담수 토양에서의 토양호흡량은 호기 상태에 비해 매우 낮은 수준이나, 혐기 상태에서의 유기물의 분해는 담수 생태계의 탄소순환에 매우 중요한 역할을 한다. 한편, 비산회(fly ash), 석탄바닥재 (bottom ash)와 같은 석탄 연료 부산물들은 이산화탄소 발생을 저감하고 토양 탄소를 격리하는 효과가 있음이 보고된 바 있다. 이에 본 연구는 혐기조건 토양에서 석탄바닥재 단일 처리 및 석탄바닥재와 유기물 혼합 처리가 토양 미생물 호흡량 및 미생물 생체량 변화에 미치는 영향을 조사하였다. 이산화탄소 발생속도는 석탄바닥재 처리에 의해 유의하게 감소하였고, 처리수준에 따라서도 감소하는 것을 보였다. 유기물과 석탄바닥재를 혼합 처리하였을 때에도 발생속도가 감소되는 것을 확인하였다. 석탄바닥재 처리에 따라 토양미생물 생체량은 유의하게 증가하였고, 토양 중 암모니아태 질소, 질산태 질소, 유효인의 함량은 감소하는 경향이 있었다.
논 토양에서 메탄의 생성과 배출 토양깊이에 따른 토양용액내 메탄 확산 등을 구명코자 미사질 양토인 호남농업시험장 시험포장에서 수행한 결과는 다음과 같다. 1. 시기별 메탄 flux는 유수형성기 및 출수기에서 높았으며, 유기물을 시용한 구에서는 유기물 무시용구에 보다 배이상이 높았고, 일중 메탄 flux 변화는 야간에 비해 주간에 높았다. 2. 유기물 시용구에서 토양내 메탄 생성량은 생육초기부터 높았으며 분얼기에 감소하였다가 유수형성기 이후 증가하는 경향이었다. 3. 토양용액중 메탄 함량은 토심 5cm에서 가장 높았으며, 메탄의 확산은 매우 느린 경향이었다. 4. 토양 용액중 Eh는 -150~-160mV 범위였으며 메탄 생성과 밀접한 관련이 있었다.
모암(母岩), 유기물(有機物), calcium 및 Iron oxide가 토양입단화(土壤粒團化)에 미치는 영향을 규명하기 위하여 석탄암(石炭岩), 화강암(花岡岩), 화강편마암(花崗片麻岩)을 모암(母岩)으로 하는 지역(地域)을 조사지(調査地)로 설정(設定)하고 조사지별(調査地別)로 삼림식생상태(森休植生狀態)에 따라 토양내(土壤內) 유기물(有機物), Calcium 및 Iron oxide의 함량(含量)차이가 입단안정도(粒團安定度)에 미치는 영향을 분석(分析) 평가(平價)하였다. 입단화도(粒團化度)와 관련된 요인(要因)들과 그 특성(特性) 및 침식(浸蝕)에 대한 안정성(安定性)과 밀접한 관련이 있는 입단직경(粒團直徑)을 분석(分析), 평가(平價)한 결과는 다음과 같았다. 모암(母岩)이 입단화(粒團化)에 미치는 영향(影響)을 보면 석탄암토양(石炭岩土壤)의 입단화도(粒團化度)가 21%로 가장 높았고 다음이 화강암토양(花崗岩土壤)으로 19.8%, 화강편마암토양(花崗片麻岩土壤)이 9.9%로 가장 낮았다. 입단화도(粒團化度)에 가장 큰 영향(影響)을 미치는 요인(要因)은 유기물함량(有機物含量)으로 유기물함량(有機物含量)이 증가(增加)함에 따라 입단화도 직선적(直線的)으로 증가(增加)하는 정(正)의 상관(相關)을 나타냈으며, 그 관계는 Y=4.31X-4.37 (Y : 입단화도(粒團化度), X : 유기물함량(有機物含量))과 같았다. 임상별(林相別) 입단화도(粒團化度)는 관엽수림지역(關葉樹林地域)의 토양이 침엽수림지역(針葉樹林地域)의 것보다 높게 나타났으며, 이것은 유기물함량(有機物含量)에 기인(基因)하는 것으로 인정(認定)되며 모암별(母岩別) 입단직경급(粒團直徑級)의 분포(分布)는 석탄암토양(石炭岩土壤)에서는 큰 직경급(直徑級) (0.5mm 이상) 입단(粒團)의 비율(比率)이 높은 반면 화강편마암토양(花崗片麻岩土壤)에서는 작은 직경급(直徑級) (0.25mm) 입단(粒團)의 비율(比率)이 높았고 화강암토양(花崗岩土壤)에서는 0.5mm직경급입단(直徑級粒團)을 중심으로 정규분포(正規分布)하는 경향(傾向)을 나타냈다. 토양(土壤)중 Ca과 Fe의 함량(含量)이 입단화도(粒團化度) 미치는 영향(影響)은 부분적(部分的)으로만 인정(認定)되고 있으나 석탄암지역(石炭岩地域)에서는 Ca의 영향(影響)이 유기물(有機物)과 함께 입단화(粒團化)에 크게 기여(奇與)하는 것으로 나타났다.
본 연구에서는 토양의 가시 근적외선 스펙트럼의 피크중첩에 의한 분석오차를 감소시킴으로써 토양유기물 추정의 정확도 향상을 위해 이산 웨이블릿 변환 (DWT) 신호처리기법의 적용을 검토하고 공간정보모델링을 통해 토양유기물의 분포도를 작성하고자 하였다. 토양유기물 함량에 따른 스펙트럼의 정량적 변화의 강조를 위해 Continuum 제거, 도함수 변환과 함께 Haar, Daubechies DWT 변환된 스펙트럼을 PLSR 모델에 대입하여 산출한 토양유기물 추정식들은 거의 비슷한 결과를 도출하였고 $R^2$ > 0.6, RPD > 1.5 의 '대략적인' 추정 결과를 보였다. 잡음을 줄이고 신호값을 향상시키기 위해 이산 웨이블렛 변환을 적용한 결과에서 오히려 약간 낮은 성능을 나타내었는데 성긴 근사값 (Coarser approximation) 스펙트럼으로 변환되어 추정식의 유의성이 낮아졌을 가능성이 있다. 따라서 토양의 분광스펙트럼에 더 적합한 이산 웨이블렛 필터와 수준 등의 DWT 조건을 찾고 적용함으로써 추정식의 유의성을 향상시킬 수 있을 것으로 본다. 또한, 유기물에 의한 에너지의 흡수, 반사를 일으키는 주요 파장대의 상관성을 분석하여 선택적으로 해당 영역의 스펙트럼이나 파라미터 값을 산출하여 추정모델에 적용하는 시도도 필요할 것으로 사료된다. 이러한 토양유기물의 추정값과 실측값을 이용해 구역 크리깅을 수행하여 분포지도를 작성하였다. 토양 샘플의 유기물 분석값은 평균값을 중심으로 정규분포를 나타내었는데 크리깅 지도에서도 전반적으로 유사한 패턴의 값이 분포하였다. 추정값을 이용한 크리깅 결과도 실측값을 이용한 분포지도와 유사한 공간적 패턴을 나타내었다. 지도의 우하단부와 중앙 부분에서 실측값 분포보다 추정값 분포지도에서 약간 더 높은 경향을 보였는데 이는 토양 유기물의 추정치와 실측치 간의 오차에 의한 것으로 판단된다. 분광 스펙트럼을 이용한 추정 모델은 정확도 제고가 필요한 단계이나 신속성, 용이성 면에 있어서 토양 특성에 대해 광역 단위에서 다량의 시료 분석에 유용할 것으로 보이고, 또한 지역, 세계 규모의 디지털 토양 매핑, 토양 분류 및 원격탐사 자료와의 연계 분석에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
비료 3요소의 각각 긱제처리와 3요소와 퇴비, 볏짚 등 유기물을 첨가 처리하여 1968년부터 1982년까지 15년간을 연용하면서 수도품종 진흥을 공시하여 토양의 변화와 그에 따르는 수량의 변화 및 양분흡수 관계를 조사한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 15년간 3요소+유기물(퇴비, 생고)의 연용은 토양유기물을 0.3-0.6% 증가시키고, CEC도 높았으나 규산이나 Ca의 함량은 감소하였다. 2. 3요소에 비하여 퇴비나 생고 등 유기물시용 첨가시용은 주당 수수, 수당 영화수는 증가하였으나 등숙비율은 감소하는 경향이었다. 3. 현미수량은 3요소구 100에 대하여 무비, 무질소는 40-60%, 무인산, 무가리는 90-100%, 유기물 시용구는 110-140%이었다. 4. 식물체내의 3요소 함량도 3요소+유기물구(퇴비나 생고)에서 3요소구보다 높았다. 5. 3요소중 수량에 가장 크게 영향하는 요소는 질소, 가리의 순이었으며 유기물을 장기 연용할 경우 퇴비보다는 생고의 효과가 크게 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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