Effect of Nitrate in Irrigation Water on Iron Reduction and Phosphate Release in Anoxic Paddy Soil Condition

Since ${NO_3}^-$ is amore favorable electron acceptor than Fe, high ${NO_3}^-$ loads function as a redox buffer limiting the reduction of Fe and following release of ${PO_4}^{3-}$ in flooded paddy soil. The effect ${NO_3}^-$ loaded through irrigation water on Fe reduction and ${PO_4}^{3-}$ release in paddy soil was investigated. Pot experiment was conducted where irrigation water containing 5 or 10 mg N $L^{-1}$ of ${NO_3}^-$ was continuously applied at 1 cm $day^{-1}$, and changes of ${NO_3}^-$, $Fe^{2+}$ and ${PO_4}^{3-}$ concentrations in soil solution at 5 and 10 cm depths beneath the soil surface were monitored as a function of time. Irrigation of rice paddy with water containing 5 mg N $L^{-1}$ of ${NO_3}^-$ led to reduced release of $Fe^{2+}$ and prevented solubilization of P at 5 cm depth beneath the soil surface. And application of irrigation water containing 10 mg N $L^{-1}$ of ${NO_3}^-$ could further suppress Fe reduction and solubilization of P through 10 cm depth soil layer beneath the surface. These results suggest that the introduction of high level ${NO_3}^-$ with irrigation water in rice paddy can strongly limit Fe reduction and P solubilization in root zone soil layer in addition to the excessive supply of N to rice plants.

관개용수 중의 질산 이온이 논토양의 철 환원과 인 용출에 미치는 영향

담수상태의 토양이나 습지생태계에서 ${NO_3}^-$는 환원상태의 발달을 지연시키는 완충역할을 할 수 있다. 논토양에서 관개용수를 통하여 공급되는 ${NO_3}^-$가 Fe의 환원과 그에 따른 P의 가용화에 미치는 영향을 조사하였다. 관개용수중의 ${NO_3}^-$ 함량이 5 mg N $L^{-1}$ 수준일 경우 5 cm 깊이 토양에 도달하기 전에 대부분 탈질작용에 의해 제거되었으며, 5 cm 깊이 토양에서 일어나는 Fe의 환원과 P의 용출이 저해되었고 10 cm 깊이 토양의 환원현상에는 영향을 미치지 못하였다. ${NO_3}^-$ 함량이 10 mg N $L^{-1}$ 수준인 관개용수를 공급하였을 경우에는 10 cm 깊이 토양층까지 ${NO_3}^-$가 잔류 유입되었으며, Fe의 환원과 P의 용출을 현저히 억제하는 것으로 나타났다. 이상의 결과를 보면 관개용수를 통하여 ${NO_3}^-$를 포함한 질소가 과도하게 논토양으로 유입되면 질소과다현상을 유발할 뿐만 아니라 P의 가용화를 억제함으로써 인 결핍을 초래할 수도 있을 것이다.