밭토양에서 콩 생육단계별 유기농업과 관행농업의 토양 미생물 개체수 변화를 2009년 5월부터 2010년 10월까지 평판배지 분석법으로 조사하였다. 콩 생육기간 동안 토양의 미생물 개체수는 곰팡이 개체수를 제외한 호기성 세균,그람음성 세균 및 바실러스 개체수는 유기농업이 관행농업에 비해 많았다. 콩 생식생장기에 유기농업 토양은 호기성 세균, 그람음성 세균, 바실러스 개체수가 관행농업 보다 거의 두배 이상 많았다. 바실러스 개체수는 밭토양에서 유기농업과 관행농업을 구분할 수 있는 잠재적인 지표로 조사되었다.
밭토양에서 콩 생육단계별 유기농업과 관행농업의 토양 미생물 개체수 변화를 2009년 5월부터 2010년 10월까지 평판배지 분석법으로 조사하였다. 콩 생육기간 동안 토양의 미생물 개체수는 곰팡이 개체수를 제외한 호기성 세균,그람음성 세균 및 바실러스 개체수는 유기농업이 관행농업에 비해 많았다. 콩 생식생장기에 유기농업 토양은 호기성 세균, 그람음성 세균, 바실러스 개체수가 관행농업 보다 거의 두배 이상 많았다. 바실러스 개체수는 밭토양에서 유기농업과 관행농업을 구분할 수 있는 잠재적인 지표로 조사되었다.
The present study evaluated the seasonal changes of the soil microbial population by selected media in an organic farming system (OFS) with rye rotation cropping management compared to those in a conventional farming system (CFS) with chemical fertilizers, pesticide and herbicide from May 2009 to Oc...
The present study evaluated the seasonal changes of the soil microbial population by selected media in an organic farming system (OFS) with rye rotation cropping management compared to those in a conventional farming system (CFS) with chemical fertilizers, pesticide and herbicide from May 2009 to October 2010 in an upland field. With the exception of fungi, populations of aerobic bacteria, Gram-negative bacteria, and Bacillus spp. were higher in the OFS soil during soybean-growing stages. In addition, populations of aerobic bacteria, Gram-negative bacteria, and Bacillus spp. in the OFS soil were nearly two times more than those in the CFS soil on reproductive growth stages. Our findings suggested that Bacillus spp. should be considered as responsible factor for microbial population differentiation observed between the OFS and the CFS in upland fields.
The present study evaluated the seasonal changes of the soil microbial population by selected media in an organic farming system (OFS) with rye rotation cropping management compared to those in a conventional farming system (CFS) with chemical fertilizers, pesticide and herbicide from May 2009 to October 2010 in an upland field. With the exception of fungi, populations of aerobic bacteria, Gram-negative bacteria, and Bacillus spp. were higher in the OFS soil during soybean-growing stages. In addition, populations of aerobic bacteria, Gram-negative bacteria, and Bacillus spp. in the OFS soil were nearly two times more than those in the CFS soil on reproductive growth stages. Our findings suggested that Bacillus spp. should be considered as responsible factor for microbial population differentiation observed between the OFS and the CFS in upland fields.
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문제 정의
따라서 본 연구는 밭에서 콩을 유기농업과 관행농업으로 재배할 경우 토양 미생물의 계절적 변화를 연구하여 생태적 원리에 부합하는 유기농업의 장점을 밝혀내고 유기농업의 토양 미생물 기초자료로 활용하기 위해 수행하였다.
제안 방법
관행농업 시험구는 합성화학비료 (요소 87 kg ha-1, 용과린 75 kg ha-1 및 염화칼륨 100 kg ha-1)를 시용하여 경운하였다. 또한, 관행농업 시험구는 6월 15일에 제초제로 alachlor (성분량 5%) 수화제를 토양 투입농도가 1.7 mg kg-1이 되도록 조절하여 살포하였고 8월 14일에 살충제로 fenitrothion (성분량 40%) 수화제를 토양 투입농도가 0.6 mg kg-1이 되도록 조절하여 살포하였다. 토양 미생물 다양성 변화를 조사하기 위해 토양 시료는 파종 전, 영양생장기, 생식생 장기 및 수확기에 0-15 cm 깊이에서 3반복으로 채취하였다.
0% 유의수준에서 F 검정을 실시하였다. 또한, 토양 미생물 다양성은 주성분 분석을 통하여 유기농업 시험구와 관행농업 시험구의 차이를 비교 검토하였다.
밭토양에서 유기농업 시험구와 관행농업 시험구의 토양 미생물 변화를 조사하였다. 파종전 호기성 세균 개체수는 2009년에 유기농업 15.
밭토양에서 콩 생육단계별 유기농업과 관행농업의 토양 미생물 개체수 변화를 2009년 5월부터 2010년 10월까지 평판배지 분석법으로 조사하였다. 콩 생육기간 동안 토양의 미생물 개체수는 곰팡이 개체수를 제외한 호기성 세균, 그람음성 세균 및 바실러스 개체수는 유기농업이 관행농업에 비해 많았다.
시험구는 1,000 m2 (50 m × 20 m)로 2요인 난괴법 3반복으로 실시하였다.
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.
6 mg kg-1이 되도록 조절하여 살포하였다. 토양 미생물 다양성 변화를 조사하기 위해 토양 시료는 파종 전, 영양생장기, 생식생 장기 및 수확기에 0-15 cm 깊이에서 3반복으로 채취하였다.
대상 데이터
밭토양에서 유기농업과 관행 농업의 토양 미생물 변화를 검토하기 위하여 하동군 양보면에 위치한 대곡양토 (35°02'47"N, 127°51'31"E)에서 콩을 대상으로 2009년 5월부터 2010년 10월까지 수행하였다.
데이터처리
미생물 자료는 SAS 프로그램 9.1.3 버전 (2006)을 이용하여 통계분석 하였다. 유기농업 시험구와 관행농업 시험구의 계절적인 미생물 분포변화와 시험구와 조사시기에 따른 상호관계를 검토하기 위하여 two-way ANOVA 분석을 실시하여 0.
3 버전 (2006)을 이용하여 통계분석 하였다. 유기농업 시험구와 관행농업 시험구의 계절적인 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, 토양 미생물 다양성은 주성분 분석을 통하여 유기농업 시험구와 관행농업 시험구의 차이를 비교 검토하였다.
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 medium, 중온성 바실러스균은 Suh and Shin (1997)의 방법을 사용하였다.
밭토양 미생물 개체수의 변화를 설명하기 위하여 주성분 분석방법을 이용하였다(Lee and Ha, 2011; Lee and Zhang, 2011; Lee et al. 2011). 유기농업과 관행농업 토양의 미생물 개체수를 주성분으로 분석한 결과는 Fig.
성능/효과
제1주성분은 그람음성 세균과 바실러스 개체수가 정의 기여하였으며 호기성 세균 및 곰팡이 개체수는 부의 기여를 하는 것으로 나타났다. 또한, 토양 바실러스 개체수와 그람음성 세균 그리고 호기성 세균과 곰팡이 개체수는 고도의 정의 상관관계를 나타냈다. 주성분 분석 결과 재배방법에 따라 유기농업과 관행농업 (p<0.
미생물의 다양성은 유기농업이나 관행농업 그리고 계절적인 환경변화에 민감하게 반응하며 결국 환경에 적응한 균이 토양에서 우점하는 것으로 나타났다. 그러나 평판배지를 이용한 미생물의 개체수를 측정하는 방법은 토양에 서식하는 미생물의 0.
바실러스 개체수는 재배방법에 따라 유기농업과 관행농업 (p<0.001), 생육단계별 (p<0.001) 그리고 재배 방법과 콩 생육단계의 상호작용에 유의적인 차이를 나타냈다 (p<0.01).
재배방법에 따른 유기농업과 관행농업 그리고 재배방법과 생육단계별 상호작용은 유의적인 차이가 없었으나 콩 생육단계별로 유의적인 차이가 있었다 (p<0.001).
1%의 자료를 설명할 수 있었다. 제1주성분은 그람음성 세균과 바실러스 개체수가 정의 기여하였으며 호기성 세균 및 곰팡이 개체수는 부의 기여를 하는 것으로 나타났다. 또한, 토양 바실러스 개체수와 그람음성 세균 그리고 호기성 세균과 곰팡이 개체수는 고도의 정의 상관관계를 나타냈다.
주성분 분석 결과 재배방법에 따라 유기농업과 관행농업 (p<0.001) 그리고 생육단계별 (p<0.001)로 유의적인 차이가 있었으나 재배방법 및 콩 생육단계별 토양 미생물 개체수의 상호작용은 유의적인 차이가 없었다.
5와 같다. 주성분 분석결과 제1주성분이 43.8%, 제2주성분이 38.3%로서 전체 82.1%의 자료를 설명할 수 있었다. 제1주성분은 그람음성 세균과 바실러스 개체수가 정의 기여하였으며 호기성 세균 및 곰팡이 개체수는 부의 기여를 하는 것으로 나타났다.
콩 생육기간 동안 토양의 미생물 개체수는 곰팡이 개체수를 제외한 호기성 세균, 그람음성 세균 및 바실러스 개체수는 유기농업이 관행농업에 비해 많았다. 콩 생식생장기에 유기농업 토양은 호기성 세균, 그람음성 세균, 바실러스 개체수가 관행농업 보다 거의 두배 이상 많았다. 바실러스 개체수는 밭토양에서 유기농업과 관행농업을 구분할 수 있는 잠재적인 지표로 조사되었다.
콩 생육단계 전반에 걸쳐 호기성 세균 개체수는 유기농업과 관행농업은 유의적인 차이가 없었으며 콩의 생육단계별로 생식생장기에 가장 많았으며 (p<0.001) 재배방법과 생육단계의 상호작용도 유의적인 차이가 있었다 (p<0.001).
001)로 유의적인 차이가 있었으나 재배방법 및 콩 생육단계별 토양 미생물 개체수의 상호작용은 유의적인 차이가 없었다. 콩 생육단계별 유기농업과 관행농업의 토양의 미생물 개체수는 유기물 및 제초제 사용 등의 조건에 영향을 받는 것으로 나타났으며 바실러스 개체수는 유기농업과 관행농업 토양 미생물 특성을 가장 잘 구분할 수 있는 특성을 보였다.
콩 재배방법에 있어 유기농업과 관행농업 그리고 재배방법과 생육단계별 상호작용은 유의적인 차이가 없었으나 생육단계별 차이는 유의적인 차이가 있었다 (p<0.001).
, 1987). 호기성 세균의 개체수는 파종이후 영양생장기에 감소하다가 생식생장기에 증가하였으며 수확기에 감소하는 추세를 보였다. Pozo et al.
후속연구
3% 정도만 측정되기 때문에 토양 전체의 미생물 군집에 대한 정보를 얻을 수 없다. 따라서 향후 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 토양 전체 미생물 개체수를 분석하는 파이로시컨싱 기술이나 미생물 세포벽 지방산분석방법인 fatty acid methyl ester (FAME) 등의 기술 적용이 필요할 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
농업이란 어떤 산업이라고 할 수 있는가?
농업은 다양한 토양 미생물에 의한 생태계 순환으로 환경과 가장 조화된 산업이다 (Pollock et al., 2008; Pretty, 2008; Zhao et al.
유기농업을 실천하는데 유기물 공급은 필수적인 요소라고 본 이유는?
, 2008). 토양 미생물 다양성은 토양 유기물의 분해와 관련이 있다 (Waldrop et al., 2000).
유기농업의 장점은?
따라서 유기농업을 실천하는데 유기물 공급은 필수적인 요소이다 (Erenstein, 2002; Lal, 1991; Lee, 2010). 일반적으로 유기농업은 토양 미생물 형성을 촉진시키고 (Wright et al., 1999) 토양 미생물 다양성을 향상시키며 (Mäder et al., 2002) 환경스트레스를 경감시키는 (Altieri, 2002) 등의 장점이 알려져 있다. 또한, 유기농업은 토양 미생물의 분포와 활성에 긍정적인 기여를 하며 (Clark et al.
참고문헌 (28)
Altieri, M.A. 2002. Agroecology: The sceience of natural resource managemen for poor farmers in marginal environments. Agric. Ecosyst. Environ. 93:1-24.
Clark, M.S., W.R. Horwath, C. Shennan, and K.M. Scow. 1998. Changes in soil chemical properties resulting from organic and low-input farming practices. Agron. J. 90:662-671.
Dindal, D.L. 1990. Soil sampling and method of analysis. Soil Biology Guide. Wiley Interscience.
Drinkwater, L.E., D.K. Leturneau, F. Workneh, A.H.C. Van Bruggen, and C. Shennan. 1995. Fundamental difference between conventional and organic tomato agroecosystems in California. Ecol. Appl. 5:1098-1112.
Erenstein, O. 2002. Crop residue mulching in tropical and semi-tropical countries: an evaluation of residue availability and other technological implications. Soil Till. Res. 67:115-133.
Gelsomino, C.C., A. Ambrosoli, R. Minati, and P. Ruggiero. 2004. Functional and molecular responses of soil microbial communities under differing soil management practice. Soil Biol. Biochem. 36:1873-1883.
Lee, Y.H. 2010. Evaluation of no-tillage rice cover crop cropping systems for organic farming. Korean J. Soil Sci. Fert. 43:200-208.
Lee, Y.H. and H. Kim. 2011. Response of soil microbial communities to different farming systems for upland soybean cultivation. J. Korean Soc. Appl. Biol. Chem. 54(3):423-433.
Lee, Y.H. and S.K. Ha. 2011. Impacts of chemical properties on microbial populaton from upland soils in Gyeongnam Province. Korean J. Soil Sci. Fert. 44(2):242-247.
Lee, Y.H. and Y.S. Zhang. 2011. Response of microbe to chemical properties from orchard soil in Gyeongnam Province. Korean J. Soil Sci. Fert. 44(2):236-241.
Lee, Y.S., J.H. Kang, K.J. Choi, S.T. Lee, E.S. Kim, W.D. Song, and Y.H. Lee. 2011. Response of soil microbial communities to different cultivation systems in controlled horticultural land. Korean J. Soil Sci. Fert. 44:118-126.
Liu, B., C. Tu, S. Hu, M. Gumpertz, and J.B. Ristaino. 2007. Effect of organic, sustainable, and conventional management strategies in grower fields on soil physical, chemical, and biological factors and the incidence of Southern blight. Appl. Soil Ecol. 37:202-214.
Pozo, C., V. Salmeron, B. Rodelas, M.V. Martinez-Toledo, and J. Gonzalez-Lopez. 1994. Effects of the herbicide alachlor on soil microbial activities. Ecotocicology 3:4-10.
SAS Institute. 2006. SAS Version 9.1.3. SAS Inst., Cary, NC.
Stark, C., L.M. Condron, A. Stewart, H.J. Di, and M. O'Callaghan. 2007. Influence of organic and mineral amendments on microbial soil properties and processes. Appl. Soil Ecol. 35:79-93.
Suh, J.S. 1998. Soil microbiology. Korean J. Soil Sci. Fert. 31(S):76-89.
Suh, J.S., J.S. Kwon, and H.J. Noh. 2010. Effect of the long-term application of organic matters on microbial diversity in upland soils. Korean J. Soil Sci. Fert. 43: 987-994.
Suh, J.S. and J.S. Shin. 1997. Soil microbial diversity of paddy field in Korea. Korean J. Soil Sci. Fert. 30:200-207.
Waldrop, M.P., T.C. Balser, and M.K. Firestone. 2000. Linking microbial community composition to function in a tropical soil. Soil Biol. Biochem. 32:1837-1846.
Wright, S.F., J.L. Starr, and I.C. Paltineanu. 1999. Changes in aggregate stability and concentration of glomalin during tillage management transition. Soil Sci. Soc. Am. J. 63:1825-1829.
Zhao, J., Q. Luo, H. Deng, and Y. Yan. 2008. Opportunities and challenges of sustainable agricultural development in China. Philos Trans R. Soc. B. 363:893-904.
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