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문제 정의
- 토양의 질은 물리적, 화학적, 생물학적, 그리고 생화학적인자에 의하여 결정되고, 이러한 토양의 특성은 관리에 있어서 민감한 변화가 요구된다(Elliott, 1994). 따라서 본 연구에서는 생강 재배 과정 중 나타나는 토양의 물리 ․ 화학적 특성 변화, 생강의 양분 흡수 관계, 생강의 생육 변화를 조사하였다.
제안 방법
- 0)으로 추출하여 Inductively Coupled Plasma Optical Emission Epectrometry(ICP-OES, Optima 7300DV, Perkin Elmer, USA)로 측정하였다. 생강 식물체 분석을 위하여 수확기에 수확한 생강을 증류수로 세척하고 지상부와 지하부로 구분하여 70℃에서 72시간 건조 후 분쇄하여 분석용 시료로 사용하였다. 식물체 시료를 황산으로 습식분해 후 전질소 함량은 Kjeldahl 증류법(Vapodest 10s, Gerhardt, German), 인산 함량은 Ammonium Vanadate법으로 발색하여 UV/Vis Spectrophotometer로 측정하였으며, 양이온은 ICP-OES로 측정하였다.
- 생강 재배지 토양의 물리 ․ 화학적 특성 변화, 생강의 양분 흡수 관계, 생강의 생육 변화를 조사하였다. 시험 전 토양과 생강 수확 후 토양 특성을 비교하면, 시험 전 토양의 전질소 함량은 0.
- 생강의 전체 수확량에서 병이 확인되지 않은 정상근을 생강의 생산량으로 하였으며, 병이 확인된 이병근을 전체 수확량 중 백분율로 하여 병발생률(%)을 산출하였다.
- 시험 전 토양의 물리 ․ 화학적 특성은 Table 1과 같다. 시험 과정에서 생강 파종 전에 퇴비 2,400kg 10a-1을 시비하였고 밑거름으로 10a 당 요소 10.4kg, 용성인비 46kg, 염화가리 7.2kg, 붕소 1.8kg을 처리하였으며, 웃거름으로서 7월 중순에 요소 15kg 10a-1을 처리하였다. 시험포장 내의 각 plot 면적은 15m2(3×5m)이며, 각 plot 사이의 간격(이랑)은 60cm로 하였다.
- 시험 재배지의 지형에 따른 수분 이동과 배수 상태를 확인하고자 Global Positioning System(GPS, HIPER-Gb, TOPCON, Japan)을 사용하여 N, E, Z 좌표를 지정하고 등고선을 작성하였다(Fig. 1).
- 유기물은 Tyurin’s법, 전질소 함량은 Kjeldahl 증류법(Vapodest 10s, Gerhardt, German)을 이용하여 분석하였고, 유효인산은 Lancaster법으로 발색하여 UV/Vis Spectrophotometer(DU 720, Beckman Coulter, USA)로 측정하였다. 치환성양이온은 1.0N CH3COONH4(pH 7.0)으로 추출하여 Inductively Coupled Plasma Optical Emission Epectrometry(ICP-OES, Optima 7300DV, Perkin Elmer, USA)로 측정하였다. 생강 식물체 분석을 위하여 수확기에 수확한 생강을 증류수로 세척하고 지상부와 지하부로 구분하여 70℃에서 72시간 건조 후 분쇄하여 분석용 시료로 사용하였다.
- 토양의 특성 중 토성(soil texture)은 Gee와 Bauder(1986)의 피펫 침강법에 준하여 분석하였으며, 토양의 화학적 특성 및 식물체 분석방법은 농업과학기술원의 토양 및 식물체 분석법에 준하여 실시하였다(NAAS, 2010). 토양의 pH와 EC는 풍건토양과 증류수를 1:5(w/v)비율로 혼합하여 pH와 EC meter(Professional Meter PP-20, Sartorius, Germany)로 측정하였다. 유기물은 Tyurin’s법, 전질소 함량은 Kjeldahl 증류법(Vapodest 10s, Gerhardt, German)을 이용하여 분석하였고, 유효인산은 Lancaster법으로 발색하여 UV/Vis Spectrophotometer(DU 720, Beckman Coulter, USA)로 측정하였다.
대상 데이터
- 생강(ginger) 재배 시험은 전라북도 익산시 왕궁면에 위치한 생강 재배지를 선정하여 수행하였으며, 지형의 등고선과 고도를 고려하여 고지대에서 저지대 방향으로 Plot 1에서 Plot 5로 배치하였고 동일한 지대에 위치한 Plot은 a와 b로 구분하였다(Fig. 1). 시험 전 토양의 물리 ․ 화학적 특성은 Table 1과 같다.
- 토양 시료는 시험 전과 생강 수확 후에 각 plot에서 zigzag 형태로 10개 지점에서 채취하고, 풍건 쇄토하여 2mm 토양체를 통과시킨 시료를 분석에 사용하였다. 토양의 특성 중 토성(soil texture)은 Gee와 Bauder(1986)의 피펫 침강법에 준하여 분석하였으며, 토양의 화학적 특성 및 식물체 분석방법은 농업과학기술원의 토양 및 식물체 분석법에 준하여 실시하였다(NAAS, 2010).
이론/모형
- 생강 식물체 분석을 위하여 수확기에 수확한 생강을 증류수로 세척하고 지상부와 지하부로 구분하여 70℃에서 72시간 건조 후 분쇄하여 분석용 시료로 사용하였다. 식물체 시료를 황산으로 습식분해 후 전질소 함량은 Kjeldahl 증류법(Vapodest 10s, Gerhardt, German), 인산 함량은 Ammonium Vanadate법으로 발색하여 UV/Vis Spectrophotometer로 측정하였으며, 양이온은 ICP-OES로 측정하였다.
- 유기물은 Tyurin’s법, 전질소 함량은 Kjeldahl 증류법(Vapodest 10s, Gerhardt, German)을 이용하여 분석하였고, 유효인산은 Lancaster법으로 발색하여 UV/Vis Spectrophotometer(DU 720, Beckman Coulter, USA)로 측정하였다.
- 토양 시료는 시험 전과 생강 수확 후에 각 plot에서 zigzag 형태로 10개 지점에서 채취하고, 풍건 쇄토하여 2mm 토양체를 통과시킨 시료를 분석에 사용하였다. 토양의 특성 중 토성(soil texture)은 Gee와 Bauder(1986)의 피펫 침강법에 준하여 분석하였으며, 토양의 화학적 특성 및 식물체 분석방법은 농업과학기술원의 토양 및 식물체 분석법에 준하여 실시하였다(NAAS, 2010). 토양의 pH와 EC는 풍건토양과 증류수를 1:5(w/v)비율로 혼합하여 pH와 EC meter(Professional Meter PP-20, Sartorius, Germany)로 측정하였다.
성능/효과
- 3) SCL, SL, CL, and C are indicated sandy clay loam, sandy loam, clay loam, and clay in soil texture, respectively.
- 그리고 Plot 4에서보다 Plot 5에서 더욱 높은 뿌리썩음병이 발생된 것은 Plot 4가 상대적으로 낮은 지대에 위치하며 식양토로 분포되어 있어 더욱 많은 수분의 영향을 받았기 때문으로 생각된다. 결과적으로 생강의 뿌리썩음병과 토양의 물리적 특성과의 관계는 고지대에서 저지대로 수분 이동, 저지대의 배수 취약성으로 인하여 병발생이 높게 나타났으며, 저지대 중 미사와 점토 함량이 높은 식양토에서 식질토보다 높은 병발생률을 보였다. 또한, 생강의 뿌리썩음병 발생률이 낮게는 26.
- K의 경우, 생강의 지상부와 지하부에서 높은 흡수량을 보였는데, 이로 인하여 생강 수확 후 토양 중 치환성 K의 함량이 감소한 것으로 보인다. 또한, 식물 양분 중 K, Ca, Zn, Cu는 생강 지상부에서, Mn은 생강 지하부에서 높은 함량을 보였다. 특히, 식품의약품안전청(KFDA, 2012)에서 정하는 생강의 중금속 기준은 Cd와 Pb는 0.
- 특성 중 유기물함량은 적정 기준보다 낮았고, 토양 pH, 유효인산함량, 치환성 Ca 함량은 다소 높게 나타났으며, EC는 대체로 적정기준 범위를 보였다. 또한, 치환성 K는 적정기준 범위를 나타내거나 매우 높은 함량을 보였고, 치환성 Mg은 적정기준 범위를 나타내거나 다소 낮게 나타났다. 시험 전과 수확 후 토양 특성을 비교하면, 전질소와 치환성 Mg은 수확 후 토양에서 함량이 증가한 반면, 치환성 K은 생강 수확 후 토양에서 함량이 감소하였다.
- 0cmolc kg-1이며 토성은 사양토부터 식양토로 정하고 있다. 생강 재배를 위한 토양특성의 적정 기준과 비교할 때 유기물함량과 치환성 Mg의 함량은 적정 기준보다 낮았으며, 치환성 K의 함량은 매우 높았고, 토양 pH, 유효인산함량, 치환성 Ca 함량은 다소 높게 나타났으며, EC는 대체로 적정기준 범위로 나타났다. 수확 후 토양의 pH는 6.
- 생강 재배지 토양의 시험 전 물리 ․ 화학적 특성 중 토양의 pH는 6.2~7.4, EC는 0.13~0.23 dS m-1, 유기물은 1.29~1.71%, 유효인산은 267~567mg kg-1, 치환성 K은 1.88~2.80cmolc kg-1, 치환성 Ca은 5.44~7.54cmolc kg-1, 치환성 Mg은 0.41~0.55cmolc kg-1, 토성은 사양토에서 식토까지 시험구별로 다양하게 분포하였다(Table 1). 그러나 국립농업과학원(NAAS, 2010)에서 권장하는 생강 재배지의 적정 토양특성 중 토양 pH(1:5)는 6.
- 생강 재배지 토양의 토성 및 지형은 Fig. 1과 같이 등고선의 높이와 지형적 특성에 따라 사질식양토(sandy clay loam, SCL), 식양토(clay loam, CL), 식토(clay, C)가 다양하게 분포하였으며, 동쪽에서 서쪽으로 갈수록 지형이 낮았으며 경사는 완만하였다. 상대적으로 고지대에 위치하며 배수가 양호하고 수분 함유량이 상대적으로 양호한 사질식양토인 Plot 1-a, Plot 1-b, Plot 2-a, Plot 2-b에서는 뿌리썩음병이 발생하지 않았으나, 저지대에 위치한 Plot에서는 높은 병발생률을 나타내었다(Table 5).
- 생강 재배를 위한 토양특성의 적정 기준과 비교할 때 유기물함량과 치환성 Mg의 함량은 적정 기준보다 낮았으며, 치환성 K의 함량은 매우 높았고, 토양 pH, 유효인산함량, 치환성 Ca 함량은 다소 높게 나타났으며, EC는 대체로 적정기준 범위로 나타났다. 수확 후 토양의 pH는 6.9~7.6, EC는 0.03~0.05dS m-1, 유기물은 0.99~1.74%, 유효인산은 278~433mg kg-1, 치환성 K은 0.47~1.37cmolc kg-1, 치환성 Ca은 4.63~8.25cmolc kg-1, 치환성 Mg은 1.07~1.97cmolc kg-1, 토성은 사양토에서 식토까지 다양한 분포를 보였다(Table 2).
- 수확한 생강을 지상부와 지하부로 나누어 양분 및 중금속 흡수 특성을 분석한 결과, 지상부의 흡수 양분 중 N은 8.40~11.20g kg-1, P는 2.96~5.89g kg-1, K는 63.9~72.3g kg-1, Ca는 11.72~16.00g kg-1, Mg는 2.42~3.18g kg-1, Fe는 0.17~0.37g kg-1, Mn은 43.5~63.1mg kg-1, Zn은 63.0~88.5mg kg-1, Cu는 33.4~72.3mg kg-1으로 나타났다(Table 3).
- 생강 재배지 토양의 물리 ․ 화학적 특성 변화, 생강의 양분 흡수 관계, 생강의 생육 변화를 조사하였다. 시험 전 토양과 생강 수확 후 토양 특성을 비교하면, 시험 전 토양의 전질소 함량은 0.04~0.13g kg-1, 치환성 K는 1.88~2.80cmolc kg-1, 치환성 Mg는 0.41~0.55cmolc kg-1, 수확 후 토양의 전질소 함량은 0.31~0.95g kg-1, 치환성 K는 0.47~1.37cmolc kg-1, 치환성 Mg는 1.07~1.97cmolc kg-1로서 전질소 함량과 치환성 Mg의 함량은 증가하였고, 치환성 K의 함량은 감소하였다. 식물 양분 중 K, Ca, Zn, Cu의 흡수량이 지상부에서, 망간의 흡수량은 지하부에서 높은 함량을 보였으며, K의 흡수량은 지상부에서 63.
- 또한, 치환성 K는 적정기준 범위를 나타내거나 매우 높은 함량을 보였고, 치환성 Mg은 적정기준 범위를 나타내거나 다소 낮게 나타났다. 시험 전과 수확 후 토양 특성을 비교하면, 전질소와 치환성 Mg은 수확 후 토양에서 함량이 증가한 반면, 치환성 K은 생강 수확 후 토양에서 함량이 감소하였다. 이는 퇴비, 추비, 기비 처리로 인하여 토양 중 질소와 치환성 Mg의 함량이 증가한 것으로 보이며, 생강 뿌리와 줄기에서 칼륨의 높은 흡수로 인하여 토양 중 치환성 K의 함량이 감소한 것으로 보인다.
- 97cmolc kg-1로서 전질소 함량과 치환성 Mg의 함량은 증가하였고, 치환성 K의 함량은 감소하였다. 식물 양분 중 K, Ca, Zn, Cu의 흡수량이 지상부에서, 망간의 흡수량은 지하부에서 높은 함량을 보였으며, K의 흡수량은 지상부에서 63.9~72.3g kg-1, 지하부에서 27.6~37.3g kg-1로서 특히 높은 함량을 보였다. 생강 중 K의 높은 흡수량으로 인하여 토양 중 치환성 K의 함량이 수확 후 감소한 것으로 보인다.
- 이러한 결과를 살펴볼 때, 생강의 뿌리썩음병은 토양의 화학적조건의 불균형, 토양의 물리적 조건인 토성과 지형에 따른 토양수분의 증가, 기후조건에 따른 높은 온도와 강수량 등에 따라 발생률이 증가되는 것으로 판단된다.
- 특성 중 유기물함량은 적정 기준보다 낮았고, 토양 pH, 유효인산함량, 치환성 Ca 함량은 다소 높게 나타났으며, EC는 대체로 적정기준 범위를 보였다. 또한, 치환성 K는 적정기준 범위를 나타내거나 매우 높은 함량을 보였고, 치환성 Mg은 적정기준 범위를 나타내거나 다소 낮게 나타났다.
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