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문제 정의
- 본 연구에서는 인산 공급용 자재로서 골분의 비효와 적정 시용량을 구명하기 위해 포트시험으로 옥수수의 생장 및 인산 흡수에 대한 골분의 효과를 용성인비와 비교하여 조사하였다.
가설 설정
- a) Means in the same column with the same letter are not significantly different according to DMRT (p<0.05).
제안 방법
- 시비 처리된 토양 1 kg을 포트(상면 직격 14 cm, 높이 9 cm)에 담고 수분 함량을 포장용 수량의 50% 조절하였으며, 2일 후 각 포트당 옥수수(성우종묘, 흰찰옥수수) 종자 4개씩을 파종하였다.
- 질소와 칼리는 NH4NO3와 KCI을 이용하여 모든 시험토양에 각각 200 mg/kg 수준으로 처리하였다.
- 1차 파종 후 4주간 재배하고 옥수수 식물체 지상부를 수확하였다. 1주일 후 포트에서 옥수수의 굵은 뿌리 부분을 제거한 후 골분 또는 용성인비의 처리 없이 질소와 칼리만을 각각 200 mg씩 처리한 후 2차로 옥수수를 파종하여 1차 재배방법과 동일하게 5주간 재배하고 식물체 지상부를 수확하였으며, 이후 다시 동일한 방법으로 3차로 5주간 옥수수를 재배하였다.
- 파종 2주 후에 각 포트 토양에 NH4NO3와 KCI로 질소와 칼리를 각각 200 mg씩 처리하여 질소와 칼리가 부족하지 않도록 하였다. 1차 파종 후 4주간 재배하고 옥수수 식물체 지상부를 수확하였다. 1주일 후 포트에서 옥수수의 굵은 뿌리 부분을 제거한 후 골분 또는 용성인비의 처리 없이 질소와 칼리만을 각각 200 mg씩 처리한 후 2차로 옥수수를 파종하여 1차 재배방법과 동일하게 5주간 재배하고 식물체 지상부를 수확하였으며, 이후 다시 동일한 방법으로 3차로 5주간 옥수수를 재배하였다.
- 시비 처리된 토양 1 kg을 포트(상면 직격 14 cm, 높이 9 cm)에 담고 수분 함량을 포장용 수량의 50% 조절하였으며, 2일 후 각 포트당 옥수수(성우종묘, 흰찰옥수수) 종자 4개씩을 파종하였다. 각 처리별 3반복의 임의배치방법으로 유리온실에서 재배시험을 수행하였다. 파종 2주 후에 각 포트 토양에 NH4NO3와 KCI로 질소와 칼리를 각각 200 mg씩 처리하여 질소와 칼리가 부족하지 않도록 하였다.
- 골분과 용성인비를 1 mm 체에 통과하도록 분쇄한 후 각각 150 및 300 mg P2O5/kg 수준으로 토양에 균일하게 혼합하였고, 인산질 비료를 첨가하지 않은 토양을 대조처리로 하였다.
- 유기농업자재로 친환경농업에서 널리 사용되고 있는 골분의 적정 시비량을 추정하고자 포트시험으로 골분과 용성인비를 각각 150 및 300 mg P2O5/kg 수준으로 처리한 토양에서 옥수수를 4-5주씩 3회 연속 재배하여 골분의 인산 비효를 용성인비와 비교하여 조사하였다.
- 처리별로 수확한 옥수수 식물체를 60°C 건조기에서 72시간 건조시킨 후 건물 중을 조사하였다.
- 각 처리별 3반복의 임의배치방법으로 유리온실에서 재배시험을 수행하였다. 파종 2주 후에 각 포트 토양에 NH4NO3와 KCI로 질소와 칼리를 각각 200 mg씩 처리하여 질소와 칼리가 부족하지 않도록 하였다. 1차 파종 후 4주간 재배하고 옥수수 식물체 지상부를 수확하였다.
- 포트시험으로 1회 인산질 비료 처리 후 4-5주씩 3차례 연속으로 옥수수를 재배하였다. 시비 처리된 토양 1 kg을 포트(상면 직격 14 cm, 높이 9 cm)에 담고 수분 함량을 포장용 수량의 50% 조절하였으며, 2일 후 각 포트당 옥수수(성우종묘, 흰찰옥수수) 종자 4개씩을 파종하였다.
대상 데이터
- 골분은 (주)경림의 펠릿형 제품을 사용하였고, 대조 인산질 비료로는 (주)조비의 용성인비를 사용하였다.
- 대구대학교 부속농장 밭 포장에서 채취한 토양을 풍건시킨 후 5 mm 체에 통과시켜 옥수수 재배시험에 사용하였다. 공시 토양은 귀산통(fine, mixed, mesic, family, of Typic Hapludults)으로 주요 이화확적 특성은 Table 1과 같았다. 유기물과 총질소 함량은 각각 Walkley-Black 방법 및 Kjeldahl 방법으로 분석하였고, 총 인산과 유효태 인산 함량은 각각 과염소산(HCIO4)분해법 및 Lancaster 방법으로 추출하여 ICP atomic emission spectrometer (720-ES Series,Varian Inc.
- 대구대학교 부속농장 밭 포장에서 채취한 토양을 풍건시킨 후 5 mm 체에 통과시켜 옥수수 재배시험에 사용하였다. 공시 토양은 귀산통(fine, mixed, mesic, family, of Typic Hapludults)으로 주요 이화확적 특성은 Table 1과 같았다.
데이터처리
- 골분과 용성인비 처리에 따른 옥수수 생장과 인 흡수의 처리별 차이에 대한 유의성 검정은 Ecxel 프로그램으로 분산분석과 F-test를 실시한 후 5% 유의수준에서 Duncan 다중검정법으로 수행하였다.
이론/모형
- 처리별로 수확한 옥수수 식물체를 60°C 건조기에서 72시간 건조시킨 후 건물 중을 조사하였다. 옥수수 식물체 중의 인산 함량은 건조 식물체를 분쇄한 다음 Kjeldahl 방법으로 분해시킨 후 ICP atomic emission spectrometer를 이용하여 분석하였다.
- 유기물과 총질소 함량은 각각 Walkley-Black 방법 및 Kjeldahl 방법으로 분석하였고, 총 인산과 유효태 인산 함량은 각각 과염소산(HCIO4)분해법 및 Lancaster 방법으로 추출하여 ICP atomic emission spectrometer (720-ES Series,Varian Inc., Palo Alto, California, USA)로 정량하였다(Page, 1982; Cox, 2001).
- 토양의 입경조성은 micro-pipette 방법으로 분석하였다(Miler and Miler, 1987).
성능/효과
- 골분 처리에 비해 용성인비 처리에서 옥수수의 인산 흡수량이 많았으며, 또한 골분과 용성인비의 처리량이 많을수록 인산 흡수량도 증가하였다.
- 골분과 용성인비 처리별 3차례 연속 재배한 옥수수 식물체 지상부의 건물 중은 Table 4와 같았으며, 골분 및 용성인비의 처리에 따라 옥수수의 생장은 무처리에 비해 증가하였다. 1차 재배의 경우 인산 처리 수준별로 골분에 비해 용성인비 처리에서 옥수수 건물 생산량이 많았으며, 골분 300 mg/kg과 용성인비 150 mg/kg 처리 사이에 옥수수 건물 생산량에 차이는 없었다. 150 mg/kg 처리 사이에 옥수수 건물 생산량에 차이는 없었다.
- 3차레 재배 수확한 옥수수의 포트당 인산 총 흡수량을 보면, 골분과 용성인비 처리 및 각 비료의 처리 수준별로 유의성 있는 차이를 보였다.
- 3차례 재배 수확한 옥수수 지상부의 총 건물 중을 포트별로 비교하면, 용성인비 300 mg/kg 처리에서 가장 많았으며 골분 300 mg/kg 처리와 비교하였을 때 유의성 있는 차이는 없었다. 인산 150 mg/kg 수준에서는 300 mg/kg 처리에 비해 포트별 총 건물 중이 적었으며, 옥수수 생장에 미치는 효과는 골분에 비해 용성인비 처리에서 유의성 있게 큰 것으로 나타났다.
- 골분과 용성인비 수준별 처리에 따른 옥수수의 인산 이용률은 용성인비 150 mg/kg 처리에서 가장 높았고 골분 300 mg/kg 처리에서 가장 낮았는데, 용성인비에 비해 골분의 인산 이용률이 낮았고 처리량이 많을수록 이용률이 낮았다(Table 6).
- 골분과 용성인비 처리에서 옥수수 지상부 식물체의 인산 함량은 무처리에 비해 높았으며, 골분과 용성인비 처리에서 인산 처리 수준별로 옥수수 지상부의 인산 함량에는 전반적으로 차이가 없었다.
- 이상의 결과를 보면, 인산질 비료로서의 골분의 효과는 용성인비에 다소 못 미치지만 시비량을 적절히 조절하여 용성인비를 대체할 수 있을 것으로 판단된다. 과석과 육곤불을 처리하고 옥수수를 3회 연속 재배한 연구의 결과를 보면(Baker et al., 1989), 1차 재배에서는 육골분 처리에서 옥수수의 생장이 과석 처리 대비 평균 83%이었고 2차와 3차 재배에서는 각각 96 및 91%에 달하였다. 시비 후 초기에는 골분의 비효가 과석에 비해 낮으나 골분의 비효 지속성은 상대적으로 크게 나타난 것이다.
- 2차 및 3차 재배에서는 1차 재배에 비해 전체적으로 건물 생산량이 감소하였다. 대조구를 포함하여 용성인비와 골분의 150 mg/kg 처리구에서는 3차 재배중에 인산의 결핍증상인 자색을 띠는 잎이 관찰된 것으로 보아 2, 3차 재배 옥수수의 생장 감소는 토양 중 유효인산의 감소에 기이하는 것으로 판단된다. 그리고 2차 및 3차 재배에서는 동일한 인산 처리 수준에서 옥수수 생장은 용성인비 처리 에서 다소 우세하였으나 통계적으로 유의성 있는 차이는 없었다 이와 같은 결과는 골분의 효과가 용성인비에 비해 서서히 나타나기 때문인 것으로 보이며, 골분과 과석의 인산 효과를 비교한 옥수수 재배시험에서도 초기 생장은 골분 처리에서 크게 적었지만 2차와 3차 재배에서는 생장 차이가 크지 않았다(Baker et al.
- , 2008). 본 연구에서는 유효인산 함량이 70 mg/kg 정도로 낮은 토양을 사용하였으므로 인산의 고정이 많이 발생하여 골분과 용성인비 이용률이 상대적으로 낮은 것으로 판단되며(Pote et al., 1996), 처리 수준이 높을수록 흡수량에 비해 상대적으로 불용화 된 인산의 비율이 많아진 것이다. 용성인비 대비 골분 인산의 이용률은 150 및 300 mg/kg 처리에서 각각 73% 및 84% 수준이었다.
- 본 연구의 결과와 앞서 인용한 다양한 작물과 환경조건에서 이루어진 선행 연구결과들을 고려하면, 시비 해당연도 골분의 작물 생산효과는 과석 등 무기 인산질 비료와 비교하여 80-95% 수준이다. 따라서 골분의 적정 시비량은 무기 인산질 비료 시용량과 비교하여 10% 내외로 더 많아야 할 것으로 추정된다.
- 용성인비에 비해 골분에 수용성과 구용성 인산이 더 많이 함유된 것으로 분석되었으나(Table 2), 실제 옥수수의 인산함량은 용성인비 처리에서 평균적으로 더 많았다. 이러한 결과는 화학적인 분석에서 특히 0.
- /kg 처리에서 용성인비에 비해 골분 처리에서 각각 6% 및 3% 적었으며, 인산 흡수량 또한 골분 처리에서 7-9% 정도 적었다. 이러한 결과를 보면, 골분을 기존 작물별 표준시비량 보다 대략 10% 정도 높여 시용하면 용성인비와 대등한 수준의 비효를 거둘 수 있을 것으로 판단된다. 비료용 시판 골분에는 직경 1 mm 이상의 굵은 뼈 입자가 18% 이상 함유되어 있다는 점과 이러한 골분을 연용할 경우 잔류효과가 기대되는 점을 고려하여 포장시험을 통해 작물별 적정시비량이나 시용주기 등 보다 상세한 골분 시용방법을 결정해야 할 것이다.
- 인산 150 mg/kg 수준에서는 300 mg/kg 처리에 비해 포트별 총 건물 중이 적었으며, 옥수수 생장에 미치는 효과는 골분에 비해 용성인비 처리에서 유의성 있게 큰 것으로 나타났다.
후속연구
- 농촌진흥청에서는 작물별 3요소 표준시비기준을 설정해 두고 있으며, 이를 기준으로 인산의 경우 주로 용성인비를 사용한다. 따라서 용성인비에 대한 골분의 상대적인 인산 비효를 알아내면 작물별 골분의 적정 시비량을 대략적으로 추정할 수 있을 것이다.
- 이러한 결과를 보면, 골분을 기존 작물별 표준시비량 보다 대략 10% 정도 높여 시용하면 용성인비와 대등한 수준의 비효를 거둘 수 있을 것으로 판단된다. 비료용 시판 골분에는 직경 1 mm 이상의 굵은 뼈 입자가 18% 이상 함유되어 있다는 점과 이러한 골분을 연용할 경우 잔류효과가 기대되는 점을 고려하여 포장시험을 통해 작물별 적정시비량이나 시용주기 등 보다 상세한 골분 시용방법을 결정해야 할 것이다.
- 이상의 결과를 보면, 인산질 비료로서의 골분의 효과는 용성인비에 다소 못 미치지만 시비량을 적절히 조절하여 용성인비를 대체할 수 있을 것으로 판단된다. 과석과 육곤불을 처리하고 옥수수를 3회 연속 재배한 연구의 결과를 보면(Baker et al.
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