유기농법과 관행농법에 의해 재배한 '신고'배 과원 토양의 물리화학적 및 미생물학적 특성 비교 Comparison of Soil Physico-chemical and Microbial Characteristics in Soil of 'Niitaka' Pear Orchards between Organic and Conventional Cultivations원문보기
최근에 소비자들의 안전 농산물에 대한 관심과 정부의 정책적인 친환경농업에 대한 지원은 유기농 재배를 지속적으로 발전시켜 왔다. 본 연구는 유기농 재배 과원과 관행 과원간의 토양 물리성과 화학성 및 미생물성에 대한 시기별 비교분석을 통하여 변화양상을 구명하고자 수행되었다. 토양 가비중과 고상 및 경도는 유기농 과원에서 통계적으로 유의성있게 낮게 나타났다. 토양 pH와 유기물 함량은 3월에서 8월까지 증가하는 경향이 나타났고, 유기농 과원에서 관행과원에 비하여 높은 경향을 나타내었다. 전질소와 유효인산은 처리구에 상관없이 3월에서 8월까지 각각 감소하는 경향을 보였으며, 유기농 과원에서 관행과원보다 전질소는 높았으나 유효인산은 낮은 경향을 나타내었다. 토양 미생물 탄소 생체량은 처리구에 상관없이 3월부터 8월까지 증가(유기농 36%, 관행 15%)하였고, 미생물 질소생체량은 6월에 가장 높았고, 유기농 과원에서 관행과원보다 지속적으로 높은 미생물 생체량을 나타내었다. 토양중 dehydrogenase와 chitinase activity는 3월과 8월보다 6월에 가장 높았고, ${\beta}$-glucosidase activity는 시기적으로 점차 감소(유기농 38%, 관행 48%)하였으며, acid phosphatase activity는 증가하였다. 유기농 배 과원토양에서 관행재배에 비하여 6월에 조사된 acid phosphatase activity를 제외하고는 모든 효소활성이 시기에 상관없이 높은 분포를 나타내었다.
최근에 소비자들의 안전 농산물에 대한 관심과 정부의 정책적인 친환경농업에 대한 지원은 유기농 재배를 지속적으로 발전시켜 왔다. 본 연구는 유기농 재배 과원과 관행 과원간의 토양 물리성과 화학성 및 미생물성에 대한 시기별 비교분석을 통하여 변화양상을 구명하고자 수행되었다. 토양 가비중과 고상 및 경도는 유기농 과원에서 통계적으로 유의성있게 낮게 나타났다. 토양 pH와 유기물 함량은 3월에서 8월까지 증가하는 경향이 나타났고, 유기농 과원에서 관행과원에 비하여 높은 경향을 나타내었다. 전질소와 유효인산은 처리구에 상관없이 3월에서 8월까지 각각 감소하는 경향을 보였으며, 유기농 과원에서 관행과원보다 전질소는 높았으나 유효인산은 낮은 경향을 나타내었다. 토양 미생물 탄소 생체량은 처리구에 상관없이 3월부터 8월까지 증가(유기농 36%, 관행 15%)하였고, 미생물 질소생체량은 6월에 가장 높았고, 유기농 과원에서 관행과원보다 지속적으로 높은 미생물 생체량을 나타내었다. 토양중 dehydrogenase와 chitinase activity는 3월과 8월보다 6월에 가장 높았고, ${\beta}$-glucosidase activity는 시기적으로 점차 감소(유기농 38%, 관행 48%)하였으며, acid phosphatase activity는 증가하였다. 유기농 배 과원토양에서 관행재배에 비하여 6월에 조사된 acid phosphatase activity를 제외하고는 모든 효소활성이 시기에 상관없이 높은 분포를 나타내었다.
Consumers' interest and government's support for the fruits rapidly increased organic fruit productions. This study was examined to compare the soil physicochemical and microbial properties of orchards soil in conventionally and organically management systems. Organic cultivation had lower soil bulk...
Consumers' interest and government's support for the fruits rapidly increased organic fruit productions. This study was examined to compare the soil physicochemical and microbial properties of orchards soil in conventionally and organically management systems. Organic cultivation had lower soil bulk density, solid phase, and penetration resistance than the conventional cultivation. Soil pH and organic matter contents increased from March to August, and the values were greater in the organic cultivation than the conventional cultivation. Total nitrogen (N) and phosphorous concentrations decreased from March to August, and the organic soils had greater N but lower phosphorous concentrations than the conventional soils. Soil microbial carbon biomass increased 36% and 15% for organic and conventional cultivations, respectively, from March to August. Soil microbial N biomass was greater in June than March or August, and the organic cultivation had a greater biomass N compared to the conventional cultivation. Soil dehydrogenase and chitinase activities were greater in June than in March or August. ${\beta}$-glucosidase activity declined in both cultivations, while the phosphatase activity increased. Organic cultivation had greater enzyme activities in March, June, and August, except for the acid phosphatase activity in June.
Consumers' interest and government's support for the fruits rapidly increased organic fruit productions. This study was examined to compare the soil physicochemical and microbial properties of orchards soil in conventionally and organically management systems. Organic cultivation had lower soil bulk density, solid phase, and penetration resistance than the conventional cultivation. Soil pH and organic matter contents increased from March to August, and the values were greater in the organic cultivation than the conventional cultivation. Total nitrogen (N) and phosphorous concentrations decreased from March to August, and the organic soils had greater N but lower phosphorous concentrations than the conventional soils. Soil microbial carbon biomass increased 36% and 15% for organic and conventional cultivations, respectively, from March to August. Soil microbial N biomass was greater in June than March or August, and the organic cultivation had a greater biomass N compared to the conventional cultivation. Soil dehydrogenase and chitinase activities were greater in June than in March or August. ${\beta}$-glucosidase activity declined in both cultivations, while the phosphatase activity increased. Organic cultivation had greater enzyme activities in March, June, and August, except for the acid phosphatase activity in June.
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문제 정의
하지만 국내에서 유기농 과수 재배에 따른 시기별 토양 물리성, 화학성 및 미생물성에 대한 관행재배와의 비교와 연구는 현재까지 다루어진 바는 없다. 따라서 본 실험은 배 과수원에서 2004년부터 2009년까지 6년 동안 유기재배와 관행재배를 하면서 시기별 토양 물리성, 화학성 및 미생물성에 대한 변화를 구명하고자 수행하였다.
최근에 소비자들의 안전 농산물에 대한 관심과 정부의 정책적인 친환경농업에 대한 지원은 유기농 재배를 지속적으로 발전시켜 왔다. 본 연구는 유기농 재배 과원과 관행 과원 간의 토양 물리성과 화학성 및 미생물성에 대한 시기별 비교분석을 통하여 변화양상을 구명하고자 수행되었다. 토양 가비중과 고상 및 경도는 유기농 과원에서 통계적으로 유의성 있게 낮게 나타났다.
제안 방법
Chitinase activity는 Trotta 등(1996)의 방법을 변경하여 조사하였는데, colloidal chitin에서 유래된 N-acetyl glucosamine(NAG)의 소모되는 양을 측정하였다(Yedidia, et al., 2000). Chitinase의 활성은 420nm에서 흡광도를 측정한 후 NAG 표준곡선에 따라 계산하였고, ugNAG/g/h로 표시하였다.
, 2000). Chitinase의 활성은 420nm에서 흡광도를 측정한 후 NAG 표준곡선에 따라 계산하였고, ugNAG/g/h로 표시하였다.
습토 10g을 25℃에서 24시간 chloroform 훈증 후 0.5M K2SO4로 추출하였고 비 훈증 토양도 훈증 토양과 동일한 방법으로 배양하고 0.5M K2SO4로 추출하였다. Microbial carbon biomass는 Tate 등(1988)의 방법에 따라 측정하였다.
토양 분석은 농업 과학기술원 토양 화학분석법(NIAST, 2000)에 의하여 조사하였는데 즉, 토양 pH는 토양과 물을 1:5로 혼합하여 30분간 진탕한 후 pH meter(Its teK, 702, Korea)로 측정하였고 토양 유기물은 tyurin법, 전질소는 kjeldahl 분해법으로 측정하였고 유효인산은 vanadate 법으로 조사하였다. 치환성 양이온 Ca, K, Mg는 ICP(Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometer, Leemans, USA)로 측정하였다.
토양물리성은 soil core(용량 100mL)를 이용하여 수관하부 주간으로부터 1.5m 떨어진 곳에서 깊이 30cm에서 채취한 토양을 이용하여 가비중(Bulk density), 고상, 액상 및 기상을 계산하였고, 토양경도(Penetration resistance)는 30cm 깊이에서 산중식 경도계를 이용하였다.
대상 데이터
전남 보성군 회천면 벌교리(34°40´N, 127°22´E)에 있는 유기농 배 재배농가(Organic)와 인근에 있는 저농약으로 인증 받은 농가(Conventional)를 선정하였다.
표토 0~30cm 토양을 Ф5cm auger를 이용하여 채취하였고, 음지에서 자연 건조시킨 후 2mm체를 통과한 토양을 시료로 사용하였다. 토양 분석은 농업 과학기술원 토양 화학분석법(NIAST, 2000)에 의하여 조사하였는데 즉, 토양 pH는 토양과 물을 1:5로 혼합하여 30분간 진탕한 후 pH meter(Its teK, 702, Korea)로 측정하였고 토양 유기물은 tyurin법, 전질소는 kjeldahl 분해법으로 측정하였고 유효인산은 vanadate 법으로 조사하였다.
데이터처리
토양 시료는 임의 배치법으로 과원 중 3곳에서 각각 3반복을 선정하였으며, 실험수치는
SPSS statistics 17.0 software program을 이용하여 독립표본 T-test을 사용하여 분석하였다.
이론/모형
5M K2SO4로 추출하였다. Microbial carbon biomass는 Tate 등(1988)의 방법에 따라 측정하였다. Biomass C=Ec/Kec의 공식에 의하여 계산하였는데, 여기서 Ec=훈증 토양중의 가용성 탄소량과 비훈증 토양 중의 가용성 탄소량과의 차이이고 Kec=0.
Microbial nitrogen biomass는 유기태 질소량을 구하는 ninhydrin 발색법으로 구하였다.
표토 0~30cm 토양을 Ф5cm auger를 이용하여 채취하였고, 음지에서 자연 건조시킨 후 2mm체를 통과한 토양을 시료로 사용하였다. 토양 분석은 농업 과학기술원 토양 화학분석법(NIAST, 2000)에 의하여 조사하였는데 즉, 토양 pH는 토양과 물을 1:5로 혼합하여 30분간 진탕한 후 pH meter(Its teK, 702, Korea)로 측정하였고 토양 유기물은 tyurin법, 전질소는 kjeldahl 분해법으로 측정하였고 유효인산은 vanadate 법으로 조사하였다. 치환성 양이온 Ca, K, Mg는 ICP(Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometer, Leemans, USA)로 측정하였다.
성능/효과
β-glucosidase activity는 시기별로 3월에서 6월까지는 두 처리구 모두 별다른 활성변화가 없었고 8월에는 6월에 비해 감소하는 경향(유기농 38%, 관행 48%)이 나타났다(Fig. 2-B).
MNB는 시기별로 생육중기(6월)에 가장 높은 수치(유기농 263μg N/g, 관행 191μg N/g)를 보였고 다시 감소하는 경향이 나타났는데, 조사 시기동안 유기농 과원에서는 6월과 8월의 결과에서 관행재배에 비하여 통계적으로 유의성 있게 높게 나타났다.
과원은 모두 ‘신고’ 배로, 수령은 15~20년생이고 덕식 수형이며, 재식거리는 5×7m이었다.
Dehydrogenase activity는 일반적으로 살아있는 미생물 세포에서 나타나는데, 이 효소의 측정은 보통 미생물 수나 산화능력(Oxidative capability)과 연관된다고 하였다(Trevors, 1984). 본 실험에서 dehydrogenase activity는 두 처리구 모두 6월에 가장 높은 수치를 나타내었고 다시 8월에 감소하는 경향을 보였는데, 유기농 과원은 6월에서 8월까지 별다른 감소폭이 없었지만, 관행과원은 41%의 높은 감소율을 나타내었다(Fig. 2-A). 재배방법에 따른 비교에서는 유기농 과원은 관행과원에 비하여 3월을 제외한 6월과 8월에 통계적으로 유의성 있게(p<0.
본 조사결과에서 토양경도는 유기농 과원과 관행 과원에서 각각 17mm와 19mm로 유기농 과원에 통계학적으로 유의성있는 차이가 나타나서(p<0.05) 뿌리의 생장에 좋을 것으로 생각되며, 보성과원의 토양경도는 양호하다고 생각된다.
3g/kg으로 관행과원에 비하여 각각 두 배 가까이 많은 것으로 나타났다고 보고하였다. 시기별 토양의 C/N율은 관행과원과 유기농과원 즉 작물재배방법에 따라 차이 없이 증가하는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 생육기중 작물에 의한 무기태 질소흡수량이 증가함에 따라 상대적으로 C/N율이 증가한 것으로 평가된다.
액상은 통계학적으로는 유의성 있는 차이가 나타나지 않았으나(p>0.05) 유기농 과원(ORG)에서 35%로 관행재배과원(CONV) 30%보다 높은 경향이 나타났다.
유효인산은 시기별로 감소하는 경향을 보였고, 관행과원에서 유기농 과원에 비하여 50~100mg/kg 정도 높은 경향이 나타났다. 보성지역 유효인산 함량은 과원 적정범위 200~300mg/kg(NIAST, 1999)보다 2배 이상 높게 나타났다.
토양 전질소 함량은 계절별로는 감소하는 경향이 나타났는데(Table 3), 유기농 과원에서는 3월에서 8월 사이 감소하는 경향이 완만한(25%) 반면, 관행과원에서는 감소량(49%)이 크게 나타났다. 재배방법에 따른 비교에서, 유기농 과원은 관행과원에 비하여 시기에 관계없이 높은 전질소 함량을 유지하였는데, 이는 유기질 비료 투여에 따른 결과로 판단되었다. 하지만, 선행연구 결과에서는 전질소 투입양 보다는 투입된 무기태 질소원의 종류와 양에 따른 차이에 기인한 것이라고 하였는데(Blaise et al.
재배방법에 따른 비교에서, 유기농 과원이 관행구보다 시기에 상관없이 통계적으로 유의성 있게 높게(p<0.05) 나타났다.
토양 pH와 유기물 함량은 3월에서 8월까지 증가하는 경향이 나타났고, 유기농 과원에서 관행과원에 비하여 높은 경향을 나타내었다. 전질소와 유효인산은 처리구에 상관없이 3월에서 8월까지 각각 감소하는 경향을 보였으며, 유기농 과원에서 관행과원보다 전질소는 높았으나 유효인산은 낮은 경향을 나타내었다. 토양 미생물 탄소 생체량은 처리구에 상관없이 3월부터 8월까지 증가(유기농 36%, 관행 15%)하였고, 미생물 질소생체량은 6월에 가장 높았고, 유기농 과원에서 관행과원보다 지속적으로 높은 미생물 생체량을 나타내었다.
토양 가비중과 고상 및 경도는 유기농 과원에서 통계적으로 유의성 있게 낮게 나타났다. 토양 pH와 유기물 함량은 3월에서 8월까지 증가하는 경향이 나타났고, 유기농 과원에서 관행과원에 비하여 높은 경향을 나타내었다. 전질소와 유효인산은 처리구에 상관없이 3월에서 8월까지 각각 감소하는 경향을 보였으며, 유기농 과원에서 관행과원보다 전질소는 높았으나 유효인산은 낮은 경향을 나타내었다.
전질소와 유효인산은 처리구에 상관없이 3월에서 8월까지 각각 감소하는 경향을 보였으며, 유기농 과원에서 관행과원보다 전질소는 높았으나 유효인산은 낮은 경향을 나타내었다. 토양 미생물 탄소 생체량은 처리구에 상관없이 3월부터 8월까지 증가(유기농 36%, 관행 15%)하였고, 미생물 질소생체량은 6월에 가장 높았고, 유기농 과원에서 관행과원보다 지속적으로 높은 미생물 생체량을 나타내었다. 토양중 dehydrogenase와 chitinase activity는 3월과 8월보다 6월에 가장 높았고, β-glucosidase activity는 시기적으로 점차 감소(유기농 38%, 관행 48%)하였으며, acid phosphatase activity는 증가하였다.
05) 높은 수치를 나타내었다. 토양 유기물 함량은 3월부터 6월까지 증가하였고 8월에 다시 감소하는 경향을 보였는데, 이는 재배 초기에 두 과원 모두에 투입된 유기질 비료에 의해 유기물 함량이 증가되었고 온도 상승으로 유기물의 무기태화(Mineralization)가 진행되어서 재배 후기에는 유기물 함량이 감소된 것으로 추정된다. 재배기간 내내 유기농 과원의 유기물 함량(3.
토양 전질소 함량은 계절별로는 감소하는 경향이 나타났는데(Table 3), 유기농 과원에서는 3월에서 8월 사이 감소하는 경향이 완만한(25%) 반면, 관행과원에서는 감소량(49%)이 크게 나타났다. 재배방법에 따른 비교에서, 유기농 과원은 관행과원에 비하여 시기에 관계없이 높은 전질소 함량을 유지하였는데, 이는 유기질 비료 투여에 따른 결과로 판단되었다.
토양중 dehydrogenase와 chitinase activity는 3월과 8월보다 6월에 가장 높았고, β-glucosidase activity는 시기적으로 점차 감소(유기농 38%, 관행 48%)하였으며, acid phosphatase activity는 증가하였다.
후속연구
Van Diepeningen 등(2006)은 네덜란드의 점질토에서 유효 인산함량은 유기농 재배에서 관행재배보다 낮았다고 하였다. 본 연구결과는 위 두 유기농 과원보다 전질소 함량과 유기물 및 유효인산 함량이 낮게 나타났으나, 양분의 투입과 수확량 및 수체생장에 필요한 양분의 양적 추정에 관한 연구도 시급하다고 생각된다. Kim 등(2000)의 연구결과에서는 본 연구결과와 비교하여 반대의 경향을 나타내었는데, 인산함량이 높은 가축분뇨퇴비를 과다 사용하여 배 과원에서 유효인산 함량이 754mg/kg으로 관행과원에 비하여 높게 나타났다고 하였다.
, 2006), 질소의 분획별 함량. 즉 무기태질소(질산태, 암모니아태), 유기태질소(단백질태, 핵산태, 기타)로 분리하여 데이터를 도출하기 위한 보다 더 심도 깊은 연구가 필요하다고 하겠다. Chung과 Lee(2008)는 유기농 사과원에서 유기물 함량이 63.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
유기농 재배 과원과 관행 과원 간의 토양 물리성과 화학성 및 미생물성에 대한 시기별 비교분석을 통하여 변화양상을 구명한 실험에서 토양 pH와 유기물 함량의 변화는?
토양 가비중과 고상 및 경도는 유기농 과원에서 통계적으로 유의성 있게 낮게 나타났다. 토양 pH와 유기물 함량은 3월에서 8월까지 증가하는 경향이 나타났고, 유기농 과원에서 관행과원에 비하여 높은 경향을 나타내었다. 전질소와 유효인산은 처리구에 상관없이 3월에서 8월까지 각각 감소하는 경향을 보였으며, 유기농 과원에서 관행과원보다 전질소는 높았으나 유효인산은 낮은 경향을 나타내었다.
토양 미생물이 생태계 안정성과 토양 비옥도에 직접적으로 영향을 끼치는 이유는?
토양 미생물은 생태계의 생물지구화학적 순환에 중심적인 역할을 하기 때문에 생태계 안정성과 토양 비옥도에 직접적으로 영향을 끼친다. 토양에 존재하는 미생물의 생체량은 유기물의 무기화(mineralization)와 고정화(immobilization)를 통해 작물 생산성에 큰 영향을 끼치는 것으로 알려져 있다(Duxbury et al.
토양에 존재하는 미생물의 생체량은 어떤 방식으로 작물 생산성에 큰 영향을 끼치는가?
토양 미생물은 생태계의 생물지구화학적 순환에 중심적인 역할을 하기 때문에 생태계 안정성과 토양 비옥도에 직접적으로 영향을 끼친다. 토양에 존재하는 미생물의 생체량은 유기물의 무기화(mineralization)와 고정화(immobilization)를 통해 작물 생산성에 큰 영향을 끼치는 것으로 알려져 있다(Duxbury et al., 1989; McGill et al.
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