초록 ▼

Ⅳ. 연구개발결과
□ 제설제 현황에 관한 국내외 자료 조사
○ 국내에서 동절기에 사용되고 있는 제설제는 염화물계 제설제로, 빠른 융빙능력을 가지지만, 작물생육 저해, 철근부식 등의 부작용이 제기되고 있음. 제설제의 사용법으로는 고형 융설제, 수용액, 습윤식 살포, 모래혼합방식이 적용되고 있고, 강설에 따라 적용방식을 선택함. 실제 지자체의 제설방식은 주로 습염식을 채택하여 적용하고 있음
○ 제설제 관련 사례로는 수목피해, 도시하천, 지하수 및 표층수의 수질악화, 농작물 피해가 보고됨
○ 제설제는 대부분 수입에

Ⅳ. 연구개발결과
□ 제설제 현황에 관한 국내외 자료 조사
○ 국내에서 동절기에 사용되고 있는 제설제는 염화물계 제설제로, 빠른 융빙능력을 가지지만, 작물생육 저해, 철근부식 등의 부작용이 제기되고 있음. 제설제의 사용법으로는 고형 융설제, 수용액, 습윤식 살포, 모래혼합방식이 적용되고 있고, 강설에 따라 적용방식을 선택함. 실제 지자체의 제설방식은 주로 습염식을 채택하여 적용하고 있음
○ 제설제 관련 사례로는 수목피해, 도시하천, 지하수 및 표층수의 수질악화, 농작물 피해가 보고됨
○ 제설제는 대부분 수입에 의존하며, 2000년에 이후 염화칼슘 수입량은 4만-5만톤 이상을 꾸준히 유지하다 2011년 최고치(30만톤)을 기록
□ 토양의 이화학적 특성
○ 제설제로 노출된 토양의 이격거리에 따른 변화는 크게 경향성을 보이지 않음. 토양산도는 전체적으로 5.0-7.5로 약산성을 띠고 있었고, 유기물함량은 8-10g/kg을 나타냄. 특히 칼슘, 나트륨, 염소이온 등도 각 채집구역에 따라 다른 경향을 보임으로써, 이격거리에 따른 경향성을 보이지 않음.
□ 염화물계 제설제의 작물영향
○ 염화물계 제설제의 농도가 3%이상인 경우, 노출된 밀, 보리, 시금치의 발아는 대조구에 비해 유의성이 있는 감수성을 보였고, 시금치가 가장 감수성이 높았음. 조사작물이 지속적으로 제설제에 처리된 토양에 노출되었을 때, 작물의 발아는 제설제 2% 이상농도에서도 영향을 받았음.
○ 제설제에 노출된 유묘성장은 발아의 결과와 비슷하게 CaCl₂, NaCl 처리구 모두 밀과 보리에 비슷한 저해효과를 보였고, 시금치가 가장 높은 감수성을 보였음. 1% 농도의 염화물계 제설제가 처리된 토양에서 1달동안 성장한 유묘의 줄기와 뿌리는 대조구에 비해서 성장이 저해되었음.
○ 염화물계 제설제에 대한 작물의 감수성은 NaCl> CaCl₂ > mixture (CaCl₂ + NaCl) 순서로 나타남. 이상의 결과들은 염화물계 제설제가 토양에 들어감으로써 작물의 발아, 성장, 생체량의 감소에 영향을 준다는 것을 보여줌.
□ 친환경 제설제의 작물영향
○ 친환경제설제인 EFD-1은 조사작물 (밀, 보리, 시금치)에 대해 다른 친환경 제설제인 PC-10 보다 발아억제가 더 강하게 나타남. 토양 내 제설제 잔류조건에서도 EFD-1은 PC-10에 비해 조사작물의 발아 억제효과가 높았음.
○ 조사작물들의 줄기 및 뿌리 생장은 EFD-1처리구보다 PC-10 처리구가 대조구와 비교하였을 때 상대적으로 양호하였음. 친환경제설제의 처리구는 생체량 측정에서 조사작물 모두에서 대조구에 비해 낮았으며, 2%이상의 처리농도에서 PC-10은 23-35%, EFD-1은 39-84%의 생체량 감소를 보였음.
○ 친환경제설제가 작물의 발아, 생장, 생체량 감소에 영향을 주는 것으로 보이며, 이러한 작물 생육저해수준은 염화물계 제설제의 비해 상대적으로 낮았음.
□ 제설제 살포도로 인근 토양의 근권미생물 변화
○ 작물뿌리 주변에 존재하는 근권미생물은 작물생육에 긍정적인 영향을 주민 토양환경이 변화하게 되면 작물생육에 도움을 주는 근권미생물의 분포로 변할 수 있음.
○ 42개 토양시료를 4개 그룹 (동일장소, 다른 채집시기) 으로 나누고, Illumina 454 방식으로 염기서열을 분석함. 평균 read 길이가 추가분석이 가능한 600bp 이상을 얻었으며, 약 95%이상의 서열이 정확한 반응으로 확보됨.
○ Operational taxonomic unit (OTU) 분석을 통해, 4개 그룹에 대해 서열의 유사도를 바탕으로 측정한 종 수에 대해 유사도를 분류하고, rarefaction 분석을 통해 4개 그룹 모두 수적 포화상태로 분석됨을 확인함. 이것은 분석한 4개 그룹 모두 시료 내 모든 종을 대변함을 보여줌. 그룹 1에 대한 phylogeny 분석결과, 도로로부터 이격거리에 따른 미생물 분포의 유사성이 높은 반면, 시료내 거리에 따른 미생물 분포에 대한 유사성은 낮음. 반면 그룹 2, 3, 4에 대한 phylogeny 결과, 그룹 1과는 반대로 이격거리에 따른 미생물 분포의 유사성은 낮아지고, 같은 시료의 미생물 분포에 대한 유사성이 높아짐. 동절기를 지나면서 온도가 상승하고 이에 따른 미생물 군집의 변화가 있어 유사한 성질을 가진 토양에 따라 분포됨.
○ OTU 분석을 통해 동정된 토양내 근권미생물은 주로 Mesorhizobium, Rhizobium, Stenotrophomonas, Mycobacterium, Pseudomonase, Azospirillum, Azotobacter, Burkholderia, Comamonas, Bacillus 속이 분리됨. 시기에 상관없이 Mesorhizobium 속과 Rhizobium 속이 우점적으로 분포하였음. 동절기에는 도로주변에 Mesorhizobium, Rhizobium, Stenotrophomonas, Pseudomonas 속이 주로 분포한 반면, 이후에는 Rhizobium이나 Mesorhizobium 속이 주로 분포하였음. 도로로부터 거리가 멀수록 동절기에는 주로 Burkholderia, Pseudomonas 속이 주로 분포하며, 이후에는 Stenotrophomonas, Bacillus 속이 분포하였음.

Abstract ▼

Deicers such as calcium chloride (CaCl₂) and sodium chloride (NaCl) in Korea have been commonly used to reduce traffic accidents as well as injuries. However there have been adverse effects of deciders such as pollution of water and soil, and reduced productivity of agriculture as well as

Deicers such as calcium chloride (CaCl₂) and sodium chloride (NaCl) in Korea have been commonly used to reduce traffic accidents as well as injuries. However there have been adverse effects of deciders such as pollution of water and soil, and reduced productivity of agriculture as well as forest. During the winter, the use of deicers was rapidly increased for reduction of traffic accidents as well as injuries in Korea, whose components are largely comprised of calcium chloride and sodium chloride. However the chloride deicers such as calcium chloride and Sodium chloride exhibit rapid melting activity, they cause adverase effects such as inhibition of crop growth and steal corrosion. Deicers have been mainly applied with melting method for reducing traffic accident in the urban areas. The imports of the chloride deciers showed the highest peak (300,00 ton) in 2011. Physical and chemical properties of upland soils exposed to the deicers did not showed any tendency by distance.
To investigate biological effects of the deicers against wheat, barley, and spinach, the germination of tested crop seeds exposed to the chloride deicers, CaCl₂ and NaCl was significantly reduced at over 3% concentration of chloride-deicers compared to the control. In spraying deicers to the seedlings of the crops, there was no symptom such as inhibition of growth rate or leaf elongation. However the germination of tested crop seeds was affected at 2% concentration of deicers when they were exposed continuously to deicers in soils. The growth of the shoot against CaCl₂ and NaCl treatments was very similar in wheat and barley whereas the shoot of spinach was the most susceptible. Based on these results, the sensitivity of the crops to the tested deicers was as follows: NaCl > CaCl₂ > mixture (CaCl₂ + NaCl). The length of shoots and roots of the seedlings grown in 1% treated soil was decreased. The biomass of all the seedlings decreased 1.5 to 4 times at 1%. These results indicate that the effects of salt deicers by inputting into soil against growing tested crops are more severe in germination and growth inhibition as well as biomass decrease.
Recently, to reduce the adverse effects of chloride-deciers such as pollution of water and soil, and decrease of agricultural productivity, the attention of eco-friendly deciers have been increased. To investigate biological effects of eco-friendly deicers against wheat, barley, and spinach., we examined the effect of eco-friendly deciers such as PC-10 and EFD-1 on the seed germination and growth of wheat, barley and spinach. EFD-1 showed higher suppression of the germination than PC-10 among tested crop seeds. In demage index of the seedlings of the crops, there was no symptoms in spinach such as spotting and color change of leaves. EFD-1 showed much stronger inhibitory effect on the germination of tested crop seeds than PC-10 when crops were exposed continuously to tested deciers in soils. The growth and shoot and root in examined crops was relatively higher in PC-10 treatment than in EFD-1 treatment when compared to the control. The biomass decrease was found in all examined conditions of deciers. PC-10 showed 23-35% reduction of biomass whereas EFD-1 exhibited 39-84% loss in all examined crops at over 2% concentration. These results suggest that the effects of eco-friendly deicers by inputting into soil against growing tested crops cause the reduction of germination of seeds, growth, and biomass, whose levels are lower than that of salt-chloride deciers.
To examine the change of rhizosphere microorganisms in upland soils exposed to the deciers, information on metagenome from upland soils was obtained by performing Illuminar 454 technology and its reliability was validated. Through operational taxonomic unit analysis, genus Mesorhizobium, Rhizobium, Stenotrophomonas, Mycobacterium, Pseudomonase, Azospirillum, Azotobacter, Burkholderia, Comamonas and Bacillus were largely identified from upland soils. Irrespective of collection point, genus Mesorhizobium and Rhizobium were predominant. During the winter, genus Mesorhizobium, Rhizobium, Stenotrophomonas and Pseudomonas was distributed near the road whereas genus Rhizobium and Mesorhizobium were predominant in other season. Genus Burkholderia and Pseudomonas were predominant as the distance was longer from the road and genus Stenotrophomonas and Bacillus were in other season.