[논문]염화칼슘 제설제 고농도 처리에 따른 토양개량제와 참억새 식재 처리가 염류저감 및 생육개선에 미치는 영향

주진희; 양지; 박선영; 윤용한

doi:10.13087/kosert.2019.22.6.15

[국내논문] 염화칼슘 제설제 고농도 처리에 따른 토양개량제와 참억새 식재 처리가 염류저감 및 생육개선에 미치는 영향
Effects of Soil Amendments and Planting Miscanthus sinensis on Salt Reduction and Growth Improvement in Substrate irrigated with High Concentration of Calcium Chloride Deicing Salts 원문보기

環境復元綠化 = Journal of the Korean Society of Environmental Restoration Technology, v.22 no.6, 2019년, pp.15 - 25

주진희 (건국대학교 녹색기술융합학과) , 양지 (건국대학교 대학원 녹색기술융합학과) , 박선영 (건국대학교 대학원 녹색기술융합학과) , 윤용한 (건국대학교 녹색기술융합학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Contamination of soil by deicing salt is among the important environment problems due to their toxicity and negative impact to human health and the environment. One of the effective methods for cleaning the soil from deicing salts is desalination using soil amendment-phytoremediation continuum treatment. The purpose of this study was to determine how much of the pH, EC control and Ca2+, Na+, Mg2+, and K+ taken up soil amendments and Miscanthus sinensis, and to evaluate the effect of salt reduction and growth improvement as affected by soil amendment in high concentration of calcium chloride (CaCl2) deicing salts. Results indicated that the addition of soil amendments was decrease the EC and pH, also significantly reduce the leaching of Ca2+, Na+, Mg2+, K+, a chloride ions related deicing salts, compared to the control for CaCl2 10 g/L treatment. It also resulted in an enhanced plant growth and higher plant height, leaf length, leaf width, number of leaves, fresh weight and dry weight in Hydroball treatment + Miscanthus sinensis planting continuum treatment compared to the treatment that planted Miscanthus sinensis only. Therefore, we concluded that soil amendments might be attributed to an accumulation of deicing slats in the roadside soil, resulting in the improvement of Miscanthus sinensis growth.

Keyword

표/그림 (5)

그림 Figure 1. Electric conductivity and hydrogen exponent in the substrate leachate taken from Miscanthus sinensis as effected by soil amendment hydroball and active carbon.
그림 Figure 2. Levels of soil exchangeable cations ( K⁺, Ca²⁺, Na⁺, and Mg²⁺ ) in the soil leachate samples taken from Miscanthus sinensis as effected by soil amendment hydroball and active carbon.
그림 Figure 3. Effect on growth of the Miscanthus sinensis as affected by soil amendment hydroball and active carbon in the high deicing salts accumulation substrate (CaCl₂ 10 g/L).
표 Table 1. Plant height, leaf length, leaf width, and number of leaves of the Miscanthus sinensis as affected by soil amendment hydroball and active carbon in the high deicing salts accumulation substrate (CaCl₂ 10 g/L).
그림 Figure 4. Fresh weight and dry weight of Miscanthus sinensis as affected by soil amendment hydroball and active carbon in the high deicing salts accumulation substrate (CaCl₂ 10 g/L).

AI 본문요약
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문제 정의

이에 본 연구는 고농도의 염화칼슘 제설제 처리에서 토양개량제-참억새의 단독 또는 복합처리에 따른 제염 및 생육개선 효과를 살펴봄으로써 단기 제염을 위한 방지 대책 뿐 아니라 저비용이면서 지속가능한 제염 촉진방안을 제시하고자 한다.
본 연구는 고농도 염화칼슘 처리에서 토양개량제 단일처리와 내염성 자생초화류와의 복합 처리에 따른 염류저감과 생육개선 효과를 알아보기 위해 토양 내 침출수 및 참억새의 생육을 분석하였다. 염화칼슘 10 g/L의 고농도 수용액을 처리한 대조구(Cont.

제안 방법

참억새는 4월에 정식한 후 활착이 완료되었다고 볼 수 있는 8월에 염류제거 및 생육개선 효과를 살펴보았다. 토양의 염류도를 구분하기 위한 지표로는 전기전도도와 SAR(나트륨 흡착 비)가 가장 널리 사용된다(Cho et al.
각 처리구별 침출수를 100 ml 씩 채취한 후 5B여과지로 거른 후 산도는 pH meter (ST-3100, OHAUS CORPORATION, USA), 전기전도도는 EC meter(ST-3100C, OHAUS CORPORATION, Eutech), 염화물계 치환성 양이온은 ICP(Inductively Coupied Plasma Mass Spectometer, Perkin-Elmer OES5300DV)로 정량하여, 평균값과 표준오차를 산출하였다. 참억새를 식재한 처리구의 초장, 엽장, 엽폭, 엽수, 생체중, 건조중 등을 중심으로 생육적 특성을 살펴보았다. 초장은 식물의 기반를 기준으로 가장 끝이 되는 지점을 자로 재었다.
본 연구는 고농도 염화칼슘 처리에서 토양개량제 단일처리와 내염성 자생초화류와의 복합 처리에 따른 염류저감과 생육개선 효과를 알아보기 위해 토양 내 침출수 및 참억새의 생육을 분석하였다. 염화칼슘 10 g/L의 고농도 수용액을 처리한 대조구(Cont.)를 기준으로, 하이드로볼(H), 활성탄(AC) 등 토양개량제 단일 처리구와 참억새 식재(P), 하이드로볼 + 참억새 식재 (H+P), 활성탄 + 참억새 식재(AC+P) 등 토양개량제-참억새 복합 처리구 등 총 6가지 처리구를 조성하였다. 토양에 수용액을 총 3회, 2주 간격으로 토양표면에 관수 한 후 토양침출수의 산도, 전기전도도, 염화물계 양이온(Na⁺, Ca²⁺ , K⁺, Mg²⁺) 등을 분석하였다.
)를 기준으로, 하이드로볼(H), 활성탄(AC) 등 토양개량제 단일 처리구와 참억새 식재(P), 하이드로볼 + 참억새 식재 (H+P), 활성탄 + 참억새 식재(AC+P) 등 토양개량제-참억새 복합 처리구 등 총 6가지 처리구를 조성하였다. 토양에 수용액을 총 3회, 2주 간격으로 토양표면에 관수 한 후 토양침출수의 산도, 전기전도도, 염화물계 양이온(Na⁺, Ca²⁺ , K⁺, Mg²⁺) 등을 분석하였다. 또한 참억새의 초장, 엽장, 엽폭, 엽수, 지상부 및 지하부 생체중과 건물중 등 생육특성을 조사하였다.
토양에 수용액을 총 3회, 2주 간격으로 토양표면에 관수 한 후 토양침출수의 산도, 전기전도도, 염화물계 양이온(Na⁺, Ca²⁺ , K⁺, Mg²⁺) 등을 분석하였다. 또한 참억새의 초장, 엽장, 엽폭, 엽수, 지상부 및 지하부 생체중과 건물중 등 생육특성을 조사하였다.

대상 데이터

제설제는 구입이 용이할 뿐 아니라 국내에서 겨울철에 제설제로 보편적으로 살포하고 있는 분말 염화칼슘(Oriental Chemical Industries., Korea)으로 하였다. 토양재료로 염화칼슘 처리 외에 이화학적 변수를 최소화하기 위해 코코피트 74.
, Korea)으로 하였다. 토양재료로 염화칼슘 처리 외에 이화학적 변수를 최소화하기 위해 코코피트 74.84%, 질석 15%, 흑운모 5%, 펄라이트 5%, 비료 0.158%, 습윤제 0.002%로 배합된 원예용상토(Hanpanseung, SamHwa GreenTech Co., LTD., Korea)를 사용하였다. 토양개량제는 시중에서 구입이 용이하며, 수경재배 시 정화 및 제염효과가 높을 뿐 아니라(Ju et al.
, Korea)를 사용하였다. 토양개량제는 시중에서 구입이 용이하며, 수경재배 시 정화 및 제염효과가 높을 뿐 아니라(Ju et al., 2019), 입자가 크고 다공질이기 때문에 흡착성이 높은 (Paunpassanan et al., 2007; Sarpong et al., 2019), 활성탄(Chacoal Activated, Akuri Pure Chemicals Co., LTD, Japan)과 하이드로볼(㈜생토원, LTD, Korea) 등 2종류를 사용하였다. 식물재료로는 우리나라 자생초화류 중 환경적응성과 관상가치가 뛰어난 참억새(Choung, 2002) 를 공시식물로 정하였다.
식물재료로는 우리나라 자생초화류 중 환경적응성과 관상가치가 뛰어난 참억새(Choung, 2002) 를 공시식물로 정하였다. 2018년 4월에 충남 천안시 병천면에 위치한 농장에서 초장이 약 15cm의 비교적 균일한 크기의 참억새 (Miscanthus sinensis)를 구입한 후 전공유리온실에서 30일을 순화시킨 뒤 처리구별로 정식하였다.

데이터처리

, Korea)에서 더 이상의 건조무게가 변하지 않을 때까지 건조시킨 후 전자저울 (FG-150KAL-H, AND, Korea)로 무게를 쟀다. 각 처리구별 수집된 데이터는 PASW Statistics 18(SPSS Inc., Chicago, IL, USA) 프로그램을 사용하여 Duncan 다중검정(p≤0.05)으로 평균 간의 유의성을 분석하였다.

성능/효과

토양개량제에 따른 침출수 pH를 살펴보면, 대조구(Cont.), 하이드로볼(H), 활성탄(AC) 처리 구가 각각 6.16, 5.84, 6.25로, 대조구에 비해 하이드로볼 처리구에서 5.1% 감소한 반면, 활성탄 처리구에서는 1.5% 증가하였다. 참억새 식재에 따른 침출수 pH는 참억새(P), 하이드로볼+참억새(H+P), 활성탄+참억새(AC+P) 처리구가 각각 5.
, 2018). 처리구별 pH는 생육에 큰 지장이 없는 것으로 보이나, 토양개량제 단독 처리에 비해 토양개량제-참억새 복합 처리구가 좀 더 안정된 pH를 보였다. 한편, 간척지 토양을 전기전도도에 의한 토양염류도 구분에 있어서 2 µS/cm 이하는 비염류성, 2∼4는 약염류성, 4∼8은 중염류성, 8∼16은 강염류성, 16이상은 극염류성으로 나뉜다고 볼 때(Cho et al.
치환성 칼슘(Ca²⁺)은 Cont.(1,164.06 g/ml), H(840.30 g/ml), AC(715.20 g/ml), P(1,011.22 g/ml), H+P(754.01 g/ml), AC+P(505.44 g/ml)로, 대조구에 비해 각각 27.8, 38.5, 13.13, 35.22, 56.58%로 감소되어, 활성탄+참억새 복합 처리구에서 가장 감소율이 높았다.
고농도 염화칼슘 제설제 처리에 따른 참억새의 초장을 살펴본 결과, P(45.84 cm), H+P(54.81 cm), AC+P(38.01 cm)으로 참억새 단독 처리구에 비해 하이드로볼+참억새 복합 처리구에서는 약 20% 증가한 반면, 활성탄+참억새 처리구에서는 약 17% 유의적으로 감소하였다.
결과를 정리하면, 참억새의 초장, 엽장, 엽폭, 엽수 등 외형적인 생육에 있어서 하이드로볼이 활성탄 토양개량제 처리에 비해 효과가 높아 제염 및 생육개선에 긍정적인 효과가 있는 것으로 보인다.
, 2013). 고농도 염화칼슘 제설제 처리 하에서 참억새 생육의 생육은 하이드로볼이 대조구보다 개선효과가 비교적 뚜렷한데 비해, 활성탄은 오히려 생육이 좀 더 저조한 결과를 보였다. 이는 하이드로볼이 활성탄에 비해 입자가 크고 다공질로 되어 있어 (Paunpassanan et al.
토양침투수 내 염류계 치환성 양이온 함량을 측정한 결과, 치환성 칼슘(Ca²⁺) > 칼륨(K⁺)> 나트륨 (Na⁺)> 마그네슘(Mg²⁺) 순으로 분석되어 치환성 칼슘이 다른 이온에 비해 가장 높은 수치를 보였다. 또한 토양개량제 단독 처리구보다 토양개량제+참억새 이중 처리구가 고농도 염화칼슘 제설제를 처리한 대조구에 비해 유의적으로 낮은 경향을 보였다. 특히, 나트륨과 마그네슘 이온은 활성탄+참억새 처리구에서, 칼륨과 칼슘은 하이드로볼+참억새 처리구에서 가장 낮았다.
참억새의 초장, 엽장, 엽폭, 엽수 등 외형적인 생육에 있어서 하이드로볼이 활성탄 토양개량제 처리에 비해 긍정적인 효과가 있는 것으로 분석되었다. 지상부와 지하부의 생체중과 건물중 모두 하이드로볼+참억새 복합 처리구에서 가장 높았고 지상부보다 지하부에서, 생체중보다 건물중에서 그 차이가 비교적 유의적으로 뚜렷하였다.
이에 고농도의 염화칼슘 제설제 처리에서는 토양개량제 단일 처리보다는 토양개량제-참억새의 복합 처리구에서, 하이드로볼이 활성탄보다 염류제감 및 생육개선 효과가 뚜렷하다는 것을 알 수 있다. 억새류는 열악한 환경조건에 적응력이 강하고 일반 초본류에 비해 생육이 빨라 조기 녹화에 유리할 뿐 아니라 미적 요소를 가지고 있어 최근 공원과 정원에 필수적인 소재로 각광받고 있다.

후속연구

이러한 추세로 볼 때, 참억새의 활용도는 높아질 것으로 보이며, 특히 고농도 제설제 오염지라고 할 수 있는 가로변의 경우 하이드로볼+참억새 복합 처리구에서 제염 및 생육개선 효과가 더 있을 것으로 보인다. 이러한 결과는 대표적인 제설제 오염지인 가로변에 토양개량제-식물을 통한 soil-plant continuum(SPC) 관리방안에 있어서 현장적용 자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	참억새의 특징은 무엇인가?	한편, 참억새(Miscanthus sinensis)는 벼과 다년생 식물로서 척박한 환경에서 잘 자랄뿐 아니라, 가을 개화기의 심미적 경관요소로 높게 평가되고 있다(Choung, 2002). 또한 종자번식과 지하경, 포복경, 인경 등 영양번식으로 생산되기 때문에 수평적으로 면적을 확대할 수 있어 각지역에 광범위하게 분포하고 있다(Park and Choi, 2018). 실제 염화칼슘 제설제 농도별 처리에서 내염성과 제염기능이 높은 것으로 보고되고 있으나 10 g/L의 고농도 처리에서는 생육이 불량한 것으로 나타나(Ju et al.
	염류 제거용 토양 개량제로 석고, 퇴비, 인산 등과 석탄회, 굴패각 등이 검증된 연구의 한계점은?	, 2018)이 염류 제거용 토양개량제로 검증된 바 있다. 하지만 이들 연구는 주로 염화나트륨(NaCl) 간척지의 작물재배를 위한 토양개량제로서 평가되었기 때문에 염화칼슘(CaCl2) 제설제의 살포로 인한 가로변 토양에 적용하는데 한계가 있다고 본다. 최근 염화칼슘 제설제 피해저감을 위한 토양개량제로서 목탄(biochar), 석고, 유기산, 두엄, 퇴비 등이 주목되고 있으나 (Sean et al.
	무기질계 토양개량제의 장점은 무엇인가?	특히, 토양개량제는 토양의 물리적, 화학적, 생물학적 조건을 개선하기 위하여 사용되며, 무기질계, 유기질계, 고분자계로 구분된다. 이중 무기질계 토양개량제는 일반적으로 다공질의 소재가 많고 표면적이 넓어 토양의 보수성 증가 외에 투수성, 통기성을 개량하는 효과가 유기질계 토양개량제보다 지속적이라는 특징을 가지고 있다(Kim, 2015). 이에 석고, 퇴비, 인산 등 (Seo and Yun, 2015)과 석탄회와 굴패각 등 (Kim et al.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

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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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