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문제 정의
- 따라서 본 연구는 주요토성별 토양 경반층의 강도에 따른 콩 뿌리신장 및 생육반응을 비교 분석하고 토성별 콩 뿌리신장 한계값을 설정하여 최적 토양관리기술 및 생산성 향상에 기여하고자 수행하였다.
- 본 연구는 논토양 경반층의 강도가 콩의 뿌리신장에 미치는 영향을 구명코자 미사질식양토 (Silty clay loam), 미사질양토 (Silt loam), 양토 (Loam) 등 3가지 토성을 대상으로 경반층 강도에 따른 콩 뿌리 및 작물 생육반응을 분석하여 논 콩 재배지 논토양의 생산성 향상을 위한 합리적인 토양경반층 관리 방법을 제시코자 수행한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
제안 방법
- 25. 1.5, 1.75, 2.0 MPa 단위로 충진 후 표토를 15 cm 복토하였다. 시험작물은 중만생종인 태광콩 (Taekwang)을 공시하였고, 시비량은 성분량 기준으로 질소, 인산, 칼리를 각각 30, 30 및 34 kg ha-1을 전량기비로 주었으며, pot 당 5립씩 파종하고 입모 후 3주를 남기고 솎음하였다.
- 25. 1.5, 1.75, 2.0 MPa로 경반층을 조성하였다. 경반층 조성 후 걷어낸 표토를 15 cm로 다시 복토를 하였다.
- 25. 1.5, 1.75, 2.0 MPa의 경반층을 조성한 후 콩 뿌리신장 및 콩 수량의 변화를 시험하였다.
- 주요 토양 경반층의 토양경도 변화에 따른 콩 생육 및 뿌리신장 특성을 평가하기 위해 미농무성 토성 분류법에 따라 미사질식양토 (Silty clay loam), 미사질양토 (Silt loam), 양토 (Loam) 등 3가지 토성을 대상으로 2006년부터 3년간 비가림 온실조건에서 완전임의배치법 (Completely Randomized Design, CRD) 5반복 포트시험을 수행하였다. 시험 토양은 식질계 화동통, 식양질계 지산통, 사양질계 강서통 등 각 토성별 논토양에서 표토와 심토를 각각 분리하여 채취하여 풍건 후 곱게 분쇄하여 국제 표준망체 (ISO mesh size) 2 mm로 통과시킨 토양을 시험에 이용하였고, 시험에 이용된 토양의 이화학적 특성은 Table 1과 같았다.
- 시험작물은 중만생종인 태광콩 (Taekwang)을 공시하였고, 시비량은 성분량 기준으로 질소, 인산, 칼리를 각각 30, 30 및 34 kg ha-1을 전량기비로 주었으며, pot 당 5립씩 파종하고 입모 후 3주를 남기고 솎음하였다. 콩 뿌리의 조사는 완숙기 (R8 stage)에 콩 수확 후 포트 깊이 5 cm 단위로 토양을 절단하여 약 15분간 물속에 침전한 후 물로 세척한 후 풍건하여 뿌리밀도를 조사하였으며, 포트를 수직으로 절단한 후 뿌리의 출현 깊이를 조사하였다.
- 콩 뿌리중량밀도 (Root weight density) 조사는 콩 수확 후 직경 × 길이 (30 cm × 30 cm) 크기의 실린더 코어를 토양에 박은 후에 깊이 5 cm 단위로 토양을 절단하여 약 15분간 물속에 침전한 후 물로 뿌리를 세척한 후 풍건하여 뿌리중량 밀도를 분석하였다.
대상 데이터
- 공시작물은 중만생종인 태광콩 (Taekwang)을 공시하였으며, 재식거리는 60 cm × 15 cm로 하였고 주당본수는 2본으로 하였다.
- 논 콩 재배지 토양 경도별 콩생육 및 생산성 평가를 위해 국립식량과학원 기능성작물부 내 위치한 시험포장 (N 35° 49′ 24″, E 128° 74′ 25″)에서 수행하였으며 시험토양은 평택통 (fine silty, mixed, mesic family of Typic Endoaquepts)으로 시험 전 토양의 특성은 Table 2와 같았다.
- 최근 토지이용의 다양화와 대형농기계의 이용으로 토양경반화가 증가하고 실정이며, 또한 콩은 생태적으로 심근성이고 잔뿌리가 많으며 근권 영역이 큰 작물로 알려져 있고 토양 근권 환경조건에 따라 수량성이 크게 좌우될 수 있기 때문에 토양 경반층 개량에 의한 콩 증수 효과를 높일 수 있다. 따라서 본시험은 토양 경반층이 형성된 논토양 (평택통)을 대상으로 인위적으로 토양경도를 1.0, 1.25. 1.
- 주요 토양 경반층의 토양경도 변화에 따른 콩 생육 및 뿌리신장 특성을 평가하기 위해 미농무성 토성 분류법에 따라 미사질식양토 (Silty clay loam), 미사질양토 (Silt loam), 양토 (Loam) 등 3가지 토성을 대상으로 2006년부터 3년간 비가림 온실조건에서 완전임의배치법 (Completely Randomized Design, CRD) 5반복 포트시험을 수행하였다. 시험 토양은 식질계 화동통, 식양질계 지산통, 사양질계 강서통 등 각 토성별 논토양에서 표토와 심토를 각각 분리하여 채취하여 풍건 후 곱게 분쇄하여 국제 표준망체 (ISO mesh size) 2 mm로 통과시킨 토양을 시험에 이용하였고, 시험에 이용된 토양의 이화학적 특성은 Table 1과 같았다.
- 0 MPa 단위로 충진 후 표토를 15 cm 복토하였다. 시험작물은 중만생종인 태광콩 (Taekwang)을 공시하였고, 시비량은 성분량 기준으로 질소, 인산, 칼리를 각각 30, 30 및 34 kg ha-1을 전량기비로 주었으며, pot 당 5립씩 파종하고 입모 후 3주를 남기고 솎음하였다. 콩 뿌리의 조사는 완숙기 (R8 stage)에 콩 수확 후 포트 깊이 5 cm 단위로 토양을 절단하여 약 15분간 물속에 침전한 후 물로 세척한 후 풍건하여 뿌리밀도를 조사하였으며, 포트를 수직으로 절단한 후 뿌리의 출현 깊이를 조사하였다.
이론/모형
- 공시작물은 중만생종인 태광콩 (Taekwang)을 공시하였으며, 재식거리는 60 cm × 15 cm로 하였고 주당본수는 2본으로 하였다. 또한 시비량은 성분량으로 질소 인산 칼리를 각각 30, 30 및 34 kg ha-1로 하여 전량기비로 주었으며 재배법은 농촌진흥청 콩의 표준재배법에 준하여 재배하였다. 콩 뿌리중량밀도 (Root weight density) 조사는 콩 수확 후 직경 × 길이 (30 cm × 30 cm) 크기의 실린더 코어를 토양에 박은 후에 깊이 5 cm 단위로 토양을 절단하여 약 15분간 물속에 침전한 후 물로 뿌리를 세척한 후 풍건하여 뿌리중량 밀도를 분석하였다.
- 또한 토양의 투수력은 내경 30 cm, 외경 55 cm, 높이 25 cm인 무저 금속원판으로 된 Doublering method (Black, 1965)로 측정하였고, 단위면적, 단위 시간에 토양에 침투하는 물의 량을 측정하여 Darcy's 법칙 (1856)에 따라 계산하였다.
- 콩 뿌리중량밀도 (Root weight density) 조사는 콩 수확 후 직경 × 길이 (30 cm × 30 cm) 크기의 실린더 코어를 토양에 박은 후에 깊이 5 cm 단위로 토양을 절단하여 약 15분간 물속에 침전한 후 물로 뿌리를 세척한 후 풍건하여 뿌리중량 밀도를 분석하였다. 콩의 생육 및 수량조사는 농촌진흥청 농사시험연구조사기준 (1995)에 의해 완숙기 (R8 stage)에 경장, 경직경, 백립중, 주당협수, 수량 등을 조사하였다.
- 경반층 조성 후 걷어낸 표토를 15 cm로 다시 복토를 하였다. 토양의 이화학성은 농촌진흥청 토양 및 식물체 분석법 (NIAST. 2000)에 준하여 pH는 초자전극법, 유기물은 Tyurin법, 유효인산은 Lancaster법, 유효규산은 1NNaOAc (pH 4.0)침출법, 치환성양이온은 1M NH4OAc (pH 7.0)로 침출하여 Inductively Coupled Plasma (Liberty 110, German)로 측정하였다. 또한 토양의 투수력은 내경 30 cm, 외경 55 cm, 높이 25 cm인 무저 금속원판으로 된 Doublering method (Black, 1965)로 측정하였고, 단위면적, 단위 시간에 토양에 침투하는 물의 량을 측정하여 Darcy's 법칙 (1856)에 따라 계산하였다.
성능/효과
- 25. 1.50, 1.75, 2.00 MPa의 경반층로 조성한 후 콩의 생육반응을 조사한 결과 토양경도 높아질수록 경장, 경직경, 주장협수는 낮아지는 경향을 보였으며, 콩 수량은 2.00 MPa 처리구가 2,236 kg ha-1 인 반면 1.00 MPa 처리구에서 3,056 kg ha-1으로 약 25% 증수되는 것으로 나타났다. 토양의 경반층의 투수력은 1.
- 따라서 논 콩 재배지 토양의 토성별 토양경도에 대한 콩 뿌리신장 최소제한 저항값은 토양 깊이별 뿌리의 분포밀도를 기준으로 미사질식양토 1.14 MPa, 미사질양토은 1.3 MPa, 양토 1.6 MPa로 나타났다.
- 이는 경반화된 토양에서 콩 생산성의 감소는 뿌리의 세포분열을 저해하여 양․수분의 흡수능 저하와 직접적인 관계가 있는 것으로 판단되며, 콩 수량은 뿌리 생장과 밀접한 관계있다고 보고 (Benghough and Mullins, 1990)와 유사한 결과를 보였다. 따라서 콩의 수량을 기준으로 토성별 뿌리신장 토양경도에 대한 최소제한 저항값은 Fig. 4에서와 같이 미사질식양토 1.14 MPa, 미사질양토은 1.3 MPa, 양토 1.6 MPa으로 나타났다.
- (1998)와 유사한 결과를 보였다. 따라서 토성별 토양경도에 대한 콩 뿌리신장 최소제한 저항값은 토양 깊이별 뿌리의 분포밀도를 기준으로 미사질식양토 1.14 MPa, 미사질양토는 1.3 MPa, 양토 1.6 MPa로 나타났다.
- 주요 토성별 토양경도 변화에 따른 생육은 미사질식양토 > 미사질양토 > 양토 순으로 경향을 크게 받는 것으로 나타났고, 미사질양토 및 양토에 비해 미사질식양토의 경우 토양경도가 증가함에 따라 주요 생육 특성이 크게 감소되는 결과를 보였다.
- 주요 토성별 토양경도 변화에 따른 콩 수량의 감소는 미사질식양토 > 미사질양토 > 양토 순으로 높은 경향을 보였으며, 미사질양토 및 양토에 비해 미사질식양토에서 크게 감소되는 결과를 보였다.
- 3와 같았다. 콩의 생육은 토양경도가 증가 할수록 경장, 경직경, 주당협수, 100립 중 등 생육 구성요소가 감소되는 것으로 나타났으며 토양경도와 밀접한 부의 선형관계를 보였다. 주요 토성별 토양경도 변화에 따른 생육은 미사질식양토 > 미사질양토 > 양토 순으로 경향을 크게 받는 것으로 나타났고, 미사질양토 및 양토에 비해 미사질식양토의 경우 토양경도가 증가함에 따라 주요 생육 특성이 크게 감소되는 결과를 보였다.
- 2와 같았다. 토성에 따른 경반층 경도 변화에 다른 콩 뿌리의 신장 깊이는 세립질인 미사질식양토에 비해 조립질 토양 일수록 깊게 신장하였으며 토양 강도가 약할수록 깊게 신장하는 특성을 보였다. 미사질식양토의 경우 1.
- 토양 경도경도 변화에 따른 콩의 생육은 토양경도가 증가 할수록 경장, 경직경, 주당협수, 100립중, 콩 수량은 감소되는 것으로 나타났으며 토양경도 변화와 밀접한 부의 선형관계를 보였다. 토성에 따른 토양 경반층 강도별 콩 뿌리의 신장 깊이는 세립질인 미사질식양토에 비해 조립질 토양일수록 깊게 신장하였으며 미사질식양토의 경우 1.00 MPa에서 35 cm 까지 신장하는 반면 2.00 MPa에서는 25 cm로 경반층의 강도가 높아질수록 낮아지는 경향을 보였다. 토양 깊이별 뿌리분포는 미사질식양토의 경우 1.
- 토양 경도경도 변화에 따른 콩의 생육은 토양경도가 증가 할수록 경장, 경직경, 주당협수, 100립중, 콩 수량은 감소되는 것으로 나타났으며 토양경도 변화와 밀접한 부의 선형관계를 보였다. 토성에 따른 토양 경반층 강도별 콩 뿌리의 신장 깊이는 세립질인 미사질식양토에 비해 조립질 토양일수록 깊게 신장하였으며 미사질식양토의 경우 1.
- 토양 경반층 강도별 콩 생육상황 보면 Table 3에서와 같이 토양경도 높아질수록 경장, 경직경, 주장협수는 낮아지는 경향을 보였으며, 콩 수량은 2.00 MPa 처리구가 2,236 kg ha-1인 반면 1.00 MPa 처리구에서 3,056 kg ha-1으로 약 25% 증수되는 것으로 나타났다. 이는 Ishaq et al.
- 또한 경반화된 토양층위의 물리성 차이는 Table 4와 같았다. 토양경도가 높아질수록 용적밀도, 고상은 증가하고, 공극률, 함수율, 액상과 기상 등은 반대로 낮아지는 경향을 보였다.
- 9％비해 높은 경향을 보였다. 토양경도별 콩 뿌리의 출현 깊이는 1.00 MPa에서 22 cm까지 신장하는 반면 2.00 MPa 처리구에서는 14 cm로 경반층의 강도가 높아질수록 뿌리의 출현깊이는 낮아지는 경향을 보였다.
- 토양경도에 따른 토양 깊이별 뿌리분포밀도 변화를 보면 Fig. 5에서와 같이 표토에서는 1.00 MPa의 경우 57％인 반면, 2.00 MPa로 토양경도 값이 높아지면 뿌리분포비율이 78％로 대부분의 뿌리가 표토에 분포하는 특성을 보였으며, 20 cm이하 심토에서는 1.00 MPa에서 5.0％로 2.00 MPa 0.9％비해 높은 경향을 보였다. 토양경도별 콩 뿌리의 출현 깊이는 1.
- 토양경도에 따른 토양 깊이별 뿌리의 분포밀도는 토양경도가 높을수록 낮아지는 경향을 보였으며 미사질식양토 > 미사질양토 > 양토 순으로 큰 경향을 보였다.
- 토양 투수력은 토양 경반층의 상태를 측정 할 수 있는 기준이 되고 있으며, Hamza and Anderson (2003)에 의하면 표토 경반층의 경도가 높아지면 토양수분의 수직 이동을 저해하고 수분퍼텐셜 낮아져 작물에 수분 공급을 저해하여 작물의 한발피해를 초래할 수 있고 강우시에 습해를 일으킬 수 있으며, 토양 투수력은 입단화된 토양에서 보다 토양 경반화에 의해서 크게 저해된다고 보고하였다. 토양의 경반층의 강도별 투수력 변화는 Fig. 6과 같이 1.0 MPa : 9.56 cm, 1.25 MPa : 7.68 cm, 1.5 MPa : 7.53cm, 1.75 MPa : 5.08 cm, 2.0 MPa : 4.37 cm로 토양경도가 증가 할수록 투수력은 낮아지는 경향을 보였으며, 토양경도가 1.5 MPa 이상에서 투수력이 급격하게 낮아지는 경향을 보였다. 또한 경반화된 토양층위의 물리성 차이는 Table 4와 같았다.
- 00 MPa 처리구에서 3,056 kg ha-1으로 약 25% 증수되는 것으로 나타났다. 토양의 경반층의 투수력은 1.0 MPa에서 9.56 cm인 반면 1.5 MPa 이상에서 급격하게 감소되는 경향을 보였으며, 토양경도가 높아질수록 용적밀도, 고상은 증가하고, 공극률, 함수율, 액상, 기상 등은 반대로 낮아지는 경향을 보였다.
- 주요 토성별 토양경도 변화에 따른 생육은 미사질식양토 > 미사질양토 > 양토 순으로 경향을 크게 받는 것으로 나타났고, 미사질양토 및 양토에 비해 미사질식양토의 경우 토양경도가 증가함에 따라 주요 생육 특성이 크게 감소되는 결과를 보였다. 특히 주요 생육특성 중 토양경도가 증가함에 따라 경장, 경직경, 100립중이 크게 감소되었으며 두 인자 간에 고도의 유의한 상관이 있었다. 콩의 생육은 토양의 경도변화에 영향을 받으며, 토성에 따라 차이를 보인다는 보고 (Letey, 1985)와 유사한 결과를 보였다.
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