본 연구는 환원증류법을 사용하여 축사, 매립지, 시설재배지 등 높은 수준의 질산태 질소로 오염된 토양의 질산태질소 함량을 정확히 측정하는데 있어서, Devarda's alloy 의 입자 크기가 질산태 질소의 회수율에 미치는 효과와 Devarda's alloy의 처리량과 환원된 질산태 질소의 양과의 상관관계, 고농도의 질산태 질소를 함유한 토양 추출액의 정확한 분석을 위한 적절한 접근방법을 파악하고자 수행되었다. 본 연구에서 시험된 각 Devarda's alloy는 입자 크기의 분포가 서로 달랐으며, 이는 다소 높은 질산태 질소 조건인 1 mg과 2 mg $NO_3$-N에서 서로 다른 질산태 질소 회수율로 반영 되었다. 한편, 고농도의 질산태 질소 조건에서는 모든 Devarda's alloy들이 용액 중 질산태 질소의 함량이 증가할수록 급격히 질산태 질소의 회수율이 감소하는 경향을 보였으나, 시험된 모든 Devarda's alloy들은 예상과 달리, 단위 질량 당 환원된 질산태 질소의 양이 용액중 질산태 질소의 양에 비례하여 감소하는 경향을 보였다. 이상의 연구결과들은 높은 수준의 질산태 질소로 오염된 토양 시료를 안정적으로 분석하기 위해서는 Devarda's alloy의 입자 크기 분포를 감안한 충분한 처리, 그리고 두 수준 이상의 Devarda's alloy를 처리한 후 회수된 질산태 질소량 변화를 살피는 것이 필요하다는 것을 제시한다. 아울러, 본 연구에서 발견된 질산태 질소량의 화학적 비당량성은 앞으로의 연구를 통해 보다 자세히 조사되어야 할 것으로 사료된다.
서양잔디중 난지형 잔디에 속하는 세인트 어거스틴그래스에서 암모늄태 질소와 질산태 질소질 비료의 시비가 브라운팻치 병 발생에 미치는 영향을 알아보고자 본 실험이 수행되었다. 포장에서 재배되고 있는 세인트 어거스틴그래스를 작경 10cm의 플러그를 굴취하여 플라스틱 포트에 이식한 후 뿌리의 활착을 위하여 온실내에서 한달간 재배하였고, 50kg N/ha의 성분비율에 맞추어서 균의 접종 1일전에 시비를 하였다. 잔디포장에서 분리한 Rhizoctonia solani균을 agar위에서 배양시킨 후 균이 배양되어 있는 agar block 을 떼어서 태운 perennial ryegrass에 접종시켰다. 감염된 perennial ryegrass를 다시금 세인트 어거스틴그래스위에다 치상시켜서 잔디로의 접종을 꾀하였다. 그 결과 암모늄태 질소비료나 질산태 질소비료 그리고 무시비상태의 잔디에서의 병발생간에는 유의차가 인정되지 않았으나 질산화 억제제를 처리하여 암모늄상태의 질소 성분이 질산태로 전환되는 것을 억제시킨 구에서는 타처리구에 비하여 6~9배의 발생율을 보였다. 따라서 잔디의 시비와 병발생을 연관시켜 볼 때 암모늄태 질소비료 와 질산태 질소비료 공히 큰 차이는 없으나, 다만 질산태로 변한 후의 질소양분의 토양용탈로 인한 소모를 억제시키기 위하여 사용되는 질산화 억제제는 상당량의 암모늄태 질소성분을 상당 기간동안 유지시키기 때문에 브라운팻치 병발생에 영향을 주므로 그 사용시기에 있어서 신중을 기하여야 하겠다.
본 실험은 질소원처리가 식물의 생육 및 질소대사에 미치는 영향을 규명하고자 조직배양을 실시하였으며 공시재료로는 담배 'NC 2326'와 대두 '단엽콩'을 사용하였다. 배지내 질소원의 종류와 그 비율을 달리했을 때 callus의 생육, 전 질소, 단백질 함량 그리고 nitrate reductase와 glutamine synthase의 활성 변화를 조사하였다. 단엽콩의 조직배양시 callus증식은 2:1처리구와 암모늄태 질소만 공급한 배지에서 높았던 반면 질산태만 공급한 경우 쉐는 callus증식이 저조하였다. 한편 담배는 질산태와 암모늄태 질소를 2:1로 혼용한 구가 callus증식이 좋았고, 암모늄태 질소단용구에서 저조하였으며, 질산태 질소단용구의 callus생육이 양호하였다. Callus내 전질소함량은 담배의 경우 배지내 질산태 질소가 많을수록 증가되어 질산태 질소단용구에서 가장 많았으며 암모늄태 질소단용구에서 가장 적었다. 한편 단엽콩은 이와 반대의 경향으로 암모늄태 질소단용구에서 가장 많았으며 질산태 질소단용구에서 가장 적었다. Callus의 nitrate reductase의 활성을 보면 담배는 질산태 질소단용구에서 활성이 높았으며 암모늄태 질소단용구에서 활성이 낮은 반면 단엽콩은 2:1 처리구에서 활성이 높았고 생육이 부진했던 질산태 질소단용구에서 현저하게 낮았다. Glutamine synthetase의 활성은 단엽콩, 담배 모두 질산태 질소단용구에서 활성이 높았으며 암모늄태 질소단용구에서 활성이 낮았다.
무의 재배시 사용되는 질소비료의 형태, 시비량, 제초제농도가 무의 부위별 질산태질소의 함량, 질산 환원효소 활성 및 생육에 미치는 영향을 조사한 결과는 다음과 같다. 1. 질산태 질소비료가 암모니아태 질소비료 보다 무의 생육에 더 효과적이었으며, 질산태질소의 함량의 경우 무의 엽병과 엽에서는 파종후 25일경에, 뿌리에서는 32일${\sim}$39일 사이에서 높게 나타났다. 2. 또한 무의 부위별 질산태질소 함량은 엽병, 뿌리, 그리고 엽의 순서로, 질산환원효소 활성은 엽병, 엽, 그리고 뿌리순서로 높게 나타났다. 제초제 Alachlor의 농도가 증가함에 따라 무에서의 질산태질소 함량이 증가하는 경향이었으며, 질산환원효소 활성도 같은 경향이었다.
질산태 질소의 일중 농도 변화와 단기간의 저온 처리가 질산태 질소의 흡수 및 농도에 미치는 영향을 살펴보고자 상추 (Lactuca sativa L.)를 공시 작물로 하여 온실에서 수경 재배하였다. 질산태 질소의 농도는 엽신에 비하여 주맥에서 일중 지속적으로 2배 이상 높았으며, 질산태 질소의 일중 변화는 14:00까지 지속적으로 감소하여 최저치 (8.7 mg-N/GDW)를 나타낸 후 다시 증가하였다. 질산태 질소의 일중 흡수량은 11:00$\sim$17:00에 평균 4.8 mg-N/GDW-Root/hr로 최대치를 나타내었다. 단기간의 저온 처리는 엽의 질산태 질소의 농도를 14$\sim$18%, 질산태 질소의 흡수량을 50$\sim$55%를 감소시켰다. 이러한 결과는 수확 전 단기간의 저온처리가 상추 잎의 질산태 질소함량을 낮출 수 있는 방법으로 응용될 수 있음을 보여준다.
돈분발효퇴와 포도주 부산물의 질소 무기화 및 질산화 과정을 구명하기 위해 시설 내 고추생육시기에 토층별 암모늄태 및 질산태 질소함량을 조사하였다. 질소무기화 및 질산화는 심토층보다 표토층에서 높게 나타났다. 생육전반에 걸쳐 총 질소 무기화 및 질산화율은 처리간에 다양하였지만, 전반적으로 총 질소 무기화는 정식후 90일 까지 증가하였지만 그 이후로는 감소하였다. 표토층에 있어 최고 질소 무기화 및 질산화는 정식후 90일에 T4(포도주부산물 400kg/10a+돈분발효퇴비 1,000kg/10a)에서 관측되었다. 가장 높은 질소 무기화는 정식후 30일에 대조구에서 272.5mg/kg과 정식 후 90일에 T4(포도주부산물 400kg/10a+돈분발효퇴비 1,000kg/10a)에서 843.4mg/kg으로 나타났다. 또한 질산화는 T4(포도주부산물 400kg/10a+돈분발효퇴비 1,000kg/10a)에서 정식 후 90일에 872.2mg/kg으로 가장 높게 나타났다. 15-30cm 토층의 질산화 현상은 질소 무기화와는 다르게 나타났는데 질소 무기화는 대체로 90일에 증가한 반면 질산화는 90일에 감소하는 경향을 나타내었다. 마지막 조사시기인 정식 후 180일에는 급격히 감소하는 현상을 보였는데 고추 생육에 따라 양분 흡수로 암모늄태질소 및 질산태질소가 감소되었다. 0-15cm 토층, 15-30cm 토층의 질소무기화 및 질산화에서 T4(포도주부산물 400kg/10a+돈분발효퇴비 1,000kg/10a)의 15-30cm 토층 질산화가 낮게 나타났다.
토양중 질산태 질소 함량이 $14{\sim}225mg\;kg^{-1}$의 범위를 갖는 시설재배지 9개 토양에서 배추를 공시작물로 하여 무비구, 3요소 표준시비량의 50%구, 100%구 및 150%구의 4개 시비수준에서 포트재배로 수량반응, 비료효과 및 시비효율 등을 검토하였다. 무비구 배추 건물중과 토양의 질산태 질소 함량은 유의성 있는 정의 상관을 나타냈고 시비구와 무비구의 건물중, 질소흡수량 및 질산태 질소흡수량의 차이로 평가한 비료효과 및 시비효율과는 유의성 있는 부의 상관을 보였다. 질산태 질소함량에 따른 시비수준별 건물중 반응의 관계로부터 표준시비량이 적용되는 질산태 질소의 하한기준은 $50mg\;kg^{-1}$ 미만으로 추정되었고, 질산태질소 함량과 비료효과 및 시비효율과의 회귀관계로부터 평가된 무비 재배를 위한 질산태 질소 함량은 $200mg\;kg^{-1}$ 이상으로 추정되었다. 따라서 시설재배지 토양중 질산태 질소 함량 $50mg\;kg^{-1}$에서 $200mg\;kg^{-1}$ 범위는 질소 표준시비량에 대한 비율로서 추천식은 $Y=-0.6667{\chi}+133.33$ 이었다 (Y:질소 표준시비량에 대한 %, ${\chi}$: 시험전 토양의 $NO_3-Nmg\;kg^{-1}$).
토양의 질산태 질소를 이용하여 시설 오이의 적정 질소 시비량을 결정하고자 질산태 질소 함량이 67-343 mg/kg의 범위를 갖는 8곳의 시설재배 토양으로부터 오이를 공시작물로 표준시비구와 무시비구에 대한 생산력 검정시험을 포트 재배로 조사하였다. 오이의 수량은 최소 1,006 g/plant에서 최대 2,369 g/plant로 토양 질소함량 수준에 따라 다양한 생산능력의 차이를 보였다. 토양의 질산태 질소는 Agronomic efficiency(AE)과 N use efficiency(NUE)와는 부의 상관을 보였다. 질소 무비 재배를 위한 시험 전 토양의 질산태 질소 임계기준은 토양의 질산태 질소 함량에 대한 AE 및 NUE의 관계를 Cate-Nelson 일원분류의 분산분석법으로 비교하고 또한 무비구의 수량 및 지상부의 질소 흡수량과의 관계로부터 추정하였을 때 약 260 mg/kg으로 나타났다. 질소 표준 시비가 요구되는 시험 전 토양의 질산태 질소 임계기준은 70 mg/kg으로 추정되었다. 질산태 질소 함량이 70-260 mg/kg 범위의 토양에서는 Y=-1.032X + 269.2(Y: 질소시비량, kg/ha; X: 시험 전 토양의 질산태 질소 함량, mg/kg) 추천식으로 질소시비량을 결정할 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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