점적관수시 관비와 표면시비된 중질소 표지요소의 행동비교

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

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.

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.