토양 미생물에 의한 중금속 축적 및 가용화에 미치는 녹비 및 무기질 비료 처리 효과

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Microbially-incorporated heavy metals have not been studied enough in spite of their importance in phytoremediation. Heavy metals contained in microorganisms can be released easily into soil after cell death, which in turn contributes to an increased efficiency in phytoextraction. The present study aimed to quantify microbially-incorporated heavy metals in response to amendment of green manure and inorganic fertilizers in heavy metal contaminated soils. In lightly contaminated soils, microbial biomass increased steadily through out the growing season of celery and had strong positive correlation with photosynthetic CO2 uptake, soil respiration, root biomass. Rye-amended soils showed marked higher microbial biomass than inorganic fertilizer-amended soils. In addition, this enhancement in microbial population corresponded to application dose. On the other hand, in heavily contaminated soils, microbial biomass declined consistently with time, which was largely attributed to increased free or exchangeable heavy metals, and to increased soil acidity during the growing season. Heavy metals incorporated in microbial cells, which was quantified with a chloroform fumigation and extraction method, revealed that the microbial heavy metal portions, in case of Cd and Cu, accounted around 1 to 5% of total and 5 to 20% of labile pool, respectively. Generally, Cd was more likey to be incorporated into microbial cells. Heavy metal contents in microorganism had positive correlations with plant biomass, soil respiration, and microbial biomass. Interestingly, exchangeable heavy metal pools were negatively correlated with microbial heavy metal pools, which implies some portion of exchangeable heavy metal was consumed by soil microorganisms. Futhermore, those microbially-incorporated heavy metal pools had significantly positive association with heavy metals removed by plant. Therefore, our finding strongly suggests regulation microbial pool of heavy metal can be an important control in phytoremediation of heavy metal contaminated soils.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서 론 1
• Ⅱ. 재료 및 방법 5
• 1. 무기질 비료/녹비 처리에 따른 중금속 오염 토양 호흡량 및 식물체 생육 특성 5
• 1.1 공시토양 5
• 1.2 처리구 조성 5
• 1.3 Enforced aeration high temperature respirometer 7
• 1.4 토양 호흡량 및 광합성량 분석 9
• 1.5 식물체 생육 조사 9
• 2. 토양 이화학적 특성 9
• 2.1 토양 산도 9
• 2.2 토양 염도 9
• 2.3 토양 유효인산 함량 9
• 2.4 암모늄태 질소 함량 10
• 2.5 질산태 질소 함량 10
• 3. 미생물 군집 크기 분석 11
• 3.1 토양 미생물 생체량 분석 (Microbial biomass C) 11
• 4. 식물체 중금속 흡수량 및 토양 중금속 분획 분석 11
• 4.1 식물체 중금속 흡수량 분석 11
• 4.2 토양 중금속 분석 12
• 4.2.1. 중금속 전함량 12
• 4.2.2. 0.1 N HCl 추출태 12
• 4.2.3. 1 M MgCl2 추출태 12
• 4.2.4. 0.01 M CaCl2 추출태 13
• 4.2.5. 미생물 고정 중금속 함량 13
• Ⅲ. 결과 및 고찰 14
• 1. 무기질 비료/녹비 처리에 따른 중금속 오염 토양 호흡량 및 식물체 생육 특성 14
• 1.1. 중금속 오염 토양의 토양 호흡량 14
• 1.2. 중금속 오염 토양의 식물체 광합성량 17
• 1.3. 중금속 오염 토양의 식물체 건중량 20
• 2. 무기질 비료/녹비 처리에 따른 중금속 오염 토양의 이화학적 특성 화학성 변화 22
• 2.1. 토양 산도 22
• 2.2. 토양 염도 22
• 2.3. 토양 유효인산 함량 22
• 2.4. 토양 암모늄태 질소 함량 23
• 2.4. 토양 질산태 질소 함량 23
• 3. 토양 중금속 분획 29
• 3.1. 0.1 N HCl 추출태 29
• 3.2. 1 M MgCl2 추출태 32
• 3.3. 0.01 M CaCl2 추출태 35
• 4. 토양 미생물 생체량 및 미생물 체내 중금속 축적 정도 38
• 4.1. 토양 미생물 생체량과 관련된 토양환경인자 38
• 4.2. 미생물 고정 중금속 함량 및 관련 토양환경인자 42
• 4.3. 토양 중금속 형태와 토양 환경 요소와의 상관관계 47
• 5. 식물체 전이 중금속량과 토양 미생물 활성 및 중금속 격리량과의 상관관계 57
• 5.1. 샐러리의 중금속 흡수특성 및 미생물 생체량간 상관관계 57
• Ⅳ. 결 론 63
• Ⅴ. 요 약 66
• Ⅵ. 참고문헌 67