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문제 정의
- 본 연구는 탄질비가 다른 유기자재를 벼 재배 포장에 시비하였을 때 3년간 기상환경이 다른 조건에서 질소의 경시적인 무기화율과 작물의 질소흡수률에 미치는 영향을 구명하고 유기자재의 시비처리 기준을 설정하고자 수행되었다.
제안 방법
- 헤어리베치와 호밀은 농촌진흥청 농업과학원 포장에서 생장하고 있는 것을 수확하여 이용하였다. 베치+호밀처리는 탄질비가 25:1이 되도록 맞춘 후에 질소 투입양을 계산해서 투입하였다.
- 수확기인 10월 중순경에 수량 및 수량구성요소를 조사하고, 수확된 벼를 70℃ 건조기에서 건조한 후에 마쇄하였다. 식물체분석 또한 농업과학기술 연구조사분석기준(농촌진흥청, 2003)에 의거하여 위의 유기물자재를 분석한 방법과 마찬가지로 조사하였다.
- 시험 포장은 5월 중순에 쓰레질 한 후에 40일간 육묘한 ‘추청’ 벼를 5월 하순에 30cm×15cm 간격으로 기계 이앙하였다.
- 탄질비가 다른 유기자재를 시용하여 벼를 유기재배 할 때 자재별 무기화 정도와 벼의 질소 이용효율을 조사하기 위해서 2009년부터 2011년까지 시험을 수행하였다. 유기자재 처리는 질소함량 90kg/ha 수준으로 가축분퇴비, 유박, 유박2배, 헤어리베치, 헤어리베치+호밀 처리구를 두었고 화학비료구와 대조구를 두었다. 유기자재 중 유박은 가장 낮은 탄소 : 질소비(탄질비)를 나타내었고 가축분퇴비가 가장 높은 탄질비를 보였다.
- , 2011)에 관한 연구와 연계되는 시험으로 경기도 수원시 당수동에 소재한 국립농업과학원 시험포장에서 추청벼를 이용하여 2009년부터 2011년까지 3년간 수행하였다. 유기자재 투입량은 농촌진흥청 추천시비량에 의거해서 화학비료와 유기질자재의 질소 성분량 9kg/10a을 기준으로 하여 이앙전 10일에 투입하였다. 처리내용은 화학비료구(NPK), 가축분퇴비(Compost), 유박 1배(Oilcake), 유박 2배(Oilcake 2X; 18kg N/10a), 헤어리베치(Hariyvetch), 헤어리베치+호밀(Vetch+Rye), 그리고 무처리를 포함하였다.
- 유기자재 투입량은 농촌진흥청 추천시비량에 의거해서 화학비료와 유기질자재의 질소 성분량 9kg/10a을 기준으로 하여 이앙전 10일에 투입하였다. 처리내용은 화학비료구(NPK), 가축분퇴비(Compost), 유박 1배(Oilcake), 유박 2배(Oilcake 2X; 18kg N/10a), 헤어리베치(Hariyvetch), 헤어리베치+호밀(Vetch+Rye), 그리고 무처리를 포함하였다. 시험전 토양은 pH와 유효인산, 그리고 치환성 양이온 농도(Table 1)가 모두 벼 재배를 위한 적정 범위 내에 포함되었다.
- 탄질비가 다른 유기자재를 시용하여 벼를 유기재배 할 때 자재별 무기화 정도와 벼의 질소 이용효율을 조사하기 위해서 2009년부터 2011년까지 시험을 수행하였다. 유기자재 처리는 질소함량 90kg/ha 수준으로 가축분퇴비, 유박, 유박2배, 헤어리베치, 헤어리베치+호밀 처리구를 두었고 화학비료구와 대조구를 두었다.
- 유효인산은 Lancaster법, 치환성양이온은 1 N ammonium acetate로 침출한 후 ICP를 이용하여 분석하였다. 토양용액은 토심 20cm에서 처리 후 3~10일 간격으로 추출하여 무기태질소를 조사하였다.
대상 데이터
- “잦은 강우 조건에서 유기질자재에 따른 유기재배 벼의 수량과 질소이용효율”(Cho et al., 2011)에 관한 연구와 연계되는 시험으로 경기도 수원시 당수동에 소재한 국립농업과학원 시험포장에서 추청벼를 이용하여 2009년부터 2011년까지 3년간 수행하였다.
- 화학비료구의 질소원은 요소, 인산은 용성인비, 칼륨은 염화가리로 기비와 분얼비로 분시 하였다. 유박과 가축분퇴비(돈분왕겨퇴비)는 시중에서 유통되는 제품을 구입하여 사용하였다. 헤어리베치와 호밀은 농촌진흥청 농업과학원 포장에서 생장하고 있는 것을 수확하여 이용하였다.
- 유박과 가축분퇴비(돈분왕겨퇴비)는 시중에서 유통되는 제품을 구입하여 사용하였다. 헤어리베치와 호밀은 농촌진흥청 농업과학원 포장에서 생장하고 있는 것을 수확하여 이용하였다. 베치+호밀처리는 탄질비가 25:1이 되도록 맞춘 후에 질소 투입양을 계산해서 투입하였다.
데이터처리
- z) Means followed by the same letter within a column are not significantly different according to Duncan’s multiple range test at P < 0.05.
- 시험구배치는 난괴법 3반복으로 하였으며, 자료분석은 SPSS 통계분석을 이용하여 분산분석 하였고, 평균간 유의차 검증은 Duncan’s multiple range test로 95% 수준에서 분석하였다.
이론/모형
- 시용 유기자원들은 시료를 건조하여 잘 분쇄한 후, 전탄소는 회화법으로 정량하였고, H2SO4-HClO4 혼합용액으로 시료를 분해하여 전질소는 Indophenol-blue법으로, 인산은 Ammonium vandate법, 양이온은 ICP(Inductively Coupled Plasma: Labtam 8440, LABTAM CO., Australia)로 분석하였다. 시험 포장은 5월 중순에 쓰레질 한 후에 40일간 육묘한 ‘추청’ 벼를 5월 하순에 30cm×15cm 간격으로 기계 이앙하였다.
- 수확기인 10월 중순경에 수량 및 수량구성요소를 조사하고, 수확된 벼를 70℃ 건조기에서 건조한 후에 마쇄하였다. 식물체분석 또한 농업과학기술 연구조사분석기준(농촌진흥청, 2003)에 의거하여 위의 유기물자재를 분석한 방법과 마찬가지로 조사하였다.
- 토양시료는 시료 투입전과 작물 수확 후에 0~20cm 깊이에서 채취하였으며, 농업과학원 연구조사 분석기준(농촌진흥청, 2003)에 의거하여 pH(1:5)는 이온전극법으로 전질소는 Kjeldahl 증류법을 이용하였다. 유효인산은 Lancaster법, 치환성양이온은 1 N ammonium acetate로 침출한 후 ICP를 이용하여 분석하였다. 토양용액은 토심 20cm에서 처리 후 3~10일 간격으로 추출하여 무기태질소를 조사하였다.
- 토양시료는 시료 투입전과 작물 수확 후에 0~20cm 깊이에서 채취하였으며, 농업과학원 연구조사 분석기준(농촌진흥청, 2003)에 의거하여 pH(1:5)는 이온전극법으로 전질소는 Kjeldahl 증류법을 이용하였다. 유효인산은 Lancaster법, 치환성양이온은 1 N ammonium acetate로 침출한 후 ICP를 이용하여 분석하였다.
성능/효과
- 토양 pH, 탄소, 질소, 칼슘, 그리고 마그네슘 농도는 처리간에 차이가 관찰되지 않았다. 2009년과 2010년의 질소 이용효율은 유박처리구가 화학비료구와 헤어리베치 그리고 퇴비구보다 높았다. 강수량이 많았던 2011년에는 축분퇴비구가 질소이용효율이 높은 것으로 관찰되었다.
- 기비와 분얼비로 70% 이상을 초기에 투입한 화학비료구는 계속된 강우로 인해 비료가 유실되어 이용율이 크게 떨어진 것으로 추정되었다. 가축분퇴비, 유박, 베치+호밀구등 유기물을 시용한 처리구는 집중 강우등 기상 악화에도 불구하고 질소이용율의 변화가 적거나 화학비료에 비해 상대적으로 증가하는 경향이었다.
- 토양의 전탄소와 전질소 그리고 칼슘과 마그네슘 또한 처리간에 통계적으로 유의성 있게 나타나지 않아서 자재시용에 따른 3년 후 토양의 화학성 차이는 특이할 만한 사항이 관찰되지 않았다. 다만 유효인산은 모든 자재 처리구에서 무처리보다 높았으며, 특히 가축분퇴비에서 높아서(133mg/kg) 토양내 인산축적이 우려되었다.
- 2010년의 성적을 좀 더 자세히 보면 8월 이후 잦은 강우와 태풍에 의한 도복으로 수량이 전반적으로 감소하였다. 등숙율과 천립중은 유박2배가 가장 낮았고(69%, 16.2g), 이와는 반대로 가축분퇴비와 무처리가 비교적 높게 나타났다. 도복은 수량과 특히 쌀 품질저하에 매우 큰 영향을 미친 것으로 알려져 있는데, 도복이 심했던 유박2배구(자료 미제시, Cho et al.
- 처리내용은 화학비료구(NPK), 가축분퇴비(Compost), 유박 1배(Oilcake), 유박 2배(Oilcake 2X; 18kg N/10a), 헤어리베치(Hariyvetch), 헤어리베치+호밀(Vetch+Rye), 그리고 무처리를 포함하였다. 시험전 토양은 pH와 유효인산, 그리고 치환성 양이온 농도(Table 1)가 모두 벼 재배를 위한 적정 범위 내에 포함되었다. 화학비료구의 질소원은 요소, 인산은 용성인비, 칼륨은 염화가리로 기비와 분얼비로 분시 하였다.
- 유기자재 처리는 질소함량 90kg/ha 수준으로 가축분퇴비, 유박, 유박2배, 헤어리베치, 헤어리베치+호밀 처리구를 두었고 화학비료구와 대조구를 두었다. 유기자재 중 유박은 가장 낮은 탄소 : 질소비(탄질비)를 나타내었고 가축분퇴비가 가장 높은 탄질비를 보였다. 토양 pH, 탄소, 질소, 칼슘, 그리고 마그네슘 농도는 처리간에 차이가 관찰되지 않았다.
- 유기자재의 무기성분을 분석한 결과 유박은 다른 자재보다 질소, 인산 그리고 마그네슘 농도가 높았고 탄질비가 가장 낮았다(Table 3). 헤어리베치는 호밀과 가축분퇴비보다 질소, 칼슘, 마그네슘 농도가 높았다.
- 첫 해의 수량은 유박 2배구와 헤어리베치+호밀구의 수량이 화학비료 처리구 수량을 상회하였다. 유박 2배구는 질소양분 증시의 효과가 나타난 것으로 보이며 헤어리베치+호밀구는 적절한 탄질율(25:1)로 녹비작물의 분해가 적절하게 이루어진 것으로 보인다. 한편 탄질비가 34로 높았던 가축분퇴비구는 유기물 분해가 지연되어 초기 생육이 부진하였으며(자료 미제시) 적정 이삭수를 확보하지 못하여 관행에 크게 미치지 못하는 수량을 기록하였다.
- , 1999). 초기생육이 월등하였던 유박2배구는 태풍에 의하여 도복하여 수량이 무처리구보다 현저하게 감소한 것으로 판단된다. 가축분퇴비구는 토양중 질소공급이 부족하여 초기 생육이 원활하게 이루어지지 않았으나 도복이 거의 없어서 유박2배보다 높은 수량을 보인 것으로 판단되었다 2011년은 전술한 바와 같이 이앙이후 2개월 이상 비오는 날이 많아 초기 생육이 극히 부진하였다.
- 3년간 유기자재에 의한 벼재배 시험 후 토양의 pH는 처리간에 큰 차이를 보이지 않았다(Table 1). 토양의 전탄소와 전질소 그리고 칼슘과 마그네슘 또한 처리간에 통계적으로 유의성 있게 나타나지 않아서 자재시용에 따른 3년 후 토양의 화학성 차이는 특이할 만한 사항이 관찰되지 않았다. 다만 유효인산은 모든 자재 처리구에서 무처리보다 높았으며, 특히 가축분퇴비에서 높아서(133mg/kg) 토양내 인산축적이 우려되었다.
- 유기자재의 무기성분을 분석한 결과 유박은 다른 자재보다 질소, 인산 그리고 마그네슘 농도가 높았고 탄질비가 가장 낮았다(Table 3). 헤어리베치는 호밀과 가축분퇴비보다 질소, 칼슘, 마그네슘 농도가 높았다. 호밀은 유기자재에서 탄소농도가 47%로 높았으나 질소는 1.
- 헤어리베치는 호밀과 가축분퇴비보다 질소, 칼슘, 마그네슘 농도가 높았다. 호밀은 유기자재에서 탄소농도가 47%로 높았으나 질소는 1.0%로 비교적 낮아서 47:1의 높은 탄질비를 보였고, 칼륨은 3.87%로 가장 높았다. 가축분퇴비와 호밀은 탄질비가 각각 34:1, 47:1로 관찰되어 질소의 고정화(N-immobilization)가 우려되었다.
후속연구
- 녹비작물 재배가 일반화되지 않은 우리나라의 유기재배 농가에서는 가축분퇴비, 채종유박, 피마자박 등을 양분공급용 자원으로 사용하고 있는데 이러한 유기자재는 질소성분량이 많을 뿐 아니라 다른 무기양분 함량도 풍부한 자원으로 식물에 대한 양분공급효과가 높을 것으로 기대된다. 그러나 현재 농가에서 활용되고 있는 다양한 유기자재들이 논토양에 투여되었을 때 무기양분으로 분해되고 작물에 흡수 이용되는 양상에 대한 연구는 부족하여 유기재배 실천 농가에 대한 시비기준 제시는 미흡한 실정이다.
- 하지만 농가별 사용 유기자원 종류가 다양하고, 시용량도 차이가 커서 경제성분석이 어려웠다. 또한 유기자원의 활용에 따라 농산물의 안전성이 증대되고 환경 부담이 경감되는 효과가 기대되나 수량화 하기는 어려워서 이에 대한 앞으로의 연구가 필요할 것으로 판단된다.
- 이상의 결과로 보아 유기재배는 집중강우에도 불구하고 유기물에 의한 양분관리의 효율성이 확인되어 유기물 이용이 확대될 것으로 기대 되었다. 하지만 농가별 사용 유기자원 종류가 다양하고, 시용량도 차이가 커서 경제성분석이 어려웠다.
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