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음식물류폐기물 혼합 가축분 퇴비의 질소 대체량에 따른 벼 수량 및 양분 이용효율 평가
조송래(Song-Rae Cho),이슬비(Seul-Bi Lee),이예진(Ye-Jin Lee),이찬욱(Chan-Wook Lee),현병근(Byeong-Geun Hyun),김양민(Yang-min Kim),심재홍(JaeHong Shim),송요성(Yo-Sung Song),류철현(Chul-Hyun Ryu) 한국토양비료학회 2021 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 Vol.2021 No.11
음식물류폐기물(음폐) 발생량은 점차 증가하며 약 70%가 퇴비와 사료로 자원화 되고 있다. 이러한 음폐를 안전하게 농경지에 사용하기 위해서는 적정 사용량 산정이 필요하다. 이에, 벼 재배시 필요한 질소량을 퇴비로 대체하여 작물수량과 양분 이용률을 평가하였다. 김제 논 토양에 신동진 벼를 포트시험으로 2020년에 수행하였다. 퇴비는 시판 가축분 퇴비(우분 58%, 돈분 7%, 계분 7%, 톱밥 25%, 기타 3%)와 음식물류폐기물 혼합 가축분 퇴비(계분 50%, 음식물폐기물 25%, 톱밥 20%, 기타 5%) 2종으로 시험하였다. 처리구는 총 6처리구로서 질소 무처리구 (Control), 화학비료 표준량 (NPK), 질소 밑거름 필요량 (5kg/10a)을 100% 가축분 퇴비로 대체 (5N_L), 음폐 혼합 가축분 퇴비로 대체 (5N_M), 질소 총 필요량 (9kg/10a)을 100% 가축분 퇴비로 대체 (9N_L), 음폐 혼합가축분 퇴비로 대체 (9N_M)로 나누어 진행하였다. 벼의 수량은 NPK 처리와 비교하면, 가축분 퇴비는 밑거름 대체 (5N_L)와 전량 대체 (9N_L)처리에서 각각 92%, 59%로 낮았다. 음폐 혼합 가축분 퇴비는 NPK 보다 밑거름을 대체한 5N_M 처리에서 약 113%로 높았으나 질소 전체 필요량을 대체한 9N_M 처리에서는 약 81%의 낮은 결과를 나타냈다. 식물체 양분 이용효율에서는 질소의 경우 5N_M > 5N_L > NPK > 9N_M > 9N_L의 순으로 높았으며, 인은 5N_M > NPK > 5N_L > 9N_M > 9N_L의 순으로 높았다. 이상의 결과로 벼 재배시 음폐 혼합 가축분퇴비 처리가 가축분 퇴비 처리보다 높은 생산성과 양분 이용효율을 보였고, 질소 전량보다는 밑거름을 대체하는 것이 효율적인 것으로 나타났다. 앞으로, 포장에서 연용시험을 통해 작물과 토양환경에 미치는 영향을 분석하여 안전한 농경지 사용량을 산정하는 연구가 필요하다.
음식물류폐기물 혼합 유기질비료 사용에 따른 벼 수량 및 질소이용율
조송래(Song-rae Cho),이슬비(Seul-Bi Lee),이예진(Ye-Jin Lee),이찬욱(Chan-Wook Lee),현병근(Byeong-Geun Hyun),김양민(Yang-min Kim),심재홍(JaeHong Shim),송요성(Yo-Sung Song),류철현(Chul-Hyun Ryu) 한국토양비료학회 2021 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 Vol.2021 No.11
음식물류폐기물(음폐) 건조분말은 2019년 3월 이후 유기질비료 원료로 사용할 수 있게 되어, 농경지에 안전 사용량에 관한 연구가 요구되었다. 이에, 유기질비료와 음폐 건조분말이 혼합된 유기질비료 2종으로 벼 재배에서 필요한 질소 대체량 산정을 위한 시험을 시행하였다. 2020년에 김제 논 토양에 벼(신동진)를 재배한 포트시험을 시행하였으며, 시판 유기질비료 (유기물 60%)와 음폐 건조분말 혼합유기질 비료 (아주까리유박 63%, 미강 6%, 당밀 1%, 음폐건조분말 30%)를 사용하였다. 실험 처리구는 총 8개로 무처리(Control), 표준량처리 (NPK), 질소 무처리 (PK), 질소 표준량 기준 밑거름 무처리구 (4N), 질소 밑거름 필요량 (5kg/10a)을 유기질비료로 대체한 처리 (5N_O), 음폐 건조분말 혼합유기질비료 처리 (5N_M), 전체 질소 필요량 (9kg/10a)을 유기질 비료로 대체한 처리 (9N_O), 음폐 건조분말 혼합유기질비료 처리 (9N_M)로 진행하였다. 벼 수확기 토양의 질소 함량은 작물의 생육 기간 동안 토양에 질소가 유입되지 않은 PK, 4N 처리에서 가장 많이 감소하였으며, 5N_O에서 가장 많이 증가하였다. 음폐 혼합유기질비료가 유기질비료 처리보다 토양 내 질소 함량이 더 낮게 나타났다. 벼 수량은 NPK 처리 대비 5N_O, PK, 4N 처리구가 각각 95%, 94%, 85%로 낮게 나타났으며, 9N_M, 9N_O, 5N_M이 각각 123%, 126%, 138%로 높았다. 질소 이용효율은 NPK > 5N_M > 9N_M >5N_O > 4N > Control > 9N_O > PK 순으로 나타났다. 벼의 생산성과 식물체 질소 이용효율을 고려하면, 5N_M > 9N_M > 9N_O 순으로 생산성과 질소 이용효율이 높았다. 이상의 결과로 벼생산량과 질소 이용효율은 유기질비료보다, 음폐 혼합유기질비료를 질소 밑거름을 대체한 처리에서 효과적으로 나타났다. 음폐 건조분말을 유기질비료 등 비료의 원료로 안전하게 사용하기 위해서는 시험포장에서 장기적으로 작물과 토양에 미치는 영향을 평가하는 연구가 지속되어야 할 것이다.
밭토양에서 작물 재배 여부에 따른 양분 유출과 양분수지
조송래(Song-rae Cho),이예진(Ye-Jin Lee),이찬욱(Chan-Wook Lee),이슬비(Seul-Bi Lee),현병근(Byeong-Geun Hyun),김양민(Yang-min Kim),송요성(Yo-Sung Song),류철현(Chul-Hyun Ryu) 한국토양비료학회 2021 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 Vol.2021 No.11
지속적으로 경작을 유지한 농경지는 퇴비나 비료의 지속적인 공급으로 인해 양분이 집적될 수 있다. 집적된 양분이 환경으로 유출되면 수질오염 등 환경 부하를 높일 우려가 있다. 이에 본 연구에서는 오랜 기간 경작하여 양분이 집적된 토양에서 작물 재배 여부에 따른 양분수지의 변화를 확인하였다. 실험을 위해 비교란 중량식 라이시미터를 이용하였으며, 토성은 양토이고, 토심 30cm 깊이에 경반층이 형성되어 있는 토양으로 인산이 집적된 상태였다. 라이시미터는 면적 1.0㎡ 높이 1.5m 크기의 원통형이며, 토양 내 양분 유동을 확인하고자 토양 깊이별로 토양용액 채취 장비를 갖추어 국립농업과학원 구내 시험포장에 설치하였다. 2019, 2020년 2년간 나지, 고추 2개의 처리를 하였으며, 고추 처리구는 비료 표준사용량을 화학비료로 처리하였다. 강수량은 기상청의 데이터를 활용하였다. 토양용액은 고추 재배 기간에 강우 후 처리구별로 채취하였으며, 용액 내 질소, 인, 칼리를 분석하였다. 양분수지는 토양으로의 양분 유입과 유출 값의 차이로 계산하였다. 시험 기간 중의 강수량은 2020년이 2019년에 비해 약 370mm 많았다. 유거수와 침출수에서는 나지가 고추보다 전반적으로 높은 유출 값을 보였으며, 양분수지에서는 2019년에는 고추가, 2020년에는 나지가 더 높게 나타났다. 평년 대비 강수량의 큰 차이가 나타나지 않았던 2019를 기준으로 작물 재배는 작물의 토양 양분흡수와 지표 피복으로 토양의 양분 유출을 줄이는 효과가 있었다. 농경지를 나지 상태로 유지하면 지속적으로 양분 유출이 일어날 수 있기에 작물 재배와 적정량의 양분공급으로 토양 양분이 순환될 수 있도록 관리가 필요할 것이다.
Song-rae Cho(조송래),Suvendu Das,Gil-Won Kim(김길원),Ji-Yeon Lim(임지연),Pil-Joo Kim(김필주) 한국토양비료학회 2021 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 Vol.2021 No.11
Ethylene which is a regulator of plant growth and ripeness is known to have the strong inhibition effect on methanogenesis. However, since ethylene is gaseous form and has very low water solubility, it has not been developed as soil amendment to suppress methanogenesis in flooded rice paddies. To develop ethylene as a prospective soil amendment for reducing methane (CH₄) emission in flooded soil conditions, ethephon (2-Chloroethylphosphonic acid), a precursor of ethylene, was selected, and its application effect on CH₄ production was compared with specific inhibitors (2-Bromoethanesulfonate, 2-Chlomoethanesulfonate, 2-Mercaptoethanesulfonate) of methanogenesis under flooded soil condition. The application of ethephon at a rate of 1mg kg<SUP>-1</SUP> significant decreased total CH₄ emission by 43% compared to the un amended control, and its suppression effect was comparable with the specific methanogenic inhibitors. However, most of ethephon was hydrolyzed into ethylene within 10 days of incubation. To slow down the release of ethylene from ethephon and enhance its effect on suppressing methanogenesis, ethephon was mixed with cellulose based biodegradable polymers [sodium carboxymethyl cellulose (CMC), methyl cellulose (MC), hydroxyethyl cellulose (HEC), and cellulose acetate CA)] (10% of ethephon). Polymer mixtures significantly retarded the hydrolysis of ethephon and increased suppression of CH₄ production. In comparison, CA and CMC were most effective with approximately 25% higher reduction of CH₄ emission than no-polymer mixed ethephon.To determine the effect of ethephon amendment in rice cultivation and CH₄ emission, ethephon was mixed with the selected biodegradable polymer (CA) and gypsum. Ethephon amendment retarded the hydrolysis of ethephon to 90 days. And the CH₄ emission was decreased as maximum 89% than the control. The rice growth and yield did not show significant changes. The abundance of mcrA gene was decreased by 28-47% in ethephon amendment treatments compared to the control. In conclusion, ethephon, a precursor of ethylene, can be used as an effective additive to suppress CH₄ emission in rice paddy soil.