초록 ▼

우리 나라 농경지 토양은 1960년대 후반 화학비료의 본격적인 공급과 집약적인 다수확 정책에 의한 바료 시용량 증가, 그리고 1980년대 이후 축산농가의 가축 사육량 증가에 의한 축분의 다량 시용으로 토양내 염류와 인이 과량 집적되고 있는 실정이다(김 1996; 이 등 1987). 특히, 우리나라 시설재배지 토양의 평균 유효인산 함량은 1970년대 811 mg $kg^{-1}$에서 1990년대 1,092 mg $kg^{-1}$까지 증가하였다(RDA 1999). 경남 · 부산자역은 전체 시섣재배

우리 나라 농경지 토양은 1960년대 후반 화학비료의 본격적인 공급과 집약적인 다수확 정책에 의한 바료 시용량 증가, 그리고 1980년대 이후 축산농가의 가축 사육량 증가에 의한 축분의 다량 시용으로 토양내 염류와 인이 과량 집적되고 있는 실정이다(김 1996; 이 등 1987). 특히, 우리나라 시설재배지 토양의 평균 유효인산 함량은 1970년대 811 mg $kg^{-1}$에서 1990년대 1,092 mg $kg^{-1}$까지 증가하였다(RDA 1999). 경남 · 부산자역은 전체 시섣재배지 면적의 약 25%를 차지하고 있으며, 여 지역 시설재배지 토양의 약 90% 이상이 농진청의 추천범위안 EC 2.0 dS $m^{-1}$ 와 유효인산 500 mg $kg^{-1}$을 크게 초과하고 았었다(하 등 1997). 그리고 토양내 집적인산은 삼투압 영향 (osmotic effect)에 의해서 식물에 불과 양분의 흡수를 저해하고 이온 독성(ion toxicity)을 유발하며 이온 과량(ion excess)에 의해서 Cu와 Zn과 갇은 미량원소의 흡수를 억제하여 작물의 생육저하 및 수량감소를 초래하고 았다 (Bingham and Garber 1960; Banman EG et al. 1996). 일반적으로 무기태 인산은 토양 내에서 고정(fixations) 되어 있기 때문에 이동성이 매우 낮으며, 유효인산의 약 10%는 수용성 인산의 형태로 존재하고 있아 인산집적 토양에서는 상당량의 인산이 침식(erosion)과 유 (washing)를 통해서 주변 수계로 이동하여 부영양화(eutrophication)의 원인 물질로 작용한다(Sharpley et al. 1994; Tumer and Haygarth 1999).
현행 농가는 지설재배지 토양 내 축적된 염류의 제거를 벼 재배 및 일정기간 담수하여 제염을 사행하고 있다. 그러나 시설재배지에서 염 제거를 목적으로 환수제염 및 벼 재배사 인산은 혐기적 조건에서 용해량이 증대되는 것으로 알려져 있다(Mahapatra and Patirck 1969; Sah and Mikkelsen 1986; Welp et al. 1983). 따라서 인산 유출이 침투나 유거에 의해 토양하층 및 주변수계로 발생될 것으로 예측된다. 유출된 질소 (N)와 인(P) 는 부영양화 발생 유무를 결정하는 제한 인자로써, 수계에서 인 농도가 충분하고 질소가 부족할 때, 조류는 대기 질소를 공정 이용하기 때문에 질소 조절을 통한 부영양화 방지는 사실상 어려울 것으로 인식된다. 그러나 부영양화는 수중에 인 농도가 0.035 mg F $L^{-1}$수준에서도 발생될 수 있기 때문에 인 농도 저감 없이는 부영양화 유발방지는 어려울지도 모른다. 따라서 농경지로부터 인 유출을 저감하기 위한 합리적인 기술 개발이 필요할 것으로 여겨진다.

Abstract ▼

In order to establish a soil management strategy in reducing the phosphorus (P) released from plastic film house soil which is accumulated with salt wherein constant crop rotation was being implemented in both the upland and paddy soils during rice cultivation, we investigated the following: ① Prese

In order to establish a soil management strategy in reducing the phosphorus (P) released from plastic film house soil which is accumulated with salt wherein constant crop rotation was being implemented in both the upland and paddy soils during rice cultivation, we investigated the following: ① Present status of fertilizer usage, ② P release pattern from paddy soil during crop rotation, ③ Selection of best liming material to reduce P release and increase in available P concentration and finally, ④ Optimum application level and interval of the selected liming material. The following are the results obtained.
1. Characteristics of fertilization and nutrient balance in plastic film houses implementing crop rotation
The selected crop rotation system (RS) and non rotation system (NRS) of plastic film houses implemented a continuous croppmg system with pumpkin-water melon-rice cycle and a single cropping system by cultivating immature green pepper, respectively. The fertilizer was more highly applied to N-$P_{2}O_{5}-K_{2}O$-Poultry based compost = 175-100-30 -49170 kg $ha^{-1}$ in the RS system than in the NRS, thereby resulting into a serious salt accumulation in the RS soil.
2. Phosphorus release patteI"IlS in paddy soil rotated from plastic film
houses' soil
A mean of 11 kg $ha^{-1}$ of P was released from the paddy soil during rice
cultivation that undergone crop rotation from the plastic film house soil. About 30%
of released total P (T-P) was dissolved into reactive P (DRP), generally regarded
as inorganic orthophosphate, and the remaining 70% was dissolved into unreactive
P (DUP) which included the organic P, precipitated P, fixed P and etc.
3. Selection of the best liming material to reduce phosphorus release from paddy soil during rice cultivation
The incubation test in the study has determined that calcium hydroxide (Ca($(OH)_{2}$) among the liming materials was the most effective in reducing water soluble P. The selected $Ca(OH)_{2}$ significantly suppressed P release from the salt-accumulated soil and simultaneously increased the available P concentration due to the precipitation of inorganic P as Ca-P and the increase of soil pH, respectively.
4. The optimum application level and interval of Calcium hydroxide
Calcium hydroxide which was selected for reducing P release and applied before rice transplanting increased rice yield up to 4 Mg $ha^{-1}$, and this level of liming reduced to 23 and 33% of T-P, respectively, that can be released through surface runoff and leaching. The effect of applied calcium hydroxide on decreasing water soluble P concentration can be maintained within a 2-3 crop continuous cropping in an upland soil condition. However, it should be applied every after harvest in paddy soil in order to reduce P release. Conclusively, calcium hydroxide among liming materials was most effective in reducing P release into the paddy soil and is thereby recommended to be applied at around 2-4 Mg $ha^{-1}$ before every rice transplanting.

목차 Contents

• 표지 ...1
• 제출문 ...4
• 목차 ...6
• 제 1 세부 과제명 : 답전윤환 과정 중 시설재배지로부터 인산유출 저감기술 개발 ...10
• Summary ...10
• I. 서언 ...12
• II. 연구사 ...14
• 1. 농경지내 인산 분포특성 ...14
• 2. 남주지역 시설재배지내 제염현황 과 문제점 ...16
• 3. 토양 내 인산 반응 특성 ...17
• 4. 토양 인 이동 형태와 인자 ...19
• 5. 인산 유출 저감 기술 ...20
• III. 재료 및 방법 ...21
• 1. 답전윤환 시설재배지의 양분수지특성 조사 ...21
• 가. 토양 관리유형에 따른 양분이용실태 조사 ...21
• 나. 토양의 이화학적 특성 조사 ...21
• (1) 이화학성 ...21
• (2) 인산분포 특성 ...21
• 2. 인산 이동성 저감을 위한 적정제재 선발 ...23
• 가. 적정 칼슘제재 선발 ...23
• 나. 선발제재의 현장 적용성 평가 ...24
• (1) 작부체계에 따른 선발 제재 처리 및 시비관리 ...24
• 다. 주요 조사내용 및 조사방법 ...25
• (1) 인산의 유출 특성 ...25
• (2) 작물수량 및 식물체 양분함량 조사 ...25
• 3. 인산 유출저감을 위한 소석회의 적정 처리수준 및 시용주기 조사 ...26
• 가. 공시포장 선정 및 작부관리 ...26
• 나. 주요 조사 내용 ...27
• IV. 결과 및 고찰 ...29
• 1. 토양관리 유형에 따른 양분수지특성 토양 ...29
• 가. 답전윤환 시설재재비의 시비형태와 양분수지 특성 ...29
• 나. 답전윤환 시설재배지의 토양이화학적 특성 ...30
• (1) 토양의 이화학적 특성 ...31
• (2) 인산분포특성 ...32
• 다. 시설재배지의 답전윤환과정 중 인산유출 특성 ...33
• (1) 벼 재배과정 중 인산유출 특성 ...33
• (2) 벼의 양분흡수 및 양분수치 특성 ...35
• (3) 벼 수확 후 토양의 이화학성 및 인산분포 ...36
• 2. 인 유출저감을 위한 적정제재 선발 ...37
• 가. 적정 제재 선발 ...37
• 나. 선발제재(Ca(OH)2)의 인산유출 저감효과 조사 ...39
• 다. 토양의 이화학적 특성 ...40
• 3. 소석회의 적정 처리수준 평가 ...41
• 가. 벼 재배기간 중 물 수지 특성 ...41
• 나. 인산유출저감효과 ...41
• (1) 표면유거를 통한 인산유출 특성 ...42
• (2) 침투수를 통한 인산의 용탈 특성 ...45
• (가) 침투수의 인 농도변화 ...45
• (나) 소석회 처리를 통한 인산의 유출량 저감효과 평가 ...48
• 다. 벼의 생산성 및 토양의 이화학적 특성에 미치는 영향 ...49
• (1) 벼 수량반응과 양분흡수 특성 ...49
• (2) 벼 재배과정 중 인산 수지 특성 ...52
• (3) 벼 수확 후 토양의 이학적 특성 및 인산의 분포특성 ...52
• 라. 후작물에 대한 영향성 및 적정 시용주기 평가 ...55
• (1) 후 작물의 생산성 ...55
• (2) 소석의 적정 시용주기 평가 ...57
• (가) 토양 내 수용성 인 특성 ...57
• (나) 인산유출 저감효과 ...58
• (다) 후작물의 생산성 ...59
• V. 적요 ...61
• VI. 인용문헌 ...62
• 제 2 세부 과제명 : 완충기(buffer zone) 설치를 통한 유출염류의 효율적 처리방안 연구 ...68
• Summary ...68
• I. 서언 ...72
• II. 연구사 ...74
• III. 재료 및 방법 ...78
• 1. 연구대상지역 내 염류유출 특성 조사 ...78
• 가. 대상지역 선정 ...78
• 나. 대상지역 유역의 토지이용 및 수로특성조사 ...79
• 다. 대상지역 배수로주변의 식생분포 조사 ...81
• 라. 대상지역의 기상자료(진주 기상대) ...84
• 마. 대상지역내 주요 강우 시 유속 및 수위 측정자료 ...85
• 2. 완충지를 이용한 소수계내 영양염류의 효율적 처리기술 개발 ...85
• 가. 영양염류 적정 처리/제거를 위한 완충지 설치 연구 ...85
• 나. 완충지 수리특성과 처리효율 연구 ...86
• (1) 유속/유량 및 장마기 수리학적 변동과 처리효율의 관계 ...86
• (가) 모형수로의 제작 ...87
• (나) 완충지설치를 위한 제재 채취 및 이화학적 특성 ...89
• 다. 처리제재의 토양정화기능 평가 ...90
• (1) 토양시료 및 처리제재의 이화학적 특성 ...90
• 3. 완충지내에서 유출 영양염류의 처리효과 조사 ...91
• 가. 완충지의 기본구조 ...91
• 나. 수로 내 완충지 굴폐각 처리량 산정 ...94
• 다. 수변구간(토양) 내 굴폐각 처리량 산정 ...95
• 4. 실험방법 ...96
• 가. 대상지역 유역의 수질 및 토양관측 ...96
• (1) 관측지점 선정 ...96
• 나. 실내실험을 통한 처리제재효율비교 ...98
• (1) 모형수로 실험을 통한 처리제재의 인저감 효율비교 ...98
• (2) 수로 피복형태에 따른 인저감 효율비교 ...98
• (3) 처리제재의 토양내 인저감 효율조사 ...99
• 다. 처리제재의 현장 적용 ...100
• (1) 현장 수로내 완충지 설치 ...100
• (2) 수변구간(토양)내 처리제재 사용 ...100
• IV. 결과 고찰 ...102
• 1. 연구대상지역 내 염류유출특성 ...102
• 가. 수질분석결과 ...102
• 나. 토양분석결과 ...113
• 다. 연구 대상지역별 수질조사 결과 ...120
• (1) 계절별 염류유출의 특성 ...122
• (2) 수리특성별 염류유출의 특성 ...123
• (3) 유출 염류의 이동경로의 특성 ...124
• 라. 연구결과 요약 ...128
• 2. 완충지역 적용하기 위한 처리제재 검토 ...129
• 가. 모형수로실험 결과 ...129
• (1) pH & EC의 변화 ...129
• (2) 처리제재 첨가량에 따른 PO4-P 농도변화 ...131
• 나. 수로피복형태별 인유출 저감 효과 ...133
• 다. 처리제재의 토양정화기능평가 ...134
• 라. 연구결과 요약 ...137
• 3. 완충지의 인저감효과 검토 ...138
• 가. 수로 내 완충지효과 검토 ...138
• 나. 수변구간내 처리제재 효과 검토 ...142
• 다. 연구결과 요약 ...142
• V. 적요 ...144
• VI. 인용문헌 ...148