Natural ¹⁵N Abundances of Corn Treated with Urea and Composted Pig Manure in a Pot Experiment

요소와 돈분퇴비 시용에 따른 포트 재배 옥수수의 질소동위원소 자연존재비 차이

To study whether N isotope composition (${\delta}^{15}N$) of crop reflects the kind of fertilizer (chemical or organic) applied to field, a pot experiment was conducted. Corn (Zea mays L.) was cultivated under greenhouse conditions for 70 days. Composted pig manure and urea were applied at 0 and 0 (C0U0), at 0 and 300 (COU2), at 300 and 0 (C2U0) and at 150 and $150kg\;N\;ha^{-1}$ (C1U1), respectively. The ${\delta}^{15}N$ values of composted pig manure and urea were + 13.9‰ and -2.3‰, respectively. The ${\delta}^{15}N$ values of whole parts (roots + stems + leaves + grains) were + 12.7, + 12.9, + 14.0 and + 13.0‰ for C0U0, C0U2, C2U0 and C1U1 treatments, and were not significantly affected by the application of isotopically different N sources (P<0.05). However, leaves or grains showed significantly (P<0.05) different ${\delta}^{15}N$ values between treatments. The ${\delta}^{15}N$ values of leaves and grains were + 14.3 and + 16.2‰ for C2U0, +13.2 and +13.9‰ for C0U0, +10.1 and + 12.6‰ for C1U1 and +10.1 and +12.4‰ for C0U2 treatments. The different ${\delta}^{15}N$ values of corn from the values of N sources (compost and urea) applied to soil showed that the ${\delta}^{15}N$ values of corn were affected not only by the isotope composition of N source, but also by N pool mixing and isotope fractionation accompanying N transformation. This study suggests that although the ${\delta}^{15}N$ values of crop are not identical to the ${\delta}^{15}N$ values of N sources applied to fields, the application of isotopically different N sources such as compost and chemical fertilizer may result in qualitative difference in ${\delta}^{15}N$ values of crop.

유기질비료와 화학비료 시용에 따른 작물체의 질소동위원소비 (${\delta}^{15}N$) 차이 유무를 조사하기 위해 포트 조건에서 돈분 퇴비 (+13.9‰) 와 요소(-2.3‰) 를 시용하여 70일간 재배한 옥수수의 뿌리, 줄기, 잎, 알곡에 대한 ${\delta}^{15}N$ 값을 분석하였고, 동위원소 질량수지 방정식을 이용하여 옥수수 전부위에 대한 ${\delta}^{15}N$ 값을 계산하였다. 옥수수의 ${\delta}^{15}N$값은 토양 질소의 영향과 질소의 형태변환과정에 수반되는 동위원소분할효과에 의해 시용한 퇴비와 요소의 ${\delta}^{15}N$ 값과 차이를 보였다. 옥수수 전부위, 뿌리 및 줄기의 ${\delta}^{15}N$ 값은 요소와 퇴비 시용에 따른 유의성 있는 차이 (p<0.05)를 나타내지 않았지만, 잎과 알곡의 ${\delta}^{15}N$ 값은 각각 퇴비 처리구(+14.3‰, +16.2‰) > 무처리구(+13.2‰, +13.9‰) > 요소-퇴비 혼합처리구(+10.1‰, +12.6‰) 요소 처리구 (+10.1‰, +12.4‰)의 순서로 유의성 있는 차이가 나타났다. 따라서, 본 연구는 시용 질소원의 종류(퇴비 또는 화학비료)를 확인하는데 있어서 작물의 잎 또는 알곡의 ${\delta}^{15}N$ 값 활용 가능성을 제시해주는 것으로 판단되었다. 하지만, 보다 일반적인 결론을 얻기 위해서는 다양한 종류의 토양과 작물에 대한 연구가 요구된다.