제지슬러지의 농업적 이용 가능성을 검토하기 위하여 이들 슬러지의 이화학적 특성, 슬러지의 토양 중 분해율, 토양중 $CO_2$발생량, 질소 변화 등 분해 특성 및 토양중 추출용액별 중금속함량을 조사한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 제지슬러지를 토양에 매립했을 경우 슬러지의 분해율은 매립 12주 후 실온에서 약 19%이었고, 항온$(30^{\circ}C)$하에서는 약 28%이었다. 2. 슬러지를 토양중에 매립했을때 T-C, T-N 및 C-N율은 실온에서는 매립 12주 후 각 각 약 15.5%, 0.22% 및 71이었고, 항온$(30^{\circ}C)$하에서는 매립 12주 후 각각 약 14.5%, 0.24% 및 60이었다. 3. 토양중 슬러지를 1%, 3% 및 5%로 처리했을 경우 처리 12주 후 $CO_2$발생량은 실온에서 각각 약 247mg/100g, 334mg/100g 및 458mg/100g이었고, 항온$(30^{\circ}C)$하에서는 각각 약 385mg/100g, 550mg/100g 및 618mg/100g이었다. 4. 토양중 슬러지를 1%, 3%, 5%로 처리했을 경우 항온$(30^{\circ}C)$하에서 처리 12주간 유기태질소의 무기화율은 각각 약 8.7%, 13.4% 및 16.2%이었다. 5. 토양중 슬러지를 1%, 3%, 5%로 처리했을 경우 토양중 DPTA 추출 Cu, Cd, Zn, Pb 및 Cr 농도는 각각 약 $0.7{\sim}2.2mg/kg$, $0.1{\sim}0.17mg/kg$, $1.4{\sim}2.8mg/kg$, $1.4{\sim}2.8mg/kg$ 및 $0{\sim}0.5mg/kg$이었고, $HNO_3$추출 Cu, Cd, Zn, Pb 및 Cr농도는 각각 약 $7.9{\sim}mg/kg$, $0.6{\sim}0.9mg/kg$, $17.6{\sim}34.4mg/kg$, $14.7{\sim}18.5mg/kg$ 및 $5.8{\sim}9.0mg/kg$이었다.
살균제 hexaconazole의 벼 및 토양 중 행적을 구명하기 위하여 $[^{14}C]$hexaconazole의 신생 및 숙성 토양 잔류물을 함유한 microecosystem(pot)에서 42일간 벼를 재배하였다. 28일간의 숙성기간중 방출된 $^{14}CO_2$의 양은 총처리방사능의 0.11%이고 주당 평균분해율은 0.03%이었다. 42일간의 벼 재배기간중 방출된 $^{14}CO_2$의 양은 숙성토양에 벼를 재배하지 않은 처리구와 벼를 재배한 처리구에서 각각 총처리방사능의 0.67%와 1.17%인 반면 숙성하지 않은 신생토양의 경우는 각각 1.25%와 1.72%로서 숙성토양보다는 신생토양에서, 벼를 재배하지 않은 경우보다는 재배한 경우에 무기화율이 더 높은 것으로 나타났으며. 휘발율은 미미하였다. 벼 재배 후 방사능은 주로 토양에 분포하였으며, 벼에 흡수된 방사능은 벼 지상부의 선단으로 집적되었다. 토양중 추출불가 결합잔류물의 양은 벼를 재배할 경우 증가하였으며, 그 분포양은 humin>fulvic acid>humic acid순이었다. 후작물인 배추에 흡수이행된 $^{14}C$는 hexaconazole의 신생 및 숙성잔류물을 함유한 벼 재배토양에서 각각 총처리 방사능의 2.36%와 3.69%로써 소량이 흡수이행되었으며, 신생잔류물보다 숙성잔류물의 이용률이 더 높았다.
수분조건(${\theta}$m 0.2, 0.3, 0.4, 0.5) 변화에 따른 토양내 우분퇴비의 질소와 탄소의 전환특성을 조사하기 위해 7월말에서 11월 초 사이 15주간 실내에서 Incubation 실험을 실시하였다. 실험기간동안에 토양 pH는 질산화 과정중 발생되는 수소의 영향으로 낮은 폭으로 지속적인 감소를 보였으며, 유기물과 수분처리량이 증가할수록 암모니아 질소의 발생률의 증대와 환원물질의 생성으로 토양 pH가 높아졌다. 전 질소의 감소율은 수분량이 증가할수록 증가하는 경향을 보였으나, 전 탄소는 이와 반대의 경향을 보였다. 따라서 낮은 수분조건(${\theta}$m 0.2)에서 C/N율은 시험기간동안 지속적으로 감소되어 지력이 증진됨을 볼 수 있었으나, ${\theta}$m 0.4 이상의 높은 수분조건에서는 지속적인 C/N율 증가가 발생되어 지력 감소와 토양 pH 감소 원인으로 작용하였다. 우분처리에 따른 $NO_3\;^--N$ 발생량은 ${\theta}$m 0.3 이하의 수분조건에서는 비교적 양호한 통기조건 때문에 지속적으로 증가되었으나, ${\theta}$m 0.4 이상의 조건에서는 초기에 큰 폭의 감소가 발생되었으며, 특히 ${\theta}$m 0.5에서는 2∼3주 이후 $NO_3\;^--N$가 발생되지 않았다. 그러나 $NH_4\;^+-N$의 발생량은 위와 반대경향을 보여, 수분함량이 증가함에 따라 발생량이 증대되는 경향을 보였다. 전 질소에 대한 무기태 질소의 비율로 나타낸 질소의 무기화율은 낮은 수분조건에서는 꾸준히 증가하였으나, 높은 수분조건에서는 초기 큰 폭의 감소가 발생된 후 서서히 증가되는 경향을 보였다. 이상의 결과를 종합할 때, 토양내 유기물 시용시 지력 유지 측면에서 토양내 수분조건은 대단히 중요하며, 높은 수분조건에서는 질소 손실량 증대에 의한 지력 감소가 발생될 것으로 예측되었다.${\theta}$ m 0.2 정도의 적정 수분조건에서는 양호한 통기성과 수분유지로 인한 질소 손실을 줄일 수 있었다.
전국에 산재한 56개소의 하수 종말 처리장 중 21개소에서 혐기소화-탈수 오니 케이크를 수집하여 화학적인 성분을 분석, 조사하였고, 성분 분석한 오니 중 용인 하수 종말 처리장에서 채취한 오니를 0, 12.5, 25, 50, $100Mg\;ha^{-1}$ 수준으로 처리한 토양의 질소 무기화율을 검토한 결과는 다음과 같다. 오니의 pH는 6.4~8.3의 범위였으나 82% 가 7.0 이상이었다. 유기탄소 함량은 14.0~30.1% 의 범위였다. 전질소 함량은 2.3~6.0%의 범위였고 이 중에서 암모늄태 질소가 $291{\sim}4,284mg\;kg^{-1}$ 이었고 질산태질소는 $1.4{\sim}58.8mg\;kg^{-1}$ 무기태 질소가 전질소 중 0.9~11.9%를 차지하였다. 총인은 0.9~2.9% P의 범위였으며, 편차가 0.4%로 적었다. K은 $1.0{\sim}4.9g\;kg^{-1}$, Ca은 $1.1{\sim}11.6g\;kg^{-1}$, Mg 은 $2.9{\sim}8.4g\;kg^{-1}$, Na은 $1.1{\sim}6.1g\;kg^{-1}$의 범위였다. 중금속의 총함량은 Cd $2.86{\sim}58.22mg\;kg^{-1}$, Cu $144{\sim}5,417mg\;kg^{-1}$, Cr $ND{\sim}5,784.6mg\;kg^{-1}$, Mn $358.5{\sim}5.466.9mg\;kg^{-1}$, Ni $55.6{\sim}1,315.5mg\;kg^{-1}$, Pb $ND{\sim}943.5mg\;kg^{-1}$, Zn $1,470{\sim}8.083mg\;kg^{-1}$등의 범위였다. 오니 생산 최종 공정에서 혐기 소화과정을 거친 오니를 처리한 토양 배양 실험에서 토양 내 전질소의 함량은 거의 변화가 없었다. 그러나 암모니아태 질소의 함량은 급격한 감소 경향을 나타냈고 질산태 질소의 함량은 뚜렷한 증가 경향을 보였다.
토양검정에 의한 유기자원 시비처방 효과를 구명하기 위하여 감자를 대상으로 포장시험을 실시하였으며, 유기자원 시비량은 유기자원의 질소, 인산, 칼륨 성분함량에 무기화율을 적용하여 결정한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 질소 및 칼리의 이용효율은 화학비료와 유기자원처리의 차이가 없었으며, 인산의 이용효율은 0.1% 수준에서 유기자원구에서 높았다. 2. 감자 수확 후 토양화학성은 전기전도도, 질소 및 인산 함량이 유기자원구에서 높았다. 3. 감자 잎·줄기의 무기성분 중 질소 함량은 화학비료구에서 가장 높았고, 무처리구에서 가장 낮았다. 인산 및 칼륨 함량은 무처리구에서 가장 높았다. 인산은 화학비료구와 유기자원구의 차이가 없었고, 칼륨은 화학비료구에서 함량이 더 높았다. 4. 뿌리의 무기성분 함량도 잎·줄기에서와 같은 경향을 보였지만 건물중에 있어서는 수량이 많았던 유기자원구에서 가장 높았다. 5. 화학비료구와 유기자원구간 초장, 경수, 경경 및 엽색도는 차이가 없었지만 무처리구보다 높았다. 6. 괴경수량, 상서수량은 유기자원구에서 화학비료구보다 높은 경향이었으며 무처리구보다 높았다. 7. 지상부생체중과 T/R율은 유기자원구>화학비료구>무처리구 순이었다. 8. 초장은 경수, 경경, 괴경중, 상서중, 지상부생체중, T/R율 및 감자의 건물함량과 양(+)의 상관관계가 인정되었으며, 괴경중은 초장, 경수 및 경경과 양(+)의 상관관계가 인정되었다. 괴경중이 높을수록 상서중도 높았고, 지상부생체중이 높을수록 수량도 높은 양(+)의 상관관계가 인정되어 수량을 키우기 위해서는 지상부도 적정 이상으로 키우는 양분공급이 필요하다. 9. 이상의 결과를 볼때 본 연구에서 유기자원으로 처방한 시비방법은 화학비료대비 적정한 유기자원 처방법으로 활용가능하며, 후작물 재배에도 유리할 것으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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