물은 인간에게 가장 소중한 자원이지만 여러 유기물에 의해 오염되어 있다. 이러한 유기물은 인간과 환경에 큰 영향을 끼칠 수 있으므로 물 속 유기물의 특성 분석이 중요하다. 본 총설에서는 물 속 유기물의 자세한 분석 방법과 특성을 고찰하였다. 각 유기물의 물리적, 화학적, 생물학적면에 의거하여 전통적인 방법과 고도 특성 분석을 정리하였다.
중ㆍ산간지대에 재배되는 참당귀의 화성억제에 의한 추대율 감소를 위하여 1992년 2월부터 1994년 11월까지 경북농림진흥원 북부시험장에서 육묘지대, 육묘지간 및 유기물 시용에 따른 화성 및 품질을 비교 분석한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 육묘지대에 따른 추대율은 표고가 높을수록 현저히 낮았고, 아울러 지하부 생육 및 수량이 200, 400m인 지대보다 양호하여 참당귀의 육묘적지는 적어도 표고 600m 이상이 적당하다고 적당된다. 2. 중ㆍ산간 지대에서는 육묘기간이 짧아질수록 추대율이 현저하게 낮아서 수량은 증수되었지만, extract 및 decursin 함량은 육묘기간이 길어질수록 증가하여 육묘기간과 품질면에서는 반대되는 경향이었다. 3. 유기물 자원별에 따른 추대반응은 단비 시용구보다 유기물 시용구에서 추대율이 낮았으며, 특히 볏짚퇴비에서 가장 낮았고 수량 및 품질반응은 관행재배보다 유기물 시용구에서 양호하였지만 유기물 자원간에는 뚜렷한 차이를 보이지 않았다.
유기농업에서 유기물은 양분의 공급, 토양의 이화학성 개선, 토양의 생물학적 건전성 유지 등 중요한 역할을 한다. 토양의 생물학적 건전성은 토양의 생태계적 기능을 지속적으로 유지시키는 토양미생물이 관여하고 있다. 따라서 본 연구는 유기물의 장기연용에 따른 밭토양 미생물의 다양성을 비교 분석하였다. 여러 가지 유기자원을 동일한 기준으로 매년 동일 장소에 처리하였다. 사용된 유기자원은 가축분퇴비, 채종유박인 유기질비료, 볏짚으로만 퇴비화한 볏짚퇴비와 겨울철 휴한기에 헤어리베치를 재배하여 이듬해 봄에 예취한 후 토양에 환원한 녹비처리구, NPK구, 가축분퇴비를 혼용처리한 NPK퇴비군, 양분을 전혀 시용하지 않은 무비구 등 총 7처리구였다. 각각의 처리구에서 토양(0-20 cm)을 채취하여 배양성 토양미생물은 희석평판법으로 해당 선백배지에 시료를 도말 하여 조사하였고 비배양성 미생물은 토양으로부터 genomic DNA를 추출하여 세균의 16S rDNA를 증폭시킨 후 denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE)를 수행하여 분석하였다. 주요결과를 요약하면 밭토양에 서식하는 토양미생물의 균수는 처리별간의 차이를 보였으며 유기물처리구가 화학비료처리구보다 높았다. DGGE 분석을 통해 유기물 처리에 따른 군집의 다양성을 살펴본 결과 Fig. 1에서 보는바와 같이 Gel 상에서 다양한 위치의 밴드를 확인할 수 있었고 처리별로 특이 밴드가 있음을 확인할 수 있었다. Fig. 1에서 얻은 DGGE profile상의 밴드 강도와 수를 비교하여 Fig 2와 같은 dendrogram을 나타낼 수 있었다.
최근 산업활동의 종류가 점차 복잡해지면서 오염물질의 종류도 많아지고 있으며 오염물질의 성상도 점차 복합화하고 있다. 이런 경향은 과거 단일 물질에 의한 오염에서 점차 유기물과 중금속이 동시에 오염되는 것과 같은 혼합 오염형태가 증가하고 있는데서 인지된다. 본 연구는 유류와 중금속이 동시에 오염된 지역에서 유류분해에 따른 혐기성 환경전환이 비소의 농도와 화학종에 어떤 영향을 미치며 그 결과가 위해성과 정화작용에 어떤 영향을 미치는지를 확인하고자 하였다. 충적대수층에서 채취한 사질토양을 tetradecane으로 오염시킨 후 As(III)과 As(V)를 각각 1:1, As(III)로만 그리고 As(V)로만 등으로 혼합비율을 달리하여 오염시킨 후 마이크로코즘을 제작하여 혐기성 반응기안에 방치, 60일간 운전하였다. 매 10일마다 마이크로코즘을 개방하여 유기물, As(III) 및 As(V)의 농도 그리고 Fe, Mn의 농도변화를 측정하였다. 전체 As 농도에 대한 As(III)의 비율, As(III) 자체의 농도 변화 그리고 유기물 분해경향 등을 바탕으로 유기물분해에 따라 As(III)의 증가에 영향을 미치는 것이 확인되었다. Fe, Mn의 환원에 따른 As의 산화와 유기물 분해에 따른 환원이 서로 상충할 수 있으며 실제 분해 단계에 따라 어느 한쪽의 작용이 우세해지는 것으로 판단된다. 즉, Fe, Mn의 환원은 유기물의 분해에 의해 억제되었으며 유기물 분해가 상당히 진행 된 이후 Fe, Mn의 혐기성 용출이 일어나는 것으로 생각된다. 본 연구 결과는 혼합오염지역의 경우 유기물분해는 비소종의 화학형태에 영향을 미칠 것으로 예상되며 만약 As(III)의 비율이 증가할 경우 비소종의 위해성은 증가하게 될 것으로 판단되며 점차 증가하고 있는 혼합오염물 지역에 대한 정량적 위해성 평가가 요구된다.
신선유기물 (이탈리안 라이그라스), 신선유기물 + 부산물비료 그리고 부산물비료 처리 후 3년 동안 토양입단 발달상태를 조사한 결과, 토양별로는 모래 함량이 상대적으로 높은 새만금 간척지 토양 보다는 미사와 점토함량이 높은 고흥 간척지 토양에서의 입단형성이 더 양호한 것으로 나타났다. 유기물 자원 처리별로는 고흥 간척지 토양에서는 유의성 있는 차이가 나타나지 않았으나 (P<0.05), 새만금 간척지 토양에서는 녹비 형태의 신선 유기물 즉, 이탈리안 라이그라스를 처리한 시험구에서 가장 입단화도가 높게 나타났다. 유기물 종류별로는 이탈리안 라이그라스와 같은 신선 유기물을 단독 처리한 시험구에서 토양 입단의 중량평균직경이 가장 크게 나타났다. 간척지 토양의 물리성 및 토양구조 개선을 위한 유기물 처리시 신선유기물의 처리가 바람직하며, 불가피할 경우 일반 유기질/부산물비료의 단독처리보다는 신선유기물과 혼합하여 처리하는 것이 타당한 것으로 조사되었다.
유기농업을 수행하고 있는 지역 내에서 재배작물, 유기재배 형태, 경지면적, 가축사육현황, 유기물 활용실태 등을 조사하고 유기재배 농가단위의 양분수지를 산출하여 합리적인 유기자원 사용과 적정 유기물 시용에 의한 토양의 양분관리를 체계화하여 지속적인 유기농산물 생산을 위한 유기물 적정사용 기술개발을 목적으로 수행한 결과를 요약하면 다음과 같다. 유기농업 경력이 $8{\sim}20$년 되고 유기농산물 품질인증을 받은 31농가를 대상으로 작물별 유기물 시용량을 조사한 결과 과수>엽채류, 과채류>벼 순으로 많았으며 채소류 재배시에는 ha당 40톤 정도를 시용하였다. 또한, 엽채류는 축분에 톱밥을 혼합하여 제조한 퇴비를 주로 사용하였으며 볏짚, 파쇄목, 쌀겨, 산야초 등 다양한 유기물 자원을 시용하는 반면에 과채류는 시용하는 유기물 원료가 단순하고 비교적 질소성분이 적은 볏짚과 우분퇴비를 영양생장기에 시용하고 생식생장기에는 양분함량이 다소 많은 유박과 산야초를 시용하였다. 상추, 신선초, 케일을 1년에 3기작으로 유기농업을 하는 농가에서 작물재배 기간 중에 생산한 수량을 기초로 하여 양분수지를 계산한 결과 상추 재배시기에 3요소 성분이 과다한 것으로 나타나 신선초 재배 후 상추와 케일 재배시는 시판퇴비의 시용량을 줄여야할 필요가 있었다. 유기농으로 벼를 재배하는 양평군 용문면 화전리 지역에서 시용한 유기물 총과 벼 생산량을 이용하여 삼요소의 양분 수지를 조사한 결과 벼 재배 표준시비량보다 질소-인산이 각각 29-10kg 과다하게 시용되고 있었다. 또한 우리나라 유기농 재배농가의 유기물 시용량은 전체적으로 과다하게 투입되는 경향이었고 이에 따라 토양의 이화학성은 벼 재배지역에서는 적정기준치에 적합하였으나 시설채소재배지에서는 적정기준치와 상당한 차이를 보였다. 이상의 결과를 종합하여 볼 때 보다 정적 유기물 시용을 통한 지속적인 유기농산물 생산이 가능하도록 하기 위해서는 시용하려는 유기물 자원의 화학성과 재배토양의 화학성을 분석하여 과부족한 성분이 없도록 적당한 유기물 시용량을 결정하여야 할 것으로 판단이 된다.
제주분지 시추공 시료에 포함된 유기물의 특성을 파악하기 위해서 시추 시료를 채취하여 안정동위원소 및 생물표기화합물 분석을 실시하였다. Geobuk-1, Okdom-1, JDZ VII-1, VII-2 시추공 유기물의 탄소 및 질소 동위원소분석 결과는 유기물들의 기원이 해양조류 기원보다는 육성식물 기원이 우세함을 보여준다. 또한 Geobuk-1 공에서는 2,400m를 기준으로 하여 지화학적 지시자들의 뚜렷한 변화가 관찰되는데 이것은 2,400m에서 유기물 기원이나 퇴적작용 혹은 퇴적환경이 급격히 변화한 것에 기인하는 것으로 추정된다. 비투멘의 포화탄화수소 분석 결과 Geobuk-1공 3,253m, JDZ VII-1공 2,509, 2,833 그리고 3,163m구간의 시료에서는 이동된 석유의 흔적을 나타내지만 이것은 기원 유기물의 특성을 나타내는 것으로 판명되었다. 생물표기화합물에 의하면 Geobuk-1공 3,253m구간의 시료를 제외하면 분석된 Okdom-1, Geobuk-1 시추공 시료는 열적으로 미성숙 상태이고, 해성 기원 유기물의 영향을 약간 받기는 하였으나 대체로 하-호성 환경에서 퇴적된 것으로 나타났다. 반면 JDZ VII-1 시추공 시료는 대부분 Geobuk-1, Okdom-1 시추공 시료보다 육성 환경이 우세한 환경에서 퇴적된 것으로 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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