽 지방산을 분석하는 FAME 방법을 이용하였다 (Schutter and Dick, 2000). 또한, 미생물의 정량은 internal standard 19:0을 이용하여 분석하였다. 미생물 군집 분석은 GC Agilent 6890N (Agilent Technologies, USA)과 HP-ULTRA 2 capillary column (25 m × 0.
- 지형별 토양 미생물 특성과 화학성은 5% 수준에서 최소유의차 검정 (LSD)을 하였다. 또한, 토양 화학성분과 미생물 군집은 주성분 분석을 통하여 지형에 따른 차이를 비교 검토하였다.
- 미생물 군집 분석은 GC Agilent 6890N (Agilent Technologies, USA)과 HP-ULTRA 2 capillary column (25 m × 0.2 mm × 0.33 µm film thickness, Agilent Technologies, USA)을 이용하였다.
- 미생물 군집 분석을 위해 채취한 토양은 -20℃에 2일간 보관하여 동결건조 한 후 미생물 군집 분석에 사용하였다. 미생물 군집은 개별적으로 미생물이 가지고 있는 고유 세포벽 지방산을 분석하는 FAME 방법을 이용하였다 (Schutter and Dick, 2000).
- 칼럼 온도는 170℃에서 270℃가 될 때 까지 분당 5℃씩 가온하였고 마지막 270℃에서 2분간 유지하였다. 분석된 미생물 세포벽 지방산은 MIDI software program package (MIDI, Inc., Newark, DE)을 이용하여 각각의 지방산에 대한 미생물 군집을 분석하였다 (Hamel et al., 2006). 총 세균은 i15:0, a15:0, 15:0, i16:0, 16:1ω9, 16:1ω7, i17:0, a17:0, 17:0, cy17:0, 18:1ω7c 및 cy19:0 함량을 합산하여 분석하였다 (Macalady et al.
- 3 버젼 (2006)을 사용하였다. 지형별 토양 미생물 특성과 화학성은 5% 수준에서 최소유의차 검정 (LSD)을 하였다. 또한, 토양 화학성분과 미생물 군집은 주성분 분석을 통하여 지형에 따른 차이를 비교 검토하였다.
- 채취한 토양은 실험실에서 7일간 풍건하여 2 mm 체를 통과된 것을 화학성분 분석에 사용하였다. 화학성분 분석은 농촌진흥청 농업과학기술원 토양 및 식물체 분석법 (NIAST, 2000)을 적용하여 분석하였다.
- 총 세균은 i15:0, a15:0, 15:0, i16:0, 16:1ω9, 16:1ω7, i17:0, a17:0, 17:0, cy17:0, 18:1ω7c 및 cy19:0 함량을 합산하여 분석하였다 (Macalady et al., 1998; Schutter and Dick, 2000).
- 토양 미생물의 함량을 총 FAME 함량으로 나누어 미생물의 군집을 분석하였다 (Table 2). 논 토양 평균 미생물 군집은 곡간 및 선상지가 총 세균이 32.
대상 데이터
- 경남지역 논 토양의 화학성분과 미생물상의 관계를 분석하기 위하여 2011년에 곡간 및 선상지 10개소, 하성평탄지 10개소를 선정하였다. 토양은 비료를 시용하기 전인 3월부터 4월 사이에 표토를 0-15 cm 깊이에서 500 g 정도를 3반복으로 채취하였다.
- 경남지역 논 토양의 화학성분과 미생물상의 관계를 분석하기 위하여 2011년에 곡간 및 선상지 10개소, 하성평탄지 10개소를 선정하였다. 토양은 비료를 시용하기 전인 3월부터 4월 사이에 표토를 0-15 cm 깊이에서 500 g 정도를 3반복으로 채취하였다.
데이터처리
- 분석된 미생물 특성은 SAS 프로그램 9.1.3 버젼 (2006)을 사용하였다. 지형별 토양 미생물 특성과 화학성은 5% 수준에서 최소유의차 검정 (LSD)을 하였다.
이론/모형
- 미생물 군집 분석을 위해 채취한 토양은 -20℃에 2일간 보관하여 동결건조 한 후 미생물 군집 분석에 사용하였다. 미생물 군집은 개별적으로 미생물이 가지고 있는 고유 세포벽 지방산을 분석하는 FAME 방법을 이용하였다 (Schutter and Dick, 2000). 또한, 미생물의 정량은 internal standard 19:0을 이용하여 분석하였다.
- 채취한 토양은 실험실에서 7일간 풍건하여 2 mm 체를 통과된 것을 화학성분 분석에 사용하였다. 화학성분 분석은 농촌진흥청 농업과학기술원 토양 및 식물체 분석법 (NIAST, 2000)을 적용하여 분석하였다.
성능/효과
- The Fisher’s least significant difference (LSD) was used to detect and separate the mean treatment differences at 5.0% levels of significance.
- 경남지역 논 토양의 지형별 미생물 함량을 FAME 방법으로 분석한 결과는 Table 1과 같다. 경남지역 논 토양 미생물 함량 평균값은 곡간 및 선상지에서 총 FAME 함량이 545 nmol g-1이었으며 총 세균 함량은 179 nmol g-1, 그람음성 세균은 96 nmol g-1, 그람양성 세균은 67 nmol g-1, 방선균은 7.1 nmol g-1, 곰팡이는 78 nmol g-1, 내생균근균은 8.3 nmol g-1이었다. 하성평탄지는 총 FAME 함량이 373 nmol g-1이었으며 총 세균 함량은 114 nmol g-1, 그람음성 세균은 57 nmol g-1, 그람양성 세균은 46 nmol g-1, 방선균은 4.
- 곡간 및 선상지의 미생물체 탄소 함량은 총 FAME 함량 (p<0.01), 총 세균 (p<0.001), 그람음성 세균 (p<0.001), 곰팡이 (p<0.05) 및 토양 글로말린 함량 (p<0.01)과 유의적인 정의상관이 있었다.
- 논 토양에서 곡간 및 선상지는 하성평탄지에 비해 총 FAME, 총 세균, 그람음성 세균, 그람양성 세균, 방선균, 곰팡이, 내생균근균 함량이 높았다 (p<0.05).
- 따라서 이러한 결과는 Table 3과 같이 토양 유기물 함량이 35 g kg-1으로 하성평탄지에 비해 유의적으로 높았고 (p<0.05) 밭 토양 30 g kg-1 (Lee and Zhang, 2011)과 과수원 토양 22 g kg-1 (Lee and Ha, 2011) 보다 높아 미생물의 먹이인 탄소가 풍부하여 그람음성 세균 함량이 많아진 것으로 판단되었다.
- 그리고 경남지역 지형별 과수원 토양의 총 FAME 함량은 구릉지가 377 nmol g-1으로 가장 높았으며 곡간 및 선상지가 308 nmol g-1, 산록경사지 306 nmol g-1을 나타냈으며 유의적인 차이는 없었다 (Lee and Lee, 2011). 또한, 지형별 미생물은 곡간 및 선상지에서 곰팡이 17.8%, 내생균근균 3.4%로 가장 높았으나 유의적인 차이는 없었다.
- 이러한 결과로 인하여 토양 양이온 치환용량도 곡간 및 선상지에서 15.0 cmoc kg-1으로 하성평탄지 12.9 cmoc kg-1 보다 높았다 (p<0.05).
- 05). 제1주성분은 토양 유기물 함량 (1.96)이 가장 크게 기여하였으며 총 세균 (1.88), 탈수소효소 활성 (1.80), 미생물체량 (1.79), 글로말린 함량 (1.66), 양이온 치환용량 (1.46), 그람음성 세균 (1.40)과 방선균 (1.29) 비율 순으로 정의 기여를 하였으며 곰팡이 (-0.72)는 부의 기여를 하는 것으로 나타났다. 반면 제2주성분은 그람양성 세균 (1.
- 주성분 분석결과 곡간 및 선상지와 하성평탄지는 PC1에서 유의적인 차이를 나타냈다 (p<0.05).
- , 2011). 주성분 분석결과 제1주성분이 40.9%, 제2주성분이 20.3%로서 전체 61.2%의 자료를 설명할 수 있었다. 주성분 분석결과 곡간 및 선상지와 하성평탄지는 PC1에서 유의적인 차이를 나타냈다 (p<0.
- 토양 미생물체량은 곡간 및 선상지가 1,266 mg kg-1으로 하성평탄지 578 mg kg-1 보다 유의적으로 많았으며 (p<0.05) 탈수소효소 활성도 곡간 및 선상지가 204 ㎍ TPF g-1 24h-1으로 하성평탄지 93 ㎍ TPF g-1 24h-1보다 유의적으로 많았다 (p<0.05).
- 토양 환경과 영양적인 스트레스 지표로 사용되는 cy19:0과 18:1ω7c 비율은 Fig. 1과 같이 곡간 및 선상지에서 0.89로 하성평탄지 0.49 보다 유의적으로 높았다 (p<0.05).
- 3 nmol g-1이었다. 하성평탄지는 총 FAME 함량이 373 nmol g-1이었으며 총 세균 함량은 114 nmol g-1, 그람음성 세균은 57 nmol g-1, 그람양성 세균은 46 nmol g-1, 방선균은 4.1 nmol g-1, 곰팡이는 52 nmol g-1, 내생균근균은 4.4 nmol g-1이었다. 이러한 결과는 시설고추 재배지 (Lee et al.
후속연구
- 논 토양 지형에 따른 미생물 군집은 토양 화학성과 토양 탈수소효소 활성 등 복잡한 관계를 형성하고 있어 토양 생태계 관리가 매우 어렵다. 따라서 경남지역 논 토양의 미생물 군집을 다양하게 유지하기 위해서는 지속적인 모니터링이 필요할 것으로 생각된다.
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