[논문]논 관개수, 담수 및 유출수의 용존인과 총인 농도 변화

최동호; 조소현; 정재운; 박현규; 최우정; 윤광식; 김영석

doi:10.15681/kswe.2017.33.4.434

논 관개수, 담수 및 유출수의 용존인과 총인 농도 변화
Variations of Dissolved and Total Phosphorus Concentrations in Irrigation, Flooding, and Drainage Water of Paddy Fields 원문보기

한국물환경학회지 = Journal of Korean Society on Water Environment, v.33 no.4, 2017년, pp.434 - 440

최동호 (농업과학원 기후변화생태과) , 조소현 (국립환경과학원 영산강물환경연구소) , 정재운 (전라남도 환경산업진흥원) , 박현규 (전남대학교 지역.바이오시스템공학과) , 최우정 (전남대학교 지역.바이오시스템공학과) , 윤광식 (전남대학교 지역.바이오시스템공학과) , 김영석 (국립환경과학원 영산강물환경연구소)

Abstract ▼ AI-Helper

In order to understand the characteristics of phosphorus in the paddy field, this study analyzed $PO_4-P$ and T-P concentrations of irrigation water, flooding water, and runoff from 2008 to 2010. The variation of phosphorous form within hydrologic cycle around the rice paddy field was investigated using the ratio of $PO_4-P$ to TP. In addition, the correlation between pH, EC, and DO in flooding water was analyzed and the factors affecting phosphorus form in paddy field were investigated. The concentration of T-P in flooding water was high during the survey period, and the concentration of T-P in runoff was assumed to be decreased by dilution due to irrigation and rainfall. On the other hand, the ratio of $PO_4-P$ to T-P was lower in flooding water than those of irrigation water and runoff, which was interpreted to be due to the fact that the phosphorus fertilizer was applied in the paddy field but the adsorption was rapidly occurred to the paddy field by the soil. The similar proportions of $PO_4-P$ to T-P in flooding water and runoff suggest that the form of phosphorus outflowed from the paddy is influenced by the form of phosphorus in the flooding water of paddy field. In addition, DO concentration in flooding water showed negative correlation with the concentrations of $PO_4-P$ and T-P. The effort to survey frequent irrigation water quality data is required for the analysis of phosphorus behavior in the paddy water system since concentration of phosphorous and DO in irrigation water would influence rhe form of phosphorous in flooding water and subsequent runoff.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

(2013b)은 세사양토인 계화 간척지 논을 대상으로 관개수, 담수, 유출수의 T-P 농도 특성을 조사를 실시한 바 있지만, 토성이 미사질양토인 일반 육답을 대상으로 한 연구는 부족하여 연구 결과의 적용에 한계가 있다. 본 연구는 미사질양토인 논을 대상으로 관개용수, 담수 및 유출수 중 인의 존재형태별 농도를 조사함으로써 논에 의한 수질 인 오염 이해를 확대하기 위해 수행되었다.

제안 방법

본 연구에서는 논 수계에서의 인 거동 특성 이해를 위해미사질양토 논으로 구성된 유역을 대상으로 2008년부터 2010년 동안 영농기를 대상으로 관개용수, 담수, 유출수의 PO₄-P와 T-P 농도를 분석하고, PO₄-P와 T-P의 비율을 이용하여 논을 중심으로 한 수문 순환시 인의 형태별 분포 특성을 조사하였다. 또한, 논 담수 중 인 농도와 pH, EC,DO의 상관관계를 분석하여 논 토양에서의 인 거동에 미치는 요인을 조사하였다.

대상 데이터

시험지구는 전라남도 함평군 엄다면 화양리(이하, 학야지구)에 위치하고 있으며, 유역면적은 13.69 ha이다. 학야지구의 토성은 평택통(silt loam, mixed, mesic family of Typic Endoaquepts)으로 미사질양토(모래 11.
1). 연구기간(2008-2010년) 중 기비는 매년 5월 25일부터 6월 5일 사이 N-P₂O₅-K₂O로 5.55-5.15-5.15 kg 10a^-1 수준으로 시비되었으며, 질소는 분시, 인산과 가리는 전량 기비로 시용되었다.
학야지구의 관개용수 시료는 2008년부터 2010년까지 용수로 유입부에서 총 24회 채취하였으며, 논 담수 수질 시료는 시험지구의 총 3개 지점(상, 중, 하)에서 총 50회 채취하였다. 논 유출수는 배수로 말단에서 강우시 51회, 비강우시 13회 채취하였으며, 채취된 수질시료는 실험실로 운반하여 수질공정시험법에 준하여 분석하였다.

데이터처리

관개용수, 담수, 유출수의 PO₄-P와 T-P 농도 변화에 대한 pH, EC, DO의 영향을 검토하기 위해, 그리고 인 농도(PO₄-P, T-P)와 pH, EC, DO의 Pearson 상관관계 분석을 수행하였다. 상관계수는 -1에서 +1까지의 값을 취하는데 절대값이 -/+ 1에 가까울수록 상관성이 강하다는 것을 의미한다.

성능/효과

논담수와 유출수의 PO₄-P와 T-P의 비율이 유사한 것은 논에서 유출되는 인의 형태 분포는 논 담수 중 인의 분포에 의해 결정됨을 제시한다. 본 연구 결과에서는 논 담수의 DO와 인 농도 사이에 부의 상관관계가 있었는데, 이는 토양의 Eh가 낮아지면 흡착된 인이 쉽게 가용화되기 때문인 것으로 판단된다. 따라서, 유출수 중의 인의 형태를 해석하기 위해서는 논 담수의 수질 화학, 특히 DO 또는 Eh에 대한 이해가 필요하다.
또한, 논 담수 중 인 농도와 pH, EC,DO의 상관관계를 분석하여 논 토양에서의 인 거동에 미치는 요인을 조사하였다. 조사기간 동안 평균 T-P의 농도는 관개수 0.19±0.03 mg L^-1, 담수 1.25±0.22 mg L^-1, 강우시 유출수 0.40±0.04 mg L^-1, 비강우시 유출수는 0.31±0.06mg L^-1로 인산 비료 시용 등에 의해 담수에서 T-P의 농도가 높았으며, 유출수 T-P 농도는 관개 및 강우에 의한 희석에 의해 낮아진 것으로 판단되었다. 한편, PO₄-P와 T-P의 비율은 관개수 0.
06mg L^-1로 인산 비료 시용 등에 의해 담수에서 T-P의 농도가 높았으며, 유출수 T-P 농도는 관개 및 강우에 의한 희석에 의해 낮아진 것으로 판단되었다. 한편, PO₄-P와 T-P의 비율은 관개수 0.54±0.06, 담수 0.29±0.03, 강우시 유출수는 0.32±0.03, 비강우시 유출수는 0.33±0.03으로 관개수에 비해 담수와 유출수에서 그 비율이 낮아졌는데, 이는 논에서 인산 비료가 시용되었지만 토양에 의해 흡착이 빠르게 입자태 인으로 전환되었기 때문으로 해석되었다. 논담수와 유출수의 PO₄-P와 T-P의 비율이 유사한 것은 논에서 유출되는 인의 형태 분포는 논 담수 중 인의 분포에 의해 결정됨을 제시한다.

후속연구

따라서, 유출수 중의 인의 형태를 해석하기 위해서는 논 담수의 수질 화학, 특히 DO 또는 Eh에 대한 이해가 필요하다. 또한, 담수의 산화·환원환경은 다양한 요인에 영향을 받지만, 특히 관개용수 수질에도 영향을 받기 때문에 논 수계에서의 인 거동 해석을 위해서는 보다 빈도 높은 관개용수 수질 모니터링 자료가 필요하며, 이를 통해 인산 시비 절감과 토양 인산의 가용화를 통한 작물의 흡수량 증대 등 논에서의 인 관리를 방안을 도출할 수 있을 것으로 기대된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	수질개선을 위한 환경기초시설에는 무엇이 있는가?	국내에서는 수질개선을 위해 환경기초시설(생활하수처리장, 분뇨처리장, 축산폐수처리장, 산업폐수처리장)을 확대 설치하였지만, 수질개선 효과가 크지 않아 하천의 목표수질을 성공적으로 달성하지 못했다(Song et al., 2009).
	환경부에서 목표 수질 달성을 위해 2004년 도입한 것은 무엇인가?	, 2009). 따라서, 환경부에서는 목표수질 달성을 위해 기존의 농도규제에서 오염물질의 총량을 관리하는 수질오염총량제를 2004년에 도입하였으며, 생화학적산소요구량(Biochemical oxygen demand, BOD)과 총인(Total phosphorus, T-P)을 관리대상 물질로 선정하였다(Jung et al., 2016).
	제 2차 비점오염원 관리 종합 대책에서 예측한 T-P에 영향이 가장 큰 오염원은 무엇인가?	6 %로 점차 증가할 것으로 예측되었다(Relevant Ministerial Consortium, 2012). 특히 다양한 오염원(생활계, 산업계, 토지계, 축산계, 양식계, 매립계) 중 토지계의 T-P기여율이 57.5 % (2010년 기준)로 가장 큰 것으로 보고되었다(Relevant Ministerial Consortium, 2012). Choi and Jang(2014)은 총 수질오염에 대한 농경지 비점오염의 기여율이 30% 이상일 것으로 추정되고 있어, 수질개선을 위해서는 농업비점오염의 저감 노력이 필요하다고 하였다.

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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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