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우리나라는 3면이 바다에 접해있으며 특히 서해안은 리아스식 해안으로 밀물과 썰물에 의한 수위변화가 커 간석지의 분포면적이 매우 넓다. 20세기에 들어서 간척사업이 계속되고 있으며, 2012년 현재도 대규모의 간척지 공사가 진행되고 있다. 

한편 최근 국내 비육우의 사육두수는 2003년 1,480천마리에서 2008년에는 2,430천마리로 늘어난 반면에 같은 기간 사료작물의 생산을 4,048천ton에서 5,054천ton으로 25%늘어났다 (Lim et al., 2010). 이와 더불어 가축분뇨의 발생량도 크게 증가하는 결과를 초래하였고, 이로 인해 가축분뇨를 이용한 부산물퇴비의 생산량도 급격하게 증가되었다.(Nam et al., 2010). 가축분뇨 재활용 및 자원화를 촉진하고 토양환경을 보전하는 흙살리기 운동의 일환으로 퇴비보조사업이 시행되고 있으며 부산물비료 생산업체의 등록수는 2004년 823개로 토양환경보전과 지력증진을 위한 퇴비 수요는 계속 증가하고 있는 실정이다(농협, 2009). 새만금 등 간척지의 준공 등으로 간척지를 활용한 조사료 생산을 위한 조사 및 연구가 수행되고 있으며 더불어 가축분퇴비의 토양환원에 대한 경축순환에 대한 연구도 지속적으로 수행되고 있다(Lim et al., 2010; Lee et al., 2011). 초기 간척지 토양은 유기물함량이 1%이하로 매우 낮아서 균형적인 시비기술이 필요하다. 또한 수자원 공급한계로 밭작물 재배시 재염화 방지기술 및 염해로 인한 작물의 이상발생에 대한 경종적 방법의 개발이 요구되고 있다(축산과학원, 2007; 국립식량과학원, 2009). 

이에 본 연구는 새만금 간척지에서 돈분퇴비를 시용 할 경우에 토양의 이화학성 변화 및 수수×수단그라스 교잡종의 수량성을 평가하고자 하였다. 

재료 및 방법

본 연구는 새만금 간척지내에 위치한 부안군 계화면 계화포장에서 2010~2011년에 수행하였다.

처리내용은 Table 1과 같으며 관행시비 및 돈분퇴비 시용으로 하였으며, 퇴비시용은 퇴비성분을 분석하여 질소함량을 계산하고 수수×수단그라스에 대한 기비(유안−480 kg)를 기준으로 퇴비의 질소함량으로 100, 150, 200, 및 300%에 상당하는 양을 기비로 시용하였다. 인산 및 칼리는 용성인비와 황산칼리를 ha당 880 kg과 333 kg을 모두 기비로 시용하였고 추비는 유안 480 kg/ha을 모든 시험구에 같은 양을 시용하였다. 퇴비시용은 수작업으로 하였고, 수수×수단그라스 종자는 조파하였으며 시험구 면적은 40m²로 시험구 배치는 임의배치 3반복으로 하였다.

Table 1. Application rates of chemical fertilizer and pig manure compost on sorghum×sudangrass hybrid cultivation in reclaimed land.

시험에 사용한 수수×수단그라스 교잡종(품종 : G7)은 5월 하순에 파종하여 9월 초순에 수확하였다. 사용된 돈분퇴비는 돈분50, 톱밥30, 미강5, 콘컵5, 대두피5, 육분3 및 기타2%로 혼합된 퇴비로써 주요 함량은 Table 2에 나타난 바와 같다. 

Table 2. Chemical characteristics of used pig manure compost.

토양분석은 pH와 EC는 METTLER TOLEDO(DSC-F717)를 사용하여 초자전극법과 전기전도도법, 유기물은 원소분석기(Vario MAX CNS, elementar)를 이용하여 토양을 평량후 측정하였으며, 치환성양이온은 1N-NH₄OAc(pH7.0)로 침출시켜 ICP-OES (VISTA-MPX)를 이용하여 분석하였다. 토양경도는 Yamanaka(山中)식 경도계를 이용하여 현장에서 측정하였으며, 용적밀도, 공극률 및 토양3상은 2''core를 이용하여 건조 후 측정하였다.

생초수량은 황숙기에 일정면적을 예취하여 무게를 측정하였으며, 1 kg의 샘플을 채취하여 75°C 건조기에 건조 후 건물율을 구하여 건물수량을 환산하였다. 

통계분석은 SAS program(ver. 9.2)를 이용하여 처리간 분산 분석을 Duncun multiple range test로 실행하였다. 

결과 및 고찰

시험전·후 토양은 Table 3로 시험전에는 토양경도 14.2(山中경도계), 용적밀도 1.49Mg·m^-3로 토양물리성이 불량하였다. 공극률은 43.8%, 고상56.2%, 액상26.7% 및 기상17.1%로 초기 간척지 토양에서 일반적으로 나타나는 토양이며, 분산집적 된 무구조 토양으로 경도와 용적밀도가 높고 공극률이 낮으며 고상의 비율이 높아서 작물의 뿌리생육에 불리한 전형적인 간척지 토양의 형태를 보인다.

Table 3. Soil physical characteristics after 2 years sorghum×sudangrass hybrid cultivation with pig manure compost in reclaimed land.

시험후 토양경도는 시험전 토양에 비하여 1.2~3mm(山中식)까지의 수치가 증가하는 경향을 보였는데 이는 계절적인 요인으로 생각된다. 용적밀도는 1.32~1.35Mg·m^-3로 시험전에 비하여 감소하였으며 공극률은 시험전에 비하여 증가하였다. 전체적으로 토양물리성은 토양경도가 증가하고 용적밀도는 감소하고 공극률은 증가하였으나, 관행시비(유안)와 돈분퇴비시용 처리간의 차이는 없었다.

시험전·후 토양의 화학적특성은 Table 4이며 시험전 토양은 pH, 칼륨과 마그네슘은 일반 밭토양보다 높았으며 유기물, 유효인산 및 칼슘은 매우 낮았고 토성은 문포통(세사양토)이었다. 토양산도는 기존의 제시된 자료(Shim et al., 1989; Koo et al., 1998)에 비하면 영농이 진행된 간척지의 수치에 비하면 높은 편이나 초기 간척지 pH인 6.5~7.9 범위이다. 시험토양의 염농도는 기존 자료(Yoo et al., 1989)에 제시한 간척토양의 숙성화 정도별 수치와 비교하면 분석치는 간척후 약 20년이 경과된 토양의 것과 비슷하나 계절적인 요인도 작용한 것으로 판단된다. 일반농경지에 비하여 토양의 유기물함량이 극히 낮으며, 유효인산함량 역시 매우 낮은 토양으로 작물 재배시 비료 시용이 필수적인 토양으로 판단된다. 치환성양이온의 함량 중 칼륨은 기존의 조사자료(Jung & Yoo, 2007; Yoo et al., 1989, Shim et al., 1989)보다 높았으나 칼슘과 마그네슘은 비슷하거나 낮았다.

Table. 4. Soil chemical characteristics after 2 years sorghum×sudangrass hybrid cultivation with pig manure compost in reclaimed land.

시험후 토양pH는 퇴비시험구에서는 시험전에 비하여 거의 변화가 없었으나 관행시비구에서는 산성화가 진행되었다. 전체적으로 토양pH는 화학비료를 처리한 관행시비구에서는 감소하였으나 돈분퇴비 시용구에서는 큰 변화가 없었으며, 유기물과 유효인산은 증가하였으며, 치환성양이온은 Na을 제외하고는 모두 증가하였다. 

Fig. 1에서와 같이 토양유기물은 가축분퇴비의 투입량에 비례하여 증가하였고, Fig. 2에서 토양유효인산은 역시 시용되는 가축분퇴비의 양에 비례하여 현저히 증가하였는데 이는 토양유기물의 증가는 간척지의 척박한 토양개량에 있어서 바람직하다고 판단되나 토양인산의 급격한 증가는 투입양분의 불용화 뿐 아니라 간척지토양의 재염화요인을 증가시켜 염해원인으로 작용이 우려되는 바 이에 대한 후속 연구가 필요하다고 판단된다. 가축분퇴비를 이용한 배추재배시험(Weon et al., 1999)에서 토양화학성 중 pH를 제외한 모든 항목에서 증가하는 경향이였는데, 본 시험연구에서는 치환성칼슘은 증가하였으나 치환성칼륨, 치환성마그네슘 및 치환성나트륨은 감소하였다.

Fig. 1. Contents of soil organic matter by year(PMC* : Pig Manure Compost., OM** : Soil Organic Matter).

Fig. 2. Contents of soil available P2O5 by year(PMC* : Pig Manure Compost).

수확기 수수×수단그라스의 건물중은 Table 5에서와 같이 ‘10~‘11년 모두 가축분퇴비의 시용량이 많을수록 증가하였다. 본 시험연구결과 수수×수단그라스의 건물수량은 돈분퇴비시용 시 질소성분의 투입량이 ha당 250 kg이상이면 제시한 일반밭의 지역별 평균생산량(Kim et al., 1983; Lim et al., 2012)과 비슷하였다. 대호간척지에서 시험재배(Shin et al., 2004)에서는 건물수량이 4,557 kg으로 본 시험결과보다 상당한 차이가 있었으나, 토양염농도 및 토양물리성 등 여러 요인이 작용한 것으로 판단된다.

Table 5. Dry matter yield of sorghum× sudangrass hybrid with pig manure compost applications in reclaimed land.

적 요

새만금 간척지에서 돈분퇴비를 이용하여 수수×수단그라스 교잡종 재배 후 토양변화에 수량성을 평가하기 위한 시험연구 결과는 아래와 같았다.

시험토양은 용적밀도가 높고 공극률이 낮은 간척지토양으로 돈분퇴비 시용 후 수수×수단그라스를 재배한 결과 토양경도는 1.2~3 mm까지 증가하였으며 용적밀도는 0.14~0.17Mg·m^-3감소하였으나, 이는 토양수분 등 계절적인 요인에 기인한 것으로 생각된다. 토양물리성 중 토양경도와 용적밀도의 관행시비와 돈분퇴비 시용구간의 차이는 없었다. 토양pH, 토양유기물 및 유효인산은 관행시비와 돈분퇴비시용구 처리간 차이가 뚜렷하였으며, 특히 토양유기물과 유효인산은 돈분퇴비의 투입량이 증가할수록 토양 중 함유량의 증가가 뚜렷하였다. 수수×수단그라스 교잡종 건물수량은 가축분퇴비구에서는 질소의 총투입량이 증가할수록 수량이 증가하였다.

새만금 간척지내에서 돈분퇴비를 이용하여 수수×수단그라스 교잡종 재배시 돈분퇴비를 기비로 ha당 17,210 kg이상 시용하면 관행시비와 비슷한 수량이 생산되었다.