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한국토양비료학회지 44 권 5 호 Korean J. Soil Sci. Fert. Vol. 44, No. 5, 762-766 (2011) 보문 현장사례를통한밭작부의질소와인산양분수지평가 윤홍배 이상민 1 김명숙 이예진 이연 이종식 * 농촌진흥청국립농업과학원, 1 농촌진흥청식량축산과 Case studies for estimation nitrogen and phosphorous balance with different cropping systems in upland Hong-Bae Yun, Sang-Min Lee 1, Myung-Sook Kim, Ye-Jin Lee, Yeoun Lee, and Jong-Sik Lee* National Academy of Agricultural Science, RDA. 1 Rural Development Adminstration Cropping system is very important for environment conservation and improvement of nutrient recovery rates in agricultural land. This case study was conducted to identify the nutrient balance of major upland cropping types with different districts. Typical cropping systems at MuAn and HaeNam located in the south coast district were cultivated with soybean-chinese cabbage or garlic and garlic-soybean-chinese cabbage-hot pepper. Alpine district, PyeongChang was cultivated with double cropping of chinese cabbage and potato-radish or chinese cabbage for one year. Typical cropping type of AnDong, YeongYang where are well known for hot pepper cultivation was hot pepper s mono cropping and hot pepper-soybean or hot pepper-sesame for one year. But SeoSan and HongSeong, where are located in mid-west coast had variety cropping system compareed to other districts. Double cropping of chinese cabbage, a heavy fertilizing crop, caused higher nutrient balance in the field when it was cultivated consistently. Experiment showed that heavy fertilizing crops, such as chinese cabbage, garlic and onion, need to be rotated with soybean and sesame cultivation which need smaller fertilizer level. Alpine arable land has shown higher nutrient balance than other areas, and the introduction of rotation crops are needed to reduce nutrient balance and environmental protection. Key words: Case study, Nutrient balance, Upland cropping system 서 언 경지면적이협소하며, 영세농이많은국내여건에서는한포장에매작기또는매년다른작물을재배하기가수월하지않다. 그러나토양을오래도록비옥한상태로유지하고, 시비효율을높이는등친환경적지속농업을도모하기위해서는앞 뒤그루작물의유형을고려한적절한윤작형태를유지할필요가있다. 윤작의작물구성은일차적으로기상조건, 특히지역별기온에의해서결정되고, 작부순서는작물의양분흡수와부산물의환원특성에의해결정되어진다 (Seo, 1994). 작부체계에서두과작물도입은매우중요하게취급되며, 이는작물수량의증진, 토양이화학성증진, 미생물상개선및양분이용율증진등의효과를기대할수있다 (Galantini et al., 2000). 최근윤작의효과에있어서토양탄소저장능과관련하여, West and Post (2002) 접수 : 2011. 8. 24 수리 : 2011. 9. 26 * 연락저자 : Phone: +82312900314 E-mail: jongslee@korea.kr 는옥수수단작에비해옥수수와콩을윤작할경우년간 20 ± 12 g m -2 탄소를저장하는효과가있다고하였으며, Arshad et al. (2010) 은영년생목초류를작부에도입할경우곡류단작재배에비해토양유기물의질과토양구조를개선할수있다고하였다. 尾崎 (1969) 는윤작체계에있어서양분수지는콩, 연맥등을후작물로재배할경우정의상관관계를나타내며, 작물수량과도밀접한관계가있다고하였다. 동일작물을연작할경우수량이감소하는바, 고추를 6년연작시수량감소율이약 16-17%, 참깨는 6년연작시수량감소율이 19-26% 에달하였다 (Song et al., 1989). 1990 년대에조사된 ( 大久保, 1994) 우리나라의밭작부형태는채소류ㅡ참깨, 채소류-고추유형이증가함과동시에고추단작, 땅콩단작, 콩단작재배도많아졌다. 이는과거에는겨울작물로맥류와여름작물인콩, 팥, 조등과결합한간작체계의 2년 3작형또는 2년 4작형이많았으나, 1970 년대중반이후필름멀칭재배가본격적으로보급되면서밭의작부체계에많은변화를가져왔다고볼수있다. 특히, 최근농촌진흥청 (NAAS, 2008) 의정점조사에의한

밭작부질소, 인산수지평가 763 국내밭토양의양분함량을보면유효인산같은특정양분함량은매우큰증가폭을보이고있다. 이러한현상의주요인중하나는경제작물의집약적재배가가장지배적일것으로판단되며, 동시에가축분퇴비위주의양분고투입에기인한다고생각된다. 따라서이를해결할수있는방안중하나는토양검정을통한적절한시비관리가선결과제이며, 특히양분수지를고려한작부체계도입이절실히필요하다고여겨진다. 따라서본연구에서는여름노지채소류를주로재배하는강원도평창, 겨울작물을재배하는전남해안의무안, 해남및충남중부해안지역의홍성, 서산, 과채류중심의여름작물재배지경북안동, 영양지역의몇몇작부유형에대하여시비량, 토양양분함량, 작물의양분흡수량을조사 분석하여양분수지를바탕으로작부유형별문제점을파악하고금후개선방안을모색코자하였다. 재료및방법 현지작부조사겨울밭작물재배가많은전남해안지방의무안과해남의 25 개농가, 여름채소류를집약적으로재배하는강원도평창의 9개농가에대하여현장을방문하여작물별시비량을청취조사하였으며, 토양및식물체시료를채취하여분석하였다. 아울러충남중부해안의홍성, 서산 9개농가, 경북동북부에위치한안동, 영양의 16개농가를각각조사하였다. 조사지역의주요기후요소값 (http://www.kma.go.kr/weather/climate) 은 Table 1 에나타내었다. 토양및식물체분석토양분석은음건후 2mm 체별시료를이용하여국립농업과학원토양분석법 (NIAST, 2000) 에준하였다. ph 는토양시료 5 g에증류수 25 ml 를가하여 30 분경과후 ph meter (Orion 4-Star) 로측정하였다. 총질소는황산분해후킬달증류법, 유기물은 Tyurin 법, 유효인산은 Lancaster 법, 치환성칼륨은 ICP (GBC, Intergra XL, Australia) 로각각측정하였다. 식물체는수확기시료를채취하여 70 에서 3~4 일간건조후분쇄하여성분분석에사용하였다. 식물체시료 0.5 g을 100 ml 분해용튜 브에취하고, 진한황산 1 ml 와 50% HClO 4 10 ml를가하여식물체를분해한후증류수로 100 ml 표선을하였다. 총질소는 100 ml 표선한여액의일부를취하여킬달증류하였으며, 인산은 Vanadate 비색측정하였다. 양분수지분석농가별화학비료와퇴비의실제시용량을청취조사하였으며, 이때시비량산출에있어서농가퇴비의경우질소 1.2%, 인산은 1.4% 의환산계수값 (NIAST, 1999) 을각각적용하였다. 일부농가의경우 4종비료엽면시비를시행한경우가있었으나이는질소, 인산성분량이미미하여본사례연구의양분수지평가에서는제외하였다. 양분수지산출은양분유출, 휘산등을고려하지않고단순히총비료시용성분량에서작물체총양분흡수량을뺀값으로나타내었으며, 이때작물체의총양분흡수량은수확기작물체를대상으로하였다. 양파와마늘은지하경과경엽의흡수량을각각구해합으로나타내었으며, 이외작물은지상부만의흡수량을구하여나타내었다. 결과및고찰 지역별주요작부유형본연구사례에서조사된몇몇지역의작부유형은 Table 2 와같았다. 여름작물인엽채류와감자주산지평창을제외한그밖의지역에서는겨울작물인마늘, 양파를여름작물과윤작재배하는농가가많았다. 각조사지역의작부유형을살펴보면, 전남해남지역은 1년작형으로콩-배추, 콩-마늘및고추-배추를, 2년작형으로마늘-콩-배추-고추를재배, 무안지방은참깨-마늘 / 양파, 콩- 마늘 / 양파및고구마-양파재배, 강원평창지역은배추연작, 감자-무 / 배추, 감자단작, 브로콜리연작, 경북안동과영양지역은고추단작, 콩 / 수박- 양파, 담배 / 수박-김장채소류를당년윤환재배하며, 2년윤환으로고추-콩 / 참깨-마늘 / 양파를재배하고있었다. 충남서해안의서산, 홍성지역은콩 / 생강 / 쪽파-마늘 / 양파, 배추연작, 생강단작이주요작부유형으로조사되었다. 토양양분함량현지조사지역의토양화학성을분석 Table 1. Characteristic of major climatic elements on yearly means with different district from 1981 to 2010 years. Districts Mean Temp. Max. Temp. Min. Temp. Precipitation --------------------------------------------- --------------------------------------------- ---------- mm ---------- HaeNam 13.4 18.8 8.5 1325.4 PyeongChang 6.6 11.5 2.0 1898.0 AnDong 11.9 18.0 6.6 1066.4 SeoSan 11.9 17.3 7.2 1012.4 Climatic elements of PyeongChang was applied Deagwallyeong s data.

764 윤홍배 이상민 김명숙 이예진 이연 이종식 한결과는 Table 3 과같다. 토양 ph 는평창지역의 5.6 을제외하면적정범위 (ph 6.0-6.5) 에속하였으며, 유효인산함량은양파, 마늘, 월동배추등겨울작물재배가많은해남, 무안지방및중서부해안의서산, 홍성지방에서적정함량 (300-500 mg kg -1 ) 을상회하였다. 이는연간전체시비량이많을뿐만아니라, 겨울작물의특성상시비양분이용율이타작물에비해낮은데서연유한다고판단된다. 특히, 서산, 홍성지방의경우 687 mg kg -1 으로평창에비해 2배높았다. 이는서산, 홍성지방의경우평탄지로써양분소요량이많은배추의연속재배가가장크게기여하였다고판단되며, 평창지역의시비량 (Table 4) 이많음에도불구하고낮은것은경사지위주의작물재배로인하여양분유출이많았기때문으로추정된다. 토양유기물함량은겨울작물재배가많은전남해남과무안이가장높음을알수있었다. 양분수지분석작물별시비량에서작물별양분흡수량을뺀값을양분수지값으로하고, 이를각지역작부유형별로평가한결과는 Table 4과같았다. 양분시용량은질소와인산모두평창과서산지역에서배추를 2기작한경우가가장많았으며, 콩과참깨를재배하는작부유형에서는비교적적은편이였다. 작부별질소및인산의총흡수량은양배추재배에서가장많았다. 작부유형별양분수지를비교한결과질소수지는년간배추를 2회재배하는평창이가장높았으며, 서산, 홍성지역의배추 2회재배가다음순으로높았다. 그러나서산, 홍성지역에행해지는생강과마늘작부유형의경우질소수지가가장낮게평가되었으며, 시비량이적은콩재배작부유형에서도비교적낮은경향을나타내었다. 인산수지의경우모든작부유형에서질소수지에비해낮았으며, 작부유형별비교에서는배추와고추재배의경우가장높게나타내었다. 반면, 참깨와콩을도입한작부유형에서는 100전후의값을보여매우낮게나타났다. Park et al. (2005) 은국내밭작물의 ha 당질소및인산양분수지의경우보리, 콩등곡류의질소수지는 114, 인산수지는 199, 반면배추, 무같은채소류의질소수지는 326, 인산수지는 440 로채소류가일반곡류보다 2배이상양분수지가높다고보고한바, 본사례분석에서도배추재배의경우가장높게평 Table 2. Major cropping types of surveyed upland with different district. Districts HaeNam MuAn PyeongChang AnDong, YeongYang SeoSan, HongSeong Cropping type for one or two years 1yr. : soybean-chines cabbage or garlic hot pepper-chines cabbage 2yr. : garlic-soybean-chines cabbage-hot pepper 1yr. : sesame-garlic or onion soybean-garlic or onion sweet potato-onion 1yr. : chines cabbage(twice cultivate) cabbage(mono-cropping) potato-chines cabbage or radish 1yr. : hot pepper (mono-cropping) tobacco-water melon or chines cabbage soybean-onion 2yr. : hot pepper-soybean or sesame-garlic or onion 1yr. : chines cabbage(twice cultivate) ginger or soybean-garlic soybean-onion chines cabbage-water melon-chines cabbage Table 3. Chemical properties of surveyed soil with different district. Districts ph T-N Avail. P 2O 5 Exch. K OM (1:5) g kg -1 mg kg -1 cmol c kg -1 g kg -1 HaeNam 6.4 1.56 548 1.11 28.5 MuAn 6.5 1.54 590 1.03 28.6 PyeongChang 5.6 1.34 302 0.62 19.3 AnDong, YeongYang 6.0 1.13 380 0.54 19.8 SeoSan, HongSeong 6.1 1.31 687 1.31 23.8

밭작부질소, 인산수지평가 765 Table 4. Nitrogen and phosphorus balance of typical cropping types with different districts. Districts Cropping types Inputs (A) Outputs (B) Nutrient Balance (A-B) HaeNam MuAn PyeongChang AnDong, YeongYang T-N P 2O 5 T-N P 2O 5 T-N P 2O 5 ---------------------------------------- kg ha -1 ---------------------------------------- soybean-chines cabbage 427 191 209 113 218 78 soybean-garlic 400 213 216 110 184 103 hot pepper-chines cabbage 847 385 214 94 633 291 sesame-garlic 400 213 174 162 226 51 sesame-onion 470 178 173 127 297 51 soybean-onion 470 178 215 115 255 63 chines cabbage 1,600 590 223 118 1,377 472 cabbage (mono-cropping) 741 432 303 173 438 259 hot pepper (mono-cropping) 425 331 103 33 322 298 soybean-onion 669 228 215 83 454 145 SeoSan, chines cabbage 1,035 424 244 128 791 296 HongSeong ginger-garlic 467 219 143 64 76 155 Chines cabbage was cultivated twice at spring season and autumn season for year. 가되어연속재배를지양하는작부체계의도입이절실하다고판단된다. 한편, 콩은낙엽에의해 10a 당질소 1.4 kg, 인산 0.84 kg 정도환원하며, 콩은그지상부질소의 74% 가고정한질소에의해공급되고그양은 10a 당 16 kg 에달하였고, 콩후작으로재배하는작물에게는 3.3 kg 의질소를공급하는이점이있다고한바 (Seo, 1994), 본조사에서도콩을작부에도입할경우양분수지에서유리함을확인할수있었다. Jung et al. (1999) 은환경농업실천의한방안으로소득작목의전 후작으로콩, 옥수수, 맥류등곡류작물을도입하는작부체계또는소득작목을 3-5 년재배하면곡류작물을 1-2 년재배하는윤작의작부체계를도입해야한다고하였다. 양분수지가크면클수록작물이이용하고남은잉여양분이많다는것을간접적으로시사하며, 결국이는유출임계농도이상에서는환경에부하를줄수있는위험성에노출될확률이크다는사실이다. 따라서시비량이많은작물을재배할경우는작물의양분이용특성을고려한시비량설정이매우중요하며, 특히년간작부체계에서는앞그루작물과뒷그루작물의양분이용특성을파악하여작물을선정하는것이바람직하며, 금후이에관한체계화된연구수행이필요하다고판단된다. 요약 밭작물의양분효율증진을도모코자몇몇지역의대표작물을중심으로행해지는작부유형을조사하고이의작부유형별양분수지를분석하였다. 해남, 무안의경우마늘, 양파및월동배추의동작물과콩, 참깨등시비량이적은 하작물의작부가많았으며, 반면평창은배추를년간 2기작재배또는봄감자-가을배추또는무재배가전형적인작부로하작물위주였다. 고추재배가중심인안동과영양은고추단작그리고고추-콩또는참깨가주요작부유형이었으며, 중서부해안지역인홍성과서산은타지역에비해비교적작부유형이다양한편이였다. 작부유형별양분수지는배추를 1년 2기작재배할경우질소및인산수지모두가장높게평가되어환경적, 경제적측면을고려할때불리한작부유형으로나타났다. 사 사 본연구는농촌진흥청국립농업과학원농업과학기술연구개발사업 ( 과제번호 : PJ0078162011) 의지원에의해이루어진것임. 인용문헌 Arshad, M.A., Y.K. Soon, and J.A. Ripmeester. 2010. Quality of soil organic matter and C storage as influenced by cropping systems in northwestern Alberta, Canada. Nutrient cycling in agroecosystems. 89:71-79. Galantini, J.A., M.R. Landriscini, J.O. Iglesias, A.M. Miglierina, R.A. Rosell. 2000. The effects of crop rotation and fertilization on wheat productivity in the Pampean semiarid region of Argentina, 2. Nutrient balance, yield and grain quality. Soil & Tillage Research 53:137-144.

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