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문제 정의
- 따라서, 본 연구는 작물과 토양의 양분 공급원으로써 가축분뇨 퇴·액비의 효과를 분석하고, 농경지에 시용시 토양 환경에 미치는 영향을 평가하고자 경기도 여주군 능서면 오계2리에 위치한 밭토양에 가축분뇨 퇴·액비를 시용하고 옥수수를 재배하였을 때 토양 중 일반 화학성 및 중금속 함량을 조사하였다.
제안 방법
- 시험구는 무비, 화학비료, 가축분뇨 퇴비, SCB 액비, 저장액비 및 혐기소화액비를 각각 사료용 옥수수의 질소 시용량 (20 kg 10a-1)을 기준으로 시비하였으며, 시험구 배치는 난괴법 3반복으로 하였다.
- 토양 시료는 사료용 옥수수 파종 후부터 수확기까지 토양의 화학성 변화를 조사하기 위하여 각각 표토 (0~15 cm) 와 심토 (15~30 cm)를 채취하였다. 옥수수의 초기 반응을 알아보기 위해 파종 3주 후에 지상부 출현율을 조사하였고, 식물체 시료는 수확기에 지상부를 채취하여 줄기, 잎, 알곡으로 나누어 분석하고, 양분 흡수량 및 이용율은 각 부위별로 구하여 합산하였다. 처리별 양분 이용율은 다음과 같이 계산하였다.
대상 데이터
- 시험개요 경기도 여주군 능서면 오계 2리에 위치한 밭에서 2009년 4월 30일에 가축분뇨 퇴·액비를 처리한 후 5월 7일에 사료용 옥수수 (품종 : 파이오니아)를 재식거리 20×60 cm로 파종하여 3개월 동안 재배하였다.
- 시험재료 특성 시험재료인 SCB 액비, 저장액비 및 혐기소화액은 경기도 이천시 백사면 모전리 모전양돈조합에서 제공한 것으로, SCB 액비는 시험 직전에 제조된 것으로 사용하였고, 저장액비는 5개월 정도 숙성된 것을 사용하였다.
- 토양 시료는 사료용 옥수수 파종 후부터 수확기까지 토양의 화학성 변화를 조사하기 위하여 각각 표토 (0~15 cm) 와 심토 (15~30 cm)를 채취하였다. 옥수수의 초기 반응을 알아보기 위해 파종 3주 후에 지상부 출현율을 조사하였고, 식물체 시료는 수확기에 지상부를 채취하여 줄기, 잎, 알곡으로 나누어 분석하고, 양분 흡수량 및 이용율은 각 부위별로 구하여 합산하였다.
- 혐기소화액은 통합혐기소화액과 돈분뇨를 이용하여 운영하는 M 바이오가스시설에서 발생하는 돈분혐기소화액을 사용하였다. 퇴비는 시판 가축분 퇴비를 구입하여 사용하였다.
이론/모형
- 토양시료는 시험 전․ 후에 채취한 토양을 풍건하여 2 mm 체를 통과시킨 후 조제하여 pH와 EC를 측정하였고, 유기물은 Turin법, 유효인산은 Lancaster법, 전질소는 Kjeldahl법으로 측정하였으며, 치환성 양이온은 1N NH4OAc 용액 (pH 7)으로, 총 중금속 함량은 Microwave (CEM MARS 500, USA) 로 분해하여 ICP-OES (GBC Integra XMP, Australia)를 이용하여 분석하였다 (Summer and Miller, 1996).
- 퇴⋅액비, 토양 및 식물체 분석 퇴·액비 및 식물체의 전질소는 Micro-Kjeldahl 법으로 정량하였고, 인산, 칼리, 석회, 고토 및 중금속 성분은 시료 0.5~1.0 g을 H2SO4-SClO4법으로 습식 분해하여 인산은 Vanadate법으로 비색정량하였고, 칼리, 석회, 고토 및 중금속은 ICP-OES (GBC Integra XMP, Australia)를 이용하여 분석하였으며 (NIAST, 2000), 액비 및 토양의 pH와 EC는 각각 초자전극법 (Model 720A, Orion)과 EC meter (Model 145A, Orion)를 사용하여 측정 하였다 (RDA, 1999).
성능/효과
- 토양 깊이별 중금속 함량은 Cd의 경우에는 처리에 의한 영향을 받지 않았고, Pb 의 경우에는 심토보다 표토에서 높았으나 처리간에는 큰 차이를 보이지 않았다. Cu, Zn, Ni, Cr, Fe, Mn 성분의 함량은 퇴비 처리구를 제외한 모든 처리에서 표토보다 심토가 높아 토양하부에 집적되어 있었으며, 퇴비 처리구의 경우 Zn, Ni, Cr 및 Mn은 심토에서 함량이 높았으나 Cu와 Fe은 일정한 경향이 없었다. 이러한 결과는 토양에 투입되는 물질의 종류에 따라 중금속의 토양내 이동에 다른 영향을 주기 때문으로 생각된다.
- 결론적으로 가축분뇨 퇴·액비의 시용은 액비의 종류와 상관없이 화학비료구에 비하여 수량은 약간 낮으나, 토양 및 작물에 대한 특이한 영향은 없는 것으로 생각된다.
- 다른 가축분뇨 퇴·액비에 비해 혐기소화액과 퇴비 처리구에서 토양 중 질산태 질소, 유효인산, 치환성 칼륨의 함량이 높았으나, 대체적으로 생육후기로 갈수록 함량이 낮아지는 경향이었다.
- 또한, SCB 액비 처리구에서 초기 출현율이 낮은 이유는 SCB 액비의 T-N 함량이 다른 가축분뇨 퇴·액비에 비해 낮아 질소를 기준으로 하여 시비한 결과 SCB 액비 시용량이 많아짐과 동시에 상대적으로 다른 성분들의 시용량도 많아 토양 중 염이 다량 존재하여 초기 출현율에 영향을 준 것으로 생각된다.
- 시험재료의 화학적 조성은 Table 1에서 보는 바와 같이 SCB 액비는 질소가 0.24%인데 반해 다른 가축분뇨 퇴·액비는 0.33~0.92%로 높았다.
- 옥수수의 수량과 양분 흡수량은 화학비료 처리구가 가장 높았으며, 가축분뇨 퇴·액비 처리구에서는 비슷한 수준이었으나, 처리 간에는 통계적인 유의차가 없었다.
후속연구
- 따라서 앞으로 가축분뇨 퇴·액비의 장기 연용시 중금속의 집적에 관한 환경영향 평가 연구가 추가적으로 필요할 것으로 생각된다.
- 따라서, 가축분뇨 퇴·액비는 화학비료를 대체하여 사용할 수 있을 것으로 생각되며, 장기간에 걸쳐 연속하여 사용하였을 때의 중금속 집적 등에 의한 환경 영향에 대해서는 계속적인 검토가 필요할 것으로 생각된다.
- 환경적인 측면에서의 가축분뇨 액비는 다량 시비시 잉여 양분이 물의 이동에 따라 수계로 이동하여 오염원으로 작용할 우려가 있어 (Murayama et al., 2001; Sweeten, 1988) 작물의 생육을 고려하면서 환경부하를 최소화할 수 있는 방안으로 연구되어야 한다. 그러나, 현재까지의 연구들은 가축분뇨 퇴·액비별 작물 생육에 초점을 맞춘 연구에 집중 되어 가축분뇨 퇴·액비를 이용한 작물 재배시 환경에 미치는 영향에 대한 연구는 미비한 실정이다.
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