Distribution of Inorganic N from Fertigated and Broadcast-applied ¹⁵N-Urea along Drip Irrigation Domain

점적관수시 관비와 표면시비된 중질소 표지요소의 행동비교

The objectives of this study were to measure the changes in soil moisture regimes and the distribution patterns of inorganic N derived from the fertigated $^{15}N$-labeled urea, and compare them with the results obtained from broadcast-applied soil under the same drip irrigation domain. In fertigated soil, a $^{15}N$-labeled urea solution of $117mg\;N\;L^{-1}$ was applied by surface drip irrigation for 4 weeks. In broadcast-applied soil, no the other hand, 4 g of $^{15}N$-labeled urea(1.87 g N) mixed thoroughly with 5 kg of soil was placed on the surface of packed soil. Soil water status was controlled by drip irrigation scheduled at soil matric potential of -50 kPa. A calibrated time-domain reflectometry probe was installed in the soil vertically 15 cm apart from a drip emitter to control drip irrigation. About 60% of urea-derived inorganic nitrogen was remained in the top zone between 0 and 10 cm depth of fertigated soil, while, most of the inorganic nitrogen (91%) was accumulated in the top zone of broadcast-applied soil. Of inorganic nitrogen derived from urea, the percentage of $NO_3{^-}$ was much higher for fertigation (99%) than for surface application (62%). The relatively lower recovery of urea-derived inorganic nitrogen of broadcast-applied urea-N (51%) than that of fertigated urea-N (89%) was attributable to enhanced $NH_3$ volatilization.

본 연구는 점적관수시 토양수분 영역의 변화를 측정하고 이에 따른 관비와 표면시비로 투입된 중질소 표지요소에서 유래한 무기태 질소의 분포 양식을 비교하기 위하여 수행되었다. 이를 위해 비닐하우스 내에서 6주간 포트실험을 수행하였다. 관비구는 $117mg\;N\;L^{-1}$ 수준으로 4주간 1.41 g N 을 투입하였으며 표면시비구는 토양 5 kg에 1.81 g N 을 고루 섞어 표면 (3 cm) 에 충진하였다. 관개는 -50 kPa의 토양 수분 장력을 관수점으로 하여 유속 $0.5L\;hr^{-1}$로 공급하였다. 질소 동위원소비의 분석결과 관비구의 경우 투입된 1.41g N 중 89% 에 해당하는 1.25 g N 이 토양에서 무기태 질소로 회수되었으며 표면시비구의 경우 1.87 g N 중 단지 51% 만이 회수되었다. 이는 낮은 농도의 관비로 공급된 요소가 습윤구역에 분포하여 가수분해, 질산화가 일어나는데 반해 표면시비는 고농도로 집적된 요소가 지표에서 가수분해되어 암모니아 휘산이 많이 일어나기 때문이다. 관비로 공급된 요소에서 유래한 무기태 질소의 60%가 0-10 cm 깊이에 있었으며 깊어짐에 따라 농도가 점차 감소하였다. 반면 표면시비된 요소에서 유래한 무기태 질소는 91%가 지표에 집중되어 10 cm 밑으로는 거의 발견되지 않았다. 관비의 경우 요소에서 유래한 무기태 질소의 99%가 질산태 질소로 회수된 반면 표면시비된 요소에서 유래한 무기태 질소는 38%가 암모늄태로 남아있었으며 대부분 습윤구역 바깥쪽 표면에서 회수되었다. 이는 수분이동이 적고 건습이 반복되는 지표, 특히 습윤구역 외부에 투입된 요소의 경우 이동성이 적으며 질산화가 지연되기 때문이다. 본 실험의 결과로 보아 관비로 요소를 투입할 때 암모니아 휘산에 의한 질소의 손실을 최소화할 수 있었으며 발견된 요소유래 무기태 질소의 분포로 보아 식물이 흡수하기 용이한 무기태 특히 질산태 질소를 지속적으로 공급할 수 있었다.