본 연구는 점적관수시 토양수분 영역의 변화를 측정하고 이에 따른 관비와 표면시비로 투입된 중질소 표지요소에서 유래한 무기태 질소의 분포 양식을 비교하기 위하여 수행되었다. 이를 위해 비닐하우스 내에서 6주간 포트실험을 수행하였다. 관비구는 $117mg\;N\;L^{-1}$ 수준으로 4주간 1.41 g N 을 투입하였으며 표면시비구는 토양 5 kg에 1.81 g N 을 고루 섞어 표면 (3 cm) 에 충진하였다. 관개는 -50 kPa의 토양 수분 장력을 관수점으로 하여 유속 $0.5L\;hr^{-1}$로 공급하였다. 질소 동위원소비의 분석결과 관비구의 경우 투입된 1.41g N 중 89% 에 해당하는 1.25 g N 이 토양에서 무기태 질소로 회수되었으며 표면시비구의 경우 1.87 g N 중 단지 51% 만이 회수되었다. 이는 낮은 농도의 관비로 공급된 요소가 습윤구역에 분포하여 가수분해, 질산화가 일어나는데 반해 표면시비는 고농도로 집적된 요소가 지표에서 가수분해되어 암모니아 휘산이 많이 일어나기 때문이다. 관비로 공급된 요소에서 유래한 무기태 질소의 60%가 0-10 cm 깊이에 있었으며 깊어짐에 따라 농도가 점차 감소하였다. 반면 표면시비된 요소에서 유래한 무기태 질소는 91%가 지표에 집중되어 10 cm 밑으로는 거의 발견되지 않았다. 관비의 경우 요소에서 유래한 무기태 질소의 99%가 질산태 질소로 회수된 반면 표면시비된 요소에서 유래한 무기태 질소는 38%가 암모늄태로 남아있었으며 대부분 습윤구역 바깥쪽 표면에서 회수되었다. 이는 수분이동이 적고 건습이 반복되는 지표, 특히 습윤구역 외부에 투입된 요소의 경우 이동성이 적으며 질산화가 지연되기 때문이다. 본 실험의 결과로 보아 관비로 요소를 투입할 때 암모니아 휘산에 의한 질소의 손실을 최소화할 수 있었으며 발견된 요소유래 무기태 질소의 분포로 보아 식물이 흡수하기 용이한 무기태 특히 질산태 질소를 지속적으로 공급할 수 있었다.
탄질비가 다른 유기자재 시용이 토양중 무기태질소의 시기별 변화와 수수${\times}$수단그라스 교잡종의 질소이용률에 미치는 영향을 조사하기 위해서 2009년부터 2011년까지 수행되었다. 처리구는 질소함량 210kg/ha 수준으로 축분퇴비, 알팔파, 유박, 포함하였다. 유박은 가장 낮은 탄질비를 나타내었고, 축분퇴비는 3년 동안 가장 낮은 질소의 무기화가 관찰되었다. 토양 무기성분과 수수${\times}$수단그라스 교잡종의 건물중은 처리에 따라 일관성 있게 영향을 받지 않았고, 건물중은 재배기간인 5월부터 9월까지의 강수량과 부의 상관관계를 나타내었다. 화학비료는 2009년과 2010년에 질소이용률을 크게 증가시켰고, 축분퇴비는 3년간 가장 낮은 질소이용률을 보였다. 6월부터 8월까지의 강수량 증가는 퇴비로 처리된 수수${\times}$수단그라스 교잡종의 질소이용률을 다소 증가시켰으나 양분의 무기화가 빠른 화학비료는 반대의 양상이 관찰되었다. 본 시험에서는 유기자재의 탄질비 보다는 강수량의 변동이 클 때 작물의 건물중과 질소이용률에 영향을 끼치므로 이를 고려하여 밭토양에 시비를 해야 할 것으로 판단되었다.
본 연구는 질소무기화 특성을 고려하여 개발된 유기자원 시비처방 시스템의 현장적용 가능성을 평가하기 위하여, 유기 논에서 토양 무기태질소 함량과 벼(Oriza sativa L.) 생산성을 비교하였다. 표준시비량에 준하여 동일 질소량으로 자재를 처리한 2015, 2016년과 달리, 2017년은 유기자원 시비처방 시스템 적용으로 헤어리베치(HV), 호밀+유박(R+OC), 유박 기비(OC-B), 유박 분시(OC-S), 돈분퇴비(PMC), 화학비료(CHM)의 질소 투입량이 107~133 kg/ha로 상이하였다. 처리별로 유기자원 시비처방 시스템을 적용하여 벼를 재배한 결과, 정조 수량은 유박 분시(111%), 유박 기비(110), 호밀+유박(106), 헤어리베치(101), 돈분퇴비(96) 모두 화학비료(100)와 유시한 수준을 보였다. 또한, 정조 수량과 토양 내 누적 무기태질소 함량은 정의 상관관계(R2=0.803*)를 보였다. 유박 처리구(OC-B, OC-S, R+OC)의 작물 질소이용률은 화학비료와 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았다. 결론적으로, 개발된 유기자원 시비처방 시스템은 유기 벼 생산에 효과적이었으며, 해당 시스템이 유기 벼 재배 현장에서 유용하게 활용될 것으로 판단된다. 또한 추후 시스템 적용 대상을 다양한 밭작물을 대상으로 확대할 필요성이 있을 것으로 보인다.
경기도 양평지역의 유사한 토양 위에 조성되어 있는 41년생 리기다소나무와 낙엽송 조림지를 대상으로 질소 및 인 시비가 표토층(0~20cm)의 질소무기화에 미치는 영향을 조사하였다. 본 연구에서는 비닐주머니 매설법을 이용하여 질소무기화율을 측정하였으며, 시비수준은 대조구 (control), 저수준 시비구 [200 N kg/ha+25 P kg/ha(LNP)], 고수준 시비구 [400 N kg/ha+50 P kg/ha(HNP)] 등 세 처리 수준으로 하였다. 조사기간은 1996년 6윌 5일부터 1997년 6월 4일까지 1년간이었으며, 45일 간격으로 6회 배양을 실시하였다. 본 연구로부터 얻어진 결과들을 종합하면 다음과 같다. 배양초기 토양함수율은 리기다소나무 임분의 경우, 대조구가 32%, LNP 처리구가 28%, 그리고 HNP 처리구가 26%였으며, 낙엽송 임분의 경우 대조구가 31% LNP 처리구가 31% 그리고 HNP 처리구가 33%이었다. 조사기간동안의 평균 질소 무기화율은 두 수종 모두 배양시기간과 처리간에 유의적인 차이가 있는 것으로 나타났으며, 대조구에 비해 시비처리구에서 무기화율이 높았다. 토양시료 배양기간 동안의 연간 질소 무기화량과 질산화량은 수종간 그리고 처리간에 통계적으로 유의적인 차이가 있었다. 연간 질소 무기화량의 경우, 리기다소나무 임분은 대조구가 10.6 kg/ha/year, LNP 처리구가 23.3 kg/ha/year, 그리고 HNP 처리구가 6.6 kg/ha/year였으며, 낙엽송 임분은 대조구가 2.0 kg/ha/year, LNP 처리구가 12.1 kg/ha/year, 그리고 HNP 처리구가 16.7 kg/ha/year 이었다. 연간 질산화량의 경우, 리기다소나무 임분은 대조구가 2.8 kg/ha/year, LNP 처리구가 7.6 kg/ha/year, 그러고 HNP 처리구가 4.3 kg/ha/year 였으며, 낙엽송 임분은 대조구가 4.3 kg/ha/year, LNP 처리구가 14.8 kg/ha/year, 그리고 HNP 처리구가 6.6 kg/ha/year 이었다. 조사기간 동안의 질소무기화량 가운데 질산화량이 차지하는 비율은 리기다소나무의 경우, 대조구가 26%, LNP 처리구가 33%, HNP 처리구가 65%였으며, 낙엽송은 대조구와 LNP 처리구가 >100%, 그리고 HNP 처리구에서 40%를 나타내어 낙엽송 임분에서 질산화가 더 많이 이루어진 것으로 나타났다. 이와 같은 연구결과는 산림생태계 내 유사한 환경하에서의 질소무기화 정도는 우점종이나 시비 등과 같은 산림시업에 의해서도 달라질 수 있다는 것을 암시하는 것이다.
동계녹비작물의 활용은 친환경농업을 위한 유용한 방법중의 하나이다. 고추 수량, 질소흡수, 탄수화물 합성 및 토양 질소공급에 대한 두과(헤어리베치) 및 화본과(호밀) 녹비작물의 효과를 조사하였다. 녹비작물로부터 무기화된 질소는 토양환원 후 30일경에 최대치에 도달하였으며, 무기태 질소의 양은 $645mg\;kg^{-1}$ (헤어리베치) 및 $237mg\;kg^{-1}$ (호밀) 이었다. 토양 환원된 헤어리베치로부터 무기화된 질소의 양은 화학질소 ($365mg\;kg^{-1}$)보다 높았는데 이는 헤어리베치의 투입량이 질소기준으로 약 2배였기 때문인 것으로 판단된다. 광합성량과 탄수화물 합성은 정식 후 70일까지 처리간에 큰 차이를 보이지 않았지만, 생육후기 호밀처리구의 고추 광합성량과 탄수화물 합성량(전분)이 다소 감소하는 경향을 보였다. 두과녹비작물인 헤어리베치가 호밀에 비해 고추의 생육 및 수량에 큰 영향을 미치는 것으로 나타나, 향후 고추재배시 헤어리베치의 화학비료 대체효과는 클 것으로 사료된다.
해조는 생장을 위해 다양한 무기원소를 필요로 하며 (O'Kelley 1974), 특히 질소는 빈번하게 해조의 생장을 제한하는 가장 중요한 영양원의 하나로 알려져 있다(Topinka 1978). 이러 한 질소는 해중에서 여러 형태 (Amino acids, L - leucin, nitrite, nitrate, ammonium)로 해조류에 이용되는데, 이중에서도 nitrate는 연안에 비교적 우세하게 존재하며 (Wheeler and North, 1980), 해조류 조직내 전체 질소중 7-15% 정도를 차지하고있다 (McGlathery et al. 1996). (중략)
2002년부터 2004년까지 수원의 작물과학원 논포장을 년차간 순차적으로 밭으로 전환하고 또 밭상태에서 우분을 누적투 입하면서 호밀과 옥수수의 윤작을 통하여 질소와 관련된 토양 특성, 작물의 건물수량 및 질소흡수량을 조사하였는데, 주요 결과는 다음과 같다. 논의 밭전환 1년차에는 밭사료작물, 특히 답리작 호밀의 생육과 수량이 현저히 감소하였으며, 그에 따라 우분시용에 의한 무기태질소 등 양분의 이용효율도 현저히 감소하였다. 그러나 전환년차의 증가와 함께 밭사료작물의 수량과 질소흡수량이 증가하였는데, 특히 밭상태에서 전환3년차까지 우분의 누적투입은 토양에의 무기태 질소공급과 더불어 옥수수의 수량, 질소흡수량 및 우분질소 이용률을 계속적으로 증가시켰다. 그 증가는 전환년차 증가에 따른 논토양 자체의 질소공급보다는 주로 우분시용에 의한 토양물리성 개선, 토양탄소 및 무기화 가능한 지력질소(가급태질소) 증가 등 지력증진에 크게 기인하였다. 따라서 전환밭에서 정상적인 밭사료작물의 수량을 얻기 위해서는 전환2년 이상의 기간이 필요하였으며, 이때 우분의 투입은 토양에 무기태질소 공급뿐만아니라 토양유기물 등 지력증진에도 효과적이었으며, 또한 그것이 누적적으로 투입될 때 그 효과가 증가되는 것으로 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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