초록 ▼

연구의 목적 및 내용
본 연구는 친환경농어업육성 및 유기식품 등의 관리, 지원에 관한 법률 제11조에 의거하여 농촌진흥청과 도 농업기술원 이 공동으로 1999년부터 모니터링을 실시하는 과제로 2013년부터 4차 사업을 토양 화학성·물리성 및 수질, 토양미생물, 생물상에 대하여 추진하였다.

일반농경지의 비옥도와 중금속 현황 등을 파악하기 위하여 2013년 밭, 2014년 과수원, 2015년 논, 2016년 시설재배지에 대하여 토양화학성과 물리성, 토양미생물을 조사하였다.

전국 농업용수 수질현황 및 변동평

연구의 목적 및 내용
본 연구는 친환경농어업육성 및 유기식품 등의 관리, 지원에 관한 법률 제11조에 의거하여 농촌진흥청과 도 농업기술원 이 공동으로 1999년부터 모니터링을 실시하는 과제로 2013년부터 4차 사업을 토양 화학성·물리성 및 수질, 토양미생물, 생물상에 대하여 추진하였다.

일반농경지의 비옥도와 중금속 현황 등을 파악하기 위하여 2013년 밭, 2014년 과수원, 2015년 논, 2016년 시설재배지에 대하여 토양화학성과 물리성, 토양미생물을 조사하였다.

전국 농업용수 수질현황 및 변동평가로 관리대책 제시하기 위하여 우리나라 농업지대 내 농업용 하천수 300지점과 지하수 200지점에 대한 수질을 분석하였다.

생태계 생물상을 조사하기 위하여 논(2015), 밭(2013), 과수원(2014)의 식물, 지상부곤충과 2016년에는 논의 수서무척추동물, 조류를 조사하였다.

공단인근 농경지의 토양중금속 함량은 2013년에는 경기도와 강원도, 2014년에는 충청북도와 충청남도 소재 공단을 대상으로 실시하였고 2015년 이후에는 전국 도의 공단인근 농경지로 확대하였는데 2015년에는 도의 남부에 있는 공단을 2016년에는 북쪽에 소재한 각각 15개 공단을 대상으로 실시하였다.

연구개발성과
일반농경지의 농경지 비옥도와 중금속 현황을 밭 1,750지점, 과수원 1,460지점, 논 2,110지점, 시설재배지 1,384지점을 대상으로 pH,EC, 유기물, 유효인산, 치환성 K, Ca, Mg, Na, 질산태질소(시설재배지), 유효규산(논), 석회소요량(밭, 과수원)에 대한 토양 화학성을 분석한 결과 토양의 pH는 모든 지목에서 논 5.9, 밭 6.3, 과수원 6.3, 시설재배지 6.5로 지속적으로 상승하였고 치환성 칼슘의 함량도 4차사업 년도에는 논 5.5, 밭 6.4, 과수원 7.8, 시설재배지 11.1 cmol_c kg^-1로 1차사업 년도의 논 4.0, 밭 5.5, 과수원 5.8, 시설재배지 7.7 cmol_ckg^-1에서 지속적으로 상승하였으며 유효규산 함량도 1차사업 년도의 85에서 181 mg kg^-1으로 상승하였고 또한 유기물 함량도 1차사업 년도에 비해 논 4, 밭 5, 과수원 10, 시설재배지 5 g kg^-1이 지속적으로 증가하여 농식품부에서 추진하고 있는 토양개량제와 유기질비료 지원사업에 의한 농경지 비옥도가 향상되고 있는 것으로 나타났다. 그렇지만 비료의 사용에 따라 증가하는 유효인산과 치환성 칼륨 함량은 지목에 따라 차이는 있지만 지목별로 4차사업 년도의 양분함량은 1차사업 년도와 비슷하게 유지되어 농업인의 비료 살포에 따른 농경지 비옥도 변화는 미미한 것으로 나타났다.

토양 물리성은 작토심, 깊이별(표토, 심토) 토성, 용적밀도, 삼상,산중식 경도 등을 조사한 결과 용적밀도는 표토보다 심토의 높았지만 대부분의 항목은 주기간 차이는 없는 것으로 나타났다. 토양중금속은 Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, Zn, As의 7종에 대하여 전함량을 분석한 결과 대부분의 일반농경지는 토양오염우려기준 이하로 유지되고 있어 농경지 중금속 오염원은 폐광산이나 공단에서 유출되는 물질로 판단되었다.

토양미생물은 4가지 지목별 농경지 토양미생물 다양성과 군집 구조 특성을 분석하고, 환경과의 상관관계를 구명하기 위하여 밭, 과수원, 논, 시설재배지를 대상으로 865개 지점에서 토양 시료를 채취하여 미생물체량과 토양효소을 분석하였으며, 파이로시퀀싱을 이용하여 미생물분포, 종풍부도, 다양성을 분석하였다. 전국 농경지 토양의 미생물체량 탄소는 평균 394.7 ㎎ ㎏^-1, 탈수소효소 활성은 평균 76.7㎍ TPF g^-1 24h^-1이었다. 농경지별 미생물체량과 탈수소효소 활성 모두 논 > 시설재배지 > 과수원 > 밭 순으로 낮았다. 농경지에는 Proteobacteria (33.6%), Acidobacteria (13.9%), Actinobacteria(9.4%), Chloroflexi (7.8%), Bacteroidetes (7.5%), Firmicutes (5.3%)가 우점하였으며, 농경지 유형에 따라 그 비율은 큰 차이가 있었다.
Chao1 and Ace 풍부도 추정치는 시설재배지에서 약 43,000으로 조사농경지 중 가장 높았고 논, 과수원, 밭 순으로 감소하였다. Simpson 및 Shannon 지표는 과수원 토양에서 가장 높았다. 다변량 분석 결과,논토양은 비교적 건조한 농경지와는 다른 독특한 군집을 형성하였으며 밭과 과수원의 군집은 유사한 경향이었다. 세균 군집구조는 화학적 특성에 의해 영향을 받았으며, 이는 농경지 유형과 상관이 있었다. 화학적 특성 중 pH가 세균 군집 구조 변화에 가장 큰 영향을 주는 것으로 나타났으며, 과수원토양에서 그러한 경향이 현저하였다.

농업 생태계의 생물상을 조사한 결과 농경지 생태계 내에 분포하는 식물은 논은 60과 210속 339종 3아종 28변종 4품종으로 총 374분류군이었고, 밭은 103과 320속 448종 2아종 74변종 15품종으로 총539분류군이었으며, 과수원은 90과 279속 422종 1아종 41변종 4품종으로 총 468분류군으로 나타났다. 지상부곤충은 논에는 9목 56과 175종, 밭에는 13목 108과 487종, 과수원에는 11목 78과 268종으로 확인되었다. 논의 수서무척추동물은 20목 58과 125종이고, 조류는 34과 74종으로 확인되었다.

우리나라 농업지대 내 농업용 하천수 300지점과 지하수 200지점에 대한 수질을 분석한 결과 농업용수 수질 기준에 적합한 것으로 나타났다. 공단인근 농경지에 대한 중금속 함량은 많은 공단은 토양오염우려기준 이하로 나타났지만 일부 공단에서 중금속 기준을 초과하는 지점이 나타났다. 이에 대하여 정밀조사 결과 농경지의 1∼2 필지가 부분적으로 오염된 공단이 대부분이지만 10필지 이상 오염된 강원옥계일반산업단지, 충남 금산복수 농공단지 등으로 나타났다. 이들 중금속 기준을 초과한 지점에 대해서는 농산물 안전성 기본계획에 반영하여 중금속이 오염된 농산물이 관리되도록 하였으며 토양개량이 실시될 수 있도록 해당 지점을 통보하였다.

연구개발성과의 활용계획 (기대효과)
- 농경지 유지·관리를 위한 정책 기초자료 제공
- 안전 농산물 생산에 알맞은 토양 이화학성, 중금속 적정기준 유지
- 토양미생물다양성과 군집구조 기반의 토양질 평가에 활용
- 농경지 토양미생물의 생물지리화학적 분포 특성에 대한 DB 구축
- 토양미생물 유전자원의 장기 안전적 보존 체계 확립
- 농업용 하천수와 지하수 수질특성을 고려한 지역별 영농관리방안 제시
- 농업용수 수질보전 및 개선을 위한 정책건의 및 영농활용 자료 제공

( 출처 : 요약문 10p )

Abstract ▼

Results
Soil fertility and heavy metal concentration were monitored from 1,750 sites of upland soil in 2013 and 1,460 sites of orchard soil in 2014 and 2,110 sites of paddy soil in 2015 and 1,384 sites of plastic film house soil in 2016. Soil samples were analyzed on pH, EC, organic matter, avail

Results
Soil fertility and heavy metal concentration were monitored from 1,750 sites of upland soil in 2013 and 1,460 sites of orchard soil in 2014 and 2,110 sites of paddy soil in 2015 and 1,384 sites of plastic film house soil in 2016. Soil samples were analyzed on pH, EC, organic matter, available phosphate, exchangeable K, Ca,Mg, Na for all categories of soil and NO₃-N for in plastic film house soil and available silicate for paddy soil and lime requirement for upland soil and orchard soil.

Soil pH, which was 5.9 for paddy soil in 2015 and 6.3 for upland soil in 2013 and orchard soil in 2014 and 6.5 for plastic film house soil in 2016, was gradually increased. Exchangeable Ca also showed a same pattern of pH. Available silicate also increased from 85 mg kg^-1 in 1999 to 181 mg kg^-1 in 2015.
Organic matter of fourth project period also increased 4 g kg^-1 for paddy soil and 5 g kg^-1 for upland soil and plastic film house soil and 10 g kg^-1 for orchard soil comparing to first project period.
These results were related to the supplying policies of soil amendment and organic materials. But available phosphate and exchangeable potassium of fourth project period were so similar to those of first project period that farmer supplies a certain amount of P and K fertilizers. Bulk density of topsoil were higher than that of subsoil. But soil physical properties had no periodic effect.
The average contents of heavy metals for all categories of soil were lower than pollution preliminary standard. A few site located in vicinity of mine and industry complex was higher than pollution preliminary standard.

The mean microbial biomass C content and dehydrogenase activity in the agricultural soils were 394.7 mg kg^-1 and 76.7 μg TPF g^-1 24h^-1, respectively. Paddy soils exhibited the highest biomass C content and dehydrogenase activity, followed by greenhouse, orchard, and upland soils. The dominant phyla of soil bacteria across land-use types were Proteobacteria (33.6%),Acidobacteria (13.9%), Actinobacteria (9.4%), Chloroflexi (7.8%),Bacteroidetes (7.5%), and Firmicutes (5.3%). The proportions of bacteria at the phylum level varied depending on land-use types.
Chao1 and ACE richness estimators revealed that greenhouse soils harbored the highest number of bacterial species (approximately 43,000), followed by paddy, orchard, and upland soils. The Simpson and Shannon indices were the highest in orchard soils.
Multivariate analysis revealed that paddy soils harbored unique soil bacterial communities compared with soils from dryer land-use types, and the community structures of upland and orchard soils were similar. The main differences in bacterial community structure were driven by changes in soil chemical properties that, in turn, were correlated to land-use types. Among chemical properties, pH was main factor that caused variations in community structure, especially in orchard soils.

Plants species of arable soil were appeared to 374 taxa classified as 60 families 210 genus 339 species 3 subspecies 28 varieties 4 formae for paddy soil and 539 taxa such as 103 families 320 genus 448 species 2 subspecies 74 varieties 15 formae for upland soil and 486 taxa classified as 90 families 279 genus 422 species 1 subspecies 41 varieties 4 formae for orchard soil.
Insects above ground part of paddy soil were 9 orders 56 families 175 species and those of upland soil were 13 orders 108 families 487 species and those of orchard soil were 11 orders 78 families 268 species. Invertebrates living in water were 20 orders 58 families 125 species. Birds were 34 families 74 species.

Water samples from both surface and ground water at 500 different sites were suitable for agricultural standard. Heavy metal concentration of a great part of the soil in vicinity of industry complex were also lower than pollution preliminary standard but that of several soil sites were exceed. Formal examination of the sites revealed that 1 or 2 sites of arable land were exceed in most of industry complex but 10 or more sites were exceed in Okgye and Boksu industry complex. These sites were informed to be included in the surveying plan of agricultural products of Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs.

( 출처 : SUMMARY 13p )

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 8
• 국 문 요 약 문 ... 10
• Summary ... 13
• 목차 ... 16
• 제 1 장 연구 개발 과제의 개요 ... 17
• 제1절 연구 개발 목적 ... 17
• 제2절 연구 개발의 필요성 ... 17
• 제3절 연구 개발 범위 ... 19
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 20
• 제 3 장 연구 수행 내용 및 결과 ... 25
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야 기여도 ... 761
• 제1절 : 목표대비 달성도 ... 761
• 제2절 : 정량적 성과(논문게재, 특허출원, 기타)를 기술 ... 763
• 제 5 장 연구 결과의 활용 계획 ... 763
• 제 6 장 연구 과정에서 수집한 해외 과학 기술 정보 ... 764
• 제 7 장 연구 개발 결과의 보안 등급 ... 765
• 제 8 장 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구시설·장비 현황 ... 765
• 제 9 장 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 766
• 제 10 장 연구개발과제의 대표적 연구실적 ... 768
• 제 11 장 기타사항 ... 771
• 제 12 장 참고문헌 ... 772
• 끝페이지 ... 786