Monitoring for Change of Soil Characteristics by repeated Organic Supply of Comport and Green Manures in Newly reclaimed Organic Upland Field

신규 개간 유기농경지에서 가축분 퇴비와 녹비작물 연용에 따른 밭 토양의 이화학적 특성 변화 모니터링^*

1)

옥정훈

^***

․조정래

^***

․이병모

^***

․안난희

^**

․신재훈

^***

Monitoring for Change of Soil Characteristics by repeated Organic Supply of Comport and Green Manures in Newly

reclaimed Organic Upland Field

Ok, Jung-Hun․Cho, Jung-Lai․Lee, Byung-Mo․An, Nan-Hee․Shin, Jae-Hoon

This study was conducted to evaluate the effect of organic inputs on soil properties in a newly reclaimed organic soils. The soil of the experiment site was very low in soil fertility and the physico-chemical properties were poor. Several organic input treatments with different source of nutrient were placed, including compost in combination with green manures for organic agricultural practices, chemical fertilizers for conventional agricultural practices, and control without fertilizer. The experiment was conducted with continuous cropping system during 3 years. The chemical properties concentration in compost+green manure treatment was increased continually compare to control and chemical fertilizer treatment, and closed to the recommended rate of fertilizer. The organic matter value for compost+

green manure treatment was increased from 0.86~0.96% to 2.00~2.29% by continuous nutrient supply of compost and green manure. However, further investigation on increasing of organic matter value for 3 years is necessary to monitor carefully during the long-term because it will help to clarify the all mechanisms of organic matter on organic input application way. The available phosphate value for compost+

green manure treatment was generally increased from 21.9~27.1 mg/kg to 182.0~

394.1 mg/kg. In case of exchange cation, the concentration for compost+ green manure treatment was increased during 2 years within the range to the recommended rate of fertilizer, however, it is expected to cause a rather over supply for 3 years.

*

본 연구는 농촌진흥청 국립농업과학원 농업과학기술 연구개발사업(과제번호 : PJ010895032015)의

연구비 지원으로 수행되었음.

**

Corresponding author, 국립농업과학원 유기농업과([email protected])

***

국립농업과학원 유기농업과

Key words : compost, green manure, newly organic field, organic supply way

Ⅰ. 서 론

우리나라의 많은 농가가 경작지 양분 관리를 화학비료에 의존한 결과 토양 중의 유기물 함량과 비옥도가 낮아졌다. 이로 인해 토양의 지력증진을 위한 합리적인 유기물 시용방법 이 연구되어 왔으며, 화학비료의 사용을 줄이고 유기농자재를 사용하는 지속 가능한 농업 인 유기농업의 중요성이 강조되고 있다. 유기농업은 토양 건전성의 확보가 중요하며, 경작 지에서의 유기물 시용은 작물에 양분을 공급할 뿐만 아니라 토양의 구조개선, 양분 및 수 분 보유능 증진, 미생물의 활성 촉진 등의 효과가 있다(Lee et al., 2006; Zhang et al., 2007;

Choi et al., 2011).

유기물의 주된 공급원은 가축분 퇴비이며, 가축분 퇴비의 분해특성에 관한 연구, 유기태 질소가 토양 중에 무기화(mieralization)되는 양분동태와 작물에 미치는 영향에 관한 연구, 가축분 퇴비의 양분 이용율과 토양의 무기태 질소의 경시적 변화에 관한 연구 등이 활발하 게 추진되었다(Cha et al., 2010; Cho et al., 2011; Jeon et al., 2003; Kang et al., 2002; Kim et al., 1998; Lee et al., 1999; Yeon et al., 2007; Kim et al., 1997; Kim et al., 1999; Min et al., 1995). 반면, 가축분 퇴비가 연용된 토양에 있어서 양분 공급특성을 정량적으로 평가하는 연구는 다소 부족하였다.

유기물 공급의 다른 한 방법으로 녹비작물을 토양에 환원시킬 경우 토양의 비옥도를 개 선하고 질소공급의 효과에 의해 작물생산성을 증진시킬 수 있다(Seo et al., 1998; Choi et al., 2011; Fageria et al., 2005). 녹비작물이란 양분공급, 토양개량, 작물의 생육촉진 등의 목 적으로 재배되는 작물인데 대표적인 녹비작물로 헤어리베치와 호밀이 활용되고 있다. 헤어 리베치는 두과 녹비작물로써 탄질율이 상대적으로 낮으며(8:1-15:1) 토양내 질소함량을 증 가시키는 것으로 알려져 있고, 호밀은 화본과 작물로써 탄질율(C/N ratio)이 상대적으로 높 아(30:1-60:1) 토양 내 유기탄소를 증가시킨다고 알려져 있다(Choi et al., 2010; Fageria, 2005).

더불어, 윤작은 유기농업의 실천기술 중의 하나이며, 토양비옥도의 유지 보전은 물론 양 분의 합리적인 관리, 토양환경의 개선, 토양 미생물의 활성 증대 등 다양한 효과를 가져 오 는 유기농업적이고 효율적인 방법으로 알려져 있다(Lee et al., 2006).

본 연구에서는 신규 개간지 유기농경지에서 가축분 퇴비와 녹비작물을 활용하여 윤작을 실시하였을 때 토양내의 이화학성과 물리성 변화에 미치는 영향을 알아보았으며, 조기숙전 화 기술 개발을 위한 기초 자료 구축을 목적으로 수행하였다.

Ⅱ. 재료 및 방법

1. 시험구 구성 및 처리내용

본 시험은 전라북도 전주시에 새롭게 조성된 농촌진흥청 국립농업과학원 유기농업과 시 험포장에서 2012년에서 2014년까지 연구를 수행하였다. 시험구는 5 m×5 m (가로×세로)로 18시험구로 조성하였으며, 처리내용으로는 무처리(대조구), 화학비료 처리구(관행농업), 완 숙퇴비+녹비작물(크로타라리아와 헤어리베치, 크로타라리아와 호밀), 중숙퇴비+녹비작물 (크로타라리아와 헤어리베치, 크로타라리아와 호밀) 처리구로 구성되어 있고, 하계녹비작물 은 크로타라리아를 재배하고, 동계녹비작물은 헤어리베치와 호밀을 각각 재배하여 3년간 연작을 실시하였다. 중숙퇴비는 기계교반식 발효조에서 약 25일 정도된 것을 사용한 것으 로 완전히 부숙되지 않은 미부숙퇴비를 사용하였다. 시험구는 난괴법으로 임의 배치하였다.

대조구는 작물과 양분공급원을 시용하지 않은 무처리구이며, 화학비료구는 봄철 옥수수 를 파종하기 전에 보통옥수수 표준시비량(18 kg-N/10a)을 기준으로 계산하여 화학비료를 시용하였다. 옥수수는 한 시험구안에 7줄×16점(70 cm×30 cm 간격)으로 줄파종하였다. 가축 분 퇴비(우분 50%, 돈분 15%, 계분 12%, 톱밥 15%, 버섯배지 5%, 제올라이트 3%)는 한 시 험구당 2,000 kg/10a을 상반기와 하반기에 녹비작물 파종시기에 맞추어 시용하고 경운 처리 하였다. 크로타라리아(8 kg/10a), 헤어리베치(9 kg/10a)와 호밀(18 kg/10a)은 파종권고량에 맞 추어 파종하였다. 상반기 처리는 5월 초 ․ 중순에 퇴비를 시용하고 크로타라리아는 6월 초순 에 파종하였으며, 하반기 처리는 8월말 ․ 9월초에 퇴비를 시용하고 헤어리베치는 9월말, 호 밀은 10월말에 파종하였다. 위의 과정을 3년간 연작으로 시행하였으며, 잡초 제거 및 배수 로 관리 등을 주기적으로 실시하였다.

2. 유기자재, 토양, 식물체 분석

토양 시료는 시험전, 퇴비 처리전과 처리후, 녹비작물 파종전, 수확후, 녹비작물을 토양 에 환원한 후에 주기적으로 토양 시료를 채취하여 pH, 전기전도도, 유기물 함량, 유효인산, 치환성 양이온 등 토양내의 이화학성을 분석하였다. 토양 시료는 토양시료채취기(Augar)를 사용하여 채취하였으며, 풍건시켜 2 ㎜체를 통과시킨 후, 농촌진흥청 농업과학원에서 제시 한 토양 및 식물체 분석법(RDA, 2000)에 준하여 분석하였다. 전질소는 C/N 자동분석기 (Variomax CN, Elementar, Germany)를 이용하였고, 유효인산은 Lancaster법, 치환성 양이온 은 1 N ammonium acetate로 침출시킨 후 ICP (Integra XL, GBC Scientific Equipment Pty Ltd., Australia)로 정량분석하였다. 식물체는 녹비작물을 토양에 환원하기 전에 녹비작물의 생육 조사를 실시하여 생체중과 건물중을 측정하였고, 각각의 시험구에서는 수확한 식물체는 건

조기(KR/DS-80-1, 다솔과학, 한국)에서 70℃에서 48시간 건조한 후 마쇄하여 토양 및 식물 체 분석법(RDA, 2000)에 준하여 조사하였다.

3. 토양 물리성 조사

토양경도(penetration resistance)는 관입식 토양경도계(NL/19.33(HH-2/wet-1), Eijkelkamp, Netherland)를 활용하여 표토에서 80 cm 깊이까지 측정하였으며, Core법(Blake and Hartge, 1986)을 이용하여 코어샘플링을 통하여 토양 용적밀도, 고상, 액상, 기상 등을 주기적으로 조사하였다.

4. 통계 분석

데이터의 통계분석은 그림에서 평균 및 표준오차 막대 등으로 표현하거나, 프로그램 (XLSTAT, 2015)을 이용하여 분산분석으로 수행하였고, 95% 수준에서 Duncan’s multiple range test로 유의성 정도를 분석하였다.

Ⅲ. 결과 및 고찰

1. 초기 토양 무기성분

신규 개간지인 시험 토양의 무기성분 농도는 밭토양 화학성분의 최적범위와 비교하여 상대적으로 상당히 낮은 수치를 나타내었다(Table 1). pH는 약 5.31~5.67의 범위로 약산성이 었으며, 전기전도도(EC) 또한 0.27~0.51 dS/m의 범위의 수치를 보였다. 특히 유기물 함량 (OM)과 유효인산(Av.P2O₅)은 각각 0.70~0.96%와 18.79~27.13 mg/kg으로 밭토양 화학성분의 최적범위인 2.0~3.0%와 300~500 mg/kg와 비교하여도 상당히 낮은 수치를 나타내었다.

시험에 시용하게 되는 가축분 퇴비의 무기성분 농도는 Table 2와 같다. 2012년도의 완숙 퇴비와 중숙퇴비간의 무기성분 농도는 별다른 차이는 확인할 수 없었으며, 추계에 시비한 퇴비가 인(P)과 철(Fe)성분이 다소 높은 것을 확인하였다. 2013~2014년도 또한 완숙퇴비와 중숙퇴비간의 무기성분 농도에 큰 차이는 없었으며, 추계에 시비한 퇴비가 인 성분이 다소 높게 나타났다. 이는 퇴비 제조시 투입된 가축분 퇴비의 투입함량 차이에서 나타난 것으로 판단된다. 미량원소는 2013~2014년도에 시용한 퇴비가 2012년도에 시용한 퇴비보다 높은 농도를 보였다(Ahn et al., 2013).

Table 1. The initial chemical properties of soils used in this experiment (May. 2012)

Treatment

pH EC N OM Av.P

2

O

5

K Ca Mg

(1:5) (dS/m) (g/kg) (mg/kg) (cmol(+)/kg)

T1 5.31

^a

0.27

^b

0.40

^c

6.95

^d

19.76

^a

0.29

^b

4.47

^a

1.14

^a

T2 5.33

^a

0.39

^ab

0.43

^bc

7.45

^cd

18.79

^a

0.43

^a

4.67

^a

1.10

^a

T3 5.66

^a

0.51

^a

0.46

^abc

8.63

^abc

21.91

^a

0.40

^a

7.01

^a

1.08

^a

T4 5.45

^a

0.37

^ab

0.50

^a

9.15

^ab

23.29

^a

0.41

^a

4.90

^a

1.15

^a

T5 5.44

^a

0.38

^ab

0.46

^ab

8.13

^bcd

26.92

^a

0.37

^ab

3.84

^a

1.15

^a

T6 5.34

^a

0.43

^ab

0.51

^a

9.58

^a

27.13

^a

0.40

^a

4.77

^a

1.21

^a (T1) control, (T2) NPK + corn, (T3) compost․ crotalaria + compost ․ rye, (T4) compost ․ crotalaria + compost ․ hairy vetch, (T5) semicompost․ crotalaria + semicompost ․ rye, (T6) semicompost ․ crotalaria + semicompost ․ hairy vetch.

* Numbers followed by the same letter within a column are not significantly different (Duncan’s test, P < 0.05)

Table 2. The chemical properties of applied fully fermented compost (Compost, C1) and poorly fermented compost (Semicompost, C2) according to different cultivation periods

Compost

Chemical properties

N C P K Ca Mg Fe Cu Mn Zn

(%, dry wt.) (mg/kg, dry wt.)

First half period (2012)

C1 2.3 34 0.27 1.72 5.97 0.98 1,259 225 51 375

C2 2.6 37 0.23 1.48 4.82 0.74 1,375 185 41 292

Second half period (2012)

C1 - - 3.99 2.01 6.41 1.06 3,376 315 72 472

C2 - - 3.60 2.08 6.09 1.03 3,382 318 59 419

First half period (2013, 2014)

C1 2.0 28.6 0.3 5.0 6.3 2.9 5,883.6 127.3 1,061.7 539.2

C2 2.4 26.7 0.2 3.9 4.3 2.6 5,264.5 120.9 902.2 431.7

Second half period (2013, 2014)

C1 2.2 29.4 4.3 1.9 1.9 1.3 2,052.1 50.3 355.0 197.3

C2 2.3 27.8 4.3 1.8 2.0 1.4 1,977.4 59.7 378.7 217.3

비타법과 보온병(dewar flasks)을 활용한 완숙퇴비와 중숙퇴비 부숙정도의 차이를 분석한 결과는 다음과 같다(Table 3). 솔비타를 이용하여 퇴비의 부숙도를 확인한 결과 완숙퇴비는

“완숙단계”를, 중숙퇴비는 “완숙이 거의 진행된 단계”를 나타낸 것이며, 12일 동안 완숙퇴 비와 중숙퇴비 샘플을 보온병에 넣어 온도변화를 관찰한 결과, 중숙퇴비는 최고온도와 최 저온도의 차이가 26℃로 완숙퇴비의 18℃보다 높았으며, 30℃ 이상으로 온도가 유지되는 것도 중숙퇴비에서 높아서 중숙퇴비가 미부숙 상태이면서 미생물활성이 높은 것을 알 수 있었다.

Table 3. Solvita test result on the decomposition fully fermented compost (Compost, C1) and poorly fermented compost (Semicompost, C2) using dewar flasks (2012)

Treatment

Solvita test Temperature

NH

3

(mg/kg) CO

2

(%) Maturation

¹⁾

Max-Min

²⁾

> 30 ℃

³⁾

C1 0.66 1.76 Full maturity 18 ℃ 1 day

C2 0.00 4.05 Almost maturity 26 ℃ 4 days

1)Maturation degree by solvita test

2)Variation between maximum and minimum temperature during 12 days solvita test

3)Sum of days indicate over temperature of 30℃ during 12 days

2. 연차별 유기자재 처리에 따른 토양내의 이화학성 변화

토양 깊이별 이화학성 변화에 대해서, 0~20 cm 내의 이화학성 변화는 시험초기(2012년) 부터 조사를 시작하였고, 깊이 20~40 cm 내의 변화는 2013년부터 조사를 실시하였다. 토양 내의 0~20 cm와 20~40 cm 깊이에서 토양내의 이화학성 변화를 Fig. 1과 2에 나타내었다.

pH 분석결과, 0~20 cm 깊이 토양의 경우, 무처리구와 화학비료 처리구는 pH의 변화가 뚜 렷하게 나타나지 않았던 반면, 퇴비와 녹비작물을 처리한 시험구에서 초기 5.3~5.7에서 지 속적으로 상승하여 시험 후반기에는 5.9~6.5까지 상승하였다. 퇴비와 녹비작물 처리구의 pH평균은 약 6.2로 이것은 밭토양 화학성분의 최적범위인 6.0~6.5에 적합한 pH값을 나타내 었다(Hong et al., 2010). 20~40 cm 깊이 토양의 경우, 퇴비와 녹비작물을 시용한 처리구가 무처리구, 화학비료 처리구와 비교하여 다소 높은 값을 보였으며 초기 5.3~5.5에서 시험 후 반기에는 5.8~6.4로 변화하였다. 시기별로 pH값의 변화가 있는 것은 토양내의 질소함량과 상관관계를 가지는 것으로 퇴비처리 이후와 녹비작물을 토양에 환원시킨 이후에 질산화 (Nitrification) 작용에 의한 것으로 판단된다. 한편, 퇴비처리 시험구간의 pH값에는 뚜렷한 차이를 확인할 수 없었다.

Fig. 1. Change of pH, electric conductivity (EC), organic matter (OM), and available phosphate (Av.P2O5) in soil (0~20 cm depth) during 2012 to 2014. The vertical bar stands for the standard deviation.

Fig. 2. Change of pH, electric conductivity (EC), organic matter (OM), and available phosphate (Av.P2O5) in soil (20~40 cm depth) during 2013 to 2014. The vertical bar stands for the standard deviation.

토양내의 0~20 cm와 20~40 cm 깊이에서 전기전도도의 분석결과, 0~20 cm 깊이 토양의 경우, 무처리구와 화학비료 처리구에서 EC값은 초기 각 0.27~0.39 ds/m에서 시험후반기 0.32~0.55 ds/m로서 다소 증가는 하였으나 그 변화폭은 크지 않았다. 반면, 퇴비와 녹비작물 처리구에서는 퇴비 처리 전후, 녹비작물을 토양에 환원한 전후를 기점으로 하여 그 변화폭 이 크게 나타났으며 초기 0.27~0.40 ds/m에서 시험 후반기 0.94~1.25 ds/m으로 증가하였다.

이는 토양내의 무기양분이온이 가용화되면서 EC값에 영향을 미친 것으로 판단된다. 20~40 cm 깊이 토양의 경우, 변화폭은 표토층보다는 다소 작지만 표토층과 비슷한 경향을 보였으 며 모든 토양층의 EC변화는 밭토양의 EC 최적범위인 0~2.0 dS/m내에 있는 것으로 나타났 다(Hong et al., 2010). pH값과 마찬가지로, 퇴비처리 시험구간 EC값에서는 뚜렷한 차이를 확인 할 수 없었다.

토양내의 0~20 cm 깊이와 20~40 cm 깊이에서 유기물 함량의 변화는 두 토양층에서 퇴비 와 녹비작물을 처리한 시험구가 초기 유기물 함량값과 비교하여 지속적으로 증가하는 경 향을 보였다. 0~20 cm 깊이 토양에서 그 증가폭이 보다 크게 나타났으며 초기 0.86~0.96%

에서 시험후반기 2.00~2.29%까지 증가하였다. 이는 지속적으로 퇴비를 투입하고 녹비작물 을 재배하여 토양에 환원한 결과라고 생각된다. 퇴비가 토양에서 무기화되는 시간은 약 27 주인데 10월에 가축분 퇴비 처리 이후 이듬해 4월까지 가축분 퇴비는 충분히 무기화 되었 다고 판단되나(Yun et al., 2010), 토양내의 유기물 함량을 분석할 때 퇴비와 환원된 녹비작 물이 함께 분석되어졌을 가능성을 배제할 수 없으므로 보다 정확한 결과를 도출하기 위해 서 중 ․ 장기적으로 유기물 함량의 변화에 주목하여 조사할 필요가 있다고 생각된다. 20~40 cm 깊이 토양의 경우, 퇴비와 녹비작물을 처리한 시험구에서 초기 0.76~0.94%에서 시험후 반기 1.08~1.57%로 표토층과 비교하여 소폭 상승하였다. 퇴비처리 시험구간을 비교하면 퇴 비와 헤어리베치를 처리한 시험구에서 다소 높은 증가율을 보였다.

토양내의 0~20 cm 깊이와 20~40 cm 깊이에서 유효인산의 경우, 0~20 cm 깊이 토양에서 는 무처리구와 화학비료 처리구에 비교하여 퇴비와 녹비작물을 처리한 시험구가 초기 21.9~27.1 mg/kg에서 시험후반기 182.0~394.1 mg/kg으로 퇴비 처리구간에 상승폭은 차이가 있었으나 전반적으로 유효인산 농도는 증가하는 경향을 보였다. 20~40 cm 깊이 토양의 경 우, 표토층과 비교하여 소폭으로 증가하였으며 시험 후반기에는 다소 감소하는 경향을 나 타내었다. 퇴비와 헤어리베치를 처리한 시험구에서 유효인산 농도는 다른 처리구와 비교하 여 보다 높은 증가율을 보였다.

토양내의 0~20 cm 깊이와 20~40 cm 깊이에서 치환성 양이온의 변화를 조사한 결과는 Fig. 3과 Fig. 4에 나타내었다. 0~20 cm 깊이의 토양의 경우, 2012년도 초기 양이온들은 화 학비료 처리구와 퇴비를 시용한 처리구에서 5주후에는 뚜렷하게 증가하였으나 처리 17주 후에는 모든 처리구에서 감소하였고, 가을철에 퇴비를 재시용함에 따라 양이온 농도가 다 소 증가하였다. 무처리구와 화학비료 처리구와는 달리 퇴비와 녹비작물 처리구에서의 양이

온 농도는 이후 지속적으로 증가하여 약 2년 이내에 밭토양 화학성분의 최적범위에 적합한 수치에 도달하였으나, 이를 3년간 연작할 경우 오히려 과잉 공급의 우려가 될 것으로 판단

Fig. 3. Change of exchange cations (K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺) in soil (0~20 cm depth) during 2012 to 2014. The vertical bar stands for the standard deviation.

Fig. 4. Change of exchange cations (K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺) in soil (20~40 cm depth) during 2013 to 2014. The vertical bar stands for the standard deviation.

된다. 20~40 cm 깊이의 토양의 경우, 유기물 처리에 따른 처리구간의 양이온 농도의 명확 한 차이를 확인할 수 없었다. 이처럼 가축분 퇴비와 녹비작물을 연작으로 실시할 경우, 유 기물함량, 유효인산, 치환성 양이온 등의 토양내의 화학성분 함유량이 높아지는 경향을 보 이는 것은 Chang(1999)의 연구에도 비슷한 경향의 결과가 보고된 바 있다.

3. 유기자재 처리에 따른 토양내의 물리성 변화

유기자재 처리에 따른 용적밀도, 고상, 액상, 기상 등 물리성 변화 조사를 실시하였으며 그 결과를 Table 4에 나타내었다. Chang(1999)은 가축분 퇴비의 시용량과 연용횟수가 증가 할수록 토양경도, 용적밀도가 낮아지고, 토색이 짚어지며 공극율은 증가하였다고 보고된 바 있다. 본 연구에서도 2013년도 하반기에 조사한 용적밀도 및 삼상의 값에서 무처리(1.55 g/cm³)와 화학비료 처리구(1.60 g/cm³)와 비교하여 가축분 퇴비와 녹비작물을 처리한 시험 구는 용적밀도는 1.43~1.50 g/cm³로 다소 낮은 값을 나타내었으나 통계적 유의성은 없었다.

하지만, 가축분 퇴비와 녹비작물을 반복적으로 시용하여 조사한 결과, 무처리구와 화학비 료 처리구의 용적밀도의 변화는 뚜렷하지 않은 반면, 가축분 퇴비와 녹비작물 계속적으로 처리한 시험구는 용적밀도의 경우 2013년도 하반기 1.43~1.50 g/cm³에서 2014년도 하반기 1.22~1.28 g/cm³로 감소하였고, 공극율도 증가하였다. 이러한 경향은 가축분 퇴비와 녹비작

Table 4. Change of bulk density, solid phase, liquid phase, and gas phase in soil. (T1) control, (T2) NPK+corn, (T3) compost․crotalaria+compost․rye, (T4) compost

․crotalaria+compost․hairy vetch, (T5) semicompost․crotalaria+semicompost

․rye, (T6) semicompost․crotalaria+semicompost․hairy vetch

Treatment

Second half period (2013) First half period (2014) Second half period (2014) bulk

density solid phase

liquid phase

gas phase

bulk density

solid phase

liquid phase

gas phase

bulk density

solid phase

liquid phase

gas phase

(g/cm

³

) (%) (g/cm

³

) (%) (g/cm

³

) (%)

T1 1.55

^ab

58.6

^ab

37.9

^ab

3.5

^a

1.51

^a

56.8

^a

27.0

^b

16.1

^bc

1.45

^a

54.7

^a

32.7

^a

12.5

^bc

T2 1.60

^a

60.5

^a

35.9

^b

3.5

^a

1.45

^a

54.7

^a

23.7

^c

21.6

^ab

1.46

^a

55.2

^a

33.3

^a

11.5

^c

T3 1.50

^ab

56.7

^ab

37.2

^ab

6.1

^a

1.32

^b

49.8

^b

34.8

^a

15.3

^c

1.22

^b

45.9

^b

33.6

^a

20.6

^a

T4 1.49

^ab

56.3

^ab

39.2

^a

4.5

^a

1.16

^c

43.9

^c

32.6

^a

23.5

^a

1.25

^b

47.0

^b

35.2

^a

17.7

^ab

T5 1.43

^b

54.1

^b

38.9

^a

7.0

^a

1.20

^c

45.4

^c

28.9

^b

25.7

^a

1.24

^b

46.6

^b

34.2

^a

19.1

^a

T6 1.44

^b

54.5

^b

36.9

^ab

8.6

^a

1.18

^c

44.4

^c

29.3

^b

26.3

^a

1.28

^b

48.2

^b

33.2

^a

18.6

^a

* Numbers followed by the same letter within a column are not significantly different (Duncan’s test, P< 0.05)

물의 유기물 공급으로 유기물 함량의 증가와 상관성이 있는 것으로 판단되며 토양내의 물

리성이 다소 개선되었다고 생각된다.

유기자재 처리에 따른 관입저항 유형은 Fig. 5에 나타내었다. 관입도 저항에 따르면 모든 처리구는 경반층이 1개 존재하며 비슷한 유형을 나타내었다. 무처리, 화학비료구, 가축분 퇴비와 헤어리베치 처리구에서는 경반층이 약 40~50 cm 근처에 존재하는 반면, 가축분 퇴 비와 호밀을 처리한 시험구에서는 경반층이 약 60 cm 깊이에 존재하는 것으로 나타나 호 밀이 토양내의 물리성 개선에 보다 효과적인 것으로 판단된다.

Fig. 5. The penetration resistance of soil (0~80 cm) amended with different organic materials.

4. 녹비작물(크로타라리아, 호밀, 헤어리베치) 식물체 분석

2012년도 녹비작물과 옥수수 생육은 완숙퇴비 처리구가 하계 녹비작물인 크로타라리아 생육을 중숙퇴비 처리구와 비교하여 다소 증가하였으나 재배 초기 토양양분의 극심한 결 핍상태와 봄철 건조한 날씨로 녹비작물과 옥수수는 대체로 빈약한 생장을 보였었다. 2012 년이후 유기자재 투입에 의해 토양내의 유기물 함량, 유효인산 등이 증가하면서 토양비옥 도가 개선되었고 2014년 녹비작물 생육조사에서는 전반적으로 양호한 생육 상태를 나타내 었다. 완숙퇴비와 중숙퇴비 처리구간에 크로타라리아의 성분의 뚜렷한 차이는 확인할 수 없었으며, 헤어리베치는 질소와 인 성분에서 높은 농도를 나타내었고, 호밀은 탄소 성분에 서 높은 값을 보였다(Table 5). 헤어리베치는 질소고정을 하는 두과작물로써 질소 농도가 상대적으로 높았던 것으로 판단되며, Lim (2011)에 의하면 전질소, 인산, 칼륨 등이 호밀과 비교하여 헤어리베치가 높은 농도를 보인다는 결과도 보고된 바 있다.

Table 5. The chemical properties of green manures, crotalaria, rye and hairy vetch.

Green manure

N C P K Ca Mg Na Fe Cu Mn Zn

(%, dry wt.) (mg/kg, dry wt.)

Crotalaria 1.61

^b

41.97

^a

3.11

^a

1.11

^b

0.34

^a

0.14

^b

0.02

^a

81.06

^b

0.73

^b

14.66

^b

16.49

^b

Rye 0.97

^c

43.88

^a

0.80

^c

1.06

^b

0.11

^b

0.07

^c

0.01

^a

65.17

^b

4.78

^a

19.07

^b

10.80

^b

Hairy vetch 2.80

^a

35.76

^a

1.43

^b

1.96

^a

0.43

^a

0.16

^a

0.01

^a

664.79

^a

7.12

^a

36.73

^a

35.09

^a

* Numbers followed by the same letter within a column are not significantly different (Duncan’s test, P < 0.05)

Ⅳ. 적 요

본 연구에서는 신규 개간 유기농경지에서 가축분 퇴비와 녹비작물을 3년간 연속으로 시 용하였을 때 유기물 처리에 따른 밭 토양내의 이화학성과 물리성 변화를 관찰하고자 수행 하였다. 가축분 퇴비와 녹비작물을 연속으로 3년간 처리한 시험구는 무처리구, 화학비료 처리구와 비교하여 유기물 함량, 유효인산, 치환성 양이온 등 대부분의 무기성분 농도가 증 가하였으며, 밭 토양 최적범위에 근접하는 결과를 나타내었다. 하지만, 유기물 함량 증가의 경우, 보다 정확한 결과를 도출하기 위해서는 중 ․ 장기적으로 유기물 함량의 변화에 주목하 여 조사할 필요가 있다고 생각되며, 치환성 양이온의 경우에는 그 농도가 지속적으로 증가 하여 약 2년 이내에 밭 토양 화학성분의 최적범위에 적합한 수치에 도달하였으나 이를 3년

간 연작할 경우 오히려 과잉 공급의 우려가 될 것으로 판단된다. 가축분 퇴비와 녹비작물 의 연용은 토양내의 용적밀도 감소와 공극율 증가 등의 물리성 개선에도 다소 효과를 보였 다. 따라서, 가축분 퇴비와 녹비작물을 함께 활용하여 연용하게 된다면 비옥도가 낮은 척박 한 신규 개간 유기농경지에서 토양의 양분을 확보하고 빠른 시일 내에 토양의 비옥도를 개 선하는 조기숙전화 기술 개발에 긍정적인 효과를 가져 올 것으로 판단되며, 본 연구결과는 신규 개간 유기농 밭에서 가축분 퇴비와 녹비작물을 반복적으로 시용함에 따른 시기별 토 양내의 양분성분 변화를 제시하는 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 생각된다.

[Submitted, November. 3, 2015; Revised, December. 2, 2015; Accepted, December. 4, 2015]

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