Effects of Organic Amendments on Introducing Pioneer Herbaceous Plants in the Abandoned Zinc Mine Soil Revegetation

Generally abandoned mine soils have serious problems for introducing vegetation such as nutrient deficiency, poor physical properties, and phytotoxicity due to high levels of heavy metals. It is required to improve soil amenity for revegetation. One of its strategies is using organic materials such as compost manure and sludge. The pot experiments was conducted to evaluate the effects of pig manure and municipal sewage sludge on revegetation of mining area soil surface with Artemisia princeps and Zoysia japonica. Application rate of pig manure and municipal sewage sludge was $75{\sim}225$ Mg/ha and $150{\sim}450$ Mg/ha, respectively. The results showed that the application of manure and sludge increased organic matter about two-fold and total nitrogen contents about five-fold of mine soil and improved the growth of plants in all treatments compared to the control. The result of plant tissue analysis showed that both plants accumulate Cd, Cu and Zn in root tissue rather than shoot tissues. Increased sludge application reduced Zn accumulation in both plant tissue. Sequential extraction results indicated that addition of soil amendment induced increment of organically bound fractions of Cu and Zn. Organically bound fraction of Zn was significantly increased from 7.84% to 13.58% in Artemisia princeps planted soil and from 7.84% to 14.16% in Zoysia japonica planted soil, thereby bioavailability of heavy metals was reduced. The results suggested that application of organic materials to mine soil can reduce phytotoxicity of heavy metals and be helpful in introducing successful revegetation.

아연 폐광산에 식생도입을 위한 유기성 토양 개량제의 처리효과

휴 폐광산 토양에 안정적인 식생도입 시 고농도의 중금속에 의한 독성과 열악한 물리화학적 토양조건은 주요 제한 인자가 됨은 주지의 사실이다. 중금속의 안정화를 목적으로 도입되는 식물의 안정적인 활착을 위해서는 중금속 급성 독성의 경감 및 토양의 물리화학적 특성의 개량이 필수적이라 할 수 있다. 본 연구는 쑥과 잔디를 이용하여 중금속 오염 토양의 안정화할 때 토양개량제로 돈분퇴비 ($75{\sim}225$ Mg/ha)와 도시하수슬러지 ($150{\sim}450$ Mg/ha)의 처리효과를 살펴보고자 포트 (pot) 실험을 수행하였다. 광산토양에 개량제를 처리한 모든 처리구에서 대조구에 비해 쑥과 잔디의 초기 생존율 및 생장량이 크게 증가하였고, 퇴비보다는 슬러지 처리구에서 생육개선 효과가 높았다. 중금속의 식물 체내로의 흡수이행에 있어서는 쑥과 잔디 모두 지상부보다는 지하부에 중금속이 축적되는 양상을 보였고, 슬러지 처리 토양에서 재배된 쑥과 잔디의 체내 중금속 농도가 낮은 것으로 나타나 개량제간 중금속의 생물학적 유효도에 미치는 영향이 다름을 확인할 수 있었다. 토양 개량제 처리에 의해 카드뮴, 아연, 구리 모두 생물학적 유효도가 낮은 형태로 이행하는 것으로 나타났다. 토양 중 중금속의 존재형태에 있어 식물재배 전후의 변화를 측정한 결과 재배 후 토양에서 대체적으로 잔류상 형태, 산화물결합 형태, 및 치환성 형태 함량은 고르게 감소하였고, 유기물결합 형태 함량은 증가한 것으로 조사되었다. 특히 아연의 유기물결합 형태의 비율은 쑥의 경우 7.84% 에서 13.58%, 잔디의 경우 7.84% 에서 14.16% 으로 증가하여 중금속에 대한 유효도가 낮아지는 것으로 나타났다. 본 연구를 통해 퇴비, 슬러지 등의 토양개량제 처리가 그 자체로서 토양중 중금속의 안정화 효과가 있음은 물론 식물안정화를 위해 도입되는 식물의 생육 개선에 효과가 있음을 확인할 수 있었다.