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문제 정의
- 본 연구는 시설하우스 당근 연작장해 경감을 위한 녹비작물 재배가 당근의 생육특성 및 수량에 미치는 영향을 알아보기 위한 연구로서 하계녹비작물인 크로타라리아 및 수단글라스를 실제 당근 연작재배지에 단파 및 혼파로 구분하여 파종하였으며, 생육된 녹비작물의 양분공급량을 조사하였고, 녹비작물의 토양환원 후 토양의 이화학적 특성을 조사하였으며, 녹비작물 토양에 환원 후 후작물인 당근의 생육특성 및 당근의 장해율과 상품수량을 조사하여 녹비작물의 당근 연작장해 경감효과를 조사하였다.
- 이에 본 연구는 시설하우스 당근 연작재배지에서 녹비작물 재배가 토양에 미치는 영향을 알아보기 위한 연구로서 두 과의 크로타라리아와 화본과 수단글라스를 단파 및 혼파하여 당근 연작재배지에서의 녹비작물의 양분공급 특성, 녹비작물 토양환원 후 토양의 이화학적 특성 및 당근의 연작장해 경감효과를 조사하였다.
제안 방법
- 녹비작물의 토양환원 전ㆍ후 토양의 이화학적 특성 조사는 녹비작물 토양환원 전인 2012년 6월 24일에 채취한 토양과 녹비작물 환원 후인 2013년 5월 16일에 각 처리구별 토양을 채취하였으며, 토양 물리성의 경우 가밀도, 공극률을 조사하였고, 토양 화학성의 경우는 pH, EC, OM, T-N, Avail.P2O5, 치환성양이온 및 무기성분 함량을 조사하였다.
- 녹비작물 토양환원 후 당근의 생육특성은 당근 파종 후 6개월 후인 2013년 5월 16일에 대조구(무처리), 관행처리구, 녹비작물 단파 및 혼파 처리구에서 생산된 당근을 수확하여 조사하였다. 각 처리구별 수확한 당근의 생육특성은 초장, 근장, 초중, 근중 및 개체수로 구분하여 조사하였다.
- 녹비작물 토양환원 후 당근의 생육특성은 당근 파종 후 6개월 후인 2013년 5월 16일에 대조구(무처리), 관행처리구, 녹비작물 단파 및 혼파 처리구에서 생산된 당근을 수확하여 조사하였다. 각 처리구별 수확한 당근의 생육특성은 초장, 근장, 초중, 근중 및 개체수로 구분하여 조사하였다.
- 녹비작물 토양환원 후 당근의 수량 및 상품수량 조사는 대조구(무처리), 관행처리구, 녹비작물 단파 및 혼파 처리구에서 총 수확된 당근의 수량을 조사하였으며, 총 수확된 당근의 수량에서 각 처리구별 장해율을 제외한 것을 상품수량으로 계상하였다.
- 녹비작물 토양환원 후 생산된 당근의 장해율 조사는 대조구(무처리), 관행처리구, 녹비작물 단파 및 혼파 처리구로 구분하여 조사하였으며, 조사항목은 당근의 일반적인 장해로 알려져 있는 생리적 장해인 지근, 열근, 생육저하, 착색불량과 병리적 장해인 무름병과 뿌리썩음병으로 구분하여 조사하였다.
- 녹비작물의 양분공급량은 각 녹비작물의 T-N, T-P, K, Ca 및 Mg 함량과 생체중량을 고려하여 계산하였으며, 나온 결과를 N, P2O5, K2O, CaO 및 MgO의 비료공급 형태로 환산하였다.
- 녹비작물의 토양환원 전ㆍ후 토양의 이화학적 특성 조사는 녹비작물 토양환원 전인 2012년 6월 24일에 채취한 토양과 녹비작물 환원 후인 2013년 5월 16일에 각 처리구별 토양을 채취하였으며, 토양 물리성의 경우 가밀도, 공극률을 조사하였고, 토양 화학성의 경우는 pH, EC, OM, T-N, Avail.P2O5, 치환성양이온 및 무기성분 함량을 조사하였다.
- 크로타라리아의 경우 두과로서 토양 내 질소를 공급하는 역할과 토양내 뿌리 혹선충에 대한 억제효과가 좋아 토양건전성을 증진시키는 효과가 있는 것으로 알려져 있으며, 화본과인 수단글라스의 경우는 해충방제와 토양구조 개선을 통한 연작장해 경감 효과를 가지고 있다. 당근 연작재배지에서 각 처리구별 녹비작물 파종량은 단파의 경우 크로타라리아 및 수단글라스를 각각 10a당 6 kg되게 파종하였고, 혼파의 경우는 크로타라리아 및 수단글라스를 각각 10a당 3 kg씩 1:1의 비율로 혼합하여 파종하였다(Table 2).
- 본 실험에 사용되어진 녹비작물의 파종은 크로타라리아 및 수단글라스를 단파 및 혼파로 구분하여 처리하였으며 처리구의 경우 대조구(무처리), 관행처리구, 녹비작물 단파 및 혼파 처리구를 설정하여 실험을 진행하였다. 크로타라리아의 경우 두과로서 토양 내 질소를 공급하는 역할과 토양내 뿌리 혹선충에 대한 억제효과가 좋아 토양건전성을 증진시키는 효과가 있는 것으로 알려져 있으며, 화본과인 수단글라스의 경우는 해충방제와 토양구조 개선을 통한 연작장해 경감 효과를 가지고 있다.
대상 데이터
- 토양의 pH 및 EC는 초자전극법을 사용하였으며, 무기성분은 습식분해법(H2SO4:HClO4=1:1)으로 전처리 하여 T-N은 Kjeldahl법(질소자동분석기, Gerhardt autosampler Vapodest 50 carouse, Germany)으로 분석하였고, Avail. P2O5는 Lancaster법(UV2550PC, Perkinelmer)을 사용하였다. 유기물 분석은 Tyurin법으로 하였고, 치환성 양이온은 1N-NH4OAc 용액을 침출한 후 ICP(DV-4300, Perkinelmer)를 사용하여 각각 분석하였다.
- 61 cmolc/kg 이었다. 공시토양의 토성은 미사질양토였다.
- 본 실험은 경상남도 밀양시 상남면 마산리에 소재하고 있으며, 당근 연작장해 시험포장지는 시설하우스로 15년간 당근을 연작재배한 지역을 선정하였고, 크기는 가로 6.7 m, 세로 100 m로 총 면적은 670 m2이었으며, 공시토양의 이화학적 특성은 Table 1에서 보는 것과 같다. pH는 6.
이론/모형
- =1:1)으로 전처리 하여 T-N은 Kjeldahl법(질소자동분석기, Gerhardt autosampler Vapodest 50 carouse, Germany)으로 분석하였고, T-P는 Vanado molybdate법(UV2550PC, Perkinelmer)을 사용하였다. 무기성분 함량은 습식분해법으로 분해된 용액을 ICP(DV-4300, Perkinelmer)를 사용하여 각각 분석하였다(NIAST, 2000).
- 본 시험에서 토양 및 식물체 분석은 농촌진흥청의 토양 및 식물체 분석법에 준하여 분석하였다. 토양의 pH 및 EC는 초자전극법을 사용하였으며, 무기성분은 습식분해법(H2SO4:HClO4=1:1)으로 전처리 하여 T-N은 Kjeldahl법(질소자동분석기, Gerhardt autosampler Vapodest 50 carouse, Germany)으로 분석하였고, Avail.
- 식물체 분석은 습식분해법(H2SO4:HClO4=1:1)으로 전처리 하여 T-N은 Kjeldahl법(질소자동분석기, Gerhardt autosampler Vapodest 50 carouse, Germany)으로 분석하였고, T-P는 Vanado molybdate법(UV2550PC, Perkinelmer)을 사용하였다. 무기성분 함량은 습식분해법으로 분해된 용액을 ICP(DV-4300, Perkinelmer)를 사용하여 각각 분석하였다(NIAST, 2000).
- P2O5는 Lancaster법(UV2550PC, Perkinelmer)을 사용하였다. 유기물 분석은 Tyurin법으로 하였고, 치환성 양이온은 1N-NH4OAc 용액을 침출한 후 ICP(DV-4300, Perkinelmer)를 사용하여 각각 분석하였다.
- 본 시험에서 토양 및 식물체 분석은 농촌진흥청의 토양 및 식물체 분석법에 준하여 분석하였다. 토양의 pH 및 EC는 초자전극법을 사용하였으며, 무기성분은 습식분해법(H2SO4:HClO4=1:1)으로 전처리 하여 T-N은 Kjeldahl법(질소자동분석기, Gerhardt autosampler Vapodest 50 carouse, Germany)으로 분석하였고, Avail. P2O5는 Lancaster법(UV2550PC, Perkinelmer)을 사용하였다.
성능/효과
- 녹비작물 처리구의 경우 대조구와 비슷하게 양분부족으로 인해 생육저하된 당근의 발생량은 많았지만 열근 및 지근 그리고 무름병 및 뿌리썩음병에 의한 장해는 관행처리구에 비해 급격히 감소하는 경향이었다. 결과적으로 모든 녹비작물 처리구는 대조구 및 관행처리구에 비해 당근의 장해율을 경감할 수 있었다.
- 녹비작물 토양환원에 따른 후작물인 당근의 총 생산량은 크로타라리아 처리구에서 7,916 kg/10a로 가장 높은 수량을 보였으며, 대조구의 경우는 6,869 kg/10a로 가장 낮았다. 장해율은 대조구, 관행처리구, 크로타라리아, 수단글라스, 수단글라스 + 크로타라리아 처리구에서 각각 34.
- 녹비작물의 토양환원 후 당근의 생육특성은 Table 4에서 보는 것과 같이 녹비작물 처리구는 대조구에 비해서는 우수한 생육을 보였으나, 관행처리구와는 비슷한 생육을 보였다. 이와 같이 녹비작물의 시용만으로도 당근의 생육에 일정부분 양분공급이 가능할 것으로 판단되며, 화학비료와 적절히 혼합한다면 당근의 높은 생산성과 화학비료의 절감효과를 동시에 만족할 수 있을 것으로 사료된다.
- 녹비작물의 토양환원에 따른 후작물인 당근의 장해율은 Fig. 2에서 보는 것과 같이 대조구에서는 양분결핍으로 인한 생육저하된 당근의 발생량이 가장 많았으며, 관행처리구의 경우는 비료공급으로 인해 생육저하된 당근의 발생량은 감소하였지만 열근 및 지근 그리고 무름병에 의한 당근의 장해가 많았다. 녹비작물 처리구의 경우 대조구와 비슷하게 양분부족으로 인해 생육저하된 당근의 발생량은 많았지만 열근 및 지근 그리고 무름병 및 뿌리썩음병에 의한 장해는 관행처리구에 비해 급격히 감소하는 경향이었다.
- 당근 연작재배지에서 녹비작물의 토양 환원 전ㆍ후 토양의 용적밀도는 관행처리구의 경우 대조구와 비슷한 경향이었으나, 녹비작물 처리구는 대조구 및 관행처리구에 비해 0.2~0.4 Mg/m3정도 감소하는 경향이었고, 그에 따라 공극률은 녹비작물 토양환원 후 0.7~1.5% 증가하는 경향이었다(Table 3). Yang 등(2012)의 연구결과에 따르면 녹비작물의 혼입은 용적 밀도를 감소시키고, 공극률을 증가시켜 물리성을 개선하는 것으로 보고된 바 있으며, 본 연구결과와도 동일한 경향이었다.
- 당근 연작재배지에서 녹비작물의 토양환원 전ㆍ후 토양의 물리학적 특성을 조사한 결과 용적밀도는 녹비작물 처리구가 대조구에 비해 감소하는 경향이었고, 공극률은 증가하는 경향이었다. 토양환원 전ㆍ후 토양의 pH는 대조구와 별다른 차이 없이 6.
- 당근 연작재배지에서 생육된 녹비작물의 토양환원량 중단파의 biomass 생산량은 크로타라리아가 1,089 kg/10a, 수단글라스가 3,150 kg/10a이었고, 혼파의 biomass 생산량은 크로타라리아가 480 kg/10a, 수단글라스가 1,464 kg/10a이었다. 당근 연작재배지에서 녹비작물의 토양환원 시 질소공급량(Table 3)은 단파의 경우 크로타라리아가 8.
- 당근 연작재배지에서 토양 중 T-N 함량은 녹비를 토양에 환원한 후 모든 녹비 처리구가 대조구에 비해 증가하는 경향이었고, 녹비의 단파 및 혼파에서는 CT(1.91 g/kg) > CT + SG(1.87 mg/kg) ≒ SG(1.86 mg/kg) 순이었다.
- 당근 연작재배지에서 녹비작물의 토양 환원 전ㆍ후 토양의 pH 및 EC 변화는 Table 3과 같다. 당근 연작재배지에서 토양 중 pH는 녹비작물을 토양에 환원한 후 모든 처리구에서 약간씩 감소하는 경향이었고, EC도 pH와 유사한 경향으로 크로타라리아와 수단글라스를 토양에 환원한 후 약간 감소하는 경향이었으며, 특히 수단글라스를 토양에 환원한 처리 구에서 가장 낮았다. 염류집적에 의한 시설재배지 내에서 높은 EC는 삼투압 작용에 의해 작물의 토양수 이용률을 저하시키고(Bernstein, 1975), 이온의 불균형과 과다이온의 존재에 의한 이온독성 발현과 타 유효이온의 흡수를 저해하여 작물의 생육장해를 유발할 수 있다고 보고된 바 있는데(Chang and Drenge, 1955; Cho et al.
- 총 당근의 수량은 크로타라리아 처리구가 7,916 kg/10a로 가장 높은 수량을 보였으며, 대조구의 경우는 6,869 kg/10a로 가장 낮았다. 비상품률은 대조구가 가장 높았고, 수단글라스와 크로타라리아 혼파처리구가 가장 낮았다. 당근의 상품수량은 녹비작물 처리구가 대조구 및 관행처리구에 비해 높았다.
- 당근 연작재배지에서 녹비작물의 토양 환원 전ㆍ후 토양의 양이온 함량 및 무기성분 함량은 Table 3과 같다. 양이온 중 K의 함량은 수단글라스가 포함된 처리구의 경우는 약간 증가하는 경향이었고, 크로타라리아의 경우는 감소하는 경향이었다. 무기성분 함량은 전반적으로 대조구에 비해 약간 증가하는 경향이었다.
- 녹비작물 토양환원에 따른 후작물인 당근의 총 생산량은 크로타라리아 처리구에서 7,916 kg/10a로 가장 높은 수량을 보였으며, 대조구의 경우는 6,869 kg/10a로 가장 낮았다. 장해율은 대조구, 관행처리구, 크로타라리아, 수단글라스, 수단글라스 + 크로타라리아 처리구에서 각각 34.9, 23.1, 21.4, 22.9 및 19.8%로 혼파 처리구에서 가장 낮은 장해율을 보였다. 당근의 상품수량은 크로타라리아 처리구(6,226 kg 10a-1)가 관행처리구(5,890 kg/10a) 및 대조구(4,473 kg/10a)에 비해 각각 5.
- 시설하우스 당근 연작재배지에서 각 처리구별 당근의 총 생산량 및 당근의 상품수량은 Table 5에서 보는 것과 같다. 총 당근의 수량은 크로타라리아 처리구가 7,916 kg/10a로 가장 높은 수량을 보였으며, 대조구의 경우는 6,869 kg/10a로 가장 낮았다. 비상품률은 대조구가 가장 높았고, 수단글라스와 크로타라리아 혼파처리구가 가장 낮았다.
- 토양 유기물 함량은 녹비작물 단파 및 혼파 처리구가 대조구에 비해 약간 증가하는 경향이었으며, 녹비작물 처리구별 유기물 함량의 증가량은 SG(0.6 g/kg) > CT + SG(0.5 g/kg) > CT(0.3 g/kg) 순이었다.
- 당근 연작재배지에서 녹비작물의 토양환원 전ㆍ후 토양의 물리학적 특성을 조사한 결과 용적밀도는 녹비작물 처리구가 대조구에 비해 감소하는 경향이었고, 공극률은 증가하는 경향이었다. 토양환원 전ㆍ후 토양의 pH는 대조구와 별다른 차이 없이 6.37-6.64 범위였으며, EC는 크로타라리아(2.86 dS/m) 및 수단글라스(2.24 dS/m) 처리구가 대조구(3.14 dS/m)에 비해 낮았다. 토양 중 유기물, T-N 및 avail.
후속연구
- Jeon 등(2011, 2012)은 양분공급에 있어 녹비작물 종류, 예취높이 및 녹비작물 혼파비율이 중요한 영향을 미친다고 보고한 바 있다. 본 연구에서도 크로타라리아와 수단글라스의 예취높이 및 혼파비율을 설정한다면 양분공급효과는 증대될 수 있을 것으로 판단되며, 과잉으로 공급되는 K와 같은 성분들을 감소할 수 있을 것으로 판단된다.
- 이상의 결과를 미루어 볼 때, 당근 연작재배지에서 녹비작물의 시용은 비료로서 충분한 가치가 있으며, 녹비작물 토양 환원 후 토양의 물리성 및 화학성을 개선함으로써 시설하우스 당근 연작재배지의 연작장해를 경감할 수 있을 것으로 사료된다.
- 녹비작물의 토양환원 후 당근의 생육특성은 Table 4에서 보는 것과 같이 녹비작물 처리구는 대조구에 비해서는 우수한 생육을 보였으나, 관행처리구와는 비슷한 생육을 보였다. 이와 같이 녹비작물의 시용만으로도 당근의 생육에 일정부분 양분공급이 가능할 것으로 판단되며, 화학비료와 적절히 혼합한다면 당근의 높은 생산성과 화학비료의 절감효과를 동시에 만족할 수 있을 것으로 사료된다.
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