시험구조성

유기질비료의 사용에 따른 벼의 수량구성요소와 토양의 화학적특성변화를 조사하기 위하여 충남 당진시에 위치한 영농농가에서 본 시험을 진행하였으며 2009년부터 2011년 까지 3년간 호품벼를 재배하였고 각 시험구별로 25 m²의 시험구를 조성하여 1모씩 매년 5월25일전후에 손이앙하였 으며 시험구별 시비법은 아래 Table 1과 같이 시비하였다.

시험재료로 이용한 유기질비료는 (주)한국바이오텍발효 산업의 혼합유박(상표명 : 토력이)를 사용하였다. 유기질비 료의 구성비율은 2009년과 2010년에는 피마자박은 45%이 었으며 채종박은 35%이었고 미강박은 20%이었으며 2011 년에는 피마자박은 55%이었으며 미강박은 20%이었으며 채종박은 25%으로 식물체를 이용하고 남은 부산물을 원료 로 제조된 유기질비료임을 확인할수 있었고 화학적특성은 Table 1과 같다.

유기질비료의 시비방법은 이앙 2주전에 전량 기비로 사 용하였다. 시험구1과 2의 시비는 유기질비료 이외의 질소시 비량은 요소를 기비-수비 = 50-50%로 2회 분시하였다. 시 험구1과2는 인산과 칼리는 유기질비료중에 함유된 성분을 고려하여 가감시비량을 인산은 용성인비를 2.5 kg/10a, 칼 리는 황산칼리를 3 kg/10a로 기비-수비 = 50-50%로 2회에 분시하였고 시험구3, 4는 유기질비료만을 질소기준으로 10,12 kg/10a으로 환산하여 전량 기비로 시비하였다.

대조구는 N(요소)-P(용성인비)-K(황산칼리) = 10-5-6 kg /10a를 시비하였으며 질소는 요소로 기비-분얼비-수비 = 50- 20-30%로 3회로 분시하였으며, 인산은 용성인비를 전량기 비, 칼리는 황산칼리로 기비-수비 = 70-30%로 2회 분시하 였고 수비는 출수 20일전에 사용하였다.

토양화학성분석

3년동안 매년 벼를 수확한 후에 토양시료를 채취하여 질 소, 유효인산, 유기물함량, pH 및 무기성분을 분석하였는데 pH는 증류수 1 : 5비율로 희석하여 측정하였고, 유기물함량 은 Walkley-Black법으로, 총질소는 환원철법으로 분석하였 고, 유효인산은 Lancancaster법으로 1 : 10( w /v )추출하여 분광기(UV-2100, Shmadzu)로 분석하였다. 치환성양이온은 1N-NH4OAc (pH7.0)로 침출한후 유도결합플라즈마(OPTIMA- 5300 DV, USA)을 이용하여 토양화학분석법에 준하여 분 석하였다.

생육조사 및 미질분석

벼의 재배는 표준영농재배에 준하여 재배하였고 생육 및 수량조사는 농촌진흥청 농업과학기술 연구조사기준에 의하 여 조사하였다. 벼의 단백질분석은 RN-500 (Kett, Japan)으 로 현미 및 쌀의 품위는 근적외선분석기인 AN-700 (Kett, Japan)으로 하였다.

통계처리

시험구별 통계분석은 SAS (ver 8.0)을 이용하여 5%유의 수준에서 분산분석으로 유의성을 검증하였다.

토양의 화학적 특성변화

벼 재배시 화학비료 대체를 위하여 3년 동안 유기질비료 를 시비한 후 토양의 화학성 변화는 Table 3과 같다. pH의 경우에는 대조구와 시험구들간에 차이가 뚜렷하게 나타나 고 있다. 대조구의 경우에는 2011년 시험종료 후에도 5.6으 로 2009년도와 비슷한 수준이었으나 유기질비료가 시비된 시험구들은 시험 시작 전에 5.3이었던 pH수준이 5.8이상으 로 증가한 것이 통계적으로 확인되고 있으며 유기질비료가 시비된 시험구별 pH의 변화의 경우에는 시험구들간에 큰 차이는 없는 것으로 확인되었다. 이러한 결과로 볼 때 유기 질비료를 사용하면 토양내에서 pH는 유기질비료 시비량과 관계없이 증가하는 것으로 판단된다. 유기물함량도 pH와 유사한 결과를 나타내 유기질비료의 시비량보다는 사용여 부에 따른 차이가 크게 나타나고 있다.

2011년도 시험종료후 유기물함량에서 대조구는 14.7 g/kg 으로 가장 낮은 수준이었으며 시험구들의 유기물함량은 16.8~ 17.5 g/kg범위로 통계적 유의차가 인정되지 않았다. 유기물 함량은 시험구들이 대조구에 비하여 높은 수준이나 유기질 비료의 시비량은 시험구4가 시험구1보다 155 kg/10a당 많 이 시비하였음에도 차이가 크지 않았다. 이러한 결과는 벼 를 재배하는 과정에서 이루어진 관수로 인하여 비중이 토양 보다 낮은 유기질비료가 유실되어 시험구들간에 차이가 크 지 않은것으로 판단된다.

질소의 경우에는 대조구와 시험구들간에 큰 차이가 나타 나지 않는데 이러한 결과는 유기질비료의 C/N율이 17.5로 낮아 무기화현상이 적어 무기태질소가 거의 소진되어 식물 체에 전이된 것으로 판단되며 Yang et al.(2008)의 시험에 서도 유기질비료 사용 후 토양의 질소가 거의 소진되었다라 는 결과와 일치하고 있다.

유효인산의 경우에는 유기질비료의 시비 유무와 시비량 에 따른 차이가 통계적으로 확인이 가능하다. 대조구의 경 우에는 유효인산이 감소하는 경향을 보이고 있는데 2011년 도에는 95 mg/kg으로 가장 낮은 것으로 조사되었다. 그러나 시험구들은 유효인산이 증가하는 경향을 나타내고 있으며 시험구3의 경우에는 3년간 벼 재배 후 토양의 잔존 유효인 산이 161 mg/kg으로 가장 높게 확인되었다.

이러한 유효인산의 증가는 유기질비료 시비량이 증가함 에 따라 Eh의 감소로 Fe²⁺이온이 증가하여 활성철에 흡착 된 인산철의 가용화에 의해 용출되었거나 유기물함량의 증 가로 인하여 토양미생물의 활동을 촉진하여 증가한 것으로 판단되며 결과적으로 유기질비료가 시비된 시험구들의 유 효인산증가로 작물의 재배에 적합한 토양환경을 조성한다 고 판단된다.

치환성양이온함량 변화에서 나트륨은 대조구와 시험구들 간에 통계적 유의차가 거의 없는 0.9-1.1 cmol+/kg수준으로 확인되었다. 칼륨의 경우에는 대조구가 0.35 cmol+/kg로 가 장 높았으며 그 이외의 시험구들은 0.25-0.28 cmol+/kg수준 으로 대조구보다 낮은 수준으로 확인되었다. 칼슘과 마그네 슘의 경우에는 시험구들이 대조구에 비해서 높은 수준으로 확 인되었다. 칼슘은 대조구가 2.0 cmol+/kg으로 가장 낮은 수준 이었고 유기질비료만을 시비한 시험구 3과 4가 5.5 cmol+/kg 과 5.9 cmol+/kg로 가장 높았다. 마그네슘도 유기질비료를 시비한 시험구들은 1.3-1.5 cmol+/kg수준으로 대조구 1.1 cmol+/kg보다 높은 수준으로 확인되었다. 치환성 양이온은 대조구에 비하여 시험구들이 높은 경향을 나타내고 있는데 이는 토양에 유기물의 투입량이 증가함에 따라 치환성염기 의 함량이 토양에 영향을 미친 것으로 판단되며 양이온 치환 용량은 유기물투입량에 따라 증가한다라는 Yamashit (1967) 의 연구결과와도 일치하고 있다.

2009년 5월부터 2011년까지 3년간 동일한 포장에서 유 기질비료의 사용에 따른 토양의 화학성 변화를 조사한 결과 에서는 유기질비료의 사용여부에 따라 pH와 유기물함량 그 리고 유효인산의 증가가 통계적으로 확인되고 있으므로 유 기질비료의 사용이 토양의 화학성 개선에 효과적으로 작용 한다고 판단된다.

유기질비료의 시비에 따른 수량구성요소

유기질비료를 시비하고 매년 수량구성요소를 조사한 결 과는 Table 4와 같다. 유기질비료의 사용에 따른 효과에 대 해서는 Ryu et al.(2005)등의 시험에서는 무기태질소의 용출 량이 많아 생육에 효과적이라고 하였으며, Yang et al.(2008) 의 보고에서도 유기물 투입에 따라 벼의 생육이 증수되는 경향을 보이고 있다고 보고하였다. 이번 시험에서도 기존 연구결과와 비슷한 결과가 나타나고 있는데 2009년도에는 수확량이 시험구4가 538 kg/10a로 가장 높았으며 대조구와 시험구들간에 수확량 및 생육특성에서 통계적인 유의차가 크지 않았으나 2010년도 수확량 및 생육특성에서는 차이가 확인되었다. 수확량에서 대조구가 541 kg/10a로써 가장 낮 은 수확량이었고 유기질비료만을 시비한 시험구3과4가 가 장 높은 수확량을 나타내고 있으며 이러한 경향은 2011년 도에도 나타나 유기질비료를 시비한 시험구들은 10a당 520 kg이상의 수확량을 보이는 반면 대조구는 514 kg/10a로써 가장 낮은 수확량이 확인되었으며 벼의 충실도를 나타내는 천립중도 가장 낮은 수준이었다.

유기질비료의 사용이 벼의 생육 및 수확량에 있어서 효과 적인 것은 강 등(2002)의 시험에서도 확인할 수 있는데 유 기질비료를 시비할 경우 완효성비료의 역할로 인하여 영화 수가 증가하여 수량이 증가한다는 결과와 본 시험결과도 일 치하고 있으며 Kim et al.(2009)이 연구결과에서도 유기물 을 투입하여 벼를 재배하였을 경우 벼의 수량은 화학비료를 사용한 시험구보다 약간 증수되는 경향을 보였다라는 결과 와 유사하므로 이와 같은 수량구성요소의 결과로 볼 때 화 학비료를 대체하여 유기질비료만을 사용하여도 벼의 재배 가 원활할 것으로 판단된다. 유기질비료의 합리적인 시비량 은 유기질비료의 질소량을 기준으로 화학비료보다 20%를 높게 시비하는 것이 효과적으로 벼를 재배할수 있는 적정시 비량이라고 판단되어진다.

유기질비료의 시비에 따른 현미의 품질

유기질비료의 사용에 따른 현미의 품질은 Table 5와 같 다. 2009년도에 정상립비리율은 시험구2가 85.1%로 가장 높은수준이었으나 모든 시험구들이 84.4%이상이었고 2010 년과 2011년도에도 대조구와 시험구들 모두 84%이상의 수 준을 보이고 있다. 피해립의 경우에는 2009년도에는 시험 구2가 12.1%높았으며 2010년에는 시험구4가 12.8%이었고 2011년도에도 12.5%로 가장 높은 수준을 나타내고 있는데 이러한 결과는 유기질비료의 시비량이 증가함에 따라 질소 의 공급량이 증가하여 무효분얼의 증가가 원인인 것으로 판 단된다. 분상질립은 2009년도에는 시험구3이 1.7% 가장 높 았고 2010년도에는 시험구3이 1.5%로 가장 높았으며 2011 년도에는 분상립질이 시험구2가 가장 낮은 수준이었으나 대 조구와 다른 시험구들은 1.4%로써 통계적 유의성이 인정되 지 않았다. 단백질 함량은 시험구2가 대조구 및 다른시험구 들에 비하여 매년 높은 수준을 보이고 있으나 2011년도에 는 대조구와 시험구들간에 통계적 유의성이 존재하지 않는 6.8-7.2수준으로 확인되었다. 아밀로스 함량은 대조구에 비 하여 시험구들이 높은 수준이었는데 Yang et al.(2008)의 연 구결과에서는 현미 중 단백질 함량은 혼합유박을 사용하였 을 경우에는 낮고 아밀로스함량은 증가한다고 보고하였는 데 본 시험에서도 아밀로스함량은 2009년도에는 시험구3이 18.9%로 가장 높은 수준이었고 2010년에도 시험구3이 18.4% 로 가장 높았으며 2011년에는 시험구4가 18.6%으로 가장 높은 수준으로 기존에 보고된 연구와 같은 결과를 나타내고 있다.

상기와 같이 유기질비료를 이용하여 3년간 벼를 재배한 결과 벼의 외관적특성과 미질에서는 대조구와 비교하여 차 이가 크지 않은 것이 확인되어 유기질비료를 사용하여도 미 질측면에서는 문제가 없는 것이 확인되었다.

유기질비료의 시비에 따른 토양특성과 벼의 생육특성에 대 한 상관관계분석

유기질비료는 많은 작물에서 천연양분 공급원으로 사용 되고 있으며 유기질비료의 구성요소자체도 식물성원료를 주 로 사용하여 최근에는 친환경농업에서의 사용 비중이 커지 고 있다. Oh and Kim (2013)의 보고에서는 유기질비료를 8, 10, 12, 14kg/10a수준으로 시비한 결과 생육특성은 대조구 와 비교하여 통계적 유의차가 크지 않았으며 수확량도 유기 질비료의 사용량에 따라 관행시비와 큰 차이가 없거나 오히 려 증수되는 경향을 나타낸다고 보고하여 벼 재배에서 유기 질비료의 활용가능성을 보고하였다.

3년간 유기질비료를 활용하여 벼를 재배한 후 토양의 특 성변화 및 벼의 수량구성요소 그리고 미질특성에 대한 상관 관계를 분석한 결과는 Table 6과 같다.

유기질비료를 사용한 결과 토양의 pH와 유기물함량 및 유효인산의 함량의 변화와 상관관계를 확인할수 있었는데 pH와 유기물함량은 5% 유의수준에서 통계적 유의성이 인 정되고 있으며 유효인산의 경우에는 r=0.66이었으며 1%수 준에서 높은 통계적 유의차가 확인되었다. 그리고 유기질비 료 시비량의 차이로 인한 토양의 유기물함량의 변화는 다른 특성에 미치는 변화가 높은데 토양내 유기물함량은 대부분 의 토양특성과 벼의 생육특성과 높은 상관관계를 나타내고 있다.

토양내 유기물함량의 변화는 토양내 유효인산과 r=0.92 로 1%수준에서 통계적 유의차가 확인되었고 천립중과 수 확량도 1%수준에서 높은 통계적 유의성이 인정되고 있다. 이러한 결과는 유기질비료의 투입량이 증가함에 따라 토양 의 유기물함량과 유효인산이 증가하였고 그 결과 벼의 생육 량도 증가한 것으로 판단된다.