초록 ▼

농업 생산에서 비료는 없어서는 안 될 필수 영농자재로서 농업생산성을 높이는데 크게 기여하고 있다. 하지만 최근에는 과다사용으로 인한 토양의 부영영화가 일어나면서 다수의 문제가 대두되고 있다. 예를 들면 토양 속 인이 지나칠 정도로 많다면 인의 유출 및 침출 위험이 증가한다. 게다가 인의 비율이 높을 경우 토양에서는 아연 결핍을 유발하여 작물 생장에 영향을 미친다. 이와 같이 토양에 시비된 인은 장기간에 걸쳐 작물에 흡수될 수 있기 때문에 효율적으로 관리 및 상태를 확인하는 것이 필요하다.
농경지마다의 지형적 특징, 토양 유형과

농업 생산에서 비료는 없어서는 안 될 필수 영농자재로서 농업생산성을 높이는데 크게 기여하고 있다. 하지만 최근에는 과다사용으로 인한 토양의 부영영화가 일어나면서 다수의 문제가 대두되고 있다. 예를 들면 토양 속 인이 지나칠 정도로 많다면 인의 유출 및 침출 위험이 증가한다. 게다가 인의 비율이 높을 경우 토양에서는 아연 결핍을 유발하여 작물 생장에 영향을 미친다. 이와 같이 토양에 시비된 인은 장기간에 걸쳐 작물에 흡수될 수 있기 때문에 효율적으로 관리 및 상태를 확인하는 것이 필요하다.
농경지마다의 지형적 특징, 토양 유형과 토양의 물리, 화학적 특성 등을 파악하고 주기적으로 성분 변이를 모니터링 하여 적합한 비료 시비와 재배관리를 적용할 수 있는 정밀농업이 확대되고 있다.
토양의 특성을 측정하는 기존의 실험실에서의 분석법의 경우 분석 대상 물질의 종류와 양을 보다 정확하게 측정하지만 전처리과정, 많은 분석 항목과 시료의 수에 따라 장시간, 고비용, 숙련된 인력을 필요로 한다.
Lancaster 분석법은 토양의 인을 측정하는 비색법의 한 종류이며 국내에서 가장 많이 사용되고 있는 방법 중 하나이다. 본 연구에서는 Lancaster법을 응용하여 현장에서 보다 신속하게 토양의 인을 분석하여 경작지의 인 함유량을 정확히 파악하고 이를 바탕으로 알맞은 비료 시비가 이루어지도록 하기 위함이다. 실험실에서 토양의 인을 분석한 결과와 비교하였을 때 R² > 0.7 수준의 결과를 얻고자 하였다.
실험에 사용된 토양 샘플은 진주, 거창, 창녕, 함양, 구미, 상주, 안성, 예천, 밀양, 안동 등 10개 지역에서 채취하여 이용하였다. Lancaster법에서 토양 인을 측정하기 위해 침출, 여과, 발색 과정을 거치는데 각각의 과정을 보다 신속하게 진행을 할 수 있도록 응용하였다. 기존의 침출과정에서는 분당 180회 회전속도로 진탕기를 이용하여 시료와 시약을 섞어주는데 빠른 침출과정에서는 믹서기를 이용하여 30초, 1분, 1분 30초 그리고 2분 동안 각각 섞어줌으로써 기존의 분석법과 비교하였다. 기존의 분석법에서 여과과정은 Whatman No. 2 여과지를 이용하여 여과를 하는데, 빠른 여과과정은 Syringe filter(0.45, 1, 2 μm)와 Syringe compressor를 이용하였다. 기존의 발색과정은 시료와 시약을 혼합하여 30℃에서 30분간 항온을 시키는데 빠른 발색과정에서는 시약을 미리 30, 40, 50℃에서 데운 후 교반기를 이용해 30초에서 2분까지 30초 간격으로 시료와 섞어주었다. 그 결과, 침출은 30초 동안 믹서기를 이용해 섞어주고 여과는 0.45 μm syringe filter를 사용하는 것이 가장 적합하였다. 그리고 발색은 시약을 50℃로 데운 후 2분 동안 시료와 함께 섞어주었을 때 가장 좋은 결과를 얻을 수 있었다. 이를 검증하기 위해서 통계분석을 실시한 결과 각 과정에서 R²값은 0.7이상의 수준을 얻을 수 있었고 유의 수준 0.05에서 유의미한 차이가 없어서 기존의 Lancaster법 대신 사용할 수 있다고 판단된다. 이후, 3가지 과정을 통합한 CRL(Combined Rapid Lancaster)을 이용하여 경남 진주 및 타지역 토양 샘플의 인을 측정한 결과 0.7이상 수준의 R²값을 얻을 수 있었고 0.05 유의수준에서 유의미한 차이가 없어 기존의 Lancaster법 대신 CRL을 이용할 수 있다고 판단된다.
CRL 검증을 마친 후 안동, 예천, 진주, 밀양 지역의 현장토양 샘플을 이용하여 토양의 인을 측정하였다. 그 결과, R² 값은 모두 0.7이상으로 나타났고 0.05 유의수준에서 안동, 예천, 밀양 지역은 유의미한 차이가 있었지만 진주 지역은 유의미한 차이가 없었다. 진주 지역은 논 토양이었고 나머지 세 지역은 밭 토양이었는데 보통 밭 토양이 논 토양에 비해 인의 함량이 매우 높다고 알려져 있다. 따라서 채취한 샘플마다의 편차가 매우 커서 이러한 결과가 나타났다고 판단했다. 기존의 Lancaster법을 이용할 경우 전처리가 된 시료를 이용한다. 전처리가 된 시료는 채취한 토양을 바람에 자연 건조를 시키고 2mm의 체로 쳐서 걸러낸 토양을 의미한다. 현장토양의 경우 전처리를 하지는 않아 전처리가 된 토양에 비해 많은 수분을 함유하고 있다. 그리고 토성에 따라 침출, 여과정도가 달라질 것으로 생각되어 현장토양의 EC(Electric Conductivity)와 함수율을 측정하여 CRL분석 결과와 함께 다중회귀분석을 실시하여 보정을 해주었다. 그 결과, CRL분석만 한 결과보다 좀 더 높은 R² 값과 보다 정확한 결과를 얻을 수 있었다. 이를 검증하기 위한 t-test에서도 유의미한 차이가 없어 현장에서도 CRL과 EC, 함수율 데이터가 보정이 된다면 충분히 경작지의 인 함유량을 쉽게 알 수 있을 것으로 판단된다.
CRL의 각 과정을 부분별 자동화 장치를 구성하여 실험하였을 때 만족할 만한 결과를 얻었고 이를 바탕으로 통합 신속 측정 장치를 제작 중에 있다.

(출처 : 연구결과 요약문 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 3
• Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 4
• Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 5
• 1. 연구과제의 개요 ... 5
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 5
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 5
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 8
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 8
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 9
• Ⅲ. 연구성과 ... 9
• 끝페이지 ... 10