Biochar is carbon rich material produced from the various biomass and pyrolysis temperature. This study was conducted to develop the manufacturing met

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하라 탄
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1 Biochar is carbon rich material produced from the various biomass and pyrolysis temperature. This study was conducted to develop the manufacturing method of biochar using agricultural byproduct and its application effects on the crop growth and soil physicochemical properties. In this study, seven biochars made of agricultural byproducts such as pruned stems of apple and pear, mushroom waste medium, harvested stems of pepper, bean and perilla, and rice husk produced at heating temperature of 300, 500 and 700 in heating times of 2, 3 and 4 hours, were tested in the changes of their chemical properties during biochar processing and the application effects on lettuce growth. And also, were conducted the experiments to investigate the application rate effects of biochar made of pruned stem of pear tree on the cultivation of chinese cabbage and tomato for 2 years( ). The ph, K, and CEC increased as the pyrolysis temperature increased during the production of biochar using agricultural byproducts, and the change of these properties rapidly occurred at 500. However, as the pyrolysis temperature increased, ash content increased and T-C, yield decreased. These acted as limiting factors, but the change of the properties in response to the heating time was not shown to a large extent. It was thought that it would be desirable to set the production conditions of biochar using of agricultural byproducts at 500 for 2 hours in consideration of the change of chemical properties and the ash content and yield. Application of biochar could enhance soil ph, total carbon and physicochemical improvement of soil for cultivation of chinese cabagge and tomato. This study demonstrated the effects of the biochars derived from agricultural byproduct to be as a low cost potential soil ameliorant by physicochemical properties. Key words : Soil improvement, Agricultural byproduct, Biochar, Chineses cabbage, Tomato Ⅲ. 환경농업연구 399

2 1. 연구목표 바이오차(biochar)는 목재칩과 가축분뇨와 같은 산림과 농축산업 등에서 발생한 부산물 바이오매스를 열분해(pyrolysis)를 통해 만들어진 물질이다. 전통적인 목탄은 주로 연 료로 생산되었으나 바이오차는 토양개량 및 기후변화의 완화, 재생 에너지 생산 등 다양한 목적으로 이용 가능하다고 보고되어 있다(신 등, 2016; 최 등, 2015; 안 등, 2014; 서 등, 2014). 바이오차는 많은 공극을 갖고 있어 미생물의 활력 유지를 위한 거처로 이용된다고 보고되었으며(우 등, 2013), 그 밖에 토양의 투수성, 보수성, 통기성 등 물리적 성질을 개량하고, ph 보정, 양분 및 수분 보유력의 증가, 온실가스배출 저감 등의 다양한 효 과가 있어 현재 미국과 유럽 중심으로 협회를 창설하여 많은 연구가 진행되고 있다. 바이오차를 토양에 시용하면 탄소격리, 토양개량 효과 등의 이점이 있으나 재료 및 제조특성에 따라 효과가 다르다고 보고되어 있다(한 등, 2014). 하지만 현재 국내에서 생산되는 바이오차의 대부분은 미곡처리장의 탄화시스템에서 생산된 왕겨 바이오차 로, 이 외의 농업부산물로 만들어진 바이오차 토양처리효과에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구는 도내 농업부산물 종류별로 제조온도와 가열시간 등 최 적의 바이오차 제조조건을 확립하고, 이를 이용한 토양염류 및 구조개선 효과를 구 명하여 도내 설재배지 친환경 토양관리기술을 개발하고자 실시하였다. 2. 재료 및 방법 <바이오차 제조기술 개발 및 시용효과 구명(포트재배)> 본 연구는 `14년부터 `16년까지 3년간 경기도농업기술원 시험포장 내 비닐하우스 에서 실시하였다. 14년에는 도내 농업부산물 종류(배 전정지, 사과전정지, 버섯폐배 지, 왕겨, 고춧대, 콩대, 들깻대 7종), 제조온도(300, 500, 700 ), 가열시간(2, 3, 4시 간)별로 전기로에서 바이오차를 제조하여 성분변화를 조사하였고, 시용효과를 상추 포트재배를 통하여 확인하였다. 포트재배(지름 20cm 포트)에 사용한 바이오차는 50 0, 2시간에서 제조하였으며 시험전 토양에 1, 2, 5% 비율로 혼합하여 혼합비율에 따른 토양화학성 변화와 상추 생육 및 수량 등을 조사하여 가장 효과가 우수한 농업 부산물 바이오차를 선발하였다. <바이오차 연용효과 포장 검정> 15년부터 16년까지 무시용, 배 전정지 바이오차 100, 200, 300kg/10a, 왕겨 바이오 차 200kg/10a 등 총 5처리를 두고 시험구를 난괴법 3반복으로 배치하여 2년간 연용 하면서 토양 이화학성, 작물생육 및 수량 등을 조사하였다. 15년에는 배추는 봄작기 에 4월 2일 정식하여 5월 28일 수확하였으며, 가을작기에는 9월 1일 정식하여 11월 년도 시험연구보고서

3 Ⅲ. 환경농업연구 401

4 C) 년도시험연구보고서

5 C) Ⅲ. 환경농업연구 403

6 년도시험연구보고서

7 Ⅲ. 환경농업연구 405

8 버섯폐배지 왕겨 고춧대 생육(cm) 바이오차종류 첨가비(%) 엽장 엽폭 콩대 들깻대 처리내용 토양 물리성 생체중-1 용적밀도 공극률 (g 포트 ) (gcm-3) (%) 입단율 (%) 토양경도 (mm) <바이오차 연용효과 포장 검정(배추)> 가. 바이오차 제조 농가에서 자가제조하여 활용할 수 있는 농업부산물 바이오차 제조방법 및 이를 이 용한 시설재배지 토양개량기술 개발을 위하여 포트재배에서 가장 효과가 뛰어났던 과수 전정지중에서 원료의 원활한 수급을 고려하여 경기도에서 재배면적이 가장 많 은 배 전정지를 선택하였다. 바이오차는 단기간 사용보다는 연용시 효과가 증가된다 는 선행연구가 많아 `15년부터 `16년까지 시용량별로 2년 연용하여 배추 생육 및 수 량 등을 조사하였다(정 등, 2008). 사용한 바이오차는 농가 활용도를 고려하여 기존 시판되고 있는 훈탄기를 사용하여서 제조하였으며 제조방법은 표 6과 같이 500L 드 럼통 바이오차 제조장치에 수분 10% 이하의 파쇄한 배 전정지를 넣고 점화시키고 뚜껑을 덮고, 4 5시간 후 연기가 잦아드는 것을 보면서 물을 충분히 흘려 소화시킨 후 하우스 내에서 건조시켜서 사용하였다. 시험에 사용된 배 전정지 바이오차를 대원에서 생산한 왕겨 바이오차 시판품과 비교한 성분특성은 표 7과 같다 년도 시험연구보고서

표 6. 드럼통 바이오차 제조장치를 이용한 바이오차 제조방법 <배전정지 파쇄> <드럼형바이오차제조기> <바이오차 제조> 표 7.

Cation(cmol kg-1) K Ca Mg Na 16.0 7.2 4.7 0.3 29.4 3.1 1.8 1.0 CEC (cmol kg-1) 28.1 35.3 T-N (%) 1.2 0.

토양화학성 변화 `15년부터 `16년까지 2년간 배 전정지 바이오차를 100, 200, 300kg/10a 연용하고 배추를 재배하여 토양화학성을 조사한 결과는 표 8, 표 9와 같다.

또한 바이오차 시용에 의해서 NO3-N가 감소하고 EC가 낮아져 바이오 차 시용에 의해 시설재배지 염류경감 효과가 나타났다. 표 8.

9 표 6. 드럼통 바이오차 제조장치를 이용한 바이오차 제조방법 <배전정지 파쇄> <드럼형바이오차제조기> <바이오차 제조> 표 7. 바이오차의 화학성 ph EC-1 바이오차 종류 (1:5) (dsm ) 배 전정지 왕겨(시판품) Ex.Cation(cmol kg-1) K Ca Mg Na CEC (cmol kg-1) T-N (%) <제조후 건조> T-C (%) 회분 (%) 수율 (%) 나. 토양화학성 변화 `15년부터 `16년까지 2년간 배 전정지 바이오차를 100, 200, 300kg/10a 연용하고 배추를 재배하여 토양화학성을 조사한 결과는 표 8, 표 9와 같다. 바이오차 시용으로 무시용 대비 토양 ph, OM, T-C, K가 증가하였으며 시용량 증가에 따라 토양수분함 증가하였다. 또한 바이오차 시용에 의해서 NO3-N가 감소하고 EC가 낮아져 바이오 차 시용에 의해 시설재배지 염류경감 효과가 나타났다. 표 8. 시험전 토양의 화학성 ph EC-1 OM-1 배추 작기 (1:5) (dsm) (gkg ) 봄 작 기 가을작기 CEC Av.P2O-15 NO3-N-1 T-N T-C Ex.Cation(cmol kg-1) (cmol (mgkg ) (mgkg ) (%) (%) K Ca Mg kg-1) Ⅲ. 환경농업연구 407

10 년도시험연구보고서

11 Ⅲ. 환경농업연구 409

12 년도시험연구보고서

13 Ⅲ. 환경농업연구 411

14 5. 인용문헌 농촌진흥청 농업과학기술 연구조사분석 기준 농촌진흥청 농업과학기술원 토양 및 식물체 분석법 김미형, 김건하 폐목재를 이용한 바이오차 생산 및 토양적용의 환경평가. 대한 환경공학회지. 36(7) : 서영호, 김세원, 최승출, 김인종, 김경희, 김건엽 녹비작물과 바이오숯의 고추 재배지 아산화질소 배출량 저감 효과. 한국토양비료학회지. 45(4) : 신중두, 최용수, 이선일, 홍성창, 김명숙, 허정욱 Plant Responses of Biochar Pellet for Development of Carbon Sequestration Technology in Soil. 한국환경농 학회. 47. 우승한 토양탄소격리를 위한 바이오차. 한국청정기술학회지. 19(3) : 정순재, 오주성, 석운영, 조미용 목질탄화물의 처리가 토마토와 배추의 생육 및 체내성분에 미치는 영향. 한국유기농업학회지. 16(4) : 최용수, 신중두, 이선일, 김성철 토양환경 ; 왕겨 바이오차의 암모늄태 질소 (NH4-N) 흡착 특성. 한국환경농학회지 34(3) : 한경화, 장용선, 정강호, 조희래, 손연규 왕겨 바이오차 및 음식물쓰레기 바이 오차가 밭 사양토에서 상추발아 및 수용성 유기탄소 용출에 미치는 영향 평가. 농업과학연구지. 41(4) : 연구결과 활용제목 농업부산물 바이오차 제조 및 시용효과(영농활용) 7. 연구원 편성 구분 소속 직급 성명 수행업무 참여년도 농업기술원 책임자 환경농업연구과 농업연구사 장재은 시험수행 총괄 농업연구관 박중수 자료조사 녹비작물 이용 신간척지 지력향상 기술 개발 공동연구자 농업연구사 노안성 생육조사 농업연구사 박영수 생육조사 농업연구관 강창성 시험추진 지도 세부과제 년도 시험연구보고서

Development of culture technic for practical cultivation under structure in Gastrodia elate Blume

Development of culture technic for practical cultivation under structure in Gastrodia elate Blume 1996. : 1. 8 2. 1 1998. 12. : : ( ) : . 1998. 12 : : : : : : : : : : - 1 - .. 1.... 2.. 3.... 1..,,.,,