무토양재배시스템은 가급적 경량화이면서 집약적인 형태를 가지며, 환경보존차원을 위하여 밀폐형 순환식 재배시스템이 중시되고 있다. 무토양재배시스템은 DFT에서 NFT나 고형배지로 갈수록 외기의 환경변화에 대하여 비교적 근권부근의 환경변화가 크기 때문에 노출되어 있는 뿌리에 영향을 미치는 것으로 사료된다. (중략)
우리나라 유기채소는 대부분 시설재배에서 생산되고 있으나, 그 동안 시설재배는 다수확을 목표로 과다한 유기자재 투입에 의한 토양염류 증가로 인한 토양 내 문제점이 발생되고 있다. 따라서 본 연구에서는 고추 무경운 시설 유기재배 시 녹비작물 재배 효과를 검토하기 위하여 본 시험을 수행하였다. 1.녹비작물의 생육 및 수량 월동 녹비작물을 파종 74일 후에 조사한 결과 건물 수량은 10a당 호밀은 720kg, 보리는 530kg, 헤어리베치는 230kg, 완두콩과 잡초는 240kg 수준이었으며, 1일 생체중으로 10a당 호밀과 보리는 100kg, 헤어리베치는 65kg 정도 하루에 증가되었다. 녹비작물을 파종하지 않은 무처리와 발아율이 낮은 완두콩 재배구에서 빈 공간에 7종의 잡초가 발생되었는데, 쇠별꽃과 황새냉이 2종의 잡초 발생량이 99% 이상을 점유 건물수량은 135kg 수준이었다. 2.녹비작물의 무기성분 녹비작물 식물체의 질소농도는 완두콩과 헤어리베치가 4.5%, 보리와 호밀은 3~4% 수준이었다. 식물체내 칼리와 칼슘, 마그네슘의 함량도 완두콩과 헤어리베치가 호밀, 보리보다 높은 경향을 보였다. 녹비작물의 식물체내 인산 함량과 칼슘 그리고 마그네슘 함량은 녹비의 종류에 관계없이 1% 내외였으나, 칼륨은 식물체의 무기성분이 4~5% 수준으로 다량 원소 중 가장 높게 나타났다. 녹비작물의 지상부가 체내에 고정한 총 질소량이 10a당 호밀과 보리는 20.6~22.1kg으로 헤어리베치, 완두콩+쇠별꽃 보다 2배 이상 많았다. 인산과 칼리의 고정량도 호밀과 보리는 6.3~8.4kg/10a으로 헤어리베치와 완두콩+쇠별꽃에 비하여 2.7배 정도 많았고, 칼리의 고정량도 호밀과 보리는 24.7~28kg/10a으로 헤어리베치와 완두콩+쇠별꽃 보다 2배 정도 많았다. 그리고 녹비작물에 의하여 흡수된 칼슘량은 10a당 2~3kg 수준이었으며 마그네슘은 1.7~2.6kg 수준이었다. 3.녹비작물과 고추 재배에 따른 토양 화학성 변화 녹비작물 재배 토양의 pH는 무처리를 포함하여 재배 전 토양에 비하여 증가되었다. 녹비작물 재배 토양의 염류농도는 감소되었으며, 보리녹비를 제거한 토양의 염류농도는 현저하게 감소되었다. 호밀과 헤어리베치 재배 토양의 유기물함량은 변함이 없었으나, 무처리와 보리, 완두콩재배 토양에서는 감소되었으며, 녹비를 환원하여 고추를 재배한 토양의 유기물 함량은 호밀과 헤어리베치 재배 토양에서 감소되었다. 녹비작물 재배 토양의 총질소 함량은 감소되었으나, 녹비를 환원하여 고추를 재배한 토양의 총질소 함량은 증가되었다. 녹비작물 재배토양과 녹비를 환원 고추를 재배한 토양의 유효인산 함량은 감소되었다. 녹비작물 재배 토양의 양이온친환용량은 감소되었으나, 녹비를 환원하여 고추를 재배한 토양에서 양이온 치환용량이 증가되었다. 토양의 K, Ca, Mg 함량은 녹비작물 재배 토양과 녹비 환원 후 고추를 재배한 토양에서 감소되었다. 4.녹비작물 재배지 무경운 유기재배 고추의 생육 및 수량 녹비작물 재배 토양에 무경운으로 재배한 고추의 생육은 녹비 품종간에는 차이가 적었다. 고추 수확과수는 녹비작물을 재배하지 않은 무처리와 녹비 건물량이 적은 보리 예취이용구와 완두콩 및 헤어리베치 재배지가 보리와 호밀 재배지에 비하여 수확과수가 현저하게 많았다. 고추의 수량은 보리를 예취하여 이용한 처리와 녹비작물을 재배하지 않은 무처리 및 녹비량이 적은 완두콩과 헤어리베치 재배지가 화본과 녹비작물 재배지보다 많았다.
작물생육은 근권 부근의 온도와 밀접한 관계가 있다. 따라서 외부환경의 영향을 받기 쉬운 단순 경량화된 순환형 무토양재배시스템내의 양액 또는 배지의 온도 변화를 파악하여 환경조절을 통한 적정 생육환경을 조성할 수 있다면, 작물의 생산성에 기여할 수 있다. 본 연구는 순환식 무토양재배시스템의 위치별 온도 분포 및 배양액의 공급 과 온도변화와의 관계를 분석하였다.
시설재배 토양에 녹비작물 재배와 고추재배, 휴경을 반복하면서, 외부 유기자재 투입을 최소화 하고 2년 동안 토양에 물리, 화학성에 변화를 추적하여 궁극적으로 녹비작물을 이용한 유기고추 시설 무경운 재배기술을 개발 하고자 시험을 수행한 결과 1. 고추 시설재배지 녹비작물 재배가 녹비 수량 및 토양 이화학성에 미치는 영향 시설재배지의 겨울 녹비작물을 1월 30일 파종하여 4월 5일에 조사한 결과 수량은 호밀과 보리녹비가 $518{\sim}677kg/10a$로 완두콩과 헤어리베치 $287{\sim}354kg/10a$에 비하여 건물수량이 현저하게 많았다. 녹비작물의 식물체내 총질소 함량이 완두콩과 헤어리베치, 보리가 호밀에 비하여 많았으며, 보리가 타 작물에 비하여 $P_2O_5$, $K_2O$ 함량이 높았고, 두과작물인 완두콩과 헤어리베치가 화본 과인 호밀과 보리녹비에 비하여 CaO과 MgO 함량이 많았다. 녹비작물의 토양중 무기성분 고정량이 화본과인 호밀과 보리녹비의 총질소량은 10a당 $17{\sim}18kg$, $P_2O_5$, 4.7kg, $K_2O$$31{\sim}33kg$ 수준으로, 두과 녹비작물인 완두콩과 헤어리베치에 비하여 총질소, $P_2O_5$, 양이온인 $K_2O$ 높았으나, CaO과 MgO 고정량은 큰 차가 없었다. 2. 녹비작물 재배 후작 유기재배 고추의 생육 및 수량 겨울 재배 녹비작물을 트렉터로 로터리 작업하여 토양에 환원한 후 홍고추를 2007년 4월 27일 정식하여 조사한 결과 생육에 유의적인 차이를 보이지 않았으나, 고추 수량은 호밀녹비 재배지가 헤어리베치 재배지에 비하여 증수되는 경향을 보였다. 3. 시설재배지 2차 녹비작물 재배 시 녹비수량 및 토양 이화학성 2007년 12월 18일 2차 녹비작물을 파종 재배하여 생육량을 조사한 결과 건물 수량은 10a당 호밀은 720kg, 보리는 528kg, 헤어리베치는 230kg, 완두콩과 잡초는 217kg 수준이었다. 녹비작물 생체중의 일일 증가량은 호밀과 보리는 100kg/10a/day, 헤어리베치는 10a당 65kg 정도가 하루에 증가되었다. 녹비작물의 총질소 고정량은 화본인 보리와 호밀 녹비작물이 두과작물보다 건물수량이 많아서 2배정도 많았고, 인산은 $2.7{\sim}3.7$배, 가리의 고정량은 $2.2{\sim}2.6$배 정도 많았다. 4. 녹비작물 재배 후작 무경운 고추 유기재배의 생육 및 수량 2차 녹비작물 재배 토양에 무경운으로 풋고추를 2008년 4월 1일 정식하여 재배한 결과 녹비작물 종류에 따른 고추의 생육차는 인정되지 않았으나, 고추 수량은 무처리와 보리예취 이용 처리 및 녹비 생산량이 적은 완두콩 재배지에서 많았다. 5. 녹비작물과 고추 유기재배에 따른 시설토양 이화학성의 경시적 변화 비닐온실내의 토양에 무기화학성의 경시적 변화를 추적하여 본 결과 토양 pH는 녹비작물 재배 시 증가되는 경향을 보였으나, 고추재배 후에는 다시 토양 pH가 감소되었다. 토양에 EC는 녹비작물 재배 후 감소되었으나, 고추재배 후에는 다시 토양 EC농도가 증가되었다. 1차 녹비작물 재배 후에는 토양에 증가되었으나, 고추 재배 후에는 유기물함량이 감소되는 경향을 보였다. 토양에 총질소 함량은 녹비작물 2회 재배와 첫 번째 고추재배에서 감소되는 경향을 보였으나 두 번째 고추재배에서 급격한 증가를 보였다. 인산에 함량은 녹비작물재배와 고추 재배 시 미미하지만 공히 감소되는 경향을 보였다. 토양의 양이온 치환용량과 양이온인 토양 K, Ca, Mg함량은 녹비작물과 고추재배 시 감소되는 경향을 보였고, 고추재배에서는 같은 경향을 보였다.
무토양재배에서의 효율적인 관수량 결정은 정확한 증산량에 근거한다. 작물의 생육과 환경과의 관계 분석을 위해서 실제의 재배시스템 전체를 대상으로 하여 증산량을 연속적으로 측정하는 것은 현실적으로 어려우며, 가능하더라도 대규모의 시설이 필요하다. 따라서 작물의 실제 증산량을 위해서 개체 측정 등의 대표치를 이용하는 방법이 적용되고 있다. 본 연구에서는 일반적인 증산량 측정을 위해서 정량펌프를 이용한 측정 시스템의 구축 및 이 방법을 이용하여 관수량 제어를 위한 환경과 증산량과의 관계를 분석하였다. (중략)
우리나라의 시설재배면적은 51,237ha에 이르며 수경재배 면적을 제외하면 대부분 경운재배를 하고 있는 실정이다. 경운 작업은 대형 농기구를 이용하여 경운하기 때문에 시설내 토양 입자가 단립으로 잘게 부서지며 대형농기구로 인하여 토양이 답압되고 경운층 아래 경반층이 형성되어 뿌리 발육과 배수 불량의 원인을 제공하게 된다. 경운은 기존에 설치되어 있는 관수시설과 지주, 멀칭을 제거한 후 유기물을 투입하고 2~3회 경운작업 후 다시 소형농기구를 이용하여 이랑을 조성한다. 그리고 제거된 관수시설, 멀칭, 지주를 다시 설치하여야 하기 때문에 시설의 경운재배는 가장 고통스러운 악성노동을 수반하게 된다. 따라서 본 시험에서는 시설 고추 유기재배 시 무경운재배 효과에 대하여 검토하고자 전남 나주시 남평읍 평산리 "JD 중동통 미사질양토"에서 시험을 수행하였다. 2009년 3월 11일 "녹광" 고추 품종을 재식 거리 135${\times}$38cm로 정식하여 7월 27일까지 재배한 후, 시험포를 1/2로 나누어 트렉터를 이용하여 경운작업을 실시하고 2009년 8월 1일 억제작형으로 "녹광" 고추 품종을 정식하였다. 그리고 나머지 시험포 1/2은 전작물을 재배한 이랑에 경운작업을 생략하고 전작물 고추의 식물체는 지제부를 절단하여 분해되도록 고랑을 피복하였으며, 고추 포기와 포기 사이에 무경운으로 고추를 정식하여 시험을 수행하였다. 고추 정식 전 7월 30일에 경운 시험포에 10a당 29톤의 물을 관수하였으며, 무경운 시험포에는 10a당 48톤의 물을 관수하고, 관수 2일 후 시험포의 습도와 이랑에 발생되는 균열수를 조사하였다. 이랑의 수분함량은 표토 0.23%, 토양 30cm 깊이의 수분함량은 0.18%로 경운방법에 따라서 차이가 없었으나 토양 20cm 깊이의 수분함량은 경운은 0.25%, 무경운은 0.14%로 경운재배 토양에 비하여 뿌리의 주요 분포지역인 작토층의 수분함량이 44% 정도 낮았다. 그리고 경운재배 이랑에서는 7~35cm 정도 되는 균열이 m당 22개정도 발생되었으나 무경운에서는 관찰되지 않았다. 시설 토양의 생물다양성 지표가 되는 미소동물의 분포를 조사한(9월 16일) 결과 경운재배 토양에서는 보리톡톡기 등 8종 97개체가, 무경운 토양에서는 10종 101개체가 포획되었다. 경운 방법에 따른 시설 유기재배 고추의 수확과수는 주당 139~141과, 수량은 1,367~1,431g/주가 수확되고 10a당 수량은 경운재배가 2,790kg, 무경운재배는 2,666kg이 생산되어 경운방법에 따른 수량 차는 인정되지 않았다. 경운방법에 따른 경영비를 분석한 결과 무경운은 경운재배에 비하여 10a당 유기질 비료비 178천원, 대농구상각비 211천원, 노력비 261천원의 절감으로 경운재배 경영비 4,815천원/10a 대비 약 14%의 경영비가 절감되었다. 그리고 작기마다 반복되는 경운작업과 관수시설, 멀칭, 지주설치 작업을 1회 설치 작업으로 연속사용이 가능하여 시설재배에서 가장 고통스러운 악성노동의 회피가 가능하였다.
무경운 농법은 경작지의 토양을 교란시키지 않고 작물을 재배하는 방법으로, 토양의 물리성 개선과 토양 침식 예방, 생산비 절감 등의 효과가 있어 전 세계적인 인정을 받고 있는 농업기술이다. 그러나 아직까지 무경운의 재배 지속 기간 등 많은 의문이 제기되고 있으며, 국내 환경조건에 맞는 실험적인 연구가 미흡한 실정이다. 이에 본 연구에서는 최적관리기법의 하나인 무경운(No-till)을 적용한 밭의 오염물질 저감효과를 장기적으로 살펴보고자 2011년부터 2014년까지 4년간의 모니터링을 실시하였다. 무경운 농법을 적용하기 위하여 동계피복작물(밀, 보리)을 재배작물 정식하기 전해 겨울에 파종하여 이듬해 6월 말 수확하였다. 이후 7월에서 8월 사이 재배작물(들깨, 무)을 정식하였다. 시비는 2011년에는 축산퇴비, 2012년에는 축산액비 그리고 2013년과 2014년에는 화학비료를 시비하였으며, 매년 경운과 무경운의 시비량은 동일하게 처리하였다. 유출 시험포의 면적은 $150m^2$(폭 5 m, 경사장 30 m)이며, 8개(경사도 3% 4개, 경사도 8% 4개)의 시험포를 조성하여 각각 2개씩 경운(관행)과 무경운을 적용하였다. 모니터링은 재배작물(들깨, 무) 정식 이후부터 작물 수확 전까지 강우사상에 대하여 이루어졌으며, 연구기간동안 총 13회의 강우 사상에 대하여 조사를 실시하였다. 경운대비 무경운 시험포의 평균 오염부하 삭감율을 분석한 결과 경사도 3% 시험포의 경우 BOD는 35.1%, $COD_{Cr}$은 37.4% 그리고 영양염류인 TN과 TP는 각각 36.9%와 33.5%가 삭감된 것으로 조사되었으며, 경사도 8% 시험포의 경우 BOD가 36.4%, $COD_{Cr}$은 45.8%, TN과 TP는 각각 45.5%와 40.6%가 삭감된 것으로 나타났다. 우리나라에서는 경운(관행) 농법이 영농관리 차원에서 대부분 이용되고 있으나, 본 연구 결과에 기초할 때 무경운 농법으로 영농할 경우 강우유출수 및 하천으로 유입되는 비점오염부하를 효과적으로 제어할 수 있을 것으로 기대된다.
시설채소 무경운 유기재배와 분할관수 효과를 구명하고자 시험을 수행한 결과 1회 전량 관수한 경운재배 토양의 수분함량은 30 cm 깊이까지 관수개시 후 급격하게 증가 후 다음 관수 직전까지 계속하여 감소되었다. 경운 토양의 수분함량 편차는 토양이 깊어질수록 감소되었다. 1회 전량 관수한 무경운 토양 표토와 지하 20 cm 깊이의 수분함량은 해가 뜨기 시작하면 증가되고 야간에는 감소되는 증발산에 의한 주기적인 일변화를 보였다. 그리고 2회 분할 관수한 경운 표토와 무경운 표토와 지하 20 cm 깊이까지의 수분함량은 증발산에 의한 주기적인 일변화를 나타내었다. 토양의 염류농도는 관수 후 증가되기 시작하여 다음 관수 직전까지 계속하여 감소되었으며, 토양이 깊어질수록 염류농도 증가 시간은 지연되었다. 무경운 표토의 염류농도 오전 11시부터 정오 12시 사이에 증가되기 시작하여 오후 2~6시경을 정점으로 1일 1회 증가와 감소되는 증발산작용에 의한 일변화를 보였다. 30 cm 깊이의 무경운 토양에서는 염류농도의 일변화가 측정되지 않았다. 토양수분 함량과 염류농도는 경운방법에 관계없이 정(+)의 상관관계를 나타내었다. 무경운 토양에서 재배된 고추의 생육은 경운 토양에서 재배된 고추에 비하여 생육이 억제되는 경향을 보였다. 경운방법에 관계없이 50%씩 2회 분할 관수한 토양에서 재배된 고추는 1회 전량관수에 비하여 주지의 길이와 경경 등 생육이 증가되는 경향을 보였다. 고추의 수확과수는 1회 전량관수에 비하여 2회 분할 관수가 경운과 무경운 처리에서 각각 49%와 47% 정도 현저하게 증가되었다. 고추 수량은 무경운 재배가 관행 경운재배에 비하여 8% 정도 증수되었다. 2회 분할관수의 고추 수량이 1회 전량관수에 비하여 수확과수의 증가로 경운 재배에서는 36%, 무경운 재배에서는 39% 정도 현저하게 증수되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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