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문제 정의
- 본 연구는 경남지역 논 토양에서 토성별 FAME 분석을 통한 토양 미생물 군집을 검토하였으며 주성분분석에 의한 주요 변동요인을 해석하여 친환경 토양관리를 위한 기초 자료를 제공하고자 수행하였다.
제안 방법
- 경남지역 논 토양의 미사질양토 11개소, 사양토 4개소, 양토 5개소를 선정하여 FAME 분석기법을 적용하여 미생물군집을 분석하였다. 곰팡이 지방산 함량은 양토가 76 nmol g-1로서 사양토 45 nmol g-1에 비해 유의적으로 많았다 (p< 0.
- 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).
- 논 토양 미생물 군집 분석 토양 미생물의 지방산 함량을 총 FAME 함량으로 나누어 미생물의 군집을 분석하였다 (Table 3). 논 토양 평균 미생물 군집은 미사질양토가 총세균이 32.
- 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.
- 토성별 토양 미생물 특성과 화학성은 5% 수준에서 Tukey’s studentized range test를 하였다. 또한, 토양 화학성분과 미생물 군집은 주성분 분석을 통하여 토양 유형에 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.
- 칼럼 온도는 170℃에서 270℃가 될 때까지 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.
- 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 미생물 군집 분석 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).
- 토양 시료조제 및 화학성분 분석방법 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.
대상 데이터
- 논 토양 지점 선정 및 시료채취 방법 경남지역 논 토양의 화학성분과 미생물상의 관계를 분석하기 위하여 2011년에 미사질양토 11개소, 사양토 4개소, 양토 5개소를 선정하였다. 토양은 비료를 시용하기 전인 3월부터 4월 사이에 표토를 0-15 cm 깊이에서 500 g 정도를 3반복으로 채취하였다.
- 논 토양 지점 선정 및 시료채취 방법 경남지역 논 토양의 화학성분과 미생물상의 관계를 분석하기 위하여 2011년에 미사질양토 11개소, 사양토 4개소, 양토 5개소를 선정하였다. 토양은 비료를 시용하기 전인 3월부터 4월 사이에 표토를 0-15 cm 깊이에서 500 g 정도를 3반복으로 채취하였다.
데이터처리
- 다변량 주성분 분석 및 통계분석 분석된 미생물 특성은 SAS 프로그램 9.1.3 버젼 (2006)을 사용하였다. 토성별 토양 미생물 특성과 화학성은 5% 수준에서 Tukey’s studentized range test를 하였다.
- 토성별 토양 미생물 특성과 화학성은 5% 수준에서 Tukey’s studentized range test를 하였다.
이론/모형
- 토양 미생물 군집 분석 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.
- 토양환경이 외부로부터 급격한 변화를 받게 되면 미생물의 군집은 영향을 받게 된다 (Lee and Kim, 2011; Lee and Yun, 2011). 미생물의 군집 비율은 fatty acid methyl ester (FAME) 방법을 사용하여 분석할 수 있다 (Kim and Lee, 2011; Lee et al., 2011; Macalady et al., 1998; Schutter and Dick, 2000). 경남지역 일반농경지에서 토성과 관련된 미생물의 군집은 밭 토양과 과수원 토양에서 보고된 바가 있지만 논 토양과 관련하여 토성별 미생물의 군집은 보고된 바가 없다.
- 토양 시료조제 및 화학성분 분석방법 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
- 논 토양 미생물 함량 비교 경남지역 논 토양의 토성별 미생물 함량을 FAME 방법으로 분석한 결과는 Table 1과 같다. 경남지역 논 토양 미생물 지방산 함량 평균값은 미사질양토에서 총 FAME 함량이 484 nmol g-1이었으며 총 세균함량은 159 nmol g-1, 그람음성 세균은 84 nmol g-1, 그람양성 세균은 61 nmol g-1, 방선균은 6.0 nmol g-1, 곰팡이는 68 nmol g-1, 내생균근균은 6.9 nmol g-1이었다. 사양토는총 FAME 함량이 331 nmol g-1이었으며 총 세균 함량은 101 nmol g-1, 그람음성 세균은 53 nmol g-1, 그람양성 세균은 39 nmol g-1, 방선균은 3.
- 또한, 경남 밭 토양 미생물체량은 양토에서 318 mg kg-1으로 미사질양토 135 mg kg-1 보다 유의적으로 높다고 하였다 (Lee and Ha, 2011a). 그리고 그람음성 세균과 그람양성 세균의 비율은 미사질양토 1.03, 양토 1.02 및 사양토 0.93으로 사양토에서 낮았으며 곰팡이와 세균의 비율은 사양토에서 0.71로 양토 0.54및 미사질양토 0.51에 비해 높았다. 토성에 따라 미사질양 토는 방선균 군집이 2.
- 경남지역 과수원 토양에서 토성별 총 FAME 함량은 미사질양토가 386 nmol g-1으로 가장 높았고 양토는 318 nmol g-1이었으며 사양토는 193 nmol g-1으로 낮았으나 유의적인 차이는 없었다 (Lee and Lee, 2011). 그리고 미사질양토는 내생균근균 3.6%, 사양토는 곰팡이 20.5%, 양토에서는 총 세균 28.8%, 그람음성 세균 13.8%, 그람양성 세균 13.0% 및 방선균 1.5%로 가장 높았으나 유의성은 없었다.
- 논 토양 미생물 군집 분석 토양 미생물의 지방산 함량을 총 FAME 함량으로 나누어 미생물의 군집을 분석하였다 (Table 3). 논 토양 평균 미생물 군집은 미사질양토가 총세균이 32.5%, 그람음성 세균은 17.0%, 그람양성 세균 12.5%, 곰팡이 14.1%, 내생균근균 1.43%로 사양토의 총 세균 30.3%, 그람음성 세균 16.2%, 그람양성 세균 11.7%, 곰팡이 13.6%, 내생균근균 1.19% 보다 많았으나 유의적인 차이는 없었다. 그러나 방선균 군집은 양토가 1.
- 미생물 스트레스 지표 토양 환경과 영양적인 스트레스 지표로 사용되는 cy19:0과 18:1ω7c 비율은 Fig. 1과 같이 미사질양토가 0.77로 사양토 0.47 보다 유의적으로 높았다 (p<0.05).
- 9 nmol g-1이었다. 사양토는총 FAME 함량이 331 nmol g-1이었으며 총 세균 함량은 101 nmol g-1, 그람음성 세균은 53 nmol g-1, 그람양성 세균은 39 nmol g-1, 방선균은 3.1 nmol g-1, 곰팡이는 45 nmol g-1, 내생균근균은 3.9 nmol g-1이었다. 곰팡이의 지방산 함량은양토가 사양토에 비해 유의적으로 많았으나 (p<0.
- 주성분 분석결과 미사질양토, 사양토, 양토는 유의적인 차이를 나타내지않았다. 제1주성분은 토양 유기물 함량 (1.96)이 가장 크게기여하였으며 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.
- 2%의 자료를 설명할 수 있었다. 주성분 분석결과 미사질양토, 사양토, 양토는 유의적인 차이를 나타내지않았다. 제1주성분은 토양 유기물 함량 (1.
- , 2011). 주성분 분석결과 제1주성분이 40.9%, 제2주성분이 20.3%로서 전체 61.2%의 자료를 설명할 수 있었다. 주성분 분석결과 미사질양토, 사양토, 양토는 유의적인 차이를 나타내지않았다.
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