Abstract
Hydroponic farming is a method to grow a plant without soil. Plants can be grown on water or hydroponic growing media, and they are fed with mineral nutrient solutions, which are fertilizers dissolved into water. Hydroponic farming has the advantage of increasing plant productivity over conventional greenhouse farming. Previous studies of hydroponic nutrient wastewater from acyclic hydroponic farms pointed out that hydroponic nutrient wastewater contained residual nutrients, and they were drained to a nearby river bank which causes several environmental issues. Also, previous studies suggest that excessive use of the nutrient solution and disposal of used hydroponic growing media and crop wastes in hydroponic farms are major problems to hydroponic farming. This study was conducted to determine the impact of hydroponic nutrient wastewater, used hydroponic growing media, and crop wastes from acyclic hydroponic farms on the surrounding environment by analyzing water quality and soil analysis of the above three factors. Three soil cultivation farms and several hydroponic farms in the Gangwon C region were selected for this study. Samples of water and soils were collected from both inside and outside of each farm. Also, a sample of soil and leachate from crop waste piles stacked near the farm was collected for analysis. Hydroponic nutrient wastewater from acyclic hydroponic farm contained an average of 402 mg/L of total nitrogen (TN) concentration, and 77.4 mg/L of total phosphate (TP) concentration. The result of TP in hydroponic nutrient wastewater exceeds the living environmental standard of the river in enforcement decree of the framework act on environmental policy by 993.7 times. Also, it exceeds the standard of industrial wastewater discharge standards under the water environment conservation act by 6~19 times in TN, and 2~27 times in TP. Leachate from crop waste piles contained 11,828 times higher COD and 395~2662 times higher TP than the standard set by the living environmental standard of the river in enforcement decree of the framework act on environmental policy and exceeds 778 times higher TN and 5 times higher TP than the standard of industrial wastewater discharge standards under the water environment conservation act. For more precise studies of the impact of hydroponic nutrient wastewater, used hydroponic growing media, and crop wastes from acyclic hydroponic farms on the surrounding environment, additional information regarding a number of hydroponic farms, arable area(ha), hydroponic farming area, seasonal, weather, climate factor around the river, and the property of the area and farm is needed. Analysis of these factors and additional water and soil samples are needed for future studies.
양액재배는 기존 비닐하우스 안의 토양재배 방식에서 물이나 배지에 작물을 심고 생육에 필요한 양분(비료)을 녹인 양액을 공급하여 재배하는 방식으로 기존 시설재배 방식에서 영농기술이 발전하여 양액재배는 작물의 생산성을 극대화할 수 있는 큰 장점을 가지고 있다. 본 연구는 폐양액이 다량의 비료 물질을 함유하고 있기에 하천으로 유입되면 인근 하천을 오염시키며, 양액재배에 사용되고 폐기되는 폐배지, 폐작물의 처리에 대한 문제점을 제시하고 있다. 또한, 처리시 처리비용의 발생과 현재 국내 양액재배 농장의 대부분이 비순환식 양액재배 시스템을 사용하여 배출되는 양액의 잔여비료로 인한 환경오염 및 비료의 불필요한 과다 사용 문제점을 지적하는 선행연구를 바탕으로 사전조사와 실험을 진행하였다. 현재 양약재배 비순환식 시스템 재배방식 농장에서 발생하는 폐양액, 폐배지, 폐작물이 농장 주변 환경에 미치는 영향을 수질, 토양분석 결과 수치를 통해 규명하고자 현장자료 연구를 진행하였다. 현장 수질, 토양분석을 위해서 지역별 양액재배 5개 농가의 작형, 양액재배 시스템를 확인하였으며, 강원 C지역 토경재배 3개 농장의 작형, 양액재배 시스템 농장 현장을 방문하여 농장의 시설내·외부 수질, 토양 샘플을 채취하였다. 추가적으로 폐작물 야적지에서 발생되는 침출수 및 토양샘플을 채취하여 수질, 토양분석을 하였다. 연구 결과 비순환식 시스템 재배방식 농장에서 발생되는 폐양액의 평균 total nitrogen(TN) 농도는 402 mg/L 이였고, total phosphate(TP)의 경우 77.4mg/L 이였으며, 이는 환경정책기본법 시행령상 하천의 생활환경 TP기준 993.7배 초과한 수치였다. 또한, 물환경보전법의 산업폐수 배출기준 TN기준 6~19배, TP기준 2~27배 초과한 수치결과를 확인하였다. 폐작물 야적지에서 발생된 침출수의 경우 환경정책기본법 시행령상 하천의 생활환경 COD 기준 11,828배 초과, TP기준 395~2663배 초과한 수치이며, 물환경보전법의 산업폐수 배출기준 TN기준 788배, TP기준 5배 초과한 수치결과를 확인하였다. 비순환식 양액재배에서 발생하는 폐양액, 폐배지, 폐작물이 환경에 미치는 영향에 대한 더 정밀한 연구를 위해 전국 양액재배 농가수(호), 재배면적(ha)를 기준으로 하여 양액재배면적이 넓은 지역 도출해내어야 한다. 이를 통해 넓을 지역의 양액재배 시설 주변 소하천을 중심으로 계절적 요인, 기후 요인, 날씨 요인, 재배면적, 재배지역, 농가 재배특성 등의 다양한 요인을 고려한 수질 및 토양 샘플링 채취와 분석에 관한 추가 연구가 필요할 것으로 판단된다.