[논문]생초미생물혼합액비의 시용이 방울토마토의 생육반응과 토양화학성에 미치는 영향

박지숙; 이민진; 이서연; 김종성; 이태규; 노희명; 김상준; 전승우; 서상국; 김길용; 이건형; 정병곤

doi:10.7235/hort.2015.14140

생초미생물혼합액비의 시용이 방울토마토의 생육반응과 토양화학성에 미치는 영향
Effect of Mixed Liquid Fertilization on Growth Responses of Cherry Tomatoes and Soil Chemical Properties 원문보기

원예과학기술지 = Korean journal of horticultural science & technology, v.33 no.2, 2015년, pp.268 - 275

박지숙 (서울대학교 농생명공학부) , 이민진 (서울대학교 농생명공학부) , 이서연 (서울대학교 농생명공학부) , 김종성 (서울대학교 농생명공학부) , 이태규 (서울대학교 농생명공학부) , 노희명 (서울대학교 농생명공학부) , 김상준 ((주)자연과 사람) , 전승우 ((주)자연과 사람) , 서상국 ((주)자연과 사람) , 김길용 (전남대학교 응용생물공학부) , 이건형 (군산대학교 생물학부) , 정병곤 (군산대학교 환경공학부)

초록
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방울토마토(Lycopersicum esculentum var. cerasiforme)의 생육반응과 토양화학성에 미치는 생초미생물혼합액비(MLF)의 효과를 평가하기 위하여, 유리온실에서 포트실험을 81일동안 수행하였다. 시비효과를 비교하기 위하여 3반복의 4처리[무처리(C), 화학비료처리(CF) 및 2수준의 생초미생물혼합액비처리(MLF-0.5 및 MLF-1.0)]를 완전임의 배치하였다. 토양시료는 주기적으로 채취하여 pH, EC, 총질소, 무기태질소, 총탄소를 분석하였고, 방울토마토의 생육특성을 조사하였다. 토양 pH는 무처리에서 가장 높았고, 화학비료처리에서 가장 낮았다. 생초미생물혼합액비처리한 토양의 pH는 중간이었으나, 시비수준이 높은 경우 pH는 더 높았다. 토양염류도(EC)는 질소처리(CF 및 MLF)에 의해 증가하였는데, 이러한 증가효과는 MLF-1.0 처리를 제외한 모든 처리에서 사라졌다. 토양의 총질소함량은 화학비료처리의 경우 즉시 증가하였다가 81일째에는 무처리수준까지 떨어졌으나, 생초미생물혼합액비처리의 경우 약간 높아져 재배기간 동안 거의 일정한 수준으로 유지되었다. 또한 무기태 질소의 농도는 질소처리에 의해 증가하였으나, 초기 증가효과는 56일째에 사라졌다. 토양의 총 탄소 함량은 초기(14일)에는 처리별 차이가 없었으나, 시험종료시점에 MLF-1.0 처리에서 다른 처리에 비해 더 높았다. 질소처리는 줄기 및 뿌리의 건중량, 초장, 과실의 수를 증가시켰으나, 과실의 건중량은 단지 생초미생물혼합액비처리에 의해서만 증가하였으며, 과실의 당도 또한 생초미생물혼합액비 처리구가 화학비료에서 높았다. 그러나, 방울토마토의 기관별 주요 양분 함량에 미치는 처리효과에는 어떤 특별한 경향이 없었다. 작물이 흡수한 주당 질소의 양은 각각 화학비료처리에서 0.91g, MLF-1.0 처리에서 0.61g, MLF-0.5처리에서 0.43g이었으며, 질소이용률은 화학비료처리에서 18%, 생초미생물혼합액비처리에서 10%이었다.

Abstract ▼ AI-Helper

We evaluated the effect of mixed liquid fertilizer (MLF) on growth responses of plants and soil chemical properties. To do so, a pot experiment with cherry tomatoes (Lycopersicon esculentum var. cerasiforme) using loam soil was conducted for 81 days in a temperature-controlled glasshouse, and four N fertilization treatments were laid out in a completely randomized design with three replicates: control (C), chemical fertilizer treatment (CF), and two rates (MLF-0.5 and MLF-1.0) of MLF treatment. Soils were periodically sampled and analyzed for pH, EC, total N, inorganic N and total C, and growth characteristics of cherry tomatoes were measured. During the experimental periods, the pH of MLF soils was higher than that of CF soils. Soil total-N content increased right after CF-application and ultimately decreased to the level of the control (C) soil, while MLF-application slightly increased the level of soil total-N and this level remained unchanged throughout the experiment. The levels of soil inorganic N content increased after application of CF or MLF, but the initial increase disappeared in 56 days after transplanting (DAT). The dry weight of shoots and roots increased in CF or MLF plants, while the number of fruit increased only in MLF plants. Whereas soluble solid contents were higher in MLF plants than in the other (C and CF) plants, the titratable acidity was not different among treatments. However, no consistent effect of N treatments on major elements of the organs of cherry tomatoes was found. The amounts of N taken up by plants were 0.91 g for CF, 0.61 g for MLF-1.0, 0.43 g for MLF-0.5, and 0.25 g for control treatments, resulting in greater N efficiency for CF than for MLF.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

그러나 이러한 연구가 종합적으로 검토될 때에야 비로소 잔디 예초물을 재활용한 미생물혼합액비가 비료로서의 적합성을 입증할 수 있으리라 생각한다. 따라서 본 연구는 생초미생물혼합액비의 비료로서의 가치를 평가하고자, 생초미생물혼합액비 시용에 따른 토양의 화학성과 작물의 양분 흡수량, 수량 및 생육변화에 미치는 영향을 평가하고자 방울토마토를 재식한 포트실험을 수행하였다.

제안 방법

cerasiforme) 모종은 아시아 종묘의 ‘베리킹’으로, 본엽이 9-11매 전개되고, 제 1화방의 꽃이 약 10% 정도 개화된 모종을 2012년 4월에 구입하여, 내경 31cm, 높이 30cm의 포트에 모종 2주씩을 이식하였으며, 유리온실에서 낮에는 25-27°C, 밤에는 15-18°C 의 기온으로 81일동안 재배하였다. 시험 처리는 무처리를 포함하여, 화학비료 처리, 2수준의 생초미생물혼합액비 처리를 두었으며, 이를 3반복 완전임의 배치하였다. 화학비료는 ha당 질소(N)는 240kg, 인산(P₂O₅)은 160kg, 칼리(K₂O) 는 240kg을 시용하였다.
토양 및 식물체 분석은 토양화학분석법(NIAST, 2000)의 토양 및 식물체 분석법에 준하였다. 토양시료 채취(15-30cm) 때마다 무기태 질소, pH, EC, 총인, 총질소 및 총탄소의 함량을 분석하였다. 습윤 토양 시료 약 15g을 2M KCl 60mL 로 침출한 후, 침출액을 Kjeldahl Protein/Nitrogen Analyzer (Kjltec Auto 1035/1038 System, Tecator AB, Sweden)를 이용하여 무기태 질소(NH₄⁺-N 및 NO₃^--N) 농도를 분석하였다.

대상 데이터

본 연구에서는 전남대학교에서 개발한 생초미생물혼합 액비(mixed liquid fertilizer, MLF)를 시용하였다. 이는 생초의 섬유소(cellulose)를 가장 효율적으로 분해하는 균주인 Paenibacillus ehimensis KWN38와 생초(freshly-cut grass)를 함께 배양하여 만든 것으로(Cho et al.
포트실험은 경기도 수원시에 위치한 서울대학교 농업생 명과학대학 부속농장의 유리온실에서 이루어졌다. 실험에 사용한 방울토마토(Lycopersicum esculentum var. cerasiforme) 모종은 아시아 종묘의 ‘베리킹’으로, 본엽이 9-11매 전개되고, 제 1화방의 꽃이 약 10% 정도 개화된 모종을 2012년 4월에 구입하여, 내경 31cm, 높이 30cm의 포트에 모종 2주씩을 이식하였으며, 유리온실에서 낮에는 25-27°C, 밤에는 15-18°C 의 기온으로 81일동안 재배하였다. 시험 처리는 무처리를 포함하여, 화학비료 처리, 2수준의 생초미생물혼합액비 처리를 두었으며, 이를 3반복 완전임의 배치하였다.

데이터처리

SAS 9.3 software(SAS Institute Inc., USA)를 이용하여 5% 유의수준에서 포트실험 기간 동안 화학성 변수에 대한 ANOVA를 실시하였고, Duncan’s Multiple Range Test를 이용하여 평균 간의 유의성을 분석하였다.

이론/모형

식물체 분석을 위한 시료는 수확 후 각 처리마다 줄기, 과실 및 뿌리로 분리하여 물로 세척한 후 70°C에서 건조하여 분석하였다. 이로부터 처리 별 질소 이용률은 Park et al.(2010) 의 식을 이용하여 다음과 같이 계산하였으며, 양분유실 및 휘산 등에 의한 손실은 고려하지 않았다.
토양 및 식물체 분석은 토양화학분석법(NIAST, 2000)의 토양 및 식물체 분석법에 준하였다. 토양시료 채취(15-30cm) 때마다 무기태 질소, pH, EC, 총인, 총질소 및 총탄소의 함량을 분석하였다.

성능/효과

결론으로, 생초미생물혼합액비를 시비하였을 때 작물의 생육과 과실의 수량, 당도 및 산도가 증가하였다. 생초미생물혼합액비 처리 수준간 토양 화학성과 작물수량에 미치는 효과에는 차이가 있었으나, 질소이용률에서는 차이가 없었다.
방울토마토 줄기, 과실, 뿌리의 총 탄소, 총 질소, 마그네슘, 칼슘 함량은 처리 별 차이가 없었다[Table 5]. 이는 토마토와 오이의 성분 함량은 비료의 종류(화학비료와 돈분뇨 액비) 및 양에 따라 차이가 없었다고 한 선행연구의 결과와 일치하였다(Choi 2008; Park et al.
결론으로, 생초미생물혼합액비를 시비하였을 때 작물의 생육과 과실의 수량, 당도 및 산도가 증가하였다. 생초미생물혼합액비 처리 수준간 토양 화학성과 작물수량에 미치는 효과에는 차이가 있었으나, 질소이용률에서는 차이가 없었다. 이와 같은 결과를 종합하여 볼 때, 생초미생물혼합액비는 토양비옥도를 고려하여 적정량을 시비한다면 방울토마토 재배 시 화학비료를 충분히 대체할 수 있는 비료자원으로 사용이 가능하다고 판단하였다.

후속연구

생초미생물혼합액비 처리 수준간 토양 화학성과 작물수량에 미치는 효과에는 차이가 있었으나, 질소이용률에서는 차이가 없었다. 이와 같은 결과를 종합하여 볼 때, 생초미생물혼합액비는 토양비옥도를 고려하여 적정량을 시비한다면 방울토마토 재배 시 화학비료를 충분히 대체할 수 있는 비료자원으로 사용이 가능하다고 판단하였다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	유기부산물의 연구가 활발한 이유는?	환경오염과 친환경농업에 대한 관심이 증가함에 따라, 농림축산 부산물을 친환경적인 유기자원으로 재활용하여 화학비료를 대체하고자 하는 연구가 활발히 이루어지고 있다. 이러한 유기부산물은 탄소와 질소 및 인을 상당량 함유하고 있어, 작물 생육과 결실에 필요한 양분을 공급할 수 있기 때문이다(Garcia et al., 1992; Hernandez et al.
	잔디 예초물이 포함하는 주요 영양분은?	또한 골프장과 같은 스포츠 산업분야에서 발생하는 유기성 부산물의 재활용에 대한 논의가 활발히 진행되고 있다. 예를 들어, 잔디 예초물(생초: freshly-cut grass)은 건물 중 기준으로 N, P 및 K 등 주요 영양분이 각각 3-5%, 0.5%, 2.0% 정도 포함되어 있기 때문에, 이러한 폐기물을 친환경적인 유기자원으로 재활용하려는 연구가 이루어지고 있다. 선행 연구에 따르면, 생초 퇴비는 자원의 효율적 이용과 더불어 친환경 농자재로서 적합(Ha et al.
	잔디 예초물을 재활용하려는 선행 연구의 성과는?	0% 정도 포함되어 있기 때문에, 이러한 폐기물을 친환경적인 유기자원으로 재활용하려는 연구가 이루어지고 있다. 선행 연구에 따르면, 생초 퇴비는 자원의 효율적 이용과 더불어 친환경 농자재로서 적합(Ha et al., 2005)하다 하였으며, 생초와 유용미생물(EM)으로 제조한 액비를 시용하였을 때 토양탄소 개량효과와 식물의 생육이 좋아진다는 결과가 많은 연구에서 보고되고 있다(Cho et al., 2010; Kim et al., 2008; Verkleij, 1992; Yamada and Xu, 2001). 한편, Lee et al.(2012)은 잔디 예초물 혼합액비가 질소 공급원으로 질소질 비료 대체제로서의 가능성을 보고하였다.

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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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