[논문]토착미생물과 EM 활용 액비 처리가 방울토마토의 토양 화학성과 미생물상 및 생장에 미치는 영향

최현석; 정지식; 국용인; 최인영; 정석규

doi:10.17137/korrae.2019.27.4.15

초록
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본 실험은 방울토마토(Lycopersicon esculentum var. cerasiforme) 농가에서 자가제조한 토착미생물 액비를 3년 및 5년간 연용 처리하였을 때 토양 화학성 및 미생물상과 작물의 생장에 어떠한 영향을 미치는지를 비교하고자 수행하였다. 실험구는 3-year IM(토착미생물 3년 노지 처리구), 5-year IM(토착미생물 5년 노지 처리구), EM(effective microorganisms; EM 10년 온실 처리구)으로 분류하였고, 모두 1,000배로 희석하여 웃거름으로 관주하였다. IM과 EM 액비 자재의 pH 수준은 16주간 증가하였고 특히 EM의 pH는 1.2정도 상승하였다. IM 자재의 EC는 약간 높았지만 EM과 비슷한 수준인 0.2 dS/m으로 나타났다. 온실 내 포트 실험에서는 IM으로 처리된 토마토 뿌리의 건물중이 크게 증가하였다. 액비 처리에 따른 농가 현장 실험에서는 IM 액비 처리구의 pH는 7.5로 높았고 EC도 8.4 dS/m로 염류 과잉 수준을 보였다. EM 처리구의 유기물함량은 62 g/kg으로 가장 높았고 전질소 등 필수 무기성분 농도를 증가시키는데 영향을 끼쳤다. 하지만 IM 처리구에서도 토마토 생장을 위한 적절한 토양 화학성 수준이 관찰되었다. EM 처리구에서 세균수와 방선균수가 가장 증가하였다. EM으로 처리된 작물의 대량 무기성분 농도는 인산을 제외하고는 높게 나타났고 3-year IM과 5-year IM 처리구에서는 비슷한 무기성분 농도가 관찰되었다. 잎의 SPAD와 PSII 수준은 3-year IM 처리에서 낮게 나타났다. 토마토 작물의 엽폭, 엽장, 엽수, 수관면적, 초장, 경경은 생육 중기에는 EM 처리구에서 높은 수준이었으나 생육 후기에는 처리구 간에 비슷하였다. EM 처리로 잎 건물중은 IM 처리보다 2배 이상 높았지만 수확과수는 2배 이상 감소되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

The study was compared for soil chemical and microbial properties as well as growth of the cherry tomato (Lycopersicon esculentum var. cerasiforme) plants environmentally friendly gown for 3 years and 5 years, which had been fertigated with homemade liquid fertilizer (LF) with indigenous microorgani...

The study was compared for soil chemical and microbial properties as well as growth of the cherry tomato (Lycopersicon esculentum var. cerasiforme) plants environmentally friendly gown for 3 years and 5 years, which had been fertigated with homemade liquid fertilizer (LF) with indigenous microorganism as an additional fertilizer. Treatment included LF with indigenous microorganism for 3 years (3-year IM-LF) and for 5 years (5-year IM-LF), with an effective microorganism for 10 years (EM-LF), which had been applied with 1,000 times of dilution in the farmhouse. IM-LF and EM-LF materials had increased pH pattern for 16 weeks, in particular for increase of 1.2 for EM-LF. IM-LF material contained slightly higher EC but similar level of 0.2 dS/m to EM-LF. For a pot experiment in the greenhouse, IM-LF treatment increased root dry weight of the cherry tomato plants. In the farmhouse experiment, IM-LF treatment increased to 7.5 of soil pH and 8.4 dS/m of EC, indicating high salt accumulation. EM-LF treatment increased to 62 g/kg of soil OM, which would have affected concentrations of macro essential nutrients, including T-N in the soil. However, the optimum soil chemical levels for growth of cherry tomato plants were observed on the IM-LF plots. EM-LF treatment increased number of bacteria and actinobacteria in the soil. EM-LF treatment increased concentrations of macro essential nutrients in the plants, except for P, with similar nutrient concentrations observed between 3-year IM-LF and 5-year IM-LF-treated plants. Leaf SPAD and PS II levels decreased in the plants treated with 3-year IM-LF. EM-LF treatment increased leaf width and length, number of leaves, canopy area, plant height, and stem diameter in the mid-term stage of growth, which were not significantly different between the treatments. EM-LF treated-plants had two times higher leaf dry weight than those of values observed on the IM-LF plants, which was the opposite result observed on the number of fruit.

주제어

표/그림 (8)

그림 Fig. 1. Weekly pH and EC in liquid fertilizers derived from homemade natural sources.
표 Table 1. Growth Characteristics of Cherry Tomatoes Fertigated with Liquid Fertilizers Derived from Homemade Natural Sources in a Greenhouse
표 Table 2. Soil Mineral Nutrition as Fertigated with Liquid Fertilizers Derived from Homemade Natural Sources in Cherry Tomato Fields
표 Table 3. Soil Microbial Activity as Fertigated with Liquid Fertilizers Derived from Homemade Natural Sources in Cherry Tomato Fields
그림 Fig. 2. Leaf SPAD and PS II at mid-term and late-term stage of growth as fertigated with liquid fertilizers derived from homemade natural sources in cherry tomato fields.
표 Table 4. Plant Mineral Nutrient Concentrations as Fertigated with Liquid Fertilizers Derived from Homemade Natural Sources in Cherry Tomato Fields
그림 Fig. 3. Leaf dry weight and fruit yield as fertigated with liquid fertilizers derived from homemade natural sources in cherry tomato fields.
표 Table 5. Plant Growth Characteristics at Mid-term and Late-term Stage of Growth as Fertigated with Liquid Fertilizers Derived from Homemade Natural Sources in Cherry Tomato Fields

AI 본문요약
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문제 정의

현재 농가에서 자가제조 하고 있는 토착 미생물 액비는 종류 및 특성이 가지각색이며 이러한 액비를 관주 처리하였을 때 연용 년수에 따라 작물생장과 토양반응 등과 관련한 자가제조 액비의 안전성이 구명되어야 할 것으로 판단된다. 본 실험은 토착 미생물을 원료로 하여 방울토마토 재배 농가에서 자가제조한 액비를 장기간 연용하였을 때 토양의 화학성과 미생물상의 변화를 알아보고 EM(effective microorganisms; 유용미생물) 재배구를 대조구로 하여 액비 처리에 대한 생장 효과를 비교하고자 수행되었다. ;

제안 방법

재배구는 3-year IM(토착미생물 3년 노지 처리구), 5-year IM(토착미생물 5년 노지 처리구), 그리고 EM(EM 10년 온실 처리구)구로 분류하여 조사하였다. 자가제조 액비와 관련된 협력 실험으로 오이와 고추를 대상으로 수행하였으며⁷⁾비슷한 분석방법을 분 실험에 적용하였다.

대상 데이터

육묘한 방울토마토에 토착미생물(IM+EM)과 EM 을 액비로 처리하였을 때 생장반응을 알아보고자 온도가 20~30°C로 일정하게 유지된 대학교 유리온실에서 2019년에 수행하였다. ‘슈가레드’ 토마토 종자((주) 아시아종묘, 서울, 한국)를 부엽토와 모래가 1:2로 배합한 플라스틱 포트(길이 55 cm × 폭 12 cm × 높이 19 cm)에 처리 당 5개씩 파종하여 60일간 육묘하였다. 액비는 농가에서 관행적으로 처리되는 1,000배액으로 희석하여 주간 2회씩 총 32 L를 포트에 분주하여 관비하였다.
토착미생물을 발효한 액비를 방울토마토 노지에 3년 및 5년간 투입하고 있는 경상북도 김천시의 독농가를 선정하여 토양 특성과 작물의 생육환경을 조사하였다. 토성은 사양토로 모래와 미사 및 점토가 각각 63%, 25%, 12%로 배수가 양호하였다.

데이터처리

, Chicago, USA)을 이용하여 분산분석에 이은 Duncan’s New Multiple Range Test를 수행하여 처리구 평균 간의 유의성을 5% 수준에서 검정하였다. EM과 IM 액비 처리에 따른 생장분석은 t-test를 통하여 수행하였다. ;
실험결과를 통하여 도출해 낸 평균과 표준오차를 구하여 표와 그래프를 작성하였다. 이후 SAS 9.3 소프트웨어 프로그램(SAS Institute Inc., Chicago, USA)을 이용하여 분산분석에 이은 Duncan’s New Multiple Range Test를 수행하여 처리구 평균 간의 유의성을 5% 수준에서 검정하였다. EM과 IM 액비 처리에 따른 생장분석은 t-test를 통하여 수행하였다.

이론/모형

식물체 무기성분 분석은 토양분석과 마찬가지로 농촌진흥청 표준분석법⁸⁾을 참조하여 분석하였다. 방울토마토 작물 전체를 열풍건조기에 60℃~70℃에서 3일간 건조한 후 분쇄기로 분쇄한 시료 0.
자가제조 액비의 무기성분 분석을 위하여 농촌진흥청의 토양 및 식물체분석법⁸⁾에 준하여 분석하였다. IM과 EM 액비를 100 mL 플라스틱 시험관 튜브에 주입하여 16주 동안 pH 미터기(FIVEEAST FE20, METTLER TONEDO Co.

성능/효과

재배 실험에 서는 10년 이상 장기간 연용 한 EM 액비 처리구에서 토양 유기물 함량 등 토양화학성과 미생물상이 개선되어 작물의 영양생장이 크게 증가하였지만 토양 내 염류가 과잉으로 축적되고 수량 감소 등의 문제점이 제기되었다. IM 액비의 연용 비교에서 3년간 IM을 연용하면 토양환경이 자체적으로 개선되어 5년간 연용 하였을 때와 비슷한 수준의 토양화학성 및 미생물상이 나타났고 작물의 영양생장과 생식생장의 균형이 이루어져서 생산성이 향상된 것으로 사료된다. 하지만 두 시험구(전남, 순천)의 독립변수 (농가 토양특성, 토양관리 방법, 재배조건, 처리 액비)가 다르기 때문에 독립변수들을 더 고려한 추가 시험이 필요할 것으로 판단된다.
일반 친환경 농가에서 유기물 공급원으로 IM 자재가 가장 손쉽게 이용되고 있지만 실제 토양에 관주하여 수년 간 연용 하였을 때 토양화학성과 미생 물상 및 작물의 반응과 관련한 과학적으로 검증된 연구는 미미한 실정이다. 본 연구의 포트 실험결과 IM 액비가 EM 보다 무기성분의 농도가 다소 높아서 토마토 육묘의 생장을 증가시켰다. 재배 실험에 서는 10년 이상 장기간 연용 한 EM 액비 처리구에서 토양 유기물 함량 등 토양화학성과 미생물상이 개선되어 작물의 영양생장이 크게 증가하였지만 토양 내 염류가 과잉으로 축적되고 수량 감소 등의 문제점이 제기되었다.
본 연구의 포트 실험결과 IM 액비가 EM 보다 무기성분의 농도가 다소 높아서 토마토 육묘의 생장을 증가시켰다. 재배 실험에 서는 10년 이상 장기간 연용 한 EM 액비 처리구에서 토양 유기물 함량 등 토양화학성과 미생물상이 개선되어 작물의 영양생장이 크게 증가하였지만 토양 내 염류가 과잉으로 축적되고 수량 감소 등의 문제점이 제기되었다. IM 액비의 연용 비교에서 3년간 IM을 연용하면 토양환경이 자체적으로 개선되어 5년간 연용 하였을 때와 비슷한 수준의 토양화학성 및 미생물상이 나타났고 작물의 영양생장과 생식생장의 균형이 이루어져서 생산성이 향상된 것으로 사료된다.

후속연구

IM 액비의 연용 비교에서 3년간 IM을 연용하면 토양환경이 자체적으로 개선되어 5년간 연용 하였을 때와 비슷한 수준의 토양화학성 및 미생물상이 나타났고 작물의 영양생장과 생식생장의 균형이 이루어져서 생산성이 향상된 것으로 사료된다. 하지만 두 시험구(전남, 순천)의 독립변수 (농가 토양특성, 토양관리 방법, 재배조건, 처리 액비)가 다르기 때문에 독립변수들을 더 고려한 추가 시험이 필요할 것으로 판단된다. ;

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	토마토란 무엇인가?	토마토(Lycopersicon esculentum var. cerasiforme) 는 1600년대 이후부터 우리나라에서 재배되고 있는 대표적인 1년생 작물로 시설재배의 도입 이후에는 가격 변동의 큰 폭 없이 4계절 내내 이용되는 과채류이다. 1) 1980년대 우리나라의 농산물 트렌드가 고급화를 지향되면서 토마토의 수요가 감소하였지만 1990년대 방울토마토 재배가 시작되고 건강식품으로 각광받으면서 2000년 중반까지 재배면적이 꾸준히 증가하였다.
	천근성 원예작물을 재배할 때 토양에 잔류하고 있는 염류와 반응하는 것을 막기 위한 방법은?	1) 토마토와 같은 천근성 원예작물은 토양에 잔류하는 염류에 비교적 민감하게 반응하는데, 속효성 유기질 비료의 다비재배는 뿌리가 갈변하고 물과 무기물의 흡수를 저하시키는 주요한 요인이 되고 있다. 2) 따라서 유기질 비료 보다는 웃거름으로 부산물 비료를 투입하여 토양 내 유기물을 장기간 보존하고 토양물리성 및 미생물상을 향상시키기 위한 천연자재로 활용하는 것이 토양 안정성 측면에서 중요하다. 2,3) 특히 지역 에서 발생하는 부산물을 퇴비화 하여 농작물 재배를 위한 비료로 자원을 재순환 하는 것이 친환경농 업의 궁극적인 방향이라고 할 수 있다.
	방울토마토 생육의 특성은?	또한 고품질 안전농산물의 트렌드가 부상하면서 농가의 수익극대화를 위하여 친환경적인 영양 및 토양관리를 위한 기술개발이 필요하다. 방울토마토는 일반적으로 5월~10월 사이에 재배 되는 생육기간이 긴 작물이기 때문에 생육에 부족함이 없도록 밑거름과 웃거름에 필요한 유기질 비료와 부산물 비료가 이용되고 있다. 1) 토마토와 같은 천근성 원예작물은 토양에 잔류하는 염류에 비교적 민감하게 반응하는데, 속효성 유기질 비료의 다비재배는 뿌리가 갈변하고 물과 무기물의 흡수를 저하시키는 주요한 요인이 되고 있다.

참고문헌 (17)

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