Livestock Manure Nutrients Flow Analysis of Integrated Crop-Livestock Farming Model Reflecting the Regional Characteristics

Integration of crop-livestock farming has been a problem-solving mode for abatement of environmental pollution and recovery of resources in recent years. The objectives of this study were 1) to suggest the customized integration of crop-livestock farming model reflecting the regional characteristics through in-depth analysis of case study and 2) to analyze the livestock nutrients flow in terms of three primary elements as nitrogen(N), phosphorous(P), and potassium(K). The personal interview and survey were carried out in 2012 for a total of 161 farms from four different regions(NS, NW, JJ, YC) in South Korea. The mass balance analysis was used to suggest and evaluate the models for two sites(JJ and YC). The results showed that NS and NW sites produced relatively more livestock manure than the sites of YC and JJ because of the regional differences in livestock numbers and urbanization. The models were suggested for the site JJ and site YC, and 'two track model(energy and resource recovery)' and 'dispersal type model' were assigned respectively. For the nutrient flows, the releasing P and K with new models had increased up to 7%, while N release had decreased down to 15% in both YC and JJ sites compared to the present treatment system. Estimated value showed that there was oversupply of N (719 ton/yr) and $P_2O_5$ (1,269 ton/yr) in YC and deficiency of N (671 ton/yr) and excessive $P_2O_5$ (32 ton/yr) in JJ respectively. Therefore, P runoff has to be considered an eutrophication occurs in rural small stream when an integration of crop-livestock farm system is applied into both sites.

지역특성을 고려한 경축순환농업 모형의 가축분뇨 양분 흐름분석

경축순환농업은 축산농가에서 발생하는 가축분뇨를 비료자원으로 인식하여 농경지로 환원하는 지속 가능한 농업체계로 부상하였다. 하지만 우리나라의 경축순환농업 체계는 아직 미비하여 가축분뇨 처리 및 자원화에 애로를 겪고 있는 지역을 쉽게 찾아볼 수 있다. 본 연구에서는 1) 지역 특성을 고려한 맞춤형 경축순환농업 모델을 제시하고 2) 가축분뇨의 농경지 환원 시 잠재적 양분 공급량 및 작물의 양분 요구량에 관한 관계분석을 바탕으로 제시된 모델의 바이오매스 물질흐름 분석을 그 목적으로 한다. 개별농가 시설을 통한 경축순환농업을 실행하고 있는 우리나라 지역 두 곳과 (YC, JJ)과 공동자원화시설을 위탁처리하고 있는 두 곳 (NW, NS)을 선정하여 NS의 두 지역, NW의 세 지역, YC의 세 지역, JJ의 네 지역 등 총 열두 곳의 지역별 현장조사 및 면접을 실시하였고, 설문조사를 위한 농가들은 NW의 54농가, YC의 51농가, JJ의 44농가로 총 149농가의 설문조사를 수행하였다. JJ지역의 공동자원화시설은 퇴 액비화 역할뿐만 아니라 에너지화 모델로의 공동추진(two track model)이 보다 효과적일 것으로 판단된다. YC지역의 경우, 중규모(30톤 내외)의 분산형 공동자원화시설 3~4개를 축산농가가 밀집된 면(面)에 설치하는 모델이 적합할 것으로 판단된다. 기존 처리현황 대비 공동자원화시설이 적용된 시나리오의 양분흐름을 비교해 보면 두 지역 모두 인과 칼리량은 늘어나고(최대 7%까지) 질소량은 감소하는(최대 15%까지) 경향을 보이는 것으로 나타났다. 모델이 적용된 YC지역의 가축분뇨 유래 질소, 인산, 칼리는 전반적으로 비슷하게 고른 값을 보이고 있으나, 작물의 양분요구량과 양분의 토양 환원량을 비교해 보면 연간 질소가 719톤, 인이 1,269톤씩 각각 과잉 공급되고 있음을 알 수 있다. JJ지역의 경우 작물 양분요구량 대비 질소 671톤/년의 추가공급이 필요할 것으로 추정되며 이는 화학비료로 대체될 수 있음을 의미한다. 인의 경우 32톤이 과잉공급되어 JJ와 YC 지역 모두 인의 지표수 유출(runoff)에 기인한 부영영화(eutrophication)를 고려하여 경축순환농업 모델을 구축해야 할 것으로 판단된다.