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은희 변
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1 한국환경농학회지제26권제1 호 (2007) Korean Journal of Environmental Agriculture Vol. 26, No. 1, pp 연구보문 제주토양에서시용한가축분중양분의유효화율 황기성 * 이인복 박진면 유봉식 원예연구소원예토양관리팀 (2007년 2월 14 일접수, 2007년 3월 22 일수리) Fractional Recovery as Extractable Form of Nutrient in Composted Livestock Manure Application on Soil Distributed in jeju. Ki Sung Hwang *, In Bog Lee, Jin Myean Park, and Bong Sick Yoo (Korea Horticultural soil management team, National horticultural research institute RDA, suwon , Korea ) ABSTRACT: This study was conducted to determine effects of composted livestock application on soil nutrient change. PVC pot (30 x 100cm) was filled with either volcanic ash soil (Gujwa series) or nonvolcanic ash soil (Aewol series) and the 20 cm surface soils were applied with composted livestock s of cattle pig and poultry at the rates of 0, 50, 100 and 150 ton/ha, respectively. After 210 days soils samples of phosphate, potassium, calcium, and magnesium affected by application of the compost. The applied composted were equivalent to the application of organic matter of 23~111 ton/ha and nitrogen of 80~450 ton/ha. Availability rate of phosphate after the application of composted livestock s ranged from 1.6 to 91.7% according to the different composted. It was much higher in the non-volcanic ash soil than in the volcanic ash soil. Availability rate of potassium fractional recorvery rate change ranged from 22 to 94% according to the different s. It was larger in the composted. Availability rate of calcium 38 to 93% and 9~90% in volcanic ash soil and non-volcanic ash soil, respectively, It was higher in the composted s followed by cattle and composted pig s. Availability rate magnesium ranged from 12 to 41% and 1~9% in volcanic ash soil and non-volcanic ash soil, respectively. The rate was higher in the composted poultry followed by pig and composted cattle s. Key Words: Livestock, Volcanic ash soil, Non-volcanic ash soil, Availability rate, Soil nutrient 서 가축분뇨는오래전부터퇴비의원료로활용되어온전통적인유기자원이다. 그러나현재에시판되고있는가축분퇴비는종래의퇴비나구비( 廐肥 ) 와는성질이다르다. 즉시판 되고있는퇴비는가축분뇨와톱밥을섞어부숙시켜만든것으로종래의부산물비료에비해질소, 인산, 칼리의함량이현저히높을뿐만아니라질소의함량에비해인산의함량이상대적으로높은특징을갖고있다. 대부분의시설재배를하는농가에서는이러한사실을고려하지않고가축분퇴비를다량시용하고있는실정이다. 시설재배지토양양분함량의 론 * 연락저자 : Tel: Fax: hwangks@rda.go.kr 년차적 ( ) 집적정도는유효인산의경우 1,481 2,009 mg/kg, 질산태질소의경우 mg/kg 이었 다. 토양중양분함량의축적정도는재배년수가경과할수록 증가되고있다 1). 가축분퇴비를토양에시용하면토양에화학비료를시용한것과같은효과를나타내는데 Kweon 등 2) 은가축분의질소의가용화율을조사한결과계분부숙퇴비와돈분부숙퇴비는 50% 이상, 우분부숙퇴비는 30% 라고보고하였다. 가축분퇴비의시용량은작물의생육과토양관리에매우중요하며토양의특성및기상환경과경종작물의종류에따라시용량이결정된다. 지금까지는퇴비를토양에시용할때에는퇴비중질소의함량을기준하여화학비료의 30~50% 해당량 을추천한결과토양에인산의축적을유발하여최근에는토양중의인산함량을기준으로하여시용량을결정하고있다 3). 49

2 50 황기성 이인복 박진면 유봉식 본연구에서는제주도에많이분포하고있는화산회토양과비화산회토양에계분부숙퇴비, 돈분부숙퇴비, 우분부숙퇴비를시용하고토양특성에따라가축분의양분유효화율변화양상을조사하고가축분퇴비의시용량에따른양분의축적정도를조사한결과를보고하고자한다. 재료및방법 시험토양본시험은제주도에분포하고있는화산회( 구좌통 ) 및비화산회 ( 애월통) 밭토양을 50 cm 깊이로채취하여 20 mesh 체를통과하도록토양시료를조제하였다. 직경 30 cm, 깊이 1의 PVC폿트를하우스내의토양에매립한후조제된토양시료를충전하고, 계분, 돈분및우분부숙퇴비를각각 50, 100, 150 ton/ha에해당하는양을토심 20 cm 토양과혼합하여비가림하우스내에서 210일경과후토양중화학성분변화를조사하였다. 제주도토양의 48% 정도를차지하고있는농암갈색의화산회토양인구좌통의토양과비화산회토양인애월통토양의토양화학성은 Table 1 과같다. 화산회토양의 ph는 5.0 으로강산성이었으며, EC는 0.62 ds/m, 유효인산은 10 mg/kg, 질산태질소는 4 mg/kg, 치환성칼리, 석회및마그네슘함량은각각 0.16, 1.4, 0.6 cmol/kg 범위로일반작물을재배하기에는토양중양분함량이부족하였으나토양유기물함량은 186 g/kg으로매우높은편이었다. 비화산회토양은 ph는 6.2 이고, EC는 0.88 ds/m, 유효인산은 47 mg/kg, 질산태질소는 1 mg/kg으로일반작물을재배하기에는토양중양분함량이부족하였으나석회와마그네슘함량은각각 8.5와 5.5 cmol/kg 범위로우리나라밭토양개량목표를상회하고있었다. 토양화학성분석은농촌진흥청농업과학기술원토양화학 분석법에준하여토양시료를음지에서풍건하여 2mm체를통과하도록한후토양의 ph와 EC는토양과증류수의비율 을1:5로하여pH 는Orion 811(Japan) 과EC는TOA, CM- 1P(Japan) 으로측정하였다. 질산태질소는질소자동분석기 (Alpkem-3550, Germany) 으로분석하였고, 토양유기물은 Tyurin 법, 유효인산은 Lancaster 법으로, 치환성양이온은 1N- Ammonium acetate로추출하여여액을 ICP(Inductively coupled plasma, labtam-844, Australia) 로분석하였다 4). 가축분퇴비의분석가축분퇴비를건조시켜분석하였는데각성분별분석방법은다음과같다.pH와 EC의분석은시료와증류수의비율을부피비로 1:5가되도록하여 ph meter와 EC meter로측정하였다. 유기물은 550 전기로에서 2시간정도회화시 킨후평량하여유기물함량을계산하였다. 질소의함량은시 료 1g을켈달후라스크에평량하여분해촉진제 3g과Conc H 2SO 4 15 ml를가하여분해한후켈달에서증류하여 0.05 N-H 2SO 4 로적정하였다. 인산은분해한여액 5 ml를시험관에취하여발색시약 5ml를가하여 15분간발색시킨후파장 470 nm 에서측정하였다. 양이온은시료 1 g을 250 ml 삼각후라스크에평량하여 HNO 3 20 ml를가한후전열판에서분해한후 ICP로 K, Ca, Mg 등을분석하였다 5). 본시험에서투입한가축분퇴비의화학적특성은 Table 2 와같다. 가축분퇴비의화학적특성은우분부숙퇴비의 ph는 8.5 로알칼리성이었으며 EC는 6.2 ds/m 로높았고, 유기물은 57% 이었으나, 질소, 인산, 칼리의함량은 1.6~4.0% 범위이었다. 돈분부숙퇴비는 ph는 6.2로약산성이었으나 EC는 7.3 ds/m, 유기물은 74% 로매우높았고, 질소, 인산, 칼리의함량은 1.5~3.0% 범위이었다. 계분부숙퇴비의 ph는 8.3으 Table 1. Chemical properties of soil used for the experiment. Soil PH EC P 2O 5 NO 3-N OM K Ca Mg (1:5) (ds/m) (mg/kg) (mg/kg) (g/kg) cmol/kg Volcanic ash soil Non volcanic ash soil Table 2. Chemical properties of compost livestock used. compost ph EC OM T-N P 2O 5 K 2O CaO MgO NaO (1:5) (ds/m) (g/kg) (%) CMC PMC FMC

3 제주토양에서시용한가축분중양분의유효화율 51 로알칼리성이었으나 EC는 8,4 ds/m 로매우높았고, 유기물함량은 46 % 로낮았으나질소, 인산, 칼리의함량은 3.0~ 5.1% 범위로매우높았다. 유효화율조사 가축분퇴비의유효화율은계분, 돈분, 우분부숙퇴비에 의해공급되는비료의화학성분을정량하여유효화율을결정하였다. 즉유효화율 =[(( 가축분퇴비시용토양의성분함량 -가축분무시용토양의양분함량)/ 가축분퇴비중성분함량 X 100)] 으로양분의유효화율변화를계산하였다. 결과및고찰 농업현장에서가장손쉽게구입할수있는토양유기물재료의하나는가축분뇨를부숙시켜만든가축분퇴비이다. 가축분퇴비는오래전부터토양개량제또는작물의영양원으로이용되고있으며시용효과에대해서는많은연구자들에의해보고되고있다 6). 가축분퇴비의시용에의한양분의잠재적공급량을검토한결과 Table 3 과같다. 계분부숙퇴비 50~150 ton/ha의시용은유기물 23~69 ton/ha, 질소 150~450, 인산 255~ 765, 칼리 155~465, 석회 150~450, 마그네슘 80~240 kg/ha 의공급량에상당하였다. 동량의돈분부숙퇴비는유기물37~111 ton/ha, 질소 80~240, 인산 150~450, 칼리 75~225, 석회 120~360, 마그네슘 45~135 kg/ha 해당량 이시용되었고, 우분부숙퇴비는유기물은 120~260 ton/ha, 질소는 120~360, 인산은 90~270, 칼리는 200~600, 석회 는 42~140 인산은 0, 마그네슘은 50~100 kg/ha 해당량이 공급되었다. 따라서계분부숙퇴비는가축분뇨중에서인산은높은반면토양에유기물을공급하는능력은다소떨어지는것으로나타났고우분부숙퇴비의경우유기물은풍부하지만비료의 3요소함량은낮은편이며돈분부숙퇴비는계분부숙퇴비와우분부숙퇴비의중간정도의성질을가지고있다는보고와같았다 6,7). 이들가축분퇴비의시용에의한토양개량효과는토양의화학성, 물리성및생물상의개선효과는보편화된사실이지만적정량이상으로시용하면토양중유기물, 인산및칼리의함량을현저히증가시키는것으로보고되고있다 7). 가축분퇴비는최근환경농업에대한국민들의관심이높아지면서화학비료의대체수단으로시용량이증가하는추세이나, 토양중의양분함량과작물의양분요구량을고려할때퇴비만으로작물양분을공급할경우심각한토양중양분의불균형을초래할수있기때문에주의가요망된다 8). Table 4는가축분퇴비를시용210 일후인산, 칼슘, 칼륨및마그네슘이토양중에서어느정도의비율로유효화또는치환성화되는가를검토하였다. 특히계분부숙퇴비의토양중유효태인산화율은화산회토양과비화산회토양간에현저한차이가인정되었다. 시용한가축분중인산이토양에서유효태인산으로변화하는비율은화산회토양에서우분부숙퇴비( ), 계분부숙퇴비는( %), 돈분부숙퇴비 ( %) 의순으로높았으며비화산회토의경우는 계분부숙퇴비( %), 우분부숙퇴비( %), 돈 분부숙퇴비 ( %) 의순으로높았다. 가축분퇴비를토양에시용하면인산질비료의효과가증진되는이유는유기질이분해되어만들어진인산의공급과유기산은칼슘, 철, 알루미니움등과결합한인산이용해도를증가시켜작물의흡수이용율을증대시키기때문이라는보고와같이가축분퇴비중칼리의치환성화율은시용한퇴비의종류와관계없이계분부숙퇴비의칼리치환성화율이가장높았으나우분부숙퇴비와돈분부숙퇴비간의차이가명료하지않았다 (Table 5). 가축분퇴비중질소의성분은계분부숙퇴비 > 돈분부숙퇴비 우분부숙퇴비의순으로컸는데토양의특성별로살펴보면계분부숙퇴비만비화산회토양에서유효화비율이높 Table 3. Potential Amount of nutrient supplied through the application of different organic at different rate. compost Application rate OM N P 2O 5 K 2O CaO MgO CPM PMC CMC

4 52 황기성 이인복 박진면 유봉식 Table 4. Fractional recovery of avalablible to total phosphate applied though of applied P though organic converted into available phosphate. fertilizers Livestock Application P. amount rate applied (kg/ha) Volcanic ash soil Non volcanic ash soil FMC 50 2, , , PMC 50 1, , , CMC , , * measured at 210 day after treatment Availability % = ((Availble P in the soil recoverd livestock - Avalable P in the control soil)/ Total P applied though livestock ) X 100. Table 5. Availability % of exchangeable K to applied K through organic fertilizers. Livestock Application P. amount rate applied Volcanic ash soil Non volcanic ash soil FMC 50 1, , , PMC , , CMC , , CMC;Cow,PMC;Pig,FMC;Fowchicken * measured at 210 day after treatment. 았으나돈분부숙퇴비와우분부숙퇴비는화산회토양에비하여비화산회토양에서낮게나타났다. 칼슘의치환성화율은일반적으로비화산회토양에서보다화산회토양에서높은경향이었다. 밭토양관리에돈분의다량시비는토양악화의기본으로생각되며, 따라서돈분부숙퇴비를다량으로연용하면칼리의축적으로인한석회와마그네슘의활동도저하로식물체는칼슘및마그네슘의결핍증상발생의가능성이커질것으로판단되었다 (Table 6). 가축분퇴비중마그네슘이치환성화되는비율은 Table 7 과같이화산회토양에비하여비화산회토양은현저히낮은경향을나타내었다. 화산회토양에있어서마그네슘의치환성화율은계분부숙퇴비(31 41%) > 돈분부숙퇴비(16 18%) > 우분부숙퇴비(12 16%) 의순으로컸다. 비화산회토양에있어서마그네슘의치환성화율은계분부숙퇴비 (4 9%) > 돈분부숙퇴비(2 6%) > 우분부숙퇴비(2 4%) 의순으로 나타났다. 토양의마그네슘함량은토양의입단형성과작물생육에필수적인원소이며토양개량에절대적으로계분부숙퇴비, 우분부숙퇴비, 돈분부숙퇴비의순으로많은데석회와마그네슘함량은계분부숙퇴비( %) 로서계분부숙퇴비 가돈분부숙퇴비에비하여석회는 1.3배마그네슘은 1.8배 정도많은것으로나타났다. 가축분퇴비의시용은특정한성분의축적으로식물은다른성분의흡수가억제되어결핍증상이발생될수있으므로이에관한연구는계속하여이루어져야될것으로판단된다.

5 제주토양에서시용한가축분중양분의유효화율 53 Table 6. Fractinal recovery % of exchangbale Ca total Ca applied though of fertilizers. Livestock Application P. amount rate applied Volcanic ash soil Non volcanic ash soil FMC 50 1, , , PMC , , CMC 50 1, , , ㄴ25 * measured at 210 day after treatment. Table 7. Proportion of applied Mg through organic fertilizers converted into exchangeable Mg. Livestock Application P. amount rate applied Volcanic ash soil Non volcanic ash soil FMC 50 1, , , PMC , , CMC 50 1, , , * measured at 210 day after treatment. 요약 본연구는축분퇴비시용에따른토양중양분행동양상을구명하기위하여직경 30 cm 높이 1 m의 PVC pot에화산회( 구좌통 ) 토양과비화산회 ( 애월통) 토양을충진하고표토 20 cm 깊이로계분부숙퇴비, 돈분부숙퇴비, 우분부숙퇴비를 0, 50, 100, 150 ton/ha 해당량을시용한후 210일이경과한후토양시료를채취하여풍건한후가축분퇴비처리에따른토양중인산, 칼리및마그네슘의유효화율을조사한결과는다음과같다. 가축분퇴비의시용은통양중유기물을 23~111, 질소 8 0~450 ton/ha 해당량을시용하는효과가있었다. 가축분퇴비의시용에따른인산의유효화율변화는 1.6~ 91.7% 로가축분종류에따른차이가매우컸는데토양별로 비화산회토양이화산회토양에비하여월등히큰것을알수있었다. 칼리의유효화율변화는 22~94% 범위로가축분의종류및 시용량에따라차이가컸는데가축분종류에따른유효화율은계분부숙툅비, 우분부숙퇴비, 돈분부숙퇴비의순으로컸다. 칼슘의유효화율은화산회토양은 38~93% 비화산회토양은 9~90% 범위로가축분종류및토양의특성에따른차 이가컸는데가축분종류별로살펴보면계분부숙퇴비, 우분 부숙퇴비, 돈분부숙퇴비의순으로컸다. 마그네슘의치환성화되는비율은화산회토양은 12~ 41% 범위이었으나비화산회토양은 1~9% 범위로차이가컸는데가축분종류별유료화율의변화를살펴보면계분부숙퇴비, 돈분부숙퇴비, 우분부숙퇴비의순으로컸다.

6 54 황기성 이인복 박진면 유봉식 참고문헌 1. RDA (1999) Treatment Livestock /Sawdust. p Kweon S. I., Jung K. Y. and Park Y. K. (1994) Standard monogastic setup standard monogastic fertilizer ingredient Orgnic pollution. NIAS : Kweon S. I., Jung K. Y. and Park Y. K. (1994) Standard unit of fertilizer component in organic wastes : National institute of agricultural science and technology examination report of research. p RDA (2000) Method of soil and plant analysis. p RDA (2002) Method for quality test of fertilizer. 6. RDA (1999) Disposal of animal excreta. p Yoon J. H., Jung B. G. and Kim Y. H. (1997) Study on evaluation method for efficiency of inorganic component in animal applied to upland soil national institute of agricultural science and technology examination report of research p Lee S. E. Park J. K. Yoon J. H. and Kim M. S. (1987) Studies on the chemical properties df soil under the vinyl-house cultivation res. report, RDA (PM & U) 29(1) :

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<362E20C8AFB0E6B3F3BEF7B0FA2E687770> 기관 ( 기본연구 ) Code:RM0101 농산물안전성 ( 후반기 ) 연구기간 : 04~ 05( 완결 ) 연구과제명친환경유기농업양분표준관리체계확립연구 세부과제명 3) 친환경유기농업채소재배적정양분관리기준설정연구구분소속직급성명전화번호연구책임자환경농업과연구사김유경 064)741-6553 참여연구원 연구사이신찬 064)741-6551 연구사강호준 064)741-6552