[논문]안산천에서 이탈리안 라이그라스 혼파조합이 사초생산성과 토양 특성에 미치는 영향

김종덕; 고기환; 권찬호

doi:10.5333/kgfs.2014.34.1.9

안산천에서 이탈리안 라이그라스 혼파조합이 사초생산성과 토양 특성에 미치는 영향
Effect of Italian Ryegrass Mixtures on Forage Production and Soil Characteristics in Dry Riverbed of Ansancheon 원문보기

한국초지조사료학회지 = Journal of the Korean Society of Grassland and Forage Science, v.34 no.1, 2014년, pp.9 - 14

김종덕 (천안연암대학 축산계열) , 고기환 (계명문화대학교 골프코스 원예학부) , 권찬호 (경북대학교 축산대학)

초록
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하천부지에서 이탈리안 라이그라스(IRG)와 월년생 두과작물을 혼파하여 사초 생산성과 토양 특성을 조사하였다. 안산천 하천부지에서는 이탈리안 라이그라스와 헤어리베치의 혼파조합이 다른 조합보다 생초, 건물 및 수량이 가장 많았다. 이탈리안 혼파조합의 수확 시 건물률도 헤어리베치 조합이 가장 높았다. 혼파조합의 사료가치 비교에서 헤어리베치 조합이 조단백질 함량은 높았으나 TDN 및 비섬유성탄수화물(NFC) 함량은 다른 처리구에 비하여 낮았다. 따라서 질소 고정능력이 우수한 헤어리베치 조합이 다른 조합보다 토양의 전질소(TN) 함량이 높았다. 반면 토양의 유기물 함량은 유채 조합이 가장 높았으며, 토양의 유효인 산 함량은 크림손 클로버 조합이 높았다. 토양의 CEC 함량은 이탈리안 라이그라스와 헤어리베치 조합은 우수하였다. 이상의 결과를 종합해 볼 때 비료를 시용하지 못하는 하천변에서 월동 사료작물을 재배할 때 이탈리안 라이그라스와 헤어리베치의 혼파조합이 다른 혼파조합보다 사초생산성이 높아 토양의 질소와 인 제거에 의한 하천 수질 개선에 효과가 좋은 것으로 판단되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

This experiment was carried out to order to determine the forage production and soil characteristics in mixtures of Italian ryegrass (IRG) and annual legumes at the riverbed. The IRG and hairy vetch mixture had the highest in fresh, dry matter (DM) as well as total digestible nutrients (TDN) yields among the forage mixtures. Further IRG and hairy vetch mixture had the highest in DM content. The crude protein (CP) content of IRG and hairy vetch mixture was the highest, Whereas non-fiber carbohydrate (NFC) and TDN contents were lower compared to other mixtures. The total nitrogen (TN) of IRG and hairy vetch mixture was the highest due to high nitrogen fixation in the riverbed soil. The IRG and rape mixture was the highest in organic matter (OM) of soil. Moreover, the available $P_2O_5$ of soil in IRG and crimson clover mixtures was higher compared to other mixtures. Further, the IRG and hairy vetch mixture was the highest in cation exchange capacity (CEC) content. Therefore IRG and hairy vetch mixture is more suitable in forage mixtures due to high forage production and protein as well as high soil CEC content at the riverbed.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 도시형 하천의 기능을 증가시킬 목적으로 경관작물로 이용할 수 있는 꽃이 아름다운 두과 사료작물을 조합하여 경관과 사료작물 생산의 2가지 목적에 부합하는 조합을 선발하고자 실시하였다. 특히 본 시험에서는 계절적으로 건기인 가을에서 봄에 재배이용 할 수 있는 이탈리안 라이그라스와의 혼파조합에 따른 사초생산성과 토양의 특성을 비교하여 사료작물의 생산성과 하천정화기능을 구명하고자 실시하였다.
따라서 본 연구에서는 도시형 하천의 기능을 증가시킬 목적으로 경관작물로 이용할 수 있는 꽃이 아름다운 두과 사료작물을 조합하여 경관과 사료작물 생산의 2가지 목적에 부합하는 조합을 선발하고자 실시하였다. 특히 본 시험에서는 계절적으로 건기인 가을에서 봄에 재배이용 할 수 있는 이탈리안 라이그라스와의 혼파조합에 따른 사초생산성과 토양의 특성을 비교하여 사료작물의 생산성과 하천정화기능을 구명하고자 실시하였다.

제안 방법

가소화영양소총량(total digestible nutrients, TDN)은 건물 소화율과 높은 상관관계를 가진다는 점에 근거하여 ADF의 분석치에 의한 계산식 TDN = 88.9-(0.79 × ADF%)에 의하여 산출하였다(Holland et al., 1990).
건물률, 건물수량 및 품질을 비교하기 위하여 수확 시에 시험구당 약 1,000 g의 시료를 채취하여 65℃의 순환식 열풍건조기에서 5일간 건조하였다. 시료는 20 mesh 표준체를 장착한 Wiley Mill로 분쇄하였다.
내병성 및 내도복성은 수확시기에 1에서 9까지 점수를 주어 아주 강한 경우는 1로 하고, 아주 약한 경우는 9로 점수를 매겨서 조사하였다.
본 시험은 이탈리안 라이그라스와 혼파조합을 달리하여 4처리 3반복의 난괴법 배치로 실시하였으며, 시험구 면적은 6 m2(1.5×4 m)로 하였다.
5×4 m)로 하였다. 시험의 처리구는 이탈리안 라이그라스 단파, 이탈리안 라이그라스와 크림손 클로버의 혼파조합, 이탈리안 라이그라스와 유채의 혼파조합, 이탈리안 라이그라스와 헤어리베치의 혼파조합을 두었다. 이탈리안 라이그라스와 혼파조합에 이용된 초종은 표준시비량의 70%와 30%를 각각 시용하였다.
토양의 이화학적 특성을 조사하기 위하여 작물 수확 후에 0~20 cm 깊이에서 채취하였으며, 농촌진흥청 농업과학원 연구조사 분석기준(RDA, 2003)에 의거하여 pH, 전질소(total nitrogen, TN), 유기물, 유효인산, 치환성 양이온(K, Ca 및 Mg) 및 cation exchange capacity(CEC) 함량을 분석하였다. 토양의 pH는 이온전극법으로 토양과 물의 비율을 1:5로 하여 pH Meter(NeoMe+pH220L, HY technology, Korea)로 측정하였다.
하천부지에서 이탈리안 라이그라스(IRG)와 월년생 두과작물을 혼파하여 사초 생산성과 토양 특성을 조사하였다. 안산천 하천부지에서는 이탈리안 라이그라스와 헤어리베치의 혼파조합이 다른 조합보다 생초, 건물 및 수량이 가장 많았다.

대상 데이터

본 시험은 하천부지에서 이탈리안 라이그라스의 혼파조합을 달리하였을 때 사초생산성과 토양의 이화학적 특성을 구명하기 위하여 2009년 10월 8일부터 2010년 5월 18일까지 경기도 안산시 소재 안산천에서 수행하였다. 본 시험에 공시한 초종은 모두 동계작물로 이탈리안 라이그라스(Italian ryegrass, Lolium multiflorum Lam.), 유채(forage rape, Brassica napus L.), 크림손 클로버(crimson clover, Trifolium incarnatum L.) 및 헤어리베치(hairy vetch, Vicia villosa Roth)를 이용하였다.
본 시험은 하천부지에서 이탈리안 라이그라스의 혼파조합을 달리하였을 때 사초생산성과 토양의 이화학적 특성을 구명하기 위하여 2009년 10월 8일부터 2010년 5월 18일까지 경기도 안산시 소재 안산천에서 수행하였다. 본 시험에 공시한 초종은 모두 동계작물로 이탈리안 라이그라스(Italian ryegrass, Lolium multiflorum Lam.
시험의 처리구는 이탈리안 라이그라스 단파, 이탈리안 라이그라스와 크림손 클로버의 혼파조합, 이탈리안 라이그라스와 유채의 혼파조합, 이탈리안 라이그라스와 헤어리베치의 혼파조합을 두었다. 이탈리안 라이그라스와 혼파조합에 이용된 초종은 표준시비량의 70%와 30%를 각각 시용하였다. 작물의 시비는 하천부지 사료작물 재배 기준에 따라 퇴비와 화학비료를 시용하지 않았다.

데이터처리

토양의 유효인산은 Lancaster법, 치환성 양이온(K, Ca 및 Mg)은 1N ammonium acetate로 침출한 후 ICP(Inductively Coupled Plasma: VISA-MPX ICP-OES; Varian, USA)로 분석하였다. 통계처리는 SAS(2000) package program(SAS version 8.01, NC, USA)을 이용하여 실시하였으며, 처리평균간 비교는 최소유의차 검정(least significant difference test)로 유의수준 95% 수준에서 검정하였다.

이론/모형

Neutral detergent fiber(NDF) 및 acid detergent fiber(ADF)는 Goering 및 Van Soest 방법(1970)으로 분석하였다. 조지방(ether extract, EE), 조회분(crude ash, CA) 및 조단백질(crude protein, CP) 분석은 AOAC법(1990)에 의거하여 분석하였다.
조지방(ether extract, EE), 조회분(crude ash, CA) 및 조단백질(crude protein, CP) 분석은 AOAC법(1990)에 의거하여 분석하였다. 비섬유성탄수화물(non-fiber carbohydrate, NFC)함량은 NFC = 100-(NDF%+CP%+EE%+CA%)의 식에 의하여 계산하였다(Kim et al., 2009).
Neutral detergent fiber(NDF) 및 acid detergent fiber(ADF)는 Goering 및 Van Soest 방법(1970)으로 분석하였다. 조지방(ether extract, EE), 조회분(crude ash, CA) 및 조단백질(crude protein, CP) 분석은 AOAC법(1990)에 의거하여 분석하였다. 비섬유성탄수화물(non-fiber carbohydrate, NFC)함량은 NFC = 100-(NDF%+CP%+EE%+CA%)의 식에 의하여 계산하였다(Kim et al.
토양의 pH는 이온전극법으로 토양과 물의 비율을 1:5로 하여 pH Meter(NeoMe+pH220L, HY technology, Korea)로 측정하였다. 토양 TN의 분석방법은 진한 황산에 촉매제를 가하여 분해한 후 습식산화과정인 Kjeldahl법으로 분석하였다. 토양의 유기물 측정은 Tyurin법으로 일정량의 토양에 OM-1 시약을 첨가하여 유기물을 산화시키는 단계와 산화촉진제인 OM-2 시약을 첨가하여 반응을 촉진하여 유기물을 분해하여 토양분석 전용 정밀분광광도계(Soiltek KA-P; Hanson Technology, Korea)로 분석하였다.
토양의 이화학적 특성을 조사하기 위하여 작물 수확 후에 0~20 cm 깊이에서 채취하였으며, 농촌진흥청 농업과학원 연구조사 분석기준(RDA, 2003)에 의거하여 pH, 전질소(total nitrogen, TN), 유기물, 유효인산, 치환성 양이온(K, Ca 및 Mg) 및 cation exchange capacity(CEC) 함량을 분석하였다. 토양의 pH는 이온전극법으로 토양과 물의 비율을 1:5로 하여 pH Meter(NeoMe+pH220L, HY technology, Korea)로 측정하였다. 토양 TN의 분석방법은 진한 황산에 촉매제를 가하여 분해한 후 습식산화과정인 Kjeldahl법으로 분석하였다.
토양 TN의 분석방법은 진한 황산에 촉매제를 가하여 분해한 후 습식산화과정인 Kjeldahl법으로 분석하였다. 토양의 유기물 측정은 Tyurin법으로 일정량의 토양에 OM-1 시약을 첨가하여 유기물을 산화시키는 단계와 산화촉진제인 OM-2 시약을 첨가하여 반응을 촉진하여 유기물을 분해하여 토양분석 전용 정밀분광광도계(Soiltek KA-P; Hanson Technology, Korea)로 분석하였다. 토양의 유효인산은 Lancaster법, 치환성 양이온(K, Ca 및 Mg)은 1N ammonium acetate로 침출한 후 ICP(Inductively Coupled Plasma: VISA-MPX ICP-OES; Varian, USA)로 분석하였다.
토양의 유기물 측정은 Tyurin법으로 일정량의 토양에 OM-1 시약을 첨가하여 유기물을 산화시키는 단계와 산화촉진제인 OM-2 시약을 첨가하여 반응을 촉진하여 유기물을 분해하여 토양분석 전용 정밀분광광도계(Soiltek KA-P; Hanson Technology, Korea)로 분석하였다. 토양의 유효인산은 Lancaster법, 치환성 양이온(K, Ca 및 Mg)은 1N ammonium acetate로 침출한 후 ICP(Inductively Coupled Plasma: VISA-MPX ICP-OES; Varian, USA)로 분석하였다. 통계처리는 SAS(2000) package program(SAS version 8.

성능/효과

안산천에서 이탈리안 라이그라스 혼파조합의 사초 생산성은 Table 2에서 보는 바와 같다. 내도복성과 내병성은 처리간에 차이가 없었으나, 초장은 크림손 클로버 혼파조합이 다른 처리구보다 작았다. 이탈리안 라이그라스와 두과작물의 혼파조합의 건물률은 단파보다 혼파조합의 건물률이 높았다.
(2000)은 헤어리베치의 지상부와 지하부의 질소 공급에 대한 시험결과 지상부는 172 kgN/ha를 공급할 수 있는 반면 지하부는 16 kgN/ha로 매우 낮다고 하였다. 따라서 두과작물의 혼파는 지하부의 질소고정에 의한 토양개량보다는 지상부의 질소고정이 효과가 있는 것을 판단할 수 있다. 특히 하천부지에서 혼파사료작물의 이용은 지하부에 오염된 질소를 이용하고 지상부의 질소고정에 의하여 사료 작물을 생산하는 것은 1석2조의 효과를 높일 수 있을 것으로 판단되었다.
질소를 시용하지 않은 하천부지에서 유채 혼파조합은 사료 생산성을 기대하기 어려울 것으로 판단된다. 따라서 비료를 시비하지 않고 사료작물을 재배하는 하천 부지에서 두과작물의 혼파조합이 생산성 향상에 기여하는 것으로 판단되었다.
(2013b)의 시험에 의하면 단파보다 헤어리베치 혼파조합이 토양의 질소함량에 기여하여 혼파할 경우 질소 시비를 줄여야 한다고 보고하였다. 따라서 비료를 시용하지 않은 하천부지에서는 혼파가 단파보다 유리하여 특히 두과목초의 혼파가 효과가 좋을 것으로 판단되었다.
혼파조합의 사료가치 비교에서 헤어리베치 조합이 조단백질 함량은 높았으나 TDN 및 비섬유성탄수화물(NFC) 함량은 다른 처리구에 비하여 낮았다. 따라서 질소 고정능력이 우수한 헤어리베치 조합이 다른 조합보다 토양의 전질소(TN) 함량이 높았다. 반면 토양의 유기물 함량은 유채 조합이 가장 높았으며, 토양의 유효인산 함량은 크림손 클로버 조합이 높았다.
따라서 사료가치 측면에서 평가해 볼 때 조단백질을 제외한 다른 영양소의 향상은 기대하기 어려울 것으로 판단되었다. 또한 다른 연구결과와 마찬가지로 사료작물의 평가는 사료의 품질과 생산성을 같이 평가할 수 있는 TDN 수량과 단백질 함량을 평가해 볼 때 비료를 시용하지 않는 하천부지에서는 화본과와 두과 사료작물을 혼파하여 이용하는 것이 좋을 것으로 판단되었다.
따라서 질소 고정능력이 우수한 헤어리베치 조합이 다른 조합보다 토양의 전질소(TN) 함량이 높았다. 반면 토양의 유기물 함량은 유채 조합이 가장 높았으며, 토양의 유효인산 함량은 크림손 클로버 조합이 높았다. 토양의 CEC 함량은 이탈리안 라이그라스와 헤어리베치 조합은 우수하였다.
작물의 시비는 하천부지 사료작물 재배 기준에 따라 퇴비와 화학비료를 시용하지 않았다. 시험지역의 기상청 자료가 없어 인근지역인 수원의 자료를 보면 평균온도는 시험기간과 예년에는 차이가 없었으나 강수량은 예년(128.8 mm)에 비하여 시험기간(144.4 mm)이 15.6 mm가 많았다(Table 1).
토양의 CEC 함량은 이탈리안 라이그라스와 헤어리베치 조합은 우수하였다. 이상의 결과를 종합해 볼 때 비료를 시용하지 못하는 하천변에서 월동 사료작물을 재배할 때 이탈리안 라이그라스와 헤어리베치의 혼파조합이 다른 혼파조합보다 사초생산성이 높아 토양의 질소와 인 제거에 의한 하천 수질 개선에 효과가 좋은 것으로 판단되었다.
이상의 결과를 종합해 볼 때 하천부지에서 경관작물로 조사료를 재배하는 것은 경관 개선에 기여하였으나 하천부지 관리지침에 따라 시비를 하지 않고 겨울철 작물로 이탈리안 라이그라스 등 사료작물을 생산할 경우 생산성이 낮아 경제성이 없었다. 이탈리안 라이그라스와 헤어리베치를 혼파 할 경우 헤어리베치의 질소고정으로 인하여 지상부의 사초생산성이 증가하여 경제성이 증가하였으며, 지상부의 생산량 증가에 의하여 토양 중의 질소와 인을 흡수하여 하천부지의 인산을 제거하여 하천의 수질개선에 기여할 것으로 판단되었다.
내도복성과 내병성은 처리간에 차이가 없었으나, 초장은 크림손 클로버 혼파조합이 다른 처리구보다 작았다. 이탈리안 라이그라스와 두과작물의 혼파조합의 건물률은 단파보다 혼파조합의 건물률이 높았다. 반면 Kim et al.
이상의 결과를 종합해 볼 때 하천부지에서 경관작물로 조사료를 재배하는 것은 경관 개선에 기여하였으나 하천부지 관리지침에 따라 시비를 하지 않고 겨울철 작물로 이탈리안 라이그라스 등 사료작물을 생산할 경우 생산성이 낮아 경제성이 없었다. 이탈리안 라이그라스와 헤어리베치를 혼파 할 경우 헤어리베치의 질소고정으로 인하여 지상부의 사초생산성이 증가하여 경제성이 증가하였으며, 지상부의 생산량 증가에 의하여 토양 중의 질소와 인을 흡수하여 하천부지의 인산을 제거하여 하천의 수질개선에 기여할 것으로 판단되었다.
조단백질 함량은 헤어리 베치 조합이 높았으며, 비섬유성탄수화물(NFC) 함량은 유채 조합이 가장 높았다 (P<0.05).
반면 이탈리안 라이그라스 혼파조합의 토양특성은 Table 5에서 보는 바와 같다. 질소 고정능력이 우수한 헤어리베치 조합이 다른 조합보다 토양의 전질소(TN) 함량이 높았다. Kim et al.
토양의 CEC 함량은 이탈리안 라이그라스와 헤어리베치 조합이 다른 처리구보다 우수하였다(p<0.05).
하천부지에서 생산한 이탈리안 라이그라스 혼파 조합의 평균 유기물 함량은 89.73%이며, ha당 생산량은 5,215.9 kg이었으며, 처리별로는 헤어리베치 혼파구가 6,121.0kg/ha로 가장 많이 제거하였다(p<0.05).
이탈리안 혼파조합의 수확 시 건물률도 헤어리베치 조합이 가장 높았다. 혼파조합의 사료가치 비교에서 헤어리베치 조합이 조단백질 함량은 높았으나 TDN 및 비섬유성탄수화물(NFC) 함량은 다른 처리구에 비하여 낮았다. 따라서 질소 고정능력이 우수한 헤어리베치 조합이 다른 조합보다 토양의 전질소(TN) 함량이 높았다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	하천부지에서 조사료 생산체계 구축의 효과는 무엇인가?	특히 하천부지에서 사료작물 재배는 조사료 생산, 하천 정화기능은 물론 토양유실 방지, 자연환경보호 등의 기능도 할 수 있다. 하천부지에서 조사료 생산체계 구축은 첫째 친환경적인 하천 정비에 참고할 자료를 제공할 수 있으며, 둘째는 하천의 질소와 인 절감에 의한 정화기능, 하천유실 방지, 자연경관 유지 보전에 기여할 수 있으며, 셋째는 하천부지에서 조사료 생산에 의한 축산농가의 생산비 절감과 수입조사료 대체 효과가 있다. 특히 하천은 지역에 따라 도시형 하천과 농촌형 하천으로 구분할 수 있다.
	하천은 지역에 따라 어떻게 구분할 수 있는가?	하천부지에서 조사료 생산체계 구축은 첫째 친환경적인 하천 정비에 참고할 자료를 제공할 수 있으며, 둘째는 하천의 질소와 인 절감에 의한 정화기능, 하천유실 방지, 자연경관 유지 보전에 기여할 수 있으며, 셋째는 하천부지에서 조사료 생산에 의한 축산농가의 생산비 절감과 수입조사료 대체 효과가 있다. 특히 하천은 지역에 따라 도시형 하천과 농촌형 하천으로 구분할 수 있다. 도시형 하천은 지역주민의 휴식공간, 놀이공간, 레크리에이션 공간으로 많이 활용하고 있다.
	도시형 하천과 농촌형 하천은 각각 어떻게 활용되고 있는가?	특히 하천은 지역에 따라 도시형 하천과 농촌형 하천으로 구분할 수 있다. 도시형 하천은 지역주민의 휴식공간, 놀이공간, 레크리에이션 공간으로 많이 활용하고 있다. 반면 농촌형 하천은 작물을 생산하는 기능을 한다.

참고문헌 (18)

AOAC. 1990. Official method of analysis. 15th ed. Washington, DC.
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Shin, C.N. and Ko, K.H. 2011. Performance trial for developing high-yielding and early maturing hairy vetch (Vicia villosa Roth) cultivar under double cropping system. J. Kor. Grassl. Forage Sci. 31(3):243-250.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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