[논문]용인과 안성 지역의 유기논 및 관행논에서 토양 화학 특성 및 중금속 함량 비교

구본운; 이태구; 강구; 홍성구; 홍승길; 장태일; 김진호; 박성직

doi:10.5389/ksae.2017.59.3.001

용인과 안성 지역의 유기논 및 관행논에서 토양 화학 특성 및 중금속 함량 비교
Comparison of Soil Chemical Properties and Heavy Metal Contents in Organic and Conventional Paddy of Yongin and Anseong 원문보기

한국농공학회논문집 = Journal of the Korean Society of Agricultural Engineers, v.59 no.3, 2017년, pp.1 - 10

구본운 (Department of Bioresources and Rural systems Engineering, Hankyong National University) , 이태구 (Department of Bioresources and Rural systems Engineering, Hankyong National University) , 강구 (Institute of Agricultural Environmental Science, Hankyong National University) , 홍성구 (Department of Bioresources and Rural systems Engineering, Hankyong National University) , 홍승길 (National Academy of Agricultural Science, Rural Development Administration) , 장태일 (Department of Rural Construction Engineering, Chonbuk National University) , 김진호 (Jeollabuk-do Agricultural Research and Extension Services) , 박성직 (Department of Bioresources and Rural systems Engineering, Hankyong National University)

Abstract ▼ AI-Helper

The aim of this study is to investigate the chemical properties and heavy metal concentration of soils in conventional and organic paddy. We sampled and analyzed topsoil (0~15 cm) and subsoil (15~30 cm) of conventional and organic paddy fields in Yongin and Anseong, South Korea. The statistical significance between groups was determined by Duncan's multiple range test and correlation between soil properties was also analyzed. The results show that organic matter (OM) and T-N of conventional paddy soil were higher than those of organic paddy soil. However, higher T-P concentration was observed in organic paddy soil than conventional paddy soil. As, Pb, and Zn concentration in organic paddy soil were statistically lower than those in conventional paddy soil. The couple of water content (WC) & As, OM & T-N, T-P & $P_2O_5$, T-P & Zn, $P_2O_5$ & Zn, and Cr & Ni had a good positive correlation but the couple of WC & T-P, WC & Zn, T-P & As, and As & Zn had a strong negative correlation. It can be concluded that organic farming is beneficial to soil environment by reducing the amounts of organic matter, T-N, As, Pb, and Zn concentration in paddy soil when compared to conventional farming.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

본 연구에서는 유기논 및 관행논의 토양 화학적 특성 및 중금속 함량 분석을 통해서 유기농업과 관행농업 수행에 따른 논에서의 토양 특성을 분석하고자 한다. 토양 화학 특성 인자로는 수소이온 농도 (pH), 전기전도도 (EC), 유기물함량 (OM),총질소 (T-N), 암모늄태 질소 (NH₃-N), 질산태 질소 (NO₃-N),총인 (T-P), 유효인산 (P₂O₅) 등 화학적 특성을 분석하였다.

제안 방법

본 연구에서는 유기논 및 관행논의 토양 화학적 특성 및 중금속 함량 분석을 통해서 유기농업과 관행농업 수행에 따른 논에서의 토양 특성을 분석하고자 한다. 토양 화학 특성 인자로는 수소이온 농도 (pH), 전기전도도 (EC), 유기물함량 (OM),총질소 (T-N), 암모늄태 질소 (NH₃-N), 질산태 질소 (NO₃-N),총인 (T-P), 유효인산 (P₂O₅) 등 화학적 특성을 분석하였다. 중금속으로 As, Cd, Cr, Ni, Pb, Zn에 대하여 토양 내 전함량분석을 수행하였다.

대상 데이터

대상지는 관행논과 유기논의 환경 특성을 비교하기 위해 같은 유역 내에 있는 논으로 선정하였다. 관행논은 용인시 원삼면 4개 필지, 안성시 보개면 7개 필지, 유기논은 용인시 원삼면 14개 필지, 안성시 고삼면 9개 필지, 안성시 대덕면 1개 필지를 조사하였다. 용인시 원삼면 14개 필지는 원삼 친환경유기쌀 작목회원의 농가에서, 안성시 고삼면 9개 필지와 안성시 대덕면 1개 필지는 고삼친환경농업 작목회 농가에 의해서 경작되고 있다.

데이터처리

지역과 농법에 따른 토양 특성 분석결과는 평균±표준오차로 표시하여 나타내고, SAS 9.4를 이용하여 분산분석 (ANOVA)을 실시하였다. 집단 간의 차이는 유의수준 (α) 0.

이론/모형

T-N는 Kjeldahl법에 따라서 분해촉진제로 K₂SO₄와 CuSO₄ 비율 9:1로 첨가하여 400 °C에서 4시간 가열분해 후 비색법으로 측정하였다. NH₃-N는 토양 5 g을 2M KCl 용액 25 mL에 넣고 30분간 교반하여 치환 추출한 용액을 No.
2 여과지에 여과 후에 비색법으로 측정하였고, NO₃-N는 Brucine법에 따라서 2M KCl 용액으로 추출하여 농도를 측정하였다. T-P은과 염소산 (HClO₄) 분해법에 따라서 열분해 후 아스코르빈산환원법으로 발색시킨 후 측정하였다. P₂O₅ 함량은 Lancaster 법에 따라서 측정하였다.
건조된 시료를 2 mm 체로 체거름 한 뒤 통과된 것을 화학분석에 사용하였다. 토양 화학 특성 분석은 농업과학원에서 발간한 토양화학분석법(National Academy of Agricultural Science, 2010)에 따라서 수행하였다.

성능/효과

OM 및 T-N는 유기논보다 관행논에서 높게 나타났지만, T-P의 경우 관행논보다 유기논에서 높게 나타났다. P₂O₅의 경우에는 지역적인 차이가 있었으며, 안성 지역에서 용인 지역보다 높게 나타났다. 표층 및 심층 토양 내 중금속 농도 조사 결과 As, Pb, 그리고 Zn 항목에 한해서 지역 및 농법 간의 차이를 나타냈으며, 관행논 표층토양의 As, Pb, Zn 농도가 유기논 표층 토양보다 높게 나타났다.
표층 및 심층 토양 내 중금속 농도 조사 결과 As, Pb, 그리고 Zn 항목에 한해서 지역 및 농법 간의 차이를 나타냈으며, 관행논 표층토양의 As, Pb, Zn 농도가 유기논 표층 토양보다 높게 나타났다. 토양 화학 특성 및 중금속 인자 간의 상관관계 분석을 수행한 결과 함수율과 T-P, 함수율과 Zn, T-P과 As, As와 Zn은 강한 음의 상관관계를 나타냈으나, 함수율과 As, OM과 T-N, T-P과 P₂O₅, T-P과 Zn, P₂O₅과 Zn, Cr과 Ni은 강한 양의 상관관계를 나타냈다. 본 연구는 유기논 및 관행논의 환경 영향 평가 및 안전한 농산물 생산을 위한 기초 자료로 활용될 수 있다.
P₂O₅의 경우에는 지역적인 차이가 있었으며, 안성 지역에서 용인 지역보다 높게 나타났다. 표층 및 심층 토양 내 중금속 농도 조사 결과 As, Pb, 그리고 Zn 항목에 한해서 지역 및 농법 간의 차이를 나타냈으며, 관행논 표층토양의 As, Pb, Zn 농도가 유기논 표층 토양보다 높게 나타났다. 토양 화학 특성 및 중금속 인자 간의 상관관계 분석을 수행한 결과 함수율과 T-P, 함수율과 Zn, T-P과 As, As와 Zn은 강한 음의 상관관계를 나타냈으나, 함수율과 As, OM과 T-N, T-P과 P₂O₅, T-P과 Zn, P₂O₅과 Zn, Cr과 Ni은 강한 양의 상관관계를 나타냈다.

후속연구

토양 화학 특성 및 중금속 인자 간의 상관관계 분석을 수행한 결과 함수율과 T-P, 함수율과 Zn, T-P과 As, As와 Zn은 강한 음의 상관관계를 나타냈으나, 함수율과 As, OM과 T-N, T-P과 P₂O₅, T-P과 Zn, P₂O₅과 Zn, Cr과 Ni은 강한 양의 상관관계를 나타냈다. 본 연구는 유기논 및 관행논의 환경 영향 평가 및 안전한 농산물 생산을 위한 기초 자료로 활용될 수 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	급속한 산업화가 국내 토양환경에 준 영향은?	토양은 모든 지상생물의 생육의 터전으로서 생태환경 중 가장 중요한 위치를 차지하고 있다. 그러나 국내 토양환경은 급속한 산업화로 인하여 폐기물 매립, 오염된 하천수의 관개수로의 활용, 과도한 비료 및 농자재의 사용 등으로 토양의 질이 악화되었다. 토양 내 유입된 양분 및 오염물질은 침출수의 용탈, 강우 및 관수시 표면 유거수의 세탈, 집중 강우시 토양침식을 통해 유출되어 수질 오염을 유발시킨다.
	토양 내 잔류된 오염물질의 영향은?	토양 내 유입된 양분 및 오염물질은 침출수의 용탈, 강우 및 관수시 표면 유거수의 세탈, 집중 강우시 토양침식을 통해 유출되어 수질 오염을 유발시킨다. 반면에 토양 내 잔류된 오염물질은 식물의 생육피해와 먹이연쇄를 통하여 먹이사슬의 포식자인 가축이나 사람에게 피해를 줄 수 있다(Shon, 2001). 중금속은 용해성이 높은 유기물 및 무기염류와 달리 토양 내에 축적되어 식물에 대한 위해성이 크다 (Lee et al.
	용인 및 안성 지역의 관행논 및 유기논 토양에서 발견된 As, Pb, 그리고 Zn 특징은?	3에 나타내었다. As는 표층과 심층에서 같은 경향이 나타났으며, 용인 및 안성 각 지역에서 관행논 토양의 As 농도가 유기논 토양의 As 농도보다 높게 나타났다. Pb의 경우는 용인지역의 심층 토양을 제외한 용인 및 안성 지역의 표층 토양과 안성 지역의 심층 토양에서 관행논의 Pb 농도가 유기논보다 높게 나타났다. 토양내 Zn 농도 역시 용인지역의 심층 토양의 경우 관행논과유기논 사이에 Zn 농도 차이는 없었지만, 용인 및 안성 지역의 표층 토양과 안성 지역 심층 토양에서 관행논에서 Zn 농도가 유기논보다 높게 나타났다. 관행논 토양에서 유기논 토양보다 As, Pb, Zn의 농도가 높게 나타난 것은 관개수와 토양 내 OM 함량의 차이에 따른 것으로 판단된다.

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