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세아 빈
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1 기관 ( 기본연구 ) Code:RM0101 농산물안전성 ( 후반기 ) 연구기간 : 04~ 05( 완결 ) 연구과제명친환경유기농업양분표준관리체계확립연구 세부과제명 3) 친환경유기농업채소재배적정양분관리기준설정연구구분소속직급성명전화번호연구책임자환경농업과연구사김유경 064) 참여연구원 연구사이신찬 064) 연구사강호준 064) 연구사 유지혁 064) 보타리친환경연구회 독농가 김형신 064) 색인용어양배추, 유기농업, 유기질비료 1. 연구목표친환경농업실천농가에서유기질비료를많이사용하고있으나작물별적정사용기준이없어서작물생육불안및상품성저하가문제가되고있어환경부담을줄이고안정적으로유기재배농산물을생산할수있는과학적인시비기준마련이필요한실정이다. 따라서본시험에서는양배추유기농재배를위한양분관리기술개발로적정유기질비료시비량을설정하고유기질비료원료의특성을구명하고자한다. 2. 재료및방법 가. 시험처리본시험은양배추를대상으로 1년차는북제주군한림읍, 2년차는상귀리포장에서 2년간실시하였다. 시험처리는 1년차는화학비료추천시비, 유기질비료추천시비, 유기질비료관행시비, 무시비 4처리를하였으며, 2년차는화학비료추천시비, 유기질비료추천시비량의 50%, 유기질비료추천시비량 100%, 유기질비료추천시비량의 200%, 유기질비료관행시비그리고무시비등 6처리를하여시험을실시하였다시험전토양을보면 1년차는 ph가 6.1 중성이며유효인산함량이 505mg/kg으로적정범위 300~500mg/kg 에있는안정한토양이었다. 반면 2년차시험토양은 ph5.7, 유기물 21g/kg, 유효인산 152mg/kg으로비옥도가낮은토양이었다 ( 표1). 화학비료와유기질비료추천시비는시험전토양검정후시비처방에따라질소, 인산, 가리시용량을결정하였는데처리구별비료시비량은표2와같다. 그리고

2 유기질비료추천시비구는어분, 유박, 골분유기질원료와친환경농자재인설퍼마그 ( 랑베라이트 ) 를적절히혼합하여질소, 인산, 가리함량을조절하였다. 시험구별비료종류및비료종류별시용량은표3과같다. 기타병해충관리는화학농약을사용하지않고농가관행적으로사용하고있는친환경농자재를사용하여방제하였다. 그리고본시험에사용된유기질비료원료인어분, 유박, 미강, 골분의무기화율을조사하였는데시험방법은 1mm mesh 나일론백에각각의시료를 15g씩담고토양 15cm 깊이에묻어두고일주일간격으로채취하여잔류하고있는유기물의건조중량, 유기물, 질소, 인산, 가리함량을분석하여각각의성분별무기화율을조사하였다. 표 1. 양배추시험전토양의화학성 구 분 ph EC O.M. Av.P 2 O 5 Ex.Cation(cmol + /kg) (1:5) (ds/m) g/kg (mg/kg) K Ca Mg 1년차 ( 북군한림 ) 년차 ( 북군애월 ) 표 2. 시험구별비료시비량 ( 성분량으로환산 ) 구 분 성분량 (kg/300 평 ) 계질소인산가리 1년차 ( 북군한림 ) 화학비료추천시비 유기질비료추천시비 유기질비료관행시비 화학비료추천시비 년차 ( 북군애월 ) 유기질추천시비 50% 유기질추천시비 100% 유기질추천시비 200% 유기질관행시비

3 표 3. 시험구별비료종류및시용량시용량구분비종비고 kg/10a 화학비료고특BB비료 100 1년차추천시비 ( ) ( 북군혼합유기질비료 * 혼합유기질비료유기질 400 한림 ) ( ) ( 유박78%+ 어분22%) 추천시비설퍼마그 4 * 설퍼마그 (K22, Mg18%) 2년차 ( 북군 애월 ) 화학비료추천시비유기질추천시비 50% 유기질추천시비 100% 유기질추천시비 200% 고특BB비료 200 ( ) 혼합유기질비료 ( ) * 혼합유기질비료 250 ( 유박32%+ 어분 40%+ 골분28%) 설퍼마그 4 * 설퍼마그 (K22, Mg18%) 혼합유기질비료 ( ) * 혼합유기질비료 500 ( 유박32%+ 어분 40%+ 골분28%) 설퍼마그 8 * 설퍼마그 (K22, Mg18%) 혼합유기질비료 ( ) * 혼합유기질비료 1000 ( 유박32%+ 어분 40%+ 골분28%) 설퍼마그 16 * 설퍼마그 (K22, Mg18%) 나. 토양의화학성분석및시료중무기성분함량분석토양 ph와 EC는풍건토양과증류수를 1:5 비율로하여 ph메타와 EC메타로, 유기물함량은 Tyurin법으로, 유효인산함량은 Lancaster법으로, 치환성염기함량은 1N-Ammoniumacetate 용액으로침출한후 ICP(Inductively Coupled Plasma, JY-70C) 발광분석기로분석하였다. 양배추식물체분석시료는채취하여증류수로세척한다음동결건조시킨후분쇄하여 40mesh체를통과시킨것을사용하였다. 무기성분분석은식물체시료를황산습식분해후전질소는증류법으로인산, 가리, 칼슘, 마그네슘등함량은 ICP 를이용하여분석하였다. 유기질비료시료중질소, 인산, 가리함량또한황산습식분해후위와같은방법으로분석하였다

4 다. 생육및수량특성조사 생육및수량조사는수확시기별로수확하여농촌진흥청농사시험연구조사기준을참고하여조사하였다. 3. 결과및고찰 가. 1 년차시험결과 1) 토양의화학성변화조사시험후토양의화학성변화를보면처리간뚜렷한경향성은보이지않았으나시험전토양과비교했을때 EC 및 Mg함량이감소하였다 ( 표4). 그리고양배추재배토양중의시기별질산태질소 (NO 3 -N) 함량변화를보면화학비료추천시비구는시비후 10일경급격히증가한후집중강우에의하여급격하게감소하였으며, 9월 25일질소추비로다소증가한후감소하였다. 반면유기질비료추천시비구는시비후 10일경까지점차증가하고이후완만하게감소하는경향이었으며, 유기질비료관행시비구는유기질비료를관행적으로정식약한달전시비함에따라서토양중질산태질소함량이낮았다 ( 그림1). 또한양배추재배토양중의시기별암모니아태질소 (NH 4 -N) 함량변화를보면화학비료구는비료시비후바로토양중녹아서암모니아태질소로변환되어함량이높았으나 2주후집중강우에의해급격히감소하였으며, 9월 25일질소추비로다소증가한후감소하였다. 그러나유기질비료추천시비구와관행시비구는시비후토양중암모니아태질소검출량이적고큰변화가없었다 ( 그림2). 표 4. 양배추시험후토양의화학성 시험후 구 분 ph EC O.M. Av.P 2 O 5 Ex.Cation(cmol + /kg) (1:5) (ds/m) g/kg (mg/kg) K Ca Mg 화학비료추천시비 유기질비료추천시비 유기질비료관행시비 무비구

5 질산태질소함량 (mg/kg) 화학비료추천유기질관행유기질 0.0 8월 21일 8월 31일 9월 10일 9월 20일 9월 30일 10월 10일 10월 20일 조사일 그림 1. 양배추재배토양중의시기별질산태질소 (NO 3 -N) 함량변화 암모니아태질소 (mg/kg) 화학비료추천유기질관행유기질 8월 21일 8월 31일 9월 10일 9월 20일 9월 30일 10월 10일 10월 20일 조사일 그림 2. 양배추재배토양중의시기별암모니아태질소 (NH 4 -N) 함량변화 2) 시기별양배추생육및수량특성조사시기별양배추의생육특성을조사한결과양배추엽장, 엽폭은생육전반기부터무비구를제외하고유기질추천시비, 관행시비구와화학비료추천시비구가거의비슷한양상으로증가하여유기질비료처리에의한초기양배추생육저하현상은나타나지않았다 ( 그림3, 그림4). 그리고수확기양배추생육및수량성조사결과유기질추천시비구와화학비료추천시비구에서는차이가없었으나유기질관행시비구는추천시비구에비하여수량성이 18% 감소하였다 ( 표5)

6 엽장 (cm) 월 21일 9월 26일 10월 1일 10월 6일 10월 11일 10월 16일 10월 21일 10월 26일 조사일 화학비료 무비구 추천유기질 관행유기질 그림 3. 양배추생육시기별엽장변화 엽폭 (cm) 월 21일 9월 26일 10월 1일 10월 6일 10월 11일 10월 16일 10월 21일 10월 26일 조사일 화학비료무비구추천유기질관행유기질 그림 4. 양배추생육시기별엽폭변화 표 5. 양배추수확기생육및수량성조사 구분 구고 (cm) 구폭 (cm) 구중 (g) 수량성 (kg/10a) 화학비료추천시비 (100) 유기질비료추천시비 (100) 유기질비료관행시비 (82) 무비구 (68)

7 3) 양배추무기성분함량및질소이용율수확기양배추부위별무기성분함량을분석한결과는표6과같다. 양배추구, 엽, 뿌리의질소, 인산, 가리함량을보면모두유기질비료추천시비구에서그함량이높았다. 또한양배추가식부위의질소이용율을조사한결과유기질비료추천시비구에서가 20.7% 로화학비료추천시비구 16.2% 에비하여 4.5% 정도높은것으로나타났다 ( 표7). 표 6. 양배추부위별무기성분함량 구 엽 뿌리 구분 질소 인산 가리 질소 인산 가리 질소 인산 가리 % 화학비료추천시비 유기질비료추천시비 유기질비료관행시비 무비구 표 7. 양배추가식부위의질소이용율 구분 질소시용량질소흡수량질소이용율 (kg/10a) (kg/10a) (%) 화학비료추천시비 유기질비료추천시비 유기질비료관행시비 무비구 * 질소이용율 = ( 처리구질소흡수량-무비구질소흡수량 )/ 처리구질소시용량

8 나. 2 년차시험결과 1) 토양의화학성변화조사시험후토양의화학성변화를보면처리간뚜렷한경향성은보이지않았으나시험전토양과비교했을때화학비료추천시비처리구에비하여유기질비료추천시비처리구에서가 ph, 유기물, 유효인산함량이증가하였다 ( 표8). 양배추재배기간중유기질비료시용량에따른토양의질산태질소함량변화를보면토양에시비후 20일경까지증가한후이후완만하게감소하는경향을보였으며유기질비료시용량이많을수록토양중질산태질소함량또한높았다 ( 그림 5). 그리고토양의암모늄태질소함량변화를보면추천유기질비료 200% 구에서급격한변화를보였는데시비후 10일경까지급격히증가한후이후감소하였는데이는강우등의영향을받은것으로보이며추천유기질비료 100% 와 50% 구에서의변화폭은크지않았다. 따라서과다한유기질비료시용은화학비료처리구에서처럼질산태및암모늄태질소의유실이발생할가능성이높은것으로사료된다 ( 그림6). 표 8. 양배추시험후토양의화학성 구 분 ph EC O.M. Av.P 2 O 5 Ex.Cation(cmol + /kg) (1:5) (ds/m) % (mg/kg) K Ca Mg 화학비료 추천유기질 50% 시험후 추천유기질 100% 추천유기질 200% 관행유기질 무비구

9 300 질산태질소함량 (mg/kg) / 27 8/ 16 9/ 5 9/ 25 10/ 15 11/ 4 11/ 24 조사일 무비 추천 추천2배 추천1/ 2배 그림 5. 추천유기질비료시용량중토양의질산태질소함량변화 120 암모늄태질소함량 (mg/kg) /6 8/16 8/26 9/5 9/15 9/25 10/5 10/15 10/25 11/4 11/14 조사일 무비 추천 추천2배 추천1/2배 그림 6. 추천유기질비료시용량중토양의암모늄태질소함량변화 2) 시기별양배추생육및수량특성조사 처리별양배추생육기간중엽장, 엽폭변화를조사한결과화학비료추천시비구와유기질비료추천시비 100% 구에서는거의생육이비슷하였으며유기질비료

10 처리량이많을수록생육은양호한것으로나타났다 ( 그림7). 또한수확기양배추생육특성및수량성조사결과구중은추천유기질200%> 화학비료 > 추천유기질100%> 관행유기질 > 추천유기질50% 순이었으며수량성은화학비료구를 100으로했을때유기질추천시비 100% 구는 7% 감소, 유기질추천시비 200% 구는 17% 증가하는것으로나타났다 ( 표9). 엽장 (cm) /11 9/21 10/1 10/1 1 화학비료조사일관행추천2배 10/2 1 무비구추천추천1/2배 10/3 1 엽폭 (cm) /11 9/21 10/ 1 10/ 1 10/ 2 10/ 화학비료무비구조사일관행추천추천2배추천1/2배 그림 7. 양배추생육기간중엽장 엽폭변화 표 9. 양배추수확기생육및수량성조사 수량성처리구주중 (g) 구중 (g) 구고 (cm) 구폭 (cm) kg/10a 지수화학비료 추천유기질 50% 추천유기질 100% 추천유기질 200% 관행유기질 무비구

11 3) 양배추무기성분함량및질소이용율수확기양배추부위별무기성분함량을분석한결과는표10과같다. 양배추구의처리구별질소함량을보면무비구 > 화학비료 = 추천유기질 50% > 추천유기질 200% > 추천유기질 100% > 관행유기질순으로높았으며, 그리고인산, 가리성분함량은처리간뚜렷한경향성은보이지않았다. 또한양배추가식부위의질소이용율을조사한결과화학비료구는 14.1% 였으며추천유기질 50%, 100%, 200% 구는각각 16.8%, 10.1%, 8.4% 로유기질비료처리량이증가할수록질소이용율은감소하는것으로나타났다. 표 10. 양배추부위별무기성분함량 구분 구엽뿌리 질소인산가리질소인산가리질소인산가리 화학비료 추천유기질50% 추천유기질100% 추천유기질200% 관행유기질 무비구 표 11. 양배추가식부위의질소이용율 구분 질소시용량질소흡수량질소이용율 (kg/10a) (kg/10a) (%) 화학비료 추천유기질50% 추천유기질100% 추천유기질200% 관행유기질 무비구 * 질소이용율 = ( 처리구질소흡수량-무비구질소흡수량 )/ 처리구질소시용량

12 다. 유기질비료의무기화율조사본시험에사용한유기질비료원료골분, 어분, 유박및미강의성분분석결과는표12와같다. 전질소함량은어분이 8.1% 로가장높고인산은골분이 19.3%, 그리고칼리함량은미강이 3.1% 로가장높았다. 그리고유기물함량은유박 85.8% > 미강 82.9% > 어분 74.2% > 골분함량 46.2% 순으로높았다. 표 12. 유기질비료의성분조성 구분 전질소 (T-N, %) 무기성분 인산 (P 2 O 5, %) 칼리 (K 2 O, %) 소계 유기물 (%) 유기물 / 질소 골분 어분 유박 미강 표 13. 유기질비료의성분별무기화율 구분 전질소인산칼리유기물건물중 (%) (%) (%) (%) (%) 골분 어분 유박 미강 각각의유기질비료원료의무기화율조사하기위하여양배추생육기인 8월하순에서 11월상순까지상대적인건물중, 질소, 인산, 칼리및유기물함량을조사하였다. 그결과 20~30일경과후성분별무기화율은표13과같다. 질소의무기화율은어분 51.7> 유박 46.3> 미강 16.4> 골분 9.2% 로어분이가장높았다. 인산의무기화율은유박 55.0> 미강 27.0> 어분16.6 순이었으며골분의경우거의변화가없었다. 칼리의무기화율은미강 94.0> 어분 93.3> 유박 88.7% 순으로높았다. 그리고유기물함량변화를보면미강 80.5 > 어분 79.0> 유박 67.6> 골분 60.8% 순으로미강의유기물분해속도가빠른것으로보이며전체적인건물중감소순서와비슷하였다

13 120 상대적인건물중 (%) 월 25 일 9 월 4 일 9 월 13 일 9 월 23 일 9 월 30 일 10 월 7 일 10 월 14 일 10 월 20 일 11 월 4 일 골분어분유박미강 그림 8. 유기질비료의시기별상대적인건물중변화 유기질비료의상대적인건물중변화를보면 30일경과후미강 23.2 > 어분 25.9 > 유박 29.1 > 골분 70.4% 순으로감소하였으며이후에는큰변화가없었다. 시기별변화를보면미강, 어분, 유박은거의비슷한양상으로무기화가이루어지고있는반면골분은상대적으로무기화가더딘것으로나타났다 ( 그림8) 상대적인유기물함량 (%) 월 25 일 9 월 4 일 9 월 13 일 9 월 23 일 9 월 30 일 10 월 7 일 10 월 14 일 10 월 20 일 11 월 4 일 골분어분유박미강 그림 9. 유기질비료의시기별상대적인유기물함량변화

14 유기질비료의시기별상대적인유기물함량변화를보면 20일경과후미강 19.5 > 어분 21.0 > 유박 32.4 > 골분 39.2% 로급격히감소후이후에는큰변화가없었다. 따라서상대적인유기물공급효과는미강, 어분이높은것으로나타났다 ( 그림9) 상대적인질소함량 (%) 월 25 일 9 월 4 일 9 월 13 일 9 월 23 일 9 월 30 일 10 월 7 일 10 월 14 일 10 월 20 일 11 월 4 일 골분어분유박미강 그림 10. 유기질비료의시기별상대적인총질소함량변화 유기질비료의시기별상대적인총질소함량변화를보면 20일경과후어분 48.3 > 유박 53.7 > 미강 83.6 > 골분 90.8% 로감소하였다. 그리고이후에는점차완만하게감소하였는데 70일경과후어분 39.7 > 유박 47.0 > 미강 80.0 > 골분 88.6% 로감소하였다. 따라서질소의무기화율은상대적으로어분이가장높은것으로나타났다 ( 그림10)

15 120 상대적인인산함량 (%) 월 4 일 9 월 13 일 9 월 23 일 9 월 30 일 10 월 7 일 10 월 14 일 10 월 20 일 11 월 4 일 골분어분유박미강 그림 11. 유기질비료의시기별상대적인인산함량변화 유기질비료의시기별상대적인인산함량변화를보면약 30일경과후유박 45 > 미강 73 > 어분 83.4 > 골분 100% 로변화후이후점차감소하는경향이나큰변화없었다 ( 그림11) 상대적인칼리함량 (%) 월25일 9월4일 9월13일 9월23일 9월30일 10월7일 10월14일 10월20일 11월4일 어분 유박 미강 그림 12. 유기질비료의시기별칼리함량변화

16 유기질비료의시기별상대적인칼리함량을보면약 30일까지는급격하게분해되고이후에완만하게감소하는경향을나타냈으며, 70일경과후미강 6.0 > 어분 6.7 > 유박 11.3% 로상대적인칼리함량이감소하였다 ( 그림 12). 4. 적요가. 양배추토양의시험전 후화학성변화를보면뚜렷한경향성은보이지않았으나시험전토양과비교했을때 1년차에서는 EC 및 Mg함량이감소하였으며 2년차에서는화학비료추천시비처리구에비하여유기질비료추천시비처리구에서가 ph, 유기물, 유효인산함량이증가하였다. 나. 그러나양배추재배기간중토양의질산태질소및암모늄태질소의함량은화학비료시비구에서강우등의영향으로급격한변화를보였으며, 유기질비료구에서는비교적완만한변화를나타냈으나과다한유기질비료시용은화학비료처리구에서처럼질산태및암모늄태질소의유실이발생할가능성이높은것으로사료된다. 다. 시기별양배추의생육특성을조사한결과양배추엽장, 엽폭은생육전반기부터유기질추천시비, 관행시비구와화학비료추천시비구가거의비슷한경향으로증가하였다. 라. 수확기양배추수량성조사결과 1년차에서유기질추천시비구와화학비료추천시비구에서는차이가없었으나유기질관행시비구는추천시비구에비하여수량성이 18% 감소하였다. 그리고 2년차에서수량성은화학비료추천시비구를 100으로했을때유기질추천시비 100% 구는 7% 감소, 유기질추천시비 200% 구는 17% 증가그리고유기질관행시비구는 18% 감소하는것으로나타났다. 2년차시험에서추천시비구수량이화학비료구에비하여 7% 감소한것은토양의비옥도와투입된유기질비료원료가다른데원인이있는것으로사료된다. 마. 그리고유기질비료원료인골분, 어분, 유박및미강의성분분석결과전질소함량은어분이 8.1% 로가장높고인산은골분이 19.3%, 그리고칼리함량은미강이 3.1% 로가장높았다. 그리고유기물함량은유박 85.8% > 미강 82.9% > 어분 74.2% > 골분함량 46.2% 순으로높았다. 바. 또한각각의유기질비료원료의 20~30일경과후성분별무기화율을보면, 질소의무기화율은어분 51.7> 유박 46.3> 미강 16.4> 골분 9.2% 로어분이가장높았으며인산의무기화율은유박 55.0> 미강 27.0> 어분16.6 순이었으며골분의경우거의변화가없었다. 칼리의무기화율은미강 94.0> 어분 93.3> 유박 88.7% 순으로높았고, 유기물함량변화를보면미강 80.5 > 어분 79.0> 유박 67.6> 골

17 분 60.8% 순으로미강의유기물분해속도가빠른것으로보이며전체적인건물중감소순서와비슷하였다. 5. 인용문헌 W.J. Wang Nitrogen mineralisation, immobilisation and loss, and their role in determining differences in net nitrogen production during waterlogged and aerobic incubation of soils. Soil Biology & Biochemistry 33 : 이종식, Donald A. Graetz 시용된유기물종류별토양중질소무기화. 한토비지 Vol. 31(3) : 서종호, 조현숙, 김충국, 김시주 헤어리베치녹비의토양중질소동태및옥수수에대한질소공급효과. 작물시험연구논총제1권 : 신종두 Piedmont 토양에식물체잔사처리가질소무기화및질산화과정에미치는영향. 한토비지 Vol. 30(1) : 오왕근 토양의반응과질소의시용량에따른암모니아의휘산. J. KOREAN SOC. FERT. Vol. 13(1) : 강승원, 유철현, 양창휴, 한상수 채종유박시용이벼의질소이용효율과수랑에미치는영향. 한토비지 Vol 35(5) : 송요성, 곽한강. 연병열, 이춘수, 윤정희, 문두영, 이신찬 제주도화산회토양의배추와양배추에대한질소의시비추천식설정. 한토비지 Vol 35(2) : 연구결과활용제목 양배추유기농재배를위한양분관리기술개발

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<30372DC8B2B1E2BCBA5FC1A6C1D62E687770> 한국환경농학회지제26권제1 호 (2007) Korean Journal of Environmental Agriculture Vol. 26, No. 1, pp. 49-54 연구보문 제주토양에서시용한가축분중양분의유효화율 황기성 * 이인복 박진면 유봉식 원예연구소원예토양관리팀 (2007년 2월 14 일접수, 2007년 3월 22 일수리) Fractional Recovery