한국토양비료학회지 43 권 6 호 Korn J. Soil Sci. Frt. Vol. 43, No. 6, 852-857 (2010) 보문 상토에서일라이트의혼합비율에따른고추육묘시생육효과 이석언 김홍기 권상문 김희정 유리비 백기태 1 이문순 2 우선희 3 박만 4 정근욱 * 충북대학교농화학과, 1 금오공과대환경공학과, 2 충북대학교특용식물학과, 3 충북대학교식물자원학과, 4 경북대학교농화학과 Ect o Dirnt Lvls o Applictions o Illit on th Growth o Rd Pppr (Cpsicum nnuum L.) in Bd Soil Sok-Eon L, Hong-Ki Kim, Sng-Moon Kwon, H-Jung Kim, Ri-Bi Yoo, Ki-T Bk 1, Moon-Soon L 2, Sun-H Woo 3, Mn Prk 4, nd Kun-Yook Chung* Dprtmnt o Agriculturl Chmistry, Chungbuk Ntionl Univrsity, Chongju 361-763, Kor 1 Dprtmnt o Environmntl Enginring, Kumoh Ntionl Institut o Tchnology, Gumi 730-701, Kor 2 Dprtmnt o Industril plnt, Chungbuk Ntionl Univrsity, Chongju 361-763, Kor 3 Dprtmnt o Crop Scinc, Chungbuk Ntionl Univrsity, Chongju 361-763, Kor 4 Dprtmnt o Agriculturl Chmistry, Kyungpook Ntionl Univrsity, Dgu, 702-701, Kor This study ws prormd to xplor th ct o th cly minrl illit on th improvmnt o bd soil nd plnt growth. Rd pppr (Cpsicum nnuum L.) ws usd s modl vgtbl crop. Th xprimnt ws prormd during th whol six wks in th glss hous o th Chungbuk Ntionl Univrsity. Its sdlings wr cultivtd in th bd soil normlly usd or horticulturl purpos. O th sdlings culturd, th hlthy nd rgulr siz o sd wr slctd nd cultivtd in th pots. Thy wr trtd with two orms o illit, prticult (PA) nd powdr (PW), t th ollowing ppliction rts: stndrd ppliction[p1 (PA1, PW1), 1:20 (w/w)], two tims[p2 (PA2, PW2), 1:10 (w/w)], nd our tims[p4 (PA4, PW4), 1:5 (w/w)] o stndrd ppliction. Untrtmnt (P0) ws usd s control pot. At six wks o cultivtion, thir growth lngths wr corrspondingly incrsd s th ppliction rt ws incrsd rnging rom P0, P1, P2, nd to P4. Thir growth lngth ws littl grtr on th ppliction o powdr illit (PW) thn on th prticult illit (PA). Bsd on th plnt nlysis or th root, l, stm o rd pppr, th uptk mounts o K, C, nd Mg, wr corrspondingly incrsd, s th ppliction rt ws incrsd rnging rom P0, P1, P2, nd to P4, rspctivly. At th sm ppliction rt, thir mounts tkn up in th rspctiv prts wr highr on th ppliction o PW illit thn on th PA on. Espcilly th mounts o C nd Mg wr highr in th stm, l thn root. Consquntly, it pprs tht th illit trtmnt, spcilly, PW orm o illit, nhnc th growth o rd pppr in th glss hous during th whol six wks o xprimnt. Ky words: Illit, Bd Soil, Rd pppr, Ctions, Uptk, Growth 서 언 우리나라의토양은화강암, 화강편마암및화강암질편마암등산성암이풍화된모재가암석분포의 2/3를차지하며, 규산과알루미늄함량이많으나규소는흡수가잘안되고석회나마그네슘성분이적은경향이있다. 우리나라는기후특성상비가많이오고, 강수량이특히 접수 : 2010. 11. 30 수리 : 2010. 12. 20 * 연락저자 : Phon: +82432613383 E-mil: kychung@cbnu.c.kr 여름에집중되기때문에토양유실과토양양분의용탈이심하고, 산성이강하여 K, C, Mg 등의염기함량이낮아자연비옥도가낮았다 (NAAS, 2000). 하지만현재밭토양의 ph는꾸준히상승하여 6.1의 ph를나타내고있다. 유효인산함량은작물생육적정치보다최대 1.6 배, 치환성칼륨은 1.6배, 치환성칼슘은 1.4배, 마그네슘은같거나적었다. 그리고 2001 년조사치보다전기전도도, ph, 유기물함량, 유효인산, 치환성칼슘, 마그네슘은높아지는경향이있었으나치환성칼륨은큰변화가없었다. 이것은석회질비료의과잉투입으로인한결과라고볼수있다 (H t l., 2010). 따라서토양의질
상토에서일라이트의혼합비율에따른고추육묘시생육효과 853 을물리적, 화학적, 생물적특성에서다각적으로개선할수있는환경친화형복합기능토양개량제 (nvironmntlsound multi noitcnu- soil mndmnt) 에대한수요가증가할것으로판단된다. 토양개량제는영농활동등인위적으로악화된토양이나천연적으로비옥도가낮은토양에시용하여토양의물리 화학 생물적성질을개량하고직물이성장촉진및생산능력을향상시키기위한각종제품이다. 많은토양을개량하는목적으로사용하는농자재중폴리비닐계통의고분자화합물의투입은주로토양의단립화를촉진하기위하여사용되며, 벤토나이트, 천연제올라이트, 펄라이트, 버미큘라이트, 일라이트는토양을개량하기위해서사용된다. 이밖에많이사용되는토양개량제는이탄, 이탄을화학처리한부식산인암모늄, 마그네슘, 석회염등도있다 (Jng, 2002). 점토광물을이용한흡착및공업적이용분야에는많은연구가이루어지고있으나, 농업적이용에관한연구는미비한상태이다. 본실험은점토광물일라이트를이용하여상토에서고추의초기생육증진의효과를알아보고자하였다. 재료및방법 실험에사용한점토광물일라이트는충북영동지역에서생산된입제와분제를사용하였다. 공시작물로비타민 C가다량함유되어있고, 캡사이신성분을지니고있어식용증진및체내에너지대사를촉진하여체지방분해에도움이되고한국인의식생활에중요한위치를차지하고있는고추 (Cpsicum nnuum L.) 로하였다. 고추는 N사에서시판되는대촌을선택하여재배하였다. 식물체를재배하기위한상토는 D사에서시판되는원예용상토를사용하였다. 상토, 식물체분석에사용된시약은 Mrck사, Junsi사의 GR급시약을사용하여분 석하였다. 일라이트를주사형전자현미경 (Hitchi S-2500C, Jpn) 을이용하여입제및분제의표면특성과입자크기및특성을알아보았다 (Cho nd Noh, 2003). 실험에사용한공시작물고추는종자를망에넣고물에적신후수건으로싸서항온조 (incubtor) 에 4일간수분과온도 (30 ) 를유지시켰다. 종자는발아를확인후발아한종자만을골라사용하였다. 파종은충북대학교온실에서수행하였고고추종자를플러그포트 (30 cm 30 cm) 에파종하였다. 상토에처리는일라이트입제와분제로나누어처리하였고처리수준은무처리, 기준량처리 (PA1, PW1) 1:20 (w/w), 2배량처리 (PA2, PW2) 1:10 (w/w), 4배량처리 (PA4, PW4) 1:5 (w/w) 하였다. 기준량은제조사의토양처리수준 1평당 2 kg으로하여계산을하였다. 실험은완전임의배치법으로배치하였으며각처리구당 50반복으로재배하였다. 육묘생육은 2010년 6월 10일부터 2010년 7월 15일까지 6주간의생육을측정하였다. 오전과오후작물의수분상태를확인한후충분한양의수분을공급하여수분에의한저해를받지않게하였으며일라이트이외에다른영양분은사용하지않았다. 상토분석은농촌진흥청의상토의표준분석법에준하여분석하였다 (RDA, 2002). ph, EC는풍건한상토 20 cc를 100 ml플라스크에취한후증류수 100 ml을첨가한후 1시간진탕시켜서 No. 2 여과지로여과한후측정을하였다. 유기물은회화법을사용하여측정하였고유효인산측정은 Lncstr 법을이용하여분석하였다. 그리고양이온함량은 ICP 분석법을이용하여분석하였다. ICP 분석법은원예용상토 20 cc 를 100 ml 플라스크에취한후침출액 1N-NH 4OAc 50 ml 를가한후 30분간진탕한다. 그리고 No.2 여과지로여과한후 ICP (OPTIMA 5300V, USA, Prkin Elmr) 로분석을하였다. 생체량측정은 6주간의생육이완료되었을때각처리구당완전임의추출법에의해 10개씩 Tbl 1. Chmicl proprtis o th prticult nd powdr orms o illit. Clss ph Exch. ctions K C Mg EC ------------------------ cmol c kg ------------------------ ds m Prticult illit 7.13 0.41 1.24 0.6 0.23 Powdr illit 7.14 0.69 1.73 0.71 0.41 Tbl 2. Chmicl proprtis o bd soil usd or plnt cultivtion. ph EC Bulk dnsity Av. Exch. ctions P 2O 5 K C Mg N (1:5) ds m Mg m -3 mg kg ---------------------------- cmol c kg --------------------------- 5.5 0.55 0.33 376.2 0.51 0.32 0.43 0.56
이석언 김홍기 권상문 김희정 유리비 백기태 이문순 우선희 박 만 정근욱 854 Fig. 1. Scnning lctron microscop o prticult (lt) nd powdrd (right) illit. Tbl 3. Physicl nd chmicl chngs o bd soil ccording to th trtmnt o prticult nd powdrd illit. Trt mnt Exch. ctions ph EC Bulk dnsity AV. P2O5 (1:5) ds m Mg m-3 mg L -------------- cmolc kg -------------- 0.33 376.2 0.51 0.32 0.43 15.23 PA1 5.7b 0.59b 0.34b 375.6d 0.67b 0.47b 0.59b 15.78c PA2 5.8c 0.62c 0.34b 373.2c 0.75d 0.50c 0.74d 16.18 PA4 d 5.9 c 0.62 0.36 b 372.2 0.91 0.70 0.91 16.19 PW1 5.7b 0.59b 0.35bc 374.4d 0.72c 0.55d 0.67c 15.42b PW2 5.7b 0.64d 0.36b 369.6 0.91 0.70 0.83 16.04d PW4 c g 16.18 0.37 380.4 1.11 0.85 cmolc kg 0.55 d CEC Mg 5.5 0.69 C P0 5.8 K 0.98 P0 = Untrtmnt, Prticult: PA1= Stndrd (1:20), PA2= Two tims (1:10), PA4= Four tims (1:5), Powdr: PW1= Stndrd (1:20), PW2= Two tims (1:10), PW4= Four tims (1:5) In th sm column, signiicnt dirncs ccording to Tuky HSD t P 0.05 lvls r indictd by dirnt lttrs. 시료를 채취하여 생체중을 뿌리, 잎, 줄기로 나누어 측 mm 정도였으며 형태는 입자 표면을 보면 얇은 판상으 정하였다 (RDA. 2000). 그 후 건조중량을 측정하기 위 로 육각형이며 겹겹이 쌓여 있는 것을 볼 수 있다. 분제 하여 70 에서 3일간 건조시킨 후 중량을 측정하였다. 의 크기는 10 μm 이하 정도이며 형태는 입제와 비슷하 건조중량을 측정한 식물체 시료를 분쇄기로 마쇄하여 양 며 입자가 작은 것을 볼 수 있다 (Fig. 1). 이는 Cho nd 이온 분석용 시료로 조제하였다. 양이온 함량은 식물체 Noh (2003)의 연구에서 일라이트는 대략 10 μm 전후의 시료 0.4 g을 micro-kjldhl lsk에 취한 다음 conc. 극미립상으로 자생기원의 석영과 치밀한 공생조직을 이 H2SO4 5 ml를 가하여 분해시킨 후 분해액을 여지로 여 루며 견고한 물성을 보인다는 연구 보고와 유사하였다. 과 한 후 증류수로 100 ml 되게 맞춘 후 이 여액을 K, 일라이트 입제 및 분제를 각각 처리량별로 상토에 처리 C, Mg의 정량에 사용하였다. 양이온의 측정은 ICP-OES 한 후 균일하게 혼합하여 1주일간 보관 후 상토 분석법에 (OPTIMA 5300V, USA, Prkin Elmr)를 이용하여 측 의해 분석한 결과는 Tbl 3과 같다. 정하였다. ph부터 보면 무처리 5.5, 입제 처리에서 5.7-5.9, 분 자료의 통계분석은 SAS (2003)를 이용하여 자료의 분 제처리가 5.7-5.8로 처리에 따른 상토의 ph는 무처리 산 분석을 실시하였으며, 각 처리구 평균간의 차이에 대한 구에 비해 약간 높은 것으로 나타났으며, EC는 무처리 사후검정은 Tuky HSD 검정을 실시하였다. 0.55 ds m 보다 입제 처리시 0.59-0.62 ds m, 분 제 처리시 0.59-0.69 ds m 로 처리량에 따라 EC가 결과 및 고찰 약간 높은 것을 보였다. 또한 치환성 양이온은 무처리구 에서의 칼륨 (K)이 0.51 cmolc kg 인데 반해 입제처리 실험에 사용한 일라이트의 입제의 입자의 크기는 0.1-2 는 0.67-0.91 cmolc kg, 분제처리에서의 0.72.11
상토에서일라이트의혼합비율에따른고추육묘시생육효과 855 Tbl 4. Ect o prticult nd powdrd orms o illit on th growth nd th rsh nd dry biomss o rd pppr (Dchon). Trtmnt Lngth Frsh Wight Dry Wight Root Stm L Root Stm L cm --------------------------------------------------- g plnt --------------------------------------------------- P0 18.95 2.21 c 1.45 1.67 0.18 d 0.19 0.22 PA1 19.20 2.14 b 1.81 b 1.89 b 0.17 b 0.25 b 0.27 c PA2 21.65 bc 2.33 d 2.08 2.54 g 0.19 00.29 0.24 b PA4 21.95 bc 2.42 2.40 g 2.40 0.20 0.32 0.33 PW1 20.75 b 1.99 2.01 d 2.00 c 0.17 b 0.27 c 0.29 d PW2 23.10 c 2.16 bc 2.16 2.40 d 0.17 c 0.28 d 0.29 d PW4 22.50 c 2.15 b 1.88 c 2.31 0.14 0.27 cd 0.34 P 0 = Untrtmnt, Prticult: PA1= Stndrd (1:20), PA2= Two tims (1:10), PA4= Four tims (1:5), Powdr: PW1= Stndrd (1:20), PW2= Two tims (1:10), PW4= Four tims (1:5) In th sm column, signiicnt dirncs ccording to Tuky HSD t P 0.05 lvls r indictd by dirnt lttrs. cmol c kg 로증가하였으며, 칼슘 (C) 도마찬가지로무처리구 0.32 cmol c kg 인데반해입제처리한경우 0.47-0.70 cmol c kg, 분제처리에서는 0.55-0.85 cmol c kg 로약 2배이상증가하였고마그네슘 (Mg) 은입제처리에서 0.59-0.91 cmol c kg, 분제처리에서 0.67-0.98 cmol c kg 로무처리의 0.43 cmol c kg 에비해증가함을나타냈다. 이는 Kim (2009) 이연구한성토지무재배시년차별적정시비기준설정및토양개량제시용효과에대한연구결과에서제올라이트의시용에따라토양의 K, C, Mg의함량이증가한다는보고와유사한결과로나타났다. 양이온치환용량 (CEC) 은무처리 15.23 cmol c kg 이며입제처리에서 15.786.19 cmol c kg, 분제처리에서 15.426.18 cmol c kg 로증가했다. 이결과로볼때양이온치환능력이다른점토광물에비하여높지않기때문에효율성과활용성이떨어진다는 Cho nd Noh (2003) 의연구결과가있었지만작물생육에필요한양이온이일라이트의처리에따라증가되는것을볼수있었으며이러한조금의변화들이작물생육증진에영향을줄수있을것이라판단된다. Tbl 4에서일라이트입제및분제처리시고추의성장의차이는무처리구에비하여기준량처리구가 1%, 2배량처리구가 14%, 4배량처리구가 16% 의증가량을보였다. 분제처리구의경우무처리구에비하여기준량처리구가 9%, 2배량처리구는 9%, 4배량처리구에서는 21% 로생장의차이를보였다. 따라서생장의차이는분제처리구가입제처리구보다나은생장을보였고처리량에서는 2배량처리구와 4배량처리구가비슷하게큰생장을보였다. 이는 Kim (2009) 이성토지무재배지토양개량제시용효과연구에서제올라이트의시용량을증가시킴으로써무의엽색도, 엽장, 근경, 근장등이증가한다는연구결과 에서처럼일라이트역시처리시용량에따라고추의초장이증가하는본연구결과와유사한것을확인할수있었다. 일라이트입제및분제의처리량에따른생육의차이의원인을구명하고자식물체중의 K, C, Mg의흡수량을분석해본결과는 Tbl 5와같다. Tbl 5에서보듯이 K는구입제가처리된상토에서고추는무처리구에비해뿌리는기준량 -0.03%, 2배량 23%, 4배량 32% 의차이를보였고줄기는기준량 34%, 2배량 68%, 4배량 84% 의차이를보였으며잎에서는기준량 49%, 2배량 29%, 4배량 103 % 의차이를보였다. 분제는입제와다른경향을보였는데무처리구에비해뿌리는기준량 -23%, 2배량 21%, 4배량 -9% 의차이를보였고줄기는기준량 51%, 2배량 63%, 4배량 63% 의차이를보였으며잎에서는기준량 63%, 2배량 76%, 4배량 111% 의차이를보였다. C는입제가처리된상토에서고추는무처리구에비해뿌리는기준량 -0.04%, 2배량 22%, 4배량 29% 의차이를보였고줄기는기준량 48%, 2배량 89%, 4배량 122% 의차이를보였으며잎에서는기준량 32%, 2배량 22%, 4배량 64% 의차이를보였다. 분제도입제와유사한경향을보였는데무처리구에비해뿌리는기준량 0.06%, 2배량 18%, 4배량 2% 의차이를보였고줄기는기준량 67%, 2배량 106%, 4배량 88% 의차이를보였으며잎에서는기준량 36%, 2배량 49%, 4배량 87% 의차이를보였다. Mg는입제가처리된상토에서고추는무처리구에비해뿌리는기준량 -0.03%, 2 배량 20%, 4배량 55% 의차이를보였고줄기는기준량 40%, 2배량 93%, 4배량 132% 의차이를보였으며잎에서는기준량 32%, 2배량 32%, 4배량 106% 의차이를보였다. 분제도입제와유사한경향을보였는데무처리
856 이석언 김홍기 권상문 김희정 유리비 백기태 이문순 우선희 박만 정근욱 Tbl 5. Amount o ctions tkn up by root, stm nd l o rd pppr (Dchon). Root Stm L Trtmnt K C Mg K C Mg K C Mg ---------------------------------------------------------- mg plnt -------------------------------------------------------- P0 3.36 bc 0.64 c 0.29 b 6.60 1.01 0.39 5.70 0.82 0.59 PA1 3.26 b 0.62 b 0.28 8.85 b 1.50 b 0.54 b 8.52 c 1.06 c 0.78 b PA2 4.14 d 0.79 0.35 11.11 1.92 d 0.75 d 7.39 b 1.00 b 0.78 b PA4 4.46 0.83 g 0.45 12.20 g 2.23 0.90 11.63 1.34 1.23 PW1 3.4 c 0.68 d 0.32 d 9.98 c 1.69 c 0.65 c 9.33 d 1.11 d 0.91 c PW2 4.08 d 0.76 0.35 10.77 d 2.09 0.88 10.05 1.22 1.14 d PW4 3.04 0.56 0.31 c 10.75 d 1.90 d 0.82 12.02 g 1.53 g 1.51 P 0 = Untrtmnt, Prticult: PA1= Stndrd (1:20), PA2= Two tims (1:10), PA4= Four tims (1:5), Powdr: PW1= Stndrd (1:20), PW2= Two tims (1:10), PW4= Four tims (1:5) In th sm column, signiicnt dirncs ccording to Tuky HSD t P 0.05 lvls r indictd by dirnt lttrs. 구에비해뿌리는기준량 0.09%, 2배량 20%, 4배량 0.06% 의차이를보였고줄기는기준량 65%, 2배량 128%, 4 배량 113% 의차이를보였으며잎에서는기준량 54%, 2 배량 92%, 4배량 155% 의차이를보였다. 식물체내양이온흡수량실험결과줄기와잎에서양이온흡수량은유사한것을알수있었으며대촌고추에서의양이온흡수는잎과줄기가뿌리보다많은양의양이온을축적하는것을알수있었다. 이와같은결과를볼때상토 + 일라이트는친환경농업의초기생육에있어중요한추진농자재로서역할을하고또한 Kim t l. (2010) 의연구결과에서보면일라이트의양이온용출은온도에따라서는큰차이가없지만 ph가낮을때더용출량이크기때문에수분에의해용탈이심한토양에살포시토양개량의목적으로사용할수있을것으로판단된다. 이처럼경제적이고현장적용성이큰기술개발이성공적으로수행되어고유의기술을보유하게되면, 이기술을농가에보급할뿐아니라다른작물에적용할수있는기술개발의기초로활용될수있을것으로판단된다. 하여일라이트처리에따른효과의차이를평가하였다. 6주간의생육특성을비교해본결과고추는무처리구대비 1~21% 의생장이증가함을보였다. 처리량에따른고추의뿌리, 줄기, 잎에서의무처리구대비처리구의흡수량은 K가무처리구대비뿌리에서 -0.09-32%, 줄기 34-85%, 잎에서 2910%, C는뿌리에서 2-29%, 줄기 4920%, 잎에서 22-86%, Mg 의뿌리는 -0.3-56%, 줄기 4028%, 잎은 3155% 의차이를보였다. 또한고추대촌은일라이트처리량에따라양분흡수량이증가한다는것을확인할수있었으며이로인하여고추의생장의차이가발생하였다고사료된다. 사사 본논문은농촌진흥청공동연구사업 ( 과제번호 : PJ00 5837) 의지원에의해이루어진것임. 인용문헌 요약 점토광물일라이트를이용하여고추의생육증진효과를평가하기위하여 2010년충북대학교첨단원예유리온실에서시험을수행하였다. 시험은상토를이용하여수행하였으며일라이트처리는기준량처리 1:20 (w/w), 2배량처리 1:10 (w/w), 4배량처리 1:5 (w/w) 의로처리하였으며재배기간동안수분공급이외에다른영양성분은일체공급하지않았다. 고추는대촌을선택하여실험하였으며작물의양이온 K, C, Mg의흡수량을측정 Cho, H.G. nd J.H. Noh. 2003. Illit-Mic utiliztion prsnt condition nd Appliction minrlogicl spcil qulity stimtion. J. Minr, Soc. Kor. vol. 16 pp. 16. H, S.K., M.S. Kim t l. 2010. Monitoring o Chmicl Proprtis or th Uplnd Soils in Kor. PE-08. Korn socity o soil scinc nd rtilizr, KJSSF 43, A trtis nd bstrct book. Jng, Y.S. 2002. Puls rock nd soil conditionr. Korn J. Soil Sci. Frt. 10:116. Jng, Y.S. nd C.W. Prk. 2007. Illit. Korn J. Soil Sci. Frt. 29:158. Kim, H.J., H.K Kim, S.M. Kwon, S.E. L, S.H. Woo,
상토에서일라이트의혼합비율에따른고추육묘시생육효과 857 M. Prk, nd K.Y. Chung. 2010. Ect o th Cly Minrl Illit on th Growth o Chrry Tomto in th Bd Soil. Korn J. Soil Sci. Frt. 43:322-328. Kim, S.W. 2009. Optimum rcommndd mthod o rtilizr ppliction stblishmnt by yr t lnd rdish cultivtion nd soil conditionr using s tril ct. rgistrtion numbr 15518. Rurl Dvlopmnt Administrtion, Suwon, Kor. Ntionl Acdmy o Agriculturl Scinc. 2000. Agrotchnology symposium- unction o gricultur. Rurl Dvlopmnt Administrtion (RDA). 2000. Anlyss o soil nd plnt. pp. 3347. Rurl Dvlopmnt Administrtion (RDA). 2002. Stndrd nlysis o Bd Soil. pp. 8319. SAS Institut. 2003. SAS Usr s Guid, Vrsion 9.1. Th SAS Institud, Inc., Cry, NC.