우리나라 노지 밭토양의 질소 비료 추천은 토양 유기물 범위에 따라 차등하여 추천한다. 토양 유기물 함량에 따른 질소 공급 가능량을 확인하기 위하여 노지 고추 재배 밭토양에서 작물 재배 전 토양을 채취하여 70일간 누적 질소 무기화량을 구하였다. 토양 유기물 함량(SOM)과 무기화 될 수 있는 토양 질소(SNM)의 관계식은 '$MSN(kg\;10a^{-1})=0.2933{\ast}SOM(g\;kg^{-1})+0.0897$ ($r^2=0.6224$, P<0.001)'이었다. 토양 유기물 범위별 평균 질소 무기화량은 각각 10.5, 26.6, 83.3, 105.6 mg kg-1으로 토양 유기물 함량이 많을수록 질소 무기화량도 많았으나, 같은 토양 유기물 범위에 속하는 토양이어도 질소 무기화량은 약 3~4.6배 차이가 있었다. 따라서 밭토양 질소 관리를 위해서는 토양 특성에 따른 질소 공급량 예측을 통해 질소 비료를 추천하는 것이 중요하다.
우리나라 노지 밭토양의 질소 비료 추천은 토양 유기물 범위에 따라 차등하여 추천한다. 토양 유기물 함량에 따른 질소 공급 가능량을 확인하기 위하여 노지 고추 재배 밭토양에서 작물 재배 전 토양을 채취하여 70일간 누적 질소 무기화량을 구하였다. 토양 유기물 함량(SOM)과 무기화 될 수 있는 토양 질소(SNM)의 관계식은 '$MSN(kg\;10a^{-1})=0.2933{\ast}SOM(g\;kg^{-1})+0.0897$ ($r^2=0.6224$, P<0.001)'이었다. 토양 유기물 범위별 평균 질소 무기화량은 각각 10.5, 26.6, 83.3, 105.6 mg kg-1으로 토양 유기물 함량이 많을수록 질소 무기화량도 많았으나, 같은 토양 유기물 범위에 속하는 토양이어도 질소 무기화량은 약 3~4.6배 차이가 있었다. 따라서 밭토양 질소 관리를 위해서는 토양 특성에 따른 질소 공급량 예측을 통해 질소 비료를 추천하는 것이 중요하다.
BACKGROUND: Estimation of soil nitrogen supply is essential to manage nitrogen fertilization in arable land. In Korea, nitrogen fertilization is recommended based on the soil organic matter content because it is difficult to assess nitrogen (N) mineralization of upland soils directly. In this study,...
BACKGROUND: Estimation of soil nitrogen supply is essential to manage nitrogen fertilization in arable land. In Korea, nitrogen fertilization is recommended based on the soil organic matter content because it is difficult to assess nitrogen (N) mineralization of upland soils directly. In this study, the relationship between soil organic matter (SOM) content and N mineralization was investigated to explore the limitation of using SOM in predicting soil N mineralization. METHODS AND RESULTS: Soil samples from the 0 to 10 cm depth were collected from 18 individual pepper cultivated fields in Tae-an and Chung-yang provinces before fertilization. N mineralization in the soils was quantified using incubation for 70 days at $30^{\circ}C$. The mineralizable soil N (MSN) was positively correlated with SOM, and the relation equation between MSN and SOM was '$MSN(kg\;10a^{-1})=0.2933{\ast}SOM(g\;kg^{-1})+0.0897$ ($r^2=0.6224$, p<0.001)'. However, the differences of N mineralization among the soils with the similar concentrations of soil organic matter were about 3 to 4.6 times, suggesting that the other soil factors such as total N concentration or EC should affect N mineralization. CONCLUSION: We concluded that SOM alone could not reflect the capacity of soil to supply N that is used for recommendation of N fertilization rate. Therefore, other soil properties should be considered to improve N fertilization management in arable land for sustainable agriculture.
BACKGROUND: Estimation of soil nitrogen supply is essential to manage nitrogen fertilization in arable land. In Korea, nitrogen fertilization is recommended based on the soil organic matter content because it is difficult to assess nitrogen (N) mineralization of upland soils directly. In this study, the relationship between soil organic matter (SOM) content and N mineralization was investigated to explore the limitation of using SOM in predicting soil N mineralization. METHODS AND RESULTS: Soil samples from the 0 to 10 cm depth were collected from 18 individual pepper cultivated fields in Tae-an and Chung-yang provinces before fertilization. N mineralization in the soils was quantified using incubation for 70 days at $30^{\circ}C$. The mineralizable soil N (MSN) was positively correlated with SOM, and the relation equation between MSN and SOM was '$MSN(kg\;10a^{-1})=0.2933{\ast}SOM(g\;kg^{-1})+0.0897$ ($r^2=0.6224$, p<0.001)'. However, the differences of N mineralization among the soils with the similar concentrations of soil organic matter were about 3 to 4.6 times, suggesting that the other soil factors such as total N concentration or EC should affect N mineralization. CONCLUSION: We concluded that SOM alone could not reflect the capacity of soil to supply N that is used for recommendation of N fertilization rate. Therefore, other soil properties should be considered to improve N fertilization management in arable land for sustainable agriculture.
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문제 정의
본 연구에서는 우리나라 주요 과채류 중 하나인 고추 재배 밭토양에서 작물 정식 전 토양을 채취하였고, 토양 유기물로부터 무기화될 수 있는 질소의 양을 평가하기 위하여 70일간 항온실험을 통해 질소 무기화량을 측정하였다.
가설 설정
현재 우리나라 노지 밭 토양의 질소 비료 추천 방법은 토양 유기물 범위를 기준으로 하고 있는데, 이 기준은 유기물 함량이 많을수록 질소 공급량이 많다는 것을 가정하여 설정된 것이다. 실제 토양 유기물 함량이 많을수록 질소 공급량이 많은지 확인하기 위하여 고추 재배토양의 70일간 누적 질소 무기화량을 단위면적당 표토에서 무기화될 수 있는 토양 질소 (MSN) 로 환산하였다.
제안 방법
떤 토양 특성이 질소 공급량에 영향을 미치는지 알아보기 위하여 MSN과 토양 특성의 상관관계를 구하였다(Table 2). 고추 재배 토양의 MSN과 상관관계가 있는 토양특성은 총질소, 유기물, EC, CEC 이었다.
항온실험은 4반복으로 수행하였으며, 누적 질소 무기화량은 7, 14, 28, 42, 56, 70일 간격으로 측정한 평균값을 합하였다. 무기화 될 수 있는 토양 질소 함량은 70일간 누적 질소 무기화량에 토양 용적밀도 1.2 g cm-3와 단위면적 10 a에서 표토로부터 토심 10 cm 깊이까지의 토양무게를 곱하여 산정하였다.
현재 우리나라 노지 밭 토양의 질소 비료 추천 방법은 토양 유기물 범위를 기준으로 하고 있는데, 이 기준은 유기물 함량이 많을수록 질소 공급량이 많다는 것을 가정하여 설정된 것이다. 실제 토양 유기물 함량이 많을수록 질소 공급량이 많은지 확인하기 위하여 고추 재배토양의 70일간 누적 질소 무기화량을 단위면적당 표토에서 무기화될 수 있는 토양 질소 (MSN) 로 환산하였다. 토양 유기물(SOM)과 MSN의 선형 회귀식을 구한 결과, ‘MSN (kg 10a-1) = 0.
0025 M K2SO4) 를 25 mL 넣고 완전히 용출시킨 후 다시 항온하였다. 용탈액의 질산태, 암모늄태 질소는 이온 자동분석기(QuAAtro, Seal analytical, USA)로 측정하였고, 용탈액의 부피와 농도를 곱하여 질소 무기화량을 산정하였다. 항온실험은 4반복으로 수행하였으며, 누적 질소 무기화량은 7, 14, 28, 42, 56, 70일 간격으로 측정한 평균값을 합하였다.
토양 pH와 EC는 토양과 증류수를 1:5의 비율로 하여 pH, EC meter로 측정하였고, 유기물은 Tyurin법, 총질소와 탄질율은 C, N analyzer(Vario MAX CNS, elementar, Germany)로 분석하였다. 유효인산은 Lancaster법, 치환성 양이온은 1M NH4OAC (pH 7.0)으로 추출하여 유도결합플라즈마 분광광도계(Integra XL, GBC, Australia)로 분석하였다.
2 g cm-3, 수분함량은 포장용수량의 60%로 맞추었다. 질소 무기화량 측정을 위해 토양을 항온기에서 꺼낸 후 토양 위에 filter paper 를 올린 후 0.01 M CaCl2 용액을 피펫으로 소량씩 분할하여 총 100 mL를 주입하였고, 진공펌프를 이용하여 용탈액을 채취하였다. 용탈 후 N-free nutrient solution (0.
우리나라 노지 밭토양의 질소 비료 추천은 토양 유기물 범위에 따라 차등하여 추천한다. 토양 유기물 함량에 따른 질소 공급 가능량을 확인하기 위하여 노지 고추 재배 밭토양에서 작물 재배 전 토양을 채취하여 70일간 누적 질소 무기화량을 구하였다. 토양 유기물 함량(SOM)과 무기화 될 수 있는 토양 질소(SNM)의 관계식은 ‘MSN(kg 10a-1) = 0.
용탈액의 질산태, 암모늄태 질소는 이온 자동분석기(QuAAtro, Seal analytical, USA)로 측정하였고, 용탈액의 부피와 농도를 곱하여 질소 무기화량을 산정하였다. 항온실험은 4반복으로 수행하였으며, 누적 질소 무기화량은 7, 14, 28, 42, 56, 70일 간격으로 측정한 평균값을 합하였다. 무기화 될 수 있는 토양 질소 함량은 70일간 누적 질소 무기화량에 토양 용적밀도 1.
토양은 태안, 청양의 노지 고추 재배지 18 지점에서 퇴비와 비료를 시용하기 전 3월 초에 토심 10 cm 깊이까지의 표토를 채취하였다. 채취한 토양은 풍건 후 2 mm 체로 걸러 토양 분석과 질소 무기화량 축정에 사용하였다.
데이터처리
13을 이용하였으며, 누적 질소 무기화량과 질소 토양 특성 간 상관관계는 Pearson correlation analysis로 구하였고, 누적 질소 무기화량과 토양 유기물의 관계식은 선형회귀 모델로 구하였다. 토양 유기물 범위별 누적 질소 무기화량 차이는 ANOVA로 분석하였다. 토양 특성에 따른 누적 질소 무기화량 추정 관계식은 Stepwise regression analysis를 이용하여 구하였다.
토양 유기물 범위별 누적 질소 무기화량 차이는 ANOVA로 분석하였다. 토양 특성에 따른 누적 질소 무기화량 추정 관계식은 Stepwise regression analysis를 이용하여 구하였다.
통계분석은 SAS Enterprise guide 7.13을 이용하였으며, 누적 질소 무기화량과 질소 토양 특성 간 상관관계는 Pearson correlation analysis로 구하였고, 누적 질소 무기화량과 토양 유기물의 관계식은 선형회귀 모델로 구하였다. 토양 유기물 범위별 누적 질소 무기화량 차이는 ANOVA로 분석하였다.
이론/모형
누적 질소 무기화량 분석 토양 질소 무기화량을 구하기 위하여 Stanford와 Smith (1972)의 무기화 측정방법에 따라 토양을 30℃에서 항온하였다. 풍건 토양 65 g을 0.
토양 분석은 국립농업과학원의 토양 및 식물체분석법(2000)에 따랐다. 토성은 비중계법(Gee and Bauder, 1986)으로 분석하였고, CEC는 mechanical vacuum extractor를 이용하여 NH4OAC(pH 7.0) 침출법으로 분석하였다. 토양 pH와 EC는 토양과 증류수를 1:5의 비율로 하여 pH, EC meter로 측정하였고, 유기물은 Tyurin법, 총질소와 탄질율은 C, N analyzer(Vario MAX CNS, elementar, Germany)로 분석하였다.
0) 침출법으로 분석하였다. 토양 pH와 EC는 토양과 증류수를 1:5의 비율로 하여 pH, EC meter로 측정하였고, 유기물은 Tyurin법, 총질소와 탄질율은 C, N analyzer(Vario MAX CNS, elementar, Germany)로 분석하였다. 유효인산은 Lancaster법, 치환성 양이온은 1M NH4OAC (pH 7.
채취한 토양은 풍건 후 2 mm 체로 걸러 토양 분석과 질소 무기화량 축정에 사용하였다. 토양 분석은 국립농업과학원의 토양 및 식물체분석법(2000)에 따랐다. 토성은 비중계법(Gee and Bauder, 1986)으로 분석하였고, CEC는 mechanical vacuum extractor를 이용하여 NH4OAC(pH 7.
성능/효과
고추 재배 토양의 MSN과 상관관계가 있는 토양특성은 총질소, 유기물, EC, CEC 이었다. MSN을 추정하기 위하여 총질소, 유기물, EC, CEC 간에 다중회귀분석을 한 결과, 총질소, EC, 유기물의 다중회귀식이 가장 결정계수가 높았다(Table 3). 총질소는 무기태 질소와 유기태 질소를 포함하고 있고, 밭토양에서 EC는 남아있는 비료 성분과 관련이 있기 때문에 통계 결과에서 MSN 추정을 위한 인자로 분석된 것으로 판단된다.
떤 토양 특성이 질소 공급량에 영향을 미치는지 알아보기 위하여 MSN과 토양 특성의 상관관계를 구하였다(Table 2). 고추 재배 토양의 MSN과 상관관계가 있는 토양특성은 총질소, 유기물, EC, CEC 이었다. MSN을 추정하기 위하여 총질소, 유기물, EC, CEC 간에 다중회귀분석을 한 결과, 총질소, EC, 유기물의 다중회귀식이 가장 결정계수가 높았다(Table 3).
001)으로 나타났다. 그러나 유기물 함량이 10~20 g kg-1 범위에 속하는 토양 의 누적 질소 무기화량은 12.5~58.2 mg kg-1 이었고, 유기물 함량이 21~30 g kg-1 범위에 속하는 토양의 누적 질소 무기 화량은 37~122 mg kg-1으로 토양에 따라 약 3~4.6배 차이가 있었다(Fig. 2).
70일간 누적 질소 무기화량 증가 속도 또한 토양에 따라 차이가 컸다. 누적 질소 무기화량이 직선적으로 증가한 토양이 있는 반면, 항온기간 동안 누적 질소 무기화량 변화가 거의 없었던 토양도 있었다. Yun 등(2010)은 퇴비를 장기간 시용했던 밭토양에서 질소 무기화 속도를 분석한 결과, 톱밥 등 난분해성 유기물질이 많고, 탄질율이 높은 퇴비를 시용한 토양에서 질소 무기화가 더디게 나타났다고 보고하였다.
001)’이었다. 토양 유기물 범위별 평균 질소 무기화량은 각각 10.5, 26.6, 83.3, 105.6 mg kg-1으로 토양 유기물 함량이 많을수록 질소 무기화량도 많았으나, 같은 토양 유기물 범위에 속하는 토양이어도 질소 무기 화량은 약 3~4.6배 차이가 있었다. 따라서 밭토양 질소 관리를 위해서는 토양 특성에 따른 질소 공급량 예측을 통해 질소 비료를 추천하는 것이 중요하다.
토양 유기물 범위에 따른 누적 질소 무기화량을 ANOVA 분석한 결과, 각 토양 유기물 범위 간 질소 무기화량 차이는 유의한 것(P<0.001)으로 나타났다.
그러나 같은 토양 유기물 범위 내에 속하여 질소 추천량이 동일한 토양들의 누적 질소 무기화량이 얼마나 차이가 있는지 확인할 필요가 있다. 토양 유기물 함량을 10 g kg-1 미만, 10~20 g kg-1, 21~30 g kg-1, 30 g kg-1 초과로 구분했을 때 토양 유기물 범위별 평균 누적 질소 무기화량은 각각 10.5, 26.6, 83.3, 105.6 mg kg-1으로 토양 유기물 함량이 많을수록 누적 질소 무기화량도 많았다. 토양 유기물 범위에 따른 누적 질소 무기화량을 ANOVA 분석한 결과, 각 토양 유기물 범위 간 질소 무기화량 차이는 유의한 것(P<0.
1 g kg-1 이었으며, 각 포장별로 양분관리 방법에 대한 이력은 조사된 바 없으나 시용한 유기물질의 종류와 투입량에 따라 유기물 함량 차이가 있는 것으로 추측되었다. 토양의 탄질율은 평균 10.2로 유기물 함량에 관계없이 일정한 비율을 나타냈으며, 유기물 함량이 많을수록 총 질소 함량도 많았다(Table 1).
후속연구
따라서 환경과 작물 생산성을 고려한 합리적인 질소 관리를 위해서는 토양의 이화학적 특성에 따른 질소 무기화율이나 유기태 질소 분석 등 토양 질소 공급량의 예측을 통해 질소 비료를 추천하는 방법으로 개선할 필요가 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
토양 질소 공급량은 어떻게 달라지는 가?
환경과 작물 생산성을 고려한 최적 질소관리를 위해서는 토양 중 남아있는 질소의 공급량을 고려하여 작물 재배에 필 요한 만큼 비료를 시용하는 것이 중요하다. 토양 질소 공급량은 양분 관리방법, 작물 잔재 등에 의해 무기화 될 수 있는 유기태 질소의 양에 따라 달라지고(Curtin and Campbell, 2007), 질소 무기화는 토양의 물리화학성, 온도조건 등에 따라 달라진다(Griffin, 2007).
본 연구에서 같은 토양 유기물 범위에 속하는 토양이어도 질소 무기화량이 약 3~4.6배 차이가 나는 것을 통해서 어떤 결론을 내릴 수 있는 가?
6배 차이가 있었다. 따라서 밭토양 질소 관리를 위해서는 토양 특성에 따른 질소 공급량 예측을 통해 질소 비료를 추천하는 것이 중요하다.
토양 유기물 함량(SOM)과 무기화 될 수 있는 토양 질소(SNM)의 관계식은?
토양 유기물 함량에 따른 질소 공급 가능량을 확인하기 위하여 노지 고추 재배 밭토양에서 작물 재배 전 토양을 채취하여 70일간 누적 질소 무기화량을 구하였다. 토양 유기물 함량(SOM)과 무기화 될 수 있는 토양 질소(SNM)의 관계식은 '$MSN(kg\;10a^{-1})=0.2933{\ast}SOM(g\;kg^{-1})+0.0897$ ($r^2=0.6224$, P<0.001)'이었다. 토양 유기물 범위별 평균 질소 무기화량은 각각 10.
참고문헌 (13)
European Journal of Agronomy T., Appel 1 1 1 (1992) 10.1016/S1161-0301(14)80056-7
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