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문제 정의
- 따라서 본 연구는 논에서 무경운 유기농업과 관행농업의 토양 미생물 다양성에 대한 계절적 변화를 연구하여 생태적 원리에 부합하는 유기농업의 장점을 밝혀내고 나아가 유기농업 발전에 기여코자 수행하였다.
제안 방법
- 0% 유의수준에서 F 검정을 실시하였다. 또한, 분석된 토양 미생물 개체수는 주성분 분석을 통하여 무경운 유기농업 시험구와 경운 관행 농업 시험구의 차이를 비교 검토하였다.
- 무경운 유기농업 시험구와 경운 관행농업 시험구의 토양 미생물 변화를 조사하였다. 담수 전 호기성 세균 개체수는 2009년에 유기농업 18.
- 무경운 유기농업과 경운 관행농업의 벼 생육 단계별 토양 미생물 개체수 변화를 분석하였다. 수확기 토양의 호기성 세균 개체수와 곰팡이 개체수는 무경운 유기농업이 경운 관행농업 보다 유의적으로 많았으며 담수 이전 그람음성 세균 개체수도 경운 관행농업 보다 유의적으로 많았다.
- 무경운 유기농업 시험구는 무경운으로 유기질비료를 N-P2O5-K2O=90-15-60 kg ha-1 시용하였고 경운관행농업 시험구는 유기농업 시험구와 같은 비율의 합성화학비료를 시용하고 경운하였으며 6월 20일에 제초제 살포와 8월 7일에 살층제를 살포하였다. 제초제는 penoxsulam(성분량 0.08%) 입제를 토양에서 2.0 mg kg-1의 농도가 되도록 살포하였고 살충제는 pencycuron(성분량 25%) 수화제를 토양에서 0.15 mg kg-1의 농도가 되도록 살포하였다. 토양 미생물 다양성 변화를 조사하기 위해 토양 시료는 담수전, 분얼기, 출수기 및 수확기에 0-15 cm 깊이에서 3반복으로 채취하였다.
- 채취한 토양은 냉장고에 보관하면서 1주일 이내에 토양 미생물을 조사하였다. 토양 호기성 세균은 cyclohaximide 50 ㎍ mL-1 (Dindal, 1990)을 가한 yeast extract medium (James, 1958), 곰팡이는 streptomycin-rose bengal medium (Martin, 1950)을 사용하였다.
- 토성은 지산양토 (모래 34.3%, 미사 42.5%, 점토 23.2%) 였으며 시험구 면적은 1,500 m2(50 m × 30 m)으로 2요인 난괴법 3반복으로 수행하였다.
- 15 mg kg-1의 농도가 되도록 살포하였다. 토양 미생물 다양성 변화를 조사하기 위해 토양 시료는 담수전, 분얼기, 출수기 및 수확기에 0-15 cm 깊이에서 3반복으로 채취하였다.
대상 데이터
- 논에서 무경운 유기농업과 관행농업의 미생물 다양성 변화를 조사하기 위해 경남 하동군 양보면(35°02′47″N, 128°51′27″E)에서 2009년 5월부터 2010년 10월까지 수행하였다.
- 시험품종은 일미벼로 매년 6월 10일에 재식거리 30 cm × 15 cm 길이로 기계이앙 하였으며 10월 15일에 수확하였다.
데이터처리
- 3 버전 (2006)을 이용하여 통계분석 하였다. 무경운 유기농업 시험구와 경운 관행농업 시험구의 계절적인 토양 미생물 분포변화와 시험구와 조사시기에 따른 상호관계를 검토하기 위하여 two-way ANOVA 분석을 실시하여 0.1%, 1.0% 그리고 5.0% 유의수준에서 F 검정을 실시하였다. 또한, 분석된 토양 미생물 개체수는 주성분 분석을 통하여 무경운 유기농업 시험구와 경운 관행 농업 시험구의 차이를 비교 검토하였다.
- 미생물 자료는 SAS 프로그램 9.1.3 버전 (2006)을 이용하여 통계분석 하였다. 무경운 유기농업 시험구와 경운 관행농업 시험구의 계절적인 토양 미생물 분포변화와 시험구와 조사시기에 따른 상호관계를 검토하기 위하여 two-way ANOVA 분석을 실시하여 0.
이론/모형
- 토양 호기성 세균은 cyclohaximide 50 ㎍ mL-1 (Dindal, 1990)을 가한 yeast extract medium (James, 1958), 곰팡이는 streptomycin-rose bengal medium (Martin, 1950)을 사용하였다. 또한, 그람음성세균은 crystal violet 내성균 medium을 이용하였고 바실러스균은 Suh and Shin (1997)의 방법을 사용하였다.
- 토양 미생물 개체수의 변화를 설명하기 위하여 여러 가지 요인을 몇 가지의 성분으로 추출하여 설명하고 예측할 수 있는 주성분 분석방법을 이용하였다 (Lee and Ha, 2011; Lee and Zhang, 2011; Lee et al., 2011). 무경운 유기농업과 경운 관행농업 토양의 미생물 개체수를 주성분으로 분석한 결과는 Fig.
성능/효과
- 곰팡이 개체수는 재배방법에 따른 유의성은 없었으나 벼 생육단계 (p<0.001) 그리고 재배방법과 벼 생육단계의 상호작용 (p<0.01)은 유의적인 차이가 있었다.
- 곰팡이 개체수의 변화는 출수기를 제외한 담수 전 단계, 분얼기 및 수확기에 무경운 유기농업이 경운 관행농업보다 높은 경향이었다 (Fig. 4). 특히 수확기 무경운 유기농업에서 곰팡이 개체수는 2009년 37.
- 0×104 CFU g-1에 비해 유의적으로 높았다. 곰팡이 개체수의 변화는 호기성 세균 및 그람음성 세균의 개체수 변화와 같이 담수 조건에서 감소되는 것으로 나타났다. 곰팡이 분포 비율은 세균의 분포 비율에 비해 유기물이나 담수조건의 변화에 민감하게 반응하는 것으로 알려져 있으나 (Hamman et al.
- 호기성 세균, 그람음성 세균 그리고 곰팡이 개체수는 담수 이후 급격하게 감소하였다. 그람음성 세균 개체수는 무경운 유기농업과 경운 관행농업 토양 미생물 생태를 가장 잘 구분할 수 있는 특성을 보였다.
- 그람음성 세균 개체수는 벼 생육단계 전반에 걸쳐 무경운 유기농업이 경운 관행농업에 비해 유의적으로 많았고 (p<0.001) 담수 전 단계가 분얼기, 출수기 및 수확기 보다 유의적으로 많았으나 (p<0.001) 재배방법과 벼 생육단계의 상호작용은 유의적인 차이가 없었다.
- 그러나 분얼기와 출수기에는 경운 관행농업이 무경운 유기농업 보다 호기성 세균 개체수가 많은 경향이었으나 유의적인 차이는 없었다. 그리고 무경운 유기농업과 경운 관행농업 모두 담수 이후 호기성 세균 개체수가 급격히 감소되는 추세를 나타냈다. 이것은 담수 조건과 유기물 분해로 인한 산소부족으로 토양의 호기성 세균 개체수가 크게 감소된 것으로 판단되었으며 (Drenovsky et al.
- 제1주성분은 곰팡이 개체수가 가장 크게 기여하였으며 바실러스 개체수, 호기성 세균 개체수, 그람음성 세균 개체수의 순으로 정의 기여를 하는 것으로 나타났다. 또한, 토양 호기성 세균 개체수와 곰팡이 개체수는 고도의 정의 상관관계를 나타냈다. 재배방법에 따라 무경운 유기농업과 경운 관행농업의 토양 미생물 개체수는 유의적인 차이가 없었으나 벼 생육단계별 토양 미생물 개체수 (p<0.
- 바실러스 개체수는 재배방법 및 재배방법과 벼 생육단계의 상호작용에는 유의적인 차이가 없었으나 벼 생육단계는 유의적인 차이를 나타냈다 (p<0.001).
- 벼 생육단계 전반에 걸쳐 호기성 세균 개체수는 무경운 유기농업과 경운 관행농업은 유의적인 차이가 없었으며 벼 생육단계는 담수 전 시기가 유의적으로 높았고 (p<0.001) 재배방법과 생육단계의 상호작용도 유의적인 차이가 있었다 (p<0.001).
- 001)은 유의적인 차이가 있었다. 벼 생육단계별 무경운 유기농업과 경운 관행농업의 토양의 미생물 개체수는 담수조건이라는 환경요인에 가장 크게 영향을 받는 것으로 나타났으며 그람음성 세균 개체수는 무경운 유기농업과 경운 관행농업 토양 미생물 특성을 가장 잘 구분할 수 있는 특성을 보였다. 향후 토양 미생물의 효소활성이나 토양 이화학적 특성 변화 등을 고려한 토양 미생물의 변화에 대한 연구가 필요할 것으로 생각된다.
- 무경운 유기농업과 경운 관행농업의 벼 생육 단계별 토양 미생물 개체수 변화를 분석하였다. 수확기 토양의 호기성 세균 개체수와 곰팡이 개체수는 무경운 유기농업이 경운 관행농업 보다 유의적으로 많았으며 담수 이전 그람음성 세균 개체수도 경운 관행농업 보다 유의적으로 많았다. 호기성 세균, 그람음성 세균 그리고 곰팡이 개체수는 담수 이후 급격하게 감소하였다.
- 시험품종은 일미벼로 매년 6월 10일에 재식거리 30 cm × 15 cm 길이로 기계이앙 하였으며 10월 15일에 수확하였다. 시험 전 토양화학성은 토양 및 식물체 분석법 (NIAST, 2000)으로 분석한 결과 pH 5.8-6.2, 유기물 39.8-42.8 g kg-1, 유효인산 181-195 mg kg-1, 치환성 칼륨 0.87-0.96 cmolc kg-1, 치환성 칼슘 9.0-9.7 cmolc kg-1, 치환성 마그네슘 2.0-2.3 cmolc kg-1, 치환성 나트륨 0.32-0.37 cmolc kg-1, 암모니아태 질소 13- 27 mg kg-1, 유효규산 213-232 mg kg-1의 전형적인 논토양 이었다. 무경운 유기농업 시험구는 무경운으로 유기질비료를 N-P2O5-K2O=90-15-60 kg ha-1 시용하였고 경운관행농업 시험구는 유기농업 시험구와 같은 비율의 합성화학비료를 시용하고 경운하였으며 6월 20일에 제초제 살포와 8월 7일에 살층제를 살포하였다.
- 그람음성 세균은 2010년에 재배방법에 상관없이 담수 이후 분얼기에 급격한 개체수의 감소를 보였다. 이러한 결과는 그람음성 세균은 호기성 세균보다 산소부족에 민감한 것으로 판단되었다. 그리고 2009년 담수 전 단계에서 그람음성 세균 개체수는 무경운 유기농업에서 47.
- 재배방법에 따라 무경운 유기농업과 경운 관행농업의 토양 미생물 개체수는 유의적인 차이가 없었으나 벼 생육단계별 토양 미생물 개체수 (p<0.001) 그리고 재배방법 및 벼 생육단계별 토양 미생물 개체수의 상호작용 (p<0.001)은 유의적인 차이가 있었다.
- 5%의 자료를 설명할 수 있는 것으로 나타났다. 제1주성분은 곰팡이 개체수가 가장 크게 기여하였으며 바실러스 개체수, 호기성 세균 개체수, 그람음성 세균 개체수의 순으로 정의 기여를 하는 것으로 나타났다. 또한, 토양 호기성 세균 개체수와 곰팡이 개체수는 고도의 정의 상관관계를 나타냈다.
- 5와 같다. 주성분 분석결과 제1주성분이 52.4%, 제2주성분이 21.1%로서 전체 73.5%의 자료를 설명할 수 있는 것으로 나타났다. 제1주성분은 곰팡이 개체수가 가장 크게 기여하였으며 바실러스 개체수, 호기성 세균 개체수, 그람음성 세균 개체수의 순으로 정의 기여를 하는 것으로 나타났다.
후속연구
- , 2007; Lee and Yun, 2011; Mamilov and Dilly, 2002) 본 연구에서는 담수조건에서 세균 개체 수의 변화가 곰팡이 개체수의 변화 보다 민감한 것으로 나타났다. 따라서 미생물의 개체수와 분포비율은 항상 일치하지는 않는 것으로 판단되었으며 향후 토양 미생물 건전성을 평가할 때 개체수 뿐만 아니라 분포비율도 함께 검토해야 할 것이다. 곰팡이 개체수는 재배방법에 따른 유의성은 없었으나 벼 생육단계 (p<0.
- 미생물에 의한 토양 건전성 유지는 환경 보전을 위해 매우 중요하며 미생물의 수, 미생물체량, 효소활성 등의 특성이 토양 비옥도와 관련되어 있다 (Suh, 1998). 따라서 토양의 건강 회복 (Health Recovery), 즉 친환경농업을 통해 먹을거리의 건강, 생태계의 건강, 지역사회의 건강, 농민 삶의 건강이 모두 회복되기 위해서는 토양 비옥도 관리와 더불어 토양 미생물의 다양성을 함께 검토해야 한다. 무경운 벼 유기농업에서는 유기물 피복이 필수적인 조건이며 (Erenstein, 2002; Lal, 1991; Lee, 2010) 토양 물리성과 미생물 생체량이 향상되는 효과가 있다 (Busscher et al.
- 벼 생육단계별 무경운 유기농업과 경운 관행농업의 토양의 미생물 개체수는 담수조건이라는 환경요인에 가장 크게 영향을 받는 것으로 나타났으며 그람음성 세균 개체수는 무경운 유기농업과 경운 관행농업 토양 미생물 특성을 가장 잘 구분할 수 있는 특성을 보였다. 향후 토양 미생물의 효소활성이나 토양 이화학적 특성 변화 등을 고려한 토양 미생물의 변화에 대한 연구가 필요할 것으로 생각된다.
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