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문제 정의
- 그러나 경남지역의 과수원 토양에 대한 토양 미생물 다양성을 검토한 연구결과는 매우 미흡하며 이에 따른 농민들의 요구가 많은 실정이다. 따라서 본 연구는 경남지역 과수원을 대상으로 토양 화학성분과 미생물 다양성을 검토하였으며 주성분분석에 의한 토성, 지형 및 작물별 주요 변동요인을 해석하여 효율적인 토양 양분 및 미생물 관리를 위한 기초 자료를 제공하는데 목적이 있다.
제안 방법
- 경남지역 과수원 토양 25개소를 대상으로 2010년에 토양 화학성분과 미생물 다양성을 검토하고 토성, 지형 및 작물별 주요 변동요인을 주성분분석으로 해석하였다. 토양 유효인산 및 치환성 칼륨 함량은 적정수준 보다 각각 2.
- 토양의 지형, 토성 및 작물별 특성은 5% 수준에서 Duncan’s multiple range test (DMRT)를 하였다. 또한 토양 화학성분과 미생물 다양성은 주성분 분석을 통하여 지형, 토성 및 작물에 따른 차이를 비교 검토하였다.
- 채취한 토양은 실험실에서 7일간 풍건하여 2 mm 체를 통과한 것을 화학성분 분석에 사용하였다. 화학성분 분석은 농촌진흥청 농업과학기술원 토양 및 식물체 분석법 (NIAST, 2000)을 적용하여 pH와 EC는 토양과 증류수의 비율을 1:5 (w/v) 로 희석한 후 pH meter (Orion 520A pH meter, Orion Research Inc.
- , Kyoto, Japan)를 사용하였다. 치환성 칼륨, 칼슘, 마그네슘, 나트륨 등의 양이온은 1M NH4OAc로 추출하여 ICP (AAnalyst 300, Perkin-Elmer, Norwalk, USA)로 분석하였다.
대상 데이터
- 경남지역 과수원 토양의 화학성분과 미생물상의 관계를 분석하기 위하여 2010년에 토양 유형, 지형 및 토성 (RDA, 1983)과 분포면적 비율을 기준으로 25개 지점을 선정하였다. 토양은 비료를 시용하기 전인 3월부터 4월 사이에 표토를 0-15 cm 깊이에서 500 g 정도를 3반복으로 채취하였다.
- 경남지역 과수원 토양의 화학성분과 미생물상의 관계를 분석하기 위하여 2010년에 토양 유형, 지형 및 토성 (RDA, 1983)과 분포면적 비율을 기준으로 25개 지점을 선정하였다. 토양은 비료를 시용하기 전인 3월부터 4월 사이에 표토를 0-15 cm 깊이에서 500 g 정도를 3반복으로 채취하였다.
데이터처리
- ‡Means by the same letter within a column are not significantly different at 0.05 probability level according to Duncan’s multiple range test.
- †Means by the same letter within a column are not significantly different at 0.05 probability level according to Duncan’s multiple range test.
- 분석된 토양 화학성과 미생물 특성은 SAS 프로그램 9.1.3 버젼 (2006)을 사용하였다. 토양의 지형, 토성 및 작물별 특성은 5% 수준에서 Duncan’s multiple range test (DMRT)를 하였다.
- 토양의 지형, 토성 및 작물별 특성은 5% 수준에서 Duncan’s multiple range test (DMRT)를 하였다.
이론/모형
- 는 중온성균, coliform group은 chromocult coliform medium을 이용한 Suh and Shin (1997)의 방법을 사용하였다. 그리고 soil microbial biomass C 함량은 chloroform fumigation-extraction method (Vance et al., 1987)를 사용하였고 dehydrogenase 활성은 비색정량법 (Sukul, 2006)을 사용하였다.
- 토양 호기성 세균은 cyclohaximide 50 μg mL-1 (Dindal, 1990)을 가한 yeast extract medium (James, 1958), 곰팡이는 streptomycin-rose bengal medium (Martin, 1950), 형광성 Pseudomonas sp.는 Kato and Itho method (1983)를 사용하였다. 또한 그람음성세균은 crystal violet 내성균 medium, Bacillus sp.
- 또한 그람음성세균은 crystal violet 내성균 medium, Bacillus sp.는 중온성균, coliform group은 chromocult coliform medium을 이용한 Suh and Shin (1997)의 방법을 사용하였다. 그리고 soil microbial biomass C 함량은 chloroform fumigation-extraction method (Vance et al.
- , Boston, USA)로 측정하였다. 유기물은 Tyurin법으로 적정하였으며 유효인산은 Lancaster법으로 비색계 (UV-1650PC, Shimadzu Co., Kyoto, Japan)를 사용하였다. 치환성 칼륨, 칼슘, 마그네슘, 나트륨 등의 양이온은 1M NH4OAc로 추출하여 ICP (AAnalyst 300, Perkin-Elmer, Norwalk, USA)로 분석하였다.
- 채취한 토양은 실험실에서 7일간 풍건하여 2 mm 체를 통과한 것을 화학성분 분석에 사용하였다. 화학성분 분석은 농촌진흥청 농업과학기술원 토양 및 식물체 분석법 (NIAST, 2000)을 적용하여 pH와 EC는 토양과 증류수의 비율을 1:5 (w/v) 로 희석한 후 pH meter (Orion 520A pH meter, Orion Research Inc., Boston, USA)와, EC meter (Orion 3STAR EC meter, Orion Research Inc., Boston, USA)로 측정하였다. 유기물은 Tyurin법으로 적정하였으며 유효인산은 Lancaster법으로 비색계 (UV-1650PC, Shimadzu Co.
성능/효과
- 경남지역 과수원 토양의 화학성분을 지형, 토성과 작물별로 분석한 결과는 Table 1과 같다. 경남지역 과수원 토양 25개소의 평균값은 pH 6.2, 유기물 29 g kg-1, 유효인산 786 mg kg-1, 치환성 칼륨 1.36 cmolc kg-1, 치환성 칼슘 7.7 cmolc kg-1, 치환성 마그네슘 2.1 cmolc kg-1, 치환성 나트륨 0.05 cmolc kg-1 및 석회요구량은 1,110 kg ha-1로 적정수준 (NIAST, 2006) 보다 유효인산은 2.6배, 치환성 칼륨은 2.3배 그리고 치환성 칼슘은 1.3배 높았다. 국립농업과학기술원 (NIAST, 2007)에서 전국 과수원 토양 1,360점을 분석한 결과 표토의 pH 5.
- 83 dS m-1로 다른 토성에 비해 높은 경향이었으나 유의성은 없었다. 과종별 토양 화학성분은 사과 재배지가 유기물 함량 38 g kg-1, 치환성 칼륨 함량이 1.56 cmolc kg-1으로 높았고, 토양 염류농도 또한 1.15 dS m-1로 가장 높았으나 다른 작물과의 차이는 없었다.
- 3×104 CFU g-1 보다도 많은 수준을 보였다. 그리고 형광성 슈도모나스균 개체수도 곰팡이균과 유사한 결과를 나타냈으나 나머지 미생물 개체수는 토성에 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. 과종별 토양 미생물 탄소량은 배 재배지에서 437 mg kg-1 그리고 복숭아 재배지에서 436 mg kg-1으로 사과 재배지 249 mg kg-1에 비해 유의적으로 높았으나 다른 미생물 특성은 유의적이 차이가 없었다.
- 과종별 토양 미생물 탄소량은 배 재배지에서 437 mg kg-1 그리고 복숭아 재배지에서 436 mg kg-1으로 사과 재배지 249 mg kg-1에 비해 유의적으로 높았으나 다른 미생물 특성은 유의적이 차이가 없었다. 따라서 위의 결과로 볼 때 경남지역 과수원 토양의 미생물 다양성은 지형과 작물에 따른 영향 보다 토성에 따른 영향이 보다 크게 나타나는 것으로 생각되었다.
- 21 cmolc kg-1 그리고 석회소요량은 1,640 kg ha-1이었다. 또한 적정수준은 pH 23.6%, 유기물 31.7%, 유효인산 7.1%, 치환성 칼륨 25.9%, 치환성 칼슘 13.7%, 치환성 마그네슘 22.3% 정도였고 과잉비율은 유효 인산 84.4%, 치환성 칼륨 63.9%, 치환성 칼슘 50.8%라고 보고한 결과와 일치하였다. 본 연구결과에서 토양의 유효인산과 치환성 칼륨 함량의 증가는 국립농업과학기술원 (NIAST, 2007)의 보고와 같이 가축분의 시용량을 감안하지 않고 화학비료를 시용함으로 토양에 축적된 것으로 판단되었으며 가축분 시용 시 인산과 칼리질 비료의 시비를 대폭 감축하여야 할 것으로 생각된다.
- 1D). 또한 토양 유효인산 함량과 토양 치환성 칼륨 함량은 유의적인 정의 상관관계를 보였으며 토양 pH는 형광성 슈도모나스균과 정의 상관관계를 나타냈다. 그러나 주성분 분석결과 지형, 토성 및 작물별 차이점은 없었으며 다른 조건보다 토성에 따른 차이가 지형 및 작물 보다 크게 나타났다 (Fig.
- 8×106 CFU g-1 보다 많았으나 유의적인 차이는 없었다. 뿐만 아니라 토양 바실러스균, 곰팡이균, 형광성 슈도모나스균, 그람음성 세균, coliform 그룹, 토양 미생물 탄소량과 탈수소효소 활성은 지형에 영향을 받지 않는 것으로 나타났다.
- 5%의 자료를 설명할 수 있는 것으로 나타났다. 제 1주성분은 토양의 세균 개체수가 가장 크게 기여하였으며 형광성 슈도모나스균, 그람음성 세균, 토양 pH의 순으로 정의 기여를 하였으며 토양 치환성 칼륨 및 토양 유효인산 함량은 부의 기여를 하는 것으로 나타났다 (Fig. 1D). 또한 토양 유효인산 함량과 토양 치환성 칼륨 함량은 유의적인 정의 상관관계를 보였으며 토양 pH는 형광성 슈도모나스균과 정의 상관관계를 나타냈다.
- 1과 같다. 주성분 분석결과 제 1주성분이 28.4%, 제 2주성분이 20.1%로서 전체 48.5%의 자료를 설명할 수 있는 것으로 나타났다. 제 1주성분은 토양의 세균 개체수가 가장 크게 기여하였으며 형광성 슈도모나스균, 그람음성 세균, 토양 pH의 순으로 정의 기여를 하였으며 토양 치환성 칼륨 및 토양 유효인산 함량은 부의 기여를 하는 것으로 나타났다 (Fig.
- 1A, B, C). 주성분 분석결과의 유의적인 차이가 나타나지 않는 것은 표본 개체수가 적은 것도 있지만 토양 화학성과 미생물 다양성이 지형, 토성 및 작물 등의 어떤 주어진 조건에 반응하는 것이 아니라 복잡한 관계를 형성하고 있어 토양 생태계 관리가 매우 어렵다는 것을 반증하는 것으로 판단되었다. 따라서 토양에 투입된 양분수지를 고려하여 주성분 분석을 지속적으로 모니터링 한다면 토양 화학성과 미생물 다양성을 유지할 수 있는 방안을 찾을 수 있을 것으로 기대되었다.
- 05). 주성분 분석결과제 1주성분이 28.4%, 제 2주성분이 20.1%로서 전체 48.5%의 자료를 설명할 수 있었으며 제 1주성분은 토양의 세균 개체수가 가장 크게 기여하였다. 토양 유기물 함량은 곰팡이 개체수와 정의상관을 보인 반면 세균 개체수와 부의상관을 나타냈다.
- 지형적으로 산록경사지는 토양 유효인산 함량이 유의적으로 높았고 (p<0.05) 미사질양토에서 곰팡이와 형광성 슈도모나스균 개체수가 사양토 보다 유의적으로 높았다 (p<0.05).
- 경남지역 과수원 토양 25개소를 대상으로 2010년에 토양 화학성분과 미생물 다양성을 검토하고 토성, 지형 및 작물별 주요 변동요인을 주성분분석으로 해석하였다. 토양 유효인산 및 치환성 칼륨 함량은 적정수준 보다 각각 2.6배 및 2.3배 높았으며 대부분 토양 화학성분의 최소값과 최대값 차이가 크게 나타났다. 지형적으로 산록경사지는 토양 유효인산 함량이 유의적으로 높았고 (p<0.
- 토양의 유기물 함량의 증가에 따라 토양의 유효인산 함량도 963 mg kg-1으로 유의적인 증가를 보였으나 (p<0.05) 다른 화학성분은 유의적인 차이가 없었다.
- 4 mg kg-1으로 본 연구의 분석결과와 유사하였다. 특히 과수원 토양의 coliform 미생물의 개체수는 시설 토양, 밭 토양 및 논 토양의 coliform 미생물 개체수보다 많은 것으로 나타났다. 이러한 결과는 미부숙된 가축분 퇴비의 과다시용에 의한 영향으로 판단되므로 향후 토양 양분관리 뿐만 아니라 토양 미생물의 환경관리를 위해 적정시비가 필요할 것으로 판단되었다.
후속연구
- 그리고 미생물의 개체수도 최소값과 최대값의 차이가 크게 나타나 과수원 토양 화학성과 유사한 결과를 보였다. 따라서 미생물의 다양성을 유지하기 위해서는 토양 양분관리와 더불어 생태계의 다양성을 지속할 수 있는 체계를 구축해야 할 것으로 생각되었다.
- 주성분 분석결과의 유의적인 차이가 나타나지 않는 것은 표본 개체수가 적은 것도 있지만 토양 화학성과 미생물 다양성이 지형, 토성 및 작물 등의 어떤 주어진 조건에 반응하는 것이 아니라 복잡한 관계를 형성하고 있어 토양 생태계 관리가 매우 어렵다는 것을 반증하는 것으로 판단되었다. 따라서 토양에 투입된 양분수지를 고려하여 주성분 분석을 지속적으로 모니터링 한다면 토양 화학성과 미생물 다양성을 유지할 수 있는 방안을 찾을 수 있을 것으로 기대되었다.
- 8%라고 보고한 결과와 일치하였다. 본 연구결과에서 토양의 유효인산과 치환성 칼륨 함량의 증가는 국립농업과학기술원 (NIAST, 2007)의 보고와 같이 가축분의 시용량을 감안하지 않고 화학비료를 시용함으로 토양에 축적된 것으로 판단되었으며 가축분 시용 시 인산과 칼리질 비료의 시비를 대폭 감축하여야 할 것으로 생각된다. 따라서 경남 과수원 토양의 합리적인 관리를 위해서는 토양검정에 의한 시비처방이 시급한 것으로 생각되었다.
- 특히 과수원 토양의 coliform 미생물의 개체수는 시설 토양, 밭 토양 및 논 토양의 coliform 미생물 개체수보다 많은 것으로 나타났다. 이러한 결과는 미부숙된 가축분 퇴비의 과다시용에 의한 영향으로 판단되므로 향후 토양 양분관리 뿐만 아니라 토양 미생물의 환경관리를 위해 적정시비가 필요할 것으로 판단되었다. 그리고 미생물의 개체수도 최소값과 최대값의 차이가 크게 나타나 과수원 토양 화학성과 유사한 결과를 보였다.
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