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문제 정의
- Distribution of avail. P2O5 in organically managed soils investigated in this study.
- 위의 선행 연구들이 유기농경지에서의 물리성 개선효과와 양분 불균형의 심화를 보여주고 있는바 본 연구는 전국 단위의 유기농경지 밭 토양의 물리화학적 특성을 조사하고 유기농경지의 양분 현황을 파악하기 위해 수행되었다.
제안 방법
- 토양 내 총 질소함량 및 탄질률은 풍건토양 2 g을 원소분석기(Elementar, US/Var io Max CN, Germany)를 이용하여 측정하였다.
- 토양 내 치환성양이온 Ca, K, Mg은 풍건토양을 1N Ammonium Acetate (pH 7.0)로 침출하여 No. 2여과지로 여과한 여과액을 유도결합플라즈마(GBC, Integra XL Dual, Australia)분광계를 이용하여 측정하였다.
- 현장에서 작토층 깊이와 디지털관입식경도계(Eijelkamp, NL-19.33, Netherlands)를 이용하여 경도를 측정하였고 작토심을 기준으로 표토와 심토를 구분하여 각각 100 cm3 코어를 이용하여 용적밀도와 공극률 및 토양 3상을 측정하였다. 화학성 분석 시료는 채취하여 그늘에서 7일 이상 풍건하여 2 mm 체를 통과시킨 후 pH, 유효인산, 총 질소 및 탄질률, 치환성 양이온 함량 등을 분석하였다.
- 33, Netherlands)를 이용하여 경도를 측정하였고 작토심을 기준으로 표토와 심토를 구분하여 각각 100 cm3 코어를 이용하여 용적밀도와 공극률 및 토양 3상을 측정하였다. 화학성 분석 시료는 채취하여 그늘에서 7일 이상 풍건하여 2 mm 체를 통과시킨 후 pH, 유효인산, 총 질소 및 탄질률, 치환성 양이온 함량 등을 분석하였다. 토양 물리성 및 화학성 분석은 농촌진흥청 표준분석법(2000)에 따라 분석하였다.
대상 데이터
- 국립농산물품질관리원에서 유기농 인증을 받은 농가를 지역별로 분류하여 유기농 밭 토양 농가 100여 곳을 선택하였고, 등록된 농가 중 선도농가 및 대상작물(콩, 고추, 옥수수, 고구마, 감자, 마늘, 양파 등) 주산단지를 중심으로 56곳을 선정하였다. 선정된 유기농가는 경기도 12, 강원도 8, 충청북도 7, 충청남도 7, 경상북도 3, 경상남도 1, 전라북도 9, 전라남도 9곳 총 56지점(Table 1)으로 3월부터 6월까지 토양시료를 채취하였다.
- 국립농산물품질관리원에서 유기농 인증을 받은 농가를 지역별로 분류하여 유기농 밭 토양 농가 100여 곳을 선택하였고, 등록된 농가 중 선도농가 및 대상작물(콩, 고추, 옥수수, 고구마, 감자, 마늘, 양파 등) 주산단지를 중심으로 56곳을 선정하였다. 선정된 유기농가는 경기도 12, 강원도 8, 충청북도 7, 충청남도 7, 경상북도 3, 경상남도 1, 전라북도 9, 전라남도 9곳 총 56지점(Table 1)으로 3월부터 6월까지 토양시료를 채취하였다.
이론/모형
- 유효인산은 토양 5 g에 침출액 20 ml를 넣고 10분간 진탕한 후 No. 2 여과지로 여과한여과액을 UV-VIS spectrophotometer (SHIMADZU, UV-2600, Japan)을 사용하여 720 nm에서 흡광도를 측정하는 Lancaster법으로 분석하였다.
- 토양 pH는 풍건토양 5 g에 증류수 25 ml을 넣고 180 rpm에서 30분 교반 후 1시간 방치후 pH meter (iSTEK, CP-500L, Korea)로 측정하는 1:5 H2O법을 이용하여 측정하였다.
- 화학성 분석 시료는 채취하여 그늘에서 7일 이상 풍건하여 2 mm 체를 통과시킨 후 pH, 유효인산, 총 질소 및 탄질률, 치환성 양이온 함량 등을 분석하였다. 토양 물리성 및 화학성 분석은 농촌진흥청 표준분석법(2000)에 따라 분석하였다.
성능/효과
- 조사된 유기농경지는 일반적인 농경지의 양분 수준보다 높은 수준이었다. pH의 경우 조사지점의 79%, 유기물함량은 52%, 유효인산함량은 64%, 치환성양이온은 칼슘, 칼륨, 마그네슘은 각각 84%, 66%, 55%가 높은 수준을 보였다.
- 2 Mg m-3보다 낮으면 물리성이 좋은 것으로 판단한다. 본 시험의 유기농경지 밭 토양의 용적밀도는 전국의 밭 토양의 물리적 특성(NAAS, 2010)과 비교했을 때 전국 밭 토양의 용적밀도 표토 1.31 Mg m-3, 심토 1.52 Mg m-3에 비해 유기농경지 밭 토양의 용적밀도는 표토와 심토 모두 전국 평균값보다 낮았고, 공극률은 전국 농경지 밭 토양의 표토 50.2%, 심토 42.7% 보다 유기농경지 밭 토양에서 높게 나타나 유기농경지 밭 토양에서 물리성이 양호한 수준임을 알 수 있었다.
- 2는 유기농경지 밭 토양 화학성 분석결과 중 토양 유기물 함량과 다른 양분과의 상관관계를 조사한 결과이다. 상관분석 결과 유효인산(R2=0.3765), 치환성칼슘(R2=0.4322), 칼륨(R2=0.4849), 마그네슘(R2=0.2044)은 각각 유기물과 정의 상관관계를 나타내었다. 이는 유효인산과 치환성양이온들의 함량이 유기물의 증가와 관련이 있음을 보여주며 유기농경지밭 토양의 양분과다현상의 원인이 과량의 유기물투입과 관련 있음을 뒷받침한다.
- 유기농경지 밭 토양의 최적 관리를 위한 기초자료를 만들기 위해 조사된 전국 56지점의 물리성 중 용적밀도는 표토와 심토에서 평균 1.14 Mg m-3, 1.38 Mg m-3, 공극률 57%, 48%로 전국 농경지 밭 토양의 물리성에 비해 용적밀도는 낮고 공극률은 표토에서 높은 수준이고 작토심은 21.2 cm로 유기농경지 밭 토양에서 전국 농경지 대비 물리성이 양호한 수준임을알 수 있었다.
- 유기질비료 의존도가 높은 우리나라 유기농업의 특성상 유기농경지 밭 토양에서 다량의 유기물 장기연용에 의한 토양의 알칼리화와 양분의 과다 집적의 원인이 되므로 앞으로 유기농업에서 시급히 해결해야할 부분으로 생각된다. 유기농업은 과거 생산성 증대를 위해 농약과 비료를 과다 투입하여 환경에 위해를 가져온 관행 농업의 부정적인 면을 해소할 수있는 방안으로 생각하는데 본 연구를 통해 관행농경지에 비해 유기농경지에서 양분관리를 위한 자재의 투입이 다소 많음을 알 수 있었다. 이러한 결과를 가져온 원인 중 하나로 화학 비료 투입을 하지 않는 유기농업의 특성상 이를 실천하는 농민들의 작물생산성 및 품질 저하에 대한 우려로 인한 유기질비료 및 퇴비 특히 질소와 인산함량이 높은 가축분퇴비의 과다투입을 원인으로 생각 할 수 있다.
- 유기물함량은 26 g kg-1로 전국 밭 토양의 유기물함량 24 g kg-1 (NAAS, 2010)보다 높았고 조사된 유기농경지 밭 토양의 52%가 유기물함량이 높은 수준이었다. 작물별로는 녹차, 마늘, 양파 재배지에서 각각 46, 42, 43 g kg-1이며 부추 재배지에서는 2배 이상 높은 62 g kg-1이었다.
- 작토층의 깊이는 전국의 경우 13.7 cm로 평균 21.2 cm의 값을 보인 유기농경지가 더 깊음을 알 수 있었는데 작토층이 깊을수록 작물 뿌리 발달이 더 용이 하기 때문에 유기농경지에서 작물의 뿌리 발달이 더 우수 할 것으로 사료된다. 이러한 결과는 워싱턴 사과과수원에서 유기농경지와 관행농경지의 토양 물리성을 비교했을 때 용적밀도의 경우 유기농경지가 낮았고, 공극률의 경우 유기농경지가 높았던 결과와 일치하는 경향을 보였으며(Glover et al.
- 특히 계분퇴비 및 돈분퇴비 등의 가축분퇴비의 과다 투입은 염류축적과 질소와 인산의 불균형을 유발한다. 장기간 가축분퇴비를 연용하거나 추천량 이상을 투입하는 경우 유효인산이 집적될 수 있는데 본 조사에서도 유효인산 함량이 전국 일반 농경지 평균함량의 최대 4배까지 높은 경우도 있었다. 이러한 인산의 과다 집적은 표토에서뿐만 아니라 심토에서도 나타났는데 표토에서는 최대 1,547 mg kg-1, 평균 554 mg kg-1이었고 심토에서는 최대 1,198 mg kg-1, 평균 491 mg kg-1으로 심토에서도 인산의 집적이있음을 알 수 있었다.
- 8 cmolc kg-1으로 나왔다. 조사된 유기농경지는 일반적인 농경지의 양분 수준보다 높은 수준이었다. pH의 경우 조사지점의 79%, 유기물함량은 52%, 유효인산함량은 64%, 치환성양이온은 칼슘, 칼륨, 마그네슘은 각각 84%, 66%, 55%가 높은 수준을 보였다.
- 토양 화학성 분석 결과 pH는 표토와 심토에서 평균 6.9, 6.8, 유기물함량은 26 g kg-1, 21 g kg-1, 유효인산 함량은 554 mg kg-1, 491 mg kg-1, 치환성칼슘은 8.9 cmolc kg-1, 7.9 cmolc kg-1, 치환성칼륨은 0.89 cmolc kg-1, 0.68 cmolc kg-1, 치환성마그네슘은 2.0 cmolc kg-1, 1.8 cmolc kg-1으로 나왔다. 조사된 유기농경지는 일반적인 농경지의 양분 수준보다 높은 수준이었다.
후속연구
- 결과를 종합하여 볼 때 유기농경지에서 토양 알칼리화 및 양분과잉현상이 발생하기 때문에 알칼리화 된 토양을 중성으로 개선하기 위한 유기농업자재에 관한 연구와 더불어 유기농경지의 알칼리화를 막기 위해 석회질자재와 같은 알칼리성 자재 및 가축분퇴비의 지속적인 투입 제한 등 유기농경지에 최적화된 양분관리 기준 및 토양관리 매뉴얼 개발이 필요할 것으로 사료된다.
- 이러한 상황에서 국내 유기농재배지의 토양 특성에 관한 연구들이 이루어지고 있지만, 전국 단위의 유기농경지를 조사한 연구들이 많지 않아 국내 유기농경지를 전국단위로 대표할만한 자료들은 부족한 실정이다. 또한 농약이나 화학비료를 투입하지 않고 재배를 하는 유기농업의 특성상 이를 실천하는 농민들의 화학비료 미 투입으로 인한 농작물의 수량감소 및 품질저하 등에 대한 우려와 불안감에 유기농업자재나 가축분퇴비를 다량 시비하는 경우가 종종 있어 이에 대한 대책이 필요할 것으로 사료된다.
- 그러나 현재까지 국내에는 토양 pH를 높이는 자재에 대한 연구에 비해 pH를 낮추는 자재 들에 대한 연구는 상대적으로 적다. 또한 허용된 자재만 투입 가능한 유기농경지의 경우 적합한 자재들을 찾기가 더욱 어려운 실정이므로 이에 대한 연구가 필요할 것으로 사료된다.
- 이러한 결과는 우리나라의 유기농업 특성상 유기자재에 의존하는 경향이 크기 때문에 석회질자재와 가축분퇴비를 과잉 투입하게 되어 pH가 대부분 높게 올라간 것으로 판단된다. 이러한 특성을 참고하여 유기농경지에서 pH 6~6.5의 토양이 알칼리화 되는 것을 막기 위해 토양 pH를 높이는 투입자재의 사용을 줄이거나 산도 교정용 유기농업자재의 투입이 필요할 것으로 사료된다. 그러나 현재까지 국내에는 토양 pH를 높이는 자재에 대한 연구에 비해 pH를 낮추는 자재 들에 대한 연구는 상대적으로 적다.
- 8 cmolc kg-1 (NAAS, 2010)보다 높았고 Ca의 84%, K의 66%, Mg의 55%가 높은 수준으로 나타났다. 작물에 꼭필요한 양분들인 Ca2+, K+ , Mg2+도 과다로 집적될 경우 길항작용으로 타 양분의 흡수를 저해하거나 특정 양분의 결핍을 초래할 우려가 있으므로 이에 대한 검토도 필요할 것으로 사료된다.
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