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문제 정의
- 따라서 본 연구는 가축분의 퇴비화에 수분조절제로서 사용되는 bulking agent 중 많이 사용되고 있는 톱밥을 수준별로 돈분과 혼합한 다음 지렁이 먹이로 이용하여, 이들이 지렁이의 성장과 증식, 지렁이 분립의 생산과 화학적 조성에 미치는 영향을 검토함으로써 vermicomposting을 이용한 돈분의 효율적인 처리에 기초자료로 이용하고자 실시되었다.
- 본 시험에서는 가축분의 퇴비화에 수분조절제로서 사용되는 bulking agent 중 일반적으로 많이 사용되고 있는 톱밥을 수준별(0(SSD0), 10(SSD10), 20(SSD20), 30(SSD30) 및 40% (SSD40))로 돈분과 혼합한 다음 지렁이 먹이로 이용하였을 때, 지렁이 생육과 증식에 미치는 영향과 지렁이 분립의 생산량 및 화학적 조성을 조사하여 돈분의 효율적인 vermicomposting의 기초자료로 이용하고자 실시하였다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다.
제안 방법
- 돈분과 톱밥의 혼합비율은 부피의 비로 각각 100+0(SSD0구), 90+10(SSD10구), 80+20(SSD20구), 70+30(SSD30구), 60%+40%(SSD40구)의 5수준으로 하여 20×20×26cm 크기의 사육상자에 생중으로 각각 1500 g씩 충진한 후 생체중이 유사한 지렁이 25마리를 사육상자에 방사하여 처리당 5반복으로 임의 배치하여 70일간 사육하였다.
- 시험 종료 후 지렁이의 생육특성을 조사하기 위해 지렁이의 생존율, 증체율, 산자수, 산자중, 난수, 난중, 분립생산량 및 소화량을 조사하였으며, 지렁이 생존율(Survival rate, SR)은 최초에 방사한 지렁이의 개체수에서 시험 종료시까지 탈출하거나 죽은 개체수를 뺀 백분율로 계산하였고, 증체율(Increasing rate, IR)은 단위시간 동안의 증체량을 나타낸 것으로 시험 종료시의 평균 개체 중에서 시험 개시시의 평균 개체중을 뺀 값을 사육시간으로 나누었다. 산자수와 난수는 각각의 개체수를 조사하였고 그 무게를 달아 산자중와 난중을 구하였다. 생육특성 조사 후 사육상자내의 고형물을 건조기내에서 60℃, 48시간 건조하여 지렁이 분립생산량(<2mm)과 잔식량(>2mm)을 측정하였다.
- 생육특성 조사 후 사육상자내의 고형물을 건조기내에서 60℃, 48시간 건조하여 지렁이 분립생산량(2mm)을 측정하였다.
- 시험 종료 후 지렁이의 생육특성을 조사하기 위해 지렁이의 생존율, 증체율, 산자수, 산자중, 난수, 난중, 분립생산량 및 소화량을 조사하였으며, 지렁이 생존율(Survival rate, SR)은 최초에 방사한 지렁이의 개체수에서 시험 종료시까지 탈출하거나 죽은 개체수를 뺀 백분율로 계산하였고, 증체율(Increasing rate, IR)은 단위시간 동안의 증체량을 나타낸 것으로 시험 종료시의 평균 개체 중에서 시험 개시시의 평균 개체중을 뺀 값을 사육시간으로 나누었다. 산자수와 난수는 각각의 개체수를 조사하였고 그 무게를 달아 산자중와 난중을 구하였다.
- 총 고형분은 60℃에서 48시간 건조한 후 측정한 건물중으로 하였고, 건물을 550℃의 회화로에서 3시간 태운 후 휘발성 고형분(VS)와 고정 고형분(FS)의 값을 구하였다.
대상 데이터
- 본 실험에 이용된 공시 지렁이는 엽토종인 줄무늬 지렁이(Eisenia foetida)를 사용하였다. 공시시료로 사용된 가축분은 번식돈의 깔집과 뇨가 혼합되지 않은 순수 돈분을 사용하였고, bulking agent는 화학물질이 첨가되지 않은 톱밥을 이용하였다. 돈분과 톱밥의 혼합비율은 부피의 비로 각각 100+0(SSD0구), 90+10(SSD10구), 80+20(SSD20구), 70+30(SSD30구), 60%+40%(SSD40구)의 5수준으로 하여 20×20×26cm 크기의 사육상자에 생중으로 각각 1500 g씩 충진한 후 생체중이 유사한 지렁이 25마리를 사육상자에 방사하여 처리당 5반복으로 임의 배치하여 70일간 사육하였다.
- 본 실험에 이용된 공시 지렁이는 엽토종인 줄무늬 지렁이(Eisenia foetida)를 사용하였다. 공시시료로 사용된 가축분은 번식돈의 깔집과 뇨가 혼합되지 않은 순수 돈분을 사용하였고, bulking agent는 화학물질이 첨가되지 않은 톱밥을 이용하였다.
데이터처리
- 본 실험의 결과는 SAS package program을 이용하였고, 처리 평균간 유의성 검정은 Duncan’s multiple range test(5% 수준)에 의하였다.
이론/모형
- , Berkeley method(1953)을 사용하였으며 탄질율은 총 탄소함량과 총 질소 함량의 비율로 구하였다. pH와 전기전도도는 pH meter와 EC meter로 측정하였으며 지렁이 분립의 화학적 분석 방법은 토양화학분석법(RDA, 1988)에 준하였다.
- 중금속은 Nahm(1992)의 분석 방법에 준하여 Cd, Cr, Cu, Pb은 원자흡광분광광도계(Atomic absorption spectrophotography, AAS, Varian, SpectrAA-200HT, USA)로 분석하였고, As와 Hg는 유도 결합 플라즈마 원자흡광분광광도계(Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometer, ICP-AES, Varian, Liberty-series Ⅱ, USA)로 분석하였으나, Hg는 시료에서 검출이 되지 않아 Table에서 제외하였다.
- 총 질소 함량(TN)은 Kjeldahl법(AOAC. 1995)으로 구하였고 총 탄소 함량은 (100-ash%)/1.8의 공식에 의한 California Univ., Berkeley method(1953)을 사용하였으며 탄질율은 총 탄소함량과 총 질소 함량의 비율로 구하였다. pH와 전기전도도는 pH meter와 EC meter로 측정하였으며 지렁이 분립의 화학적 분석 방법은 토양화학분석법(RDA, 1988)에 준하였다.
성능/효과
- As와 Cd 함량은 톱밥 혼합구가 각각 9.2~18.6과 0.4~1.45ppm으로 SSD0구의 각각 24.6과 1.15ppm 보다 낮은 함량을 보였으며, 특히 SSD40구가 SSD0구 보다 유의하게 낮아졌다(p< 0.05).
- pH와 전기전도도는 각각 6.49~7.97과 1.23~1.96mS/cm의 범위로 톱밥 혼합수준이 높을수록 유의하게 낮아졌다(p<0.05).
- 먹이의 잔식량(RM)은 SSD0구와 SSD10구가 각각 373.8과 368.2g으로 가장 높았고, SSD40구가 234g으로 가장 낮게 나타났다(p<0.05).
- 비료공정규격의 부산물 비료 중 가축분퇴비에 함유할 수 있는 유해성분의 최대량은 As 45ppm, Cd 5ppm, Hg 2ppm, Cr 200ppm, Cu 360ppm, Pb 130ppm으로 규정하고 있는데(RDA, 2010), 본 시험의 지렁이 분립에서 중금속 함량은 모두 비료공정규격 유해성분의 허용치를 넘지 않은 것으로 나타나 토양 개량제와 유기질 비료 자원으로써 안전성이 충분히 확보되었다고 사료된다.
- 실험 개시시의 평균 생체중은 165~193mg, 실험 종료 시의 평균 생체중은 87~468mg으로 나타났으며, 단위시간 동안의 증체량을 나타낸 증체율(IR)은 SSD30과 SSD40구가 각각 0.147과 0.164으로 나타났으나 SSD0과 SSD10구는 생체중이 감소됨을 보여, 증체율 또한 톱밥 혼합 비율이 높을수록 높게 나타났다.
- 실험기간 중의 생존율(SR)은 혼합비율에 따라 35.2~100%로 SSD0구가 가장 낮았고, 톱밥을 30~40% 혼합된 SSD30과 SSD40구가 가장 높게 나타나 톱밥혼합 수준이 높을수록 생존율이 높게 나타났다(p<0.05).
- 중금속 함량은 톱밥 혼합수준이 높을수록 낮아지는 경향이었다. 이상의 결과를 종합하면, 돈분에 톱밥 혼합수준이 높을수록 지렁이의 생육과 증식이 향상되었으며, 특히 톱밥 30~40% 혼합 시에 돈분의 효율적인 vermicomposting을 기대할 수 있었다.
- 이상의 결과에서 볼 때, 가축분의 퇴비화에 수분조절제로서 사용되는 bulking agent 중 일반적으로 많이 사용되고 있는 톱밥을 수준별로 돈분과 혼합한 다음 지렁이 먹이로 이용하였을 때 톱밥 혼합수준이 높을수록 지렁이의 생육과 증식이 향상되었으며, 특히 톱밥 30~ 40% 혼합 시에 돈분의 효율적인 vermicomposting을 기대할 수 있었다.
- 44로, SSD30과 SSD40구를 제외하고는 적정수준 이하로 나타났다(Table 1). 적정수준 이하로 나타난 SSD0구와 SSD10 및 SSD20구의 생존율은 35.2~74.4%로 나타났으며, 시험기간 동안 지렁이의 증체량 또한 감소한 것으로 나타나, 지렁이 먹이의 이화학적 성상 중 탄질비가 지렁이 생존과 증체에 중요한 요인임을 더욱 입증하고 있다. 또한, Hwangbo and Jo(2005)는 우분단독 보다 우분에 톱밥을 혼합할 경우 증체량이 높았으며, 이는 먹이의 탄질비 및 이화학적 성상이 개선되었기 때문으로 보고하여 본 시험의 결과와 일치하였다.
- 지렁이 먹이(Table 1)와 분립의 화학적 조성 비교 시, 총 질소 함량은 톱밥혼합 수준에 관계없이 모든구에서 먹이(2.47~3.53%) 보다 분립(2.36~2.92%)에서 감소한 것으로 나타나 이와 같이 총 질소 감소의 원인은 지렁이가 성장하는데 사용된 것으로 사료되며, 탄질비에서도 먹이에서 보다 분립에서 낮게 나타나 지렁이가 유기물 분해를 촉진시킨 것으로 판단된다. pH와 전기전도도 모두 먹이 보다 분립에서 낮게 나타났으며, 분립의 낮은 pH는 지렁이가 호흡시 배출하는 CO2의 영향과 미생물의 작용으로 유기물 일부가 유기산으로 전환된다고 보고하여(Hartenstein and Hartenstein, 1981; Song et al.
- 지렁이 분립 생산량(CW)은 SSD0구가 23.8g, 톱밥 혼합구가 39.8~125.2g의 범위로 톱밥 혼합수준이 높을수록 높게 나타나 톱밥 40% 혼합구가 가장 높았다(p<0.05).
- 지렁이 분립생산과 소화량은 톱밥 혼합수준이 높을수록 높게 나타났으며(p<0.05), 분립의 탄질율은 톱밥 혼합수준이 높을수록 높아져 SSD30 과 SSD40구가 다른구 보다 유의하게 높았다(p<0.05).
- 지렁이 분립에서 Cu의 함량은 높은 수준으로 나타났는데, SSD0구는 235ppm으로 가장 높게 나타났고 SSD40구가 106ppm으로 가장 낮은 함량을 보였다(p<0.05).
- 지렁이 분립의 유기물(OM)과 총 탄소(TC) 함량은 각각 43.01~70.70과 23.89~38.27%의 범위로 톱밥 혼합수준이 많을수록 높아져 톱밥 40% 혼합구가 가장 높았고 SSD0구가 가장 낮았다(p<0.05).
- 총 질소(TN) 함량은 2.36~2.92%의 범위로 톱밥 혼합수준이 높을수록 낮게 나타났다(p<0.05).
- 지렁이 생존에 있어 지렁이가 살아가는 환경이며 섭취하는 먹이의 알맞은 이화학적 성상이 중요한데(Fostage and Babb, 1972), 이중에도 탄질비가 가장 큰 영향을 미치는 요인으로 탄소는 지렁이의 에너지원으로 질소는 성장에 필요한 영양소로 공급되며, 이들 적정비율이 먹이의 성상과 지렁이 성장에 큰 영향을 미친다(Neuhauser 등 1980). 탄질비가 낮을 경우 암모니아 가스 발생이 많아지게 되어 지렁이가 생존하기 어렵게 되며, 지렁이 먹이로 탄질비는 15~30의 범위가 적정수준으로 알려져 있는데(EPA, 1980), 본 실험에서 지렁이 먹이의 탄질비는 10.19~16.44로, SSD30과 SSD40구를 제외하고는 적정수준 이하로 나타났다(Table 1). 적정수준 이하로 나타난 SSD0구와 SSD10 및 SSD20구의 생존율은 35.
- 탄질율(C/N)은 8.18~16.22%의 범위로 톱밥 혼합수준이 높을수록 높아져 SSD30과 SSD40구가 다른 구보다 유의하게 높았다(p<0.05).
- 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 탄질율과 지렁이 생존율은 SSD0구가 각각 10.19와 35.2%이었으나, 톱밥 혼합수준이 증가함에 따라 탄질율은 11.09~16.44로 높아졌으며, 실험기간 동안 지렁이의 생존율은 35.2~100%로 나타났다. 산자수는 SSD40구에서 16.
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