[논문]유기질비료와 화학비료의 사용기간과 사용량에 따른 논토양 화학성 변화와 벼의 수량구성요소에 미치는 영향

오태석; 김창호; 김성민; 장명준; 박윤진; 조용구

doi:10.11625/kjoa.2016.24.4.969

유기질비료와 화학비료의 사용기간과 사용량에 따른 논토양 화학성 변화와 벼의 수량구성요소에 미치는 영향
Effects of Paddy Soil Chemical Changes and Yield Components of Rice in Accordance with the Age and Usage of Organic Fertilizer and Chemical Fertilizers 원문보기

韓國有機農業學會誌 = Korean journal of organic agriculture, v.24 no.4, 2016년, pp.969 - 980

오태석 (공주대학교 식물자원학과) , 김창호 (공주대학교 식물자원학과) , 김성민 (공주대학교 식물자원학과) , 장명준 (공주대학교 식물자원학과) , 박윤진 (공주대학교 식물자원학과) , 조용구 (공주대학교 식물자원학과)

초록
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유기질비료를 이용한 벼 재배 시 토양의 화학성 변화와 활용가능성을 평가하기 위하여 본 실험을 진행하였다. 토양의 화학성 변화에서는 5년간 벼 재배에 유기질비료를 사용한 결과 유기질비료를 사용한 실험구들이 대조구에 비하여 pH, 유기물함량, 유효인산함량의 증가가 매년 지속적으로 증가하는 것이 확인되었으며, 유기질비료의 사용량에 따른 차이는 크지 않았다. 수량 구성요소 면에서도 유기질비료를 사용한 실험구들은 대조구와 비교 시에 영화수와 등숙률은 통계적 차이가 인정되지 않았으며, 천립중과 수확량 면에서는 대조구보다 높은 수준으로 실험구 4의 천립중이 29.11 kg으로 가장 높은 수준이었고 수확량도 10 a당 222 kg과 267 kg을 사용한 실험구 3과 실험구 4는 576 kg과 572 kg으로 대조구의 549 kg에 비하여 4.7%와 4.1%가 증가되는 것을 확인할 수 있었다. 현미의 품질 면에서도 완전립 비율은 대조구와 실험구들은 83.2-85.7% 수준으로 통계적차이가 없었으며 단백질함량 면에서는 유기질비료의 사용량이 많은 실험구 3과 4가 6.9-7.1% 수준으로 대조구 7.5%보다 낮은 것으로 확인되었다. 상기와 같은 결과로 볼 때 유기질비료를 장기간 사용하였을 경우에는 토양의 화학성을 개선하고 수량 면에서도 관행적인 시비법보다 증수되는 것이 확인되었으며 효과적인 시비방법은 유기질비료를 10 a당 222 kg 이상 사용하는 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

This experiment was conducted to assess changes to the chemical properties of soil and applicability in a case of rice cultivation with organic fertilizers. The investigator applied organic fertilizers to rice cultivation for five years to examine changes to the chemical properties of soil and found that the experiment group of organic fertilizers made an ongoing increase in pH, organism content, and available phosphate content annually compared with the control group with no big differences according to the amounts of organic fertilizers used. As for the yield components, there were no statistical differences in the number of spikelets and grain filling rate between the experiment group of organic fertilizers and the control group. The experiment group recorded a higher level in 1,000 seeds weight and yield than the control group. Experiment Group 4 recorded the highest level at 29.11 kg of 1,000 seeds weight. Experiment Groups 3 and 4, which used 222 kg and 267 kg per 10 a, respectively, recorded 576 kg and 572 kg of yield, respectively, which were 4.7% and 4.1% higher than 549 kg of control group, respectively. As for the quality of brown rice, there were no statistical differences in the head rice percentage between the control and experiment group, both of which were in the range of 83.2-85.7%. As for the protein content, Experiment Groups 3 and 4, both of which used a lot of organic fertilizers, were in the range of 6.9-7.1%, which was lower than 7.5% of control group. Those findings indicate that the long-term application of organic fertilizers can improve the chemical properties of soil and increase the yield more than the conventional method of fertilizer application. The findings also suggest that it will be effective to apply 222 kg of organic fertilizers or more per 10 a.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

이에 본 연구는 유기질비료를 장기간 이용하여 벼를 재배한 후에 토양의 특성변화와 벼의 생육특성 변화를 조사하여 유기질비료를 이용한 벼의 생산에 합리적인 사용법을 제시하고자 본 연구를 진행하였다.

대상 데이터

실험재료로 이용한 유기질비료는 혼합유박을 구입하여 사용하였다. 유기질비료의 구성비율은 2009년과 2010년에는 피마자박은 45%, 채종박은 35%, 미강박은 20%이었으며 2011부터 2013년에는 피마자박은 55%, 미강박은 20%, 채종박은 25%로 식물체를 이용하고 남은 부산물을 원료로 제조된 유기질비료임을 확인할 수 있었다.
실험재료로 이용한 유기질비료는 혼합유박을 구입하여 사용하였다. 유기질비료의 구성비율은 2009년과 2010년에는 피마자박은 45%, 채종박은 35%, 미강박은 20%이었으며 2011부터 2013년에는 피마자박은 55%, 미강박은 20%, 채종박은 25%로 식물체를 이용하고 남은 부산물을 원료로 제조된 유기질비료임을 확인할 수 있었다. 유박비료의 화학적 특성은 Table 1과 같다.
유기질비료의 사용에 따른 벼의 수량구성요소와 토양의 화학적 특성변화를 조사하기 위하여 충청남도 당진시에 위치한 영농농가에서 본 시험을 진행하였으며 2009년부터 2013년까지 5년간 호품벼를 재배하였고, 각 실험구별로 25㎡의 실험구를 조성하여 1모씩 매년 5월 20일 전후에 손 이앙하였으며 실험구별 시비법은 아래 Table 1과 같이 시비하였다.

데이터처리

실험구별 통계분석은 SAS (ver 8.0)를 이용하여 5% 유의수준에서 분산분석으로 유의성을 검증하였다.

이론/모형

5년 동안 매년 벼를 수확한 후에 토양시료를 채취하여 질소, 유효인산, 유기물함량, pH 및 무기성분을 분석하였는데 pH는 증류수 1 : 5 비율로 희석하여 측정하였고, 유기물함량은 Walkley-Black법으로, 총질소는 환원철법으로 분석하였고, 유효인산은 Lancanster법으로 1 :10 (w/v) 추출하여 분광기(UV-2100, Shimadzu)로 분석하였다. 교환성양이온은 1N-NH₄OAc(pH 7.
5년 동안 매년 벼를 수확한 후에 토양시료를 채취하여 질소, 유효인산, 유기물함량, pH 및 무기성분을 분석하였는데 pH는 증류수 1 : 5 비율로 희석하여 측정하였고, 유기물함량은 Walkley-Black법으로, 총질소는 환원철법으로 분석하였고, 유효인산은 Lancanster법으로 1 :10 (w/v) 추출하여 분광기(UV-2100, Shimadzu)로 분석하였다. 교환성양이온은 1N-NH₄OAc(pH 7.0)로 침출한 후 유도결합플라즈마(OPTIMA-5300 DV, USA)를 이용하여 토양화학분석법(NAAS, 2000)에 준하여 분석하였다.
5년간 공시품종으로 호품벼를 재배하였으며 재배관리방법은 농촌진흥청의 표준영농재배에 준하여 재배하였고 생육 및 수량조사는 농촌진흥청 농업과학기술 연구조사기준에 의하여 조사하였다. 벼의 단백질분석은 RN-500 (Kett, Japan)으로 현미 및 쌀의 품위는 근적외선 분석기인 AN-700 (Kett, Japan)으로 하였다.

성능/효과

2009년 5월부터 2013년까지 5년간 동일한 포장에서 유기질비료의 사용에 따른 토양의 화학성 변화를 조사한 결과에서는 유기질비료의 사용여부에 따라 pH와 유기물함량 그리고 유효인산이 대조구에 비하여 지속적으로 증가하고 있다는 것이 통계적으로 확인되어 유기질비료의 사용에 따른 토양의 화학성이 벼의 생육에 적합한 환경으로 변화되고 있는 것을 확인할 수가 있었다.
7% 수준으로 통계적 유의차가 인정되지 않았다. 일반적인 벼의 단백질 함량 범위는 7-9%이나(Kang et al., 2005)로 알려져 있으며 Ku et al. (1998)의보고에서는 백미의 단백질함량 증가는 밥의 점성이나 조직감을 나쁘게 하고 쌀 전분 세포막 물질을 만들어 밥의 부드러움을 해치고 식미를 저하시킨다고 하였는데 본 실험결과 유기질비료의 사용량이 증감함에 따라 단백질함량은 감소한 것이 확인 된 결과 백미의 품질 면에서는 관행재배보다 유기질비료의 사용 시에 더 높은 품질을 확보할 수 있을 것으로 판단된다.
이러한 천립중의 차이는 질소공급량의 차이에 기인하는 것으로 판단되는데 Yeon 등 (2005)은 질소의 공급량이 증가할 경우에 수량지수가 높아진다는 결과와 일치하고 있다. 천립중의 차이는 수확량의 차이로 나타나 대조구의 경우에는 이삭수도 98개로써 실험구들의 105-116개에 비하여 낮았으며 수확량의 경우에도 실험구 3과 4의 경우에는 572 kg/10 a와 576 kg/10 a로 대조구 549 kg/10 a보다 높은 수확량을 확인할 수 있었다. Idle 등(1972)은 벼의 질소의 흡수는 시비질소보다는 지력질소의 흡수에 의존하는 경향이 높다고 하였는데, 본 연구에서도 Tale 3의 결과처럼 유기질비료의 사용량이 증가함에 따라 잔존유기물함량이 증가하였고 그 결과 유기물원이 완효성비료의 역할로 인하여 생육후기까지 안정적으로 양분을 공급한 것으로 추정된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	유기농업이란 무엇인가?	유기농업은 윤작, 두과작물, 심근성 작물 및 녹비작물 재배 등으로 지속적인 작물 생산성을 가능케 하는 대안농업이며, 환경을 보전할 수 있는 농업의 한 형태(Padel et al., 2009;Meier et al.
	유기질비료가 퇴비에 비하여 어떤 장점을 가지는가?	, 2012) 등과 같은 토양비옥도 증진 측면에 국한되어 있다. 그러나 Lim 등(2011)의 연구에서는 유기질비료의 경우에는 유박과 같은 질소질이 높은 유기질비료의 무기화속도가 퇴비보다 빠른 것으로 확인되어 양분학적 수량 증진뿐만 아니라 무기화 속도가 빠른 것을 통해 유기질 비료로서의 활용가치가 높은 것으로 판단되고 있다.
	유기질비료의 시용 사례는 무엇이 있는가?	유기질비료는 천연자원의 부산물로 생산되면서 다량의 무기양분을 함유하고 있어 친환 경농자재로 그 비중이 점차적으로 증대되고 있다. 이를 통해 친환경 농자재의 하나인 유박의 적정 시용량과 분시효과 및 적정 처리시기 구명을 통해 벼의 수량을 증대시켰던 사례도 있다(Yang et al., 2008).

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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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