농업활동에
의한 환경오염원은 화학비료의 과다 시용과 유출에 의한 수질오염과 적절하게 처리되지 못하고 방류되는 축산분뇨, 그리고 강우에 의해 토양과 함께 유실되는 영양성분 등이 있다. 특히 가축분뇨는 자연에 방치할 경우 수질오염, 악 취발생, 위생악화 등 심각한 환경문제를 일으킬 수 있기 때문 에 가축분뇨에 대한 환경규제는 점차 강화되고 있는 추세이다 (Yook et al., 2011). 최근 들어 정부는 2006년 ‘폐기물 배출 에 의한 해양오염 방지에 관한 국제협약’에 의하여 2012년 가 축분뇨의 해양투기가 전면 금지되면서 농림수산식품부에서는 가축분뇨 효율적 자원화 및 퇴·액비를 활용한 생태계 균형유지 와 생물적 다양성 증진을 위하여 가축분뇨 자원 재활용 및 순 환방법 등에 관한 다양한 기술개발과 시스템 확립의 필요성이 대두되어 지속적인 연구의 필요성이 부각되고 있다. 최근 이러 한 정부의 화학비료 저감정책 및 가축분뇨 자원 활용을 통한 경종과 축산을 상호 연계하는 자연순환농업에 대한 관심이 크 게 증가 되고 있다.
가축분뇨의 퇴·액비는 농경지에 적절히 살포하게 되면 토양 입단 형성, pH, 탄소, CEC 및 완충능 증대, 킬레이트 기능 (Choudhary et al., 1996; Gilmour et al., 1998; Yadav et al., 2000), 생물상의 활성이 증진 (Kanazawa & Yoneyama, 1980) 되어 토양물리화학성이 개선되고, 그 결과 작물에 다양한 영양 소의 공급, 탄산가스 및 생육 촉진물질의 공급(Bernal & Kirchman, 1992; Park et al., 2001)을 기대 할 수 있다. 그리 고 가축분뇨의 퇴·액비화는 많은 양을 경제적으로 처리 할 수 있고 병원균 사멸, 가축분뇨의 악취 제거 등의 이점이 있는 반 면, 적절하게 관리하지 않으면 농업의 비점오염으로 작용하여 토양, 수질 및 대기환경에 악영향을 미치는 오염원으로 작용한 다(Murayama et al., 2001; Novak et al., 2000; RDA, 2002; Sweeten, 1988).
이러한 가축분뇨의 퇴·액비화의 농업적 이용에 관한 연구 중 목초의 생산성에 미치는 효과에 관한 연구가 많이 수행되었다 (Bamhart, 2002: Chung & Jeon, 1989; Studdy et al., 1995; Ryoo & Jacob, 1998; Shin et al., 1998a). 호밀에서 고농도 돈분액비 시용이 호밀의 지상부 길이와 건물수량에 대한 연구 (Kim et a., 2008)와 추파용 호밀의 건물수량은 우분액비 시 용수준 증가에 따라 4,006 kg/ha에서 8,037 kg/ha (106 - 480 kg 시용)으로, 돈분액비 시용시 4,954 kg/ha에서 6,230 kg/ha의 생산량 범위를 나타내고 호밀 내 무기물 함량은 N, P, Ca, 및 K은 가축분뇨 시용량이 증가함에 따라 약간씩 증가한다고 보 고되었다(Shin et al., 1998b). 또한, 청보리에서의 가축분뇨를 투입함에 따른 생육 조사(Lee et al. 2011)와 옥수수 재배시 토양 특성에 관한 연구 등이 보고되고 있다(Yoon, 1994). 그 러나 무경운 조건에서의 트리티케일에 대한 생육과 토양화학 성에 대한 연구는 미흡한 실정이다.
따라서 본 연구는 돈분액비를 활용하여 경종·축산 연계를 통 한 자원순환농업의 활용 및 겨울작물의 생산량을 증가시키기 위해 무경운답에서의 돈분액비 시용이 트리티케일 생육과 토 양화학성에 미치는 영향을 탐색하고자 본 시험을 수행하였다.
재료 및 방법
재배환경 및 시험포장 조건
무경운 논조건에서 돈분액비 시용이 트리티케일 생육에 미 치는 효과를 검토하기 위해 경남과학기술대학교 외지 시험포 장인 경남 밀양시 대곡리(35°39'N, 128°66'E)에서 2011년 10 월부터 2012년 06월까지 수행하였으며 자갈이 없는 미사질 양 토 호남통의 보통답으로 토양특성시험 토양의 이화학적 특성 은 Table 1과 같다.
트리티케일(Triticosecale wittmack) 재배기간 중 돈분액비시 용이 트리티케일 생육과 토양 화학성 변화에 미치는 영향을 구명하기위해 2년차 무경운 (NT; No-Tillage) 조건에서 트리티 케일을 파종하였다. 화본과 작물인 트리티케일에는 돈분액비 성분조사결과 Table 2를 기준으로 질소 추천시비량 6 kg/10 a에 준하여 2.22 l/m2로 시비하였고 대조구(화학 비료 표준시비)는 돈분액비를 시용하지 않았다.
파종 및 생육 조사
공시재료 트리티케일 15 kg/10a을 2011년 10월 28일 트랙 터 부착형 다목적 파종기를 이용하여 30 cm 휴폭으로 줄뿌림 하였으며, 파종 후에는 20 mm의 강우로 트리티케일이 발아하 기 충분한 수분 조건이었다. 생육시기에 따른 트리티케일 생 육 조사는 유수형성기 이후부터인 파종 후 165, 180, 200일에 농업과학기술 연구조사분석기준(RDA, 2003)에 준하여 수행하 였다.
식물체 및 토양 시료채취와 분석
식물체 시료채취는 주요 생육시기별 농업과학기술 연구조사 분석기준(RDA, 2003)에 준하여 수행하였다. 식물체 분석은 생 육시기에 따라 각 시험구의 1 m2(1 m × 1 m)의 면적을 기준으 로 지상부위를 3반복으로 채취하여 80°C에서 2일간 건조하여 건조중량을 조사하였다.
토양시료는 시험전과 생육시기별 0 ~ 20 cm 깊이로 시료를 3반복으로 채취하였다. 채취한 토양은 7일간 음건하여 2 mm 체를 통과 시켜 화학성 분석에 사용하였으며, 시료의 처리와 분석에서 발생될 수 있는 제반오류와 분석의 정밀도 및 정확 도를 검정하기 위하여 모든 시료 분석에는 공시료(Reagent blank)와 반복시료를 사용하였다. 화학성 분석은 농촌진흥청 농업과학기술원 토양 및 식물체 분석법(NIAST, 2000)을 적용 하여 pH는 토양과 증류수의 비율을 1 : 5로 하여 pH meter (Orion 2 STAR pH meter, Thermo Fisher Scientific Inc., Beverly, USA)로 측정하였고, TN (total nitrogen)은 micro-Kjeldahl 질소정량법을 이용하여 시료 500 mg을 Kjeldahl 분해관에 넣 고 농황산(H2SO4) 12 ml과 분해촉매제(3.5 g, K2SO4+ 3.5mg, Se) 1개를 넣고 320°C에서 2시간 동안 분해한 후 질소분석기 (Kjeltec 1026, FOSS Co., Denmark)를 이용하여 측정, 유기 물은 Tyurin법으로 정량하였으며, 유효인산은 Lancaster법으로 비색계(UV-1650PC, Shimadzu Co., Kyoto, Japan)를 사용하여 분석하였다. 치환성 K, Ca, Mg, Na 등의 양이온은 1MNH4OAc로 추출하여 ICP (Varian 730-ES, Varian Inc., Palo AHO, USA)로 분석하였다. 시험전 토양의 화학성분은 Table 1 과 같이 pH 5.3, 유기물 18 g/kg, 유효인산 44 mg/kg, 치환성 칼륨 0.26, 칼슘 8.9, 마그네슘 3.5 및 나트륨 0.49 cmolc/kg을 함유하고 있는 논 토양이었다.
통계 분석방법
수집된 데이터는 SAS프로그램(V. 9.1 Cary, Nv, USA)중에 서 T-test를 통하여 평균값 5% 유의수준에서 비교하였다.
결과 및 고찰
트리티케일 생육특성
트리티케일의 생육특성을 알아보고자 파종후 165일 (DAS165), 180일(DAS180), 200일(DAS200)에 트리티케일의 초장(PH; plant height), 근장(RL; root length) 및 전체길이 (TPL; total plant length)를 각각 조사하였다. 생육기간 동안의 초장을 조사한 결과 Table 3과 같이 LPM처리구가 대조구에 비해 전 조사기간에 걸쳐 4.4 ~ 23.4 cm 길었으며 1% 수준의 유의성 차이가 인정되는 것으로 나타났다. 근장 길이변화에서 는 DAS180를 제외한 조사에서 1% 유의성 차이가 인정되는 것으로 나타났으며, 마지막 조사인 DAS200에서는 최대 3.9 cm 차이가 나타났다(Table 4). 초장과 근장의 길이를 합한 전체길이에서는 앞의 두 생육특성과 마찬가지로 모든 조사시 기에서 유의성의 차이가 있는 것으로 나타났으며, 대조구 대 비 최대 25% 차이가 나타났다(Table 5). 무경운답에서의 LPM처리에 따른 건물량의 변화에서는 DAS165 조사시기에서 는 차이를 보이지 않았으나, DAS180 조사시기는 대조구 대비 29.9%, DAS200 조사시기에는 23.3% 건물량이 증가한 것으로 나타났다(Table 6).
이처럼 조사한 생육특성에서 모든 조사기간 동안 무경운답 에서는 LPM처리시 초장과 근장이 더 길어지는 것으로 나타 났으며 건물량 변화에서도 뚜렷한 증가율이 확인 되었다. 이 러한 결과는 가축분뇨 시용에 따른 트리티케일(Cho et al., 2012), 청보리(Lee et al. 2011) 이탈리안 라이그라스(Jeon et al, 1995)및 호밀(Kim et al, 2008) 등의 생육이 증진되었다는 연구결과와 일치하는 경향을 보였으나, 추파용 호밀에서는 화 학비료구가 더 높다고 보고하였다(Barhart, 2002; Ryoo & Jacob, 1998).
토양 화학성 변화
동계작물 트리티케일을 재배한 무경운답의 화학적 특성 변 화는 Table 7과 같다. 전질소에서는 대조구에 비해 LPM처리 구에서 0.10% 높게 나타났으며, 유기물, 유효인산 및 치환성 양이온 함량은 차이가 나타나지 않았다. 이는 토양의 화학적 특성에는 부족 또는 과잉되는 결과를 초래 하지 않는 결과와 유사한 것으로 나타났다(Kim et al., 2008; Lee et al. 2011; Yang et al., 2008).
한편, 가축분뇨 연용은 토양의 물리성이 나빠진다는 연구 보 고가(Anzai, 1987; Ushio et al., 2000) 있어 차후 트리티케일 재배지에서 돈분액비 연용 연차별 토양의 이화학적 특성변 화에 대하여 보다 세밀한 연구가 이루어져야 할 것으로 사 료된다.
건물수량성 변화
무경운 토양에서의 LPM 처리에 따른 트리티케일 건물수량 성 변화를 알아보고자 수확시기인 DAS225 조사시기에 트리 티케일의 건물수량(DMY; dry matter yield)을 조사하였다. 건 물수량 변화는 Fig. 1와 같이 LPM처리구에서 747 kg/10 a으 로 대조구 666 kg/10a 비해 80 kg/10a 이상 높았으며, 12% 높은 수량지수가 나타났다. 이는 Lee et al.(2011)에서 보고한 돈분뇨 퇴·액비 시용이 청보리의 수량 증가와 Song et al. (2006)에서 보고한 동계사료작물에 사용한 돈분액비 비교시험 에서 건물 생산성이 증가한다는 보고와 일치하는 경향으로 나 타났다.
이상에서 밝힌 바와 같이 무경운답에서의 돈분액비 시용에 따른 트리티케일의 생육특성 변화는 초장과 근장 모두 대조구 에 비해 긴 것으로 나타났으며, 특히 DAS180 이후부터 대조 구에 비해 건물량 크게 증가하였다. 그러나 전반적인 시험후 의 토양 화학성 변화에서는 전질소를 제외한 모든 조사에서 통계적 유의성은 나타나지 않았고, 돈분액비 연용 연차별 토 양물리성 및 화학성변화에 대한 연구결과가 미비함(Anzai, 1987; Ushio et al., 2000)으로 돈분액비와 녹비작물의 이용에 서의 토양의 이화학적 특성에 영향을 미치는 요인 등에 대한 보다 장기적이고 세밀한 연구가 진행되어야만 토양과 환경을 보존하면서 녹비작물 생산이 가능할 것으로 사료된다.
적 요
돈분액비를 활용하여 경종·축산 연계를 통한 자원순환농업 의 활용 및 동계작물의 생산량을 증가시키기 위해 무경운답 트리티케일 재배지에서 돈분액비 시용이 생육특성, 토양 화학 성 변화 및 건물수량성에 대하여 알아본 결과 다음과 같다.
LPM처리구에서 대조구에 비해 전 조사기간에 걸쳐 초장변 화에서는 4.4 ~ 23.4 cm 차이가 나타났으며, 근장에서도 최대 3.9 cm 차이가 나타났다. 건물량에서는 대조구 대비 23% 이상 의 높은 것으로 나타났다. 시험 후의 토양화학성 변화에서는 전질소를 제외한 모든 조사항목에서 통계적 유의성은 나타나 지 않았다. 건초수량에서는 돈분액비처리구에서 747 kg/10a 으 로 대조구 대비 12% 높은 수량지수가 나타났다.
