수계 내 질소의 증가는 부영양화나 녹조 및 적조현상을 유발하여 수계의 파괴 및 물의 자정능력을 저하시켜 전세계적으로 중요한 환경문제가 되었다. 수계 내 질소의 가장 일반적인 형태는 암모늄(NH4+)이온의 형태로 폐수로부터 유입되는 가장 많은 부분을 차지하고 있으며 부영양화의 주요 원인이 되고 있어 암모늄 제거에 있어 적절한 처리 및 방안이 필요하다. 본 연구에서는 생장력이 좋은 바이오매스 중 하나인 수단그라스를 적용하여 바이오차를 생산하였으며, 200℃-400℃ 탄화 온도 조건 변화에 따른 과정에서 생성된 수단그라스 바이오차를 활용하여 암모늄 이온, 10~100ppm 농도 변화에 따른 흡착능력 분석하였으며, 이 결과를 통해 흡착제로써 활용 가능성을 평가하고자 하였다. 탄화반응으로 인해 수단그라스의 화학구조가 분해되면서 바이오차의 탄소 및 고정 탄소함량이 증가하였다. 바이오차의 pH는 탄화 온도가 높을수록 pH와 전기전도도가 높아지면서 전기전도도로 인해 양이온에 대해 높은 흡착 가능성을 보였다. 흡착실험 결과를 바탕으로 NH4-N의 농도가 높아지면서 최대 54.5%, 최저 17.4%의 제거효율을 보였으며, 탄화 온도가 높을수록 바이오차의 기공 및 비표면적 증가로 인해 오염물질의 흡착이 용이해져 NH4-N의 제거효율이 높아졌다. FT-IR 분석 결과, 탄화반응의 고온으로 인해 전체적인 표면 작용기의 감소가 나타났다.
본 시험은 충청남도 당진군에 소재한 대호간 척지내 시험포장에서 전작물로 벼 재배된 곳을 밭으로 전환하여 공시 초종으로 옥수수 2품종 (수원19호, P3156), 수수$\cdot$수단그라스 2품종 (Jumbo, Speedfeed) 그리고 청예용 피 1품종(제주재래종)를 2002년에서 2003년까지 2년간 수행되었다. 각 작물재배구의 계절별 토양 염류토는 각 작물구 모두 생육초기에는 낮게 유지한 후 기온상승과 함께 약간 높아지는 경향을 보이다가, 장마 후 수확기에는 다시 낮아졌다. 건물수량은 사료용 피가 가장 높았으며 수수x수단그라스 교잡종 그리고 옥수수 순으로 나타났다. 조단백질 함량은 $수수\cdot$수단그라스 교잡종이 가장 높았으며, NDF 함량과 ADF 함량은 사료용 피>수수$\cdot$수단그라스 교잡종>옥수수 순으로 높았으며, 식물체 중 나트륨(Na) 함량은 사료용 피가 옥수수나 수수$\cdot$수단그라스 교잡종 보다 매우 높게 나타났다. 간척농지를 밭으로 전환하여 시험한 결과는 사료가치는 다소 낮지만 생육상황, 건물생산성면에서 사료용 피가 가장 적합한 여름철 사료작물이라 사료된다.
본 연구에서는 논에서의 조사료 생산을 위한 작부형태별 우분액비의 시용효과를 규명하기 위하여 총체보리+수수$\times$수단그라스 교잡종 이모작구 그리고 헤어리베치를 녹비작물로 이용한후 수수$\times$수단그라스 교잡종 일모작구로 하여 논에서의 다양한 조사료 작부 형태를 배치하고, 수수$\times$수단그라스 교잡종의 생산성 및 사료가치를 조사하였다. 그리고 처리구별 토양의 지력증진 효과를 분석함과 동시에 우분액비의 시용과 경작형태에 따른 용탈수중 $NO_3$-N, $NH_4$-N 및 $PO_4$-P 등을 분석하여 환경오염에 미치는 영향을 조사하였다. 본 연구는 수수$\times$수단 그라스 교잡종의 생산성과 환경에 미치는 영향을 평가하고자 2006년 5월부터 2009년 4월 까지 3년 동안 전라북도 김제군 백산면 시험포장에서 완전임의배치 3반복으로 수행되었다. 수수$\times$수단그라스 교잡종은 총체보리와 이모작의 경우가 헤어리베치를 이용한 일모작에 비해 수량이 현저하게 증가하였다(P<0.05). 그리고 수수$\times$수단그라스 교잡종의 조단백질, NDF, ADF 및 TDN 함량은 처리구간에 큰 차이는 나타나지 않았다. 총체보리와 이모작구에서의 OM, T-N 및 $P_2O_5$ 함량은 녹비작물로 이용된 일모작구에 비해 높았다. 그리고 우분액비시용에 따른 토양 내 pH와 OM 농도는 시험전에 비해 시험종료 후에 현저하게 증가하는 경향을 나타냈다. 또한 이모작구와 일모작구에서 T-N 함량은 시험전에 비해 시험종료 후에 현저하게 증가하는 경향을 나타냈다(P<0.05). 경작형태별 우분액비 시용에 따른 토양내 양이온치환용량 ($Ca^{2+}$, K, Mg 및 Na) 농도는 시험 전에 비해 시험종료 후에 현저하게 증가하는 경향을 나타냈다(P<0.05). 또한 경작형태별 우분액비 시용에 따른 용탈수중 $NO_3$-N, $NH_4$-N 및 $PO_3$-P의 농도는 경작형태에 따른 확실한 차이를 보여주지 않았다.
파종기(播種期)를 이동(移動)할 때 수수, 수단그라스, 그리고 수수${\times}$수단그라스 교잡종(交雜種)의 생육(生育), 건물축적(乾物蓄積) 및 성분함량(成分含量)의 변화(變化)에 미치는 영향을 알고져 $1981{\sim}'83$년(年)에 포장시험(圃場試驗)으로 실시(實施)하였다. 파종기(播種期)는 4월(月) 16일(日)부터 2주일(週日) 간격(間隔)으로 7처리(處理)를 두었던 바 그 얻어진 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1 수수속작물(屬作物)들을 4월(月) 중순(中旬)(평균(平均) 기온(氣溫) $10^{\circ}C$전후(前後))에 파종(播種)하면 출현소요일(出現所要日)은 $12{\sim}13$일(日)이 걸렸고 6월(月) 하순(下旬)($22^{\circ}C$전후(前後))에 파종(播種)하면 5일(日) 정도로 단축되었다. 출현일(出現日)로부터 출수(出穗)까지의 일수(日數)도 세 작물(作物) 모두 조기파종(早期播種)에서 길었고 만기파종(晩期播種)에서 짧았다. 2. 1회예취시(回刈取時)까지의 시기별(時期別) 초장변화(草長變化)에서 P.931은 조기파종(早期播種)에서는 짧고 늦게 파종(播種)했을 때에 많이 자라서 4.5m이상(以上)에 이르렀으나 수단그라스는 전기간중(全期間中) $2{\sim}2.5m$에 불과했다. 주당(株當) 엽면적(葉面積)은 조기파종구(早期播種區)에서는 8일중순(日中旬)에 최고(最高)에 달했으나 만기파종(晩期播種)에서는 10월(月) 상순(上旬)까지 계속 증가하였다. 3 작물별 년간(年間) 건물수량(乾物收量)은 수수가 가장 많았고 수단그라스가 가장 적었다. 파종기(播種期)가 늦어짐에 따라 각작물(各作物)의 건물수량(乾物收量)은 점차 감소(減少)되어 가는 경향이었지만 P. 931은 6월(月) 하순(下旬)까지도 ha당(當) 10톤 이상의 비교적 높은 수준을 유지(維持)하고 있었다. 4. 각작물(各作物)의 RGR, LWR,은 생육초기(生育初期)에 높았고 8월(月) 중순(中旬) 이후(以後)에는 현저히 감소(減少)하였다. 5. 식물체(植物體)의 부위별(部位別) 단백질(蛋白質) 함량(含量)은 엽(葉)에서는 높았고 경(莖)에서는 낮았으며 생육(生育) 시기별(時期別)로는 어릴 때 높았고 생육기간(生育期間)이 경과(經過)하면서 점차 낮아졌다. NFE의 함량(含量)은 이와 반대(反對)의 경향이었다.
대학 부속농장의 밭 토양을 선정하여 토양 중 AMF 밀도 향상과 토양 물리성 개선을 위하여 기주작물로서 겨울작물인 보리와 호밀, 여름작물인 수단그라스와 콩을 재배하는 작부체계 유형별로 AMF 밀도 변화와 토양특성을 조사하였다. 재배작물의 생산량은 겨울작물 중 호밀을 재배한 포장 ($3,045kg\;10a^{-1}$)이 가장 높았으며, 호밀 재배 후 여름작물 중 수단그라스를 재배한 포장 ($2,757kg\;10a^{-1}$)과 보리를 재배한 후 콩을 재배한 포장 ($1,628kg\;10a^{-1}$) 순으로 건물 생산량을 보였다. 유기물 함량에서는 큰 변화는 인정되지 않았으나 입단화율은 보리를 재배한 포장이 45.7%, 호밀을 재배한 후 수단그라스를 재배한 포장에서 45.1%로 높아졌다. 포자밀도는 겨울작물을 재배한 포장이 전체적으로 증가하는 경향을 보였고, 여름작물은 수단그라스를 재배한 포장에서 건토 1 g당 64개로 콩을 재배한 포장보다 증가하였다. AMF 외생균사 길이는 겨울작물이 건토 1 g당 1.5~2.0 m 수준이었으며, 여름작물은 수단그라스를 재배한 포장이 건토 1 g당 2.6~2.9 m, 콩을 재배한 포장이 건토 1 g당 1.7~2.2 m 수준으로 대조구보다 높게 나타났다. 토양 중 Glomalin 함량은 작물을 재배한 포장이 대조구보다 높은 함량을 나타내었다. 그 중에서도 보리를 재배한 후 이어 콩을 재배한 포장에서 건토 1 g당 1.7 mg로 가장 높게 나타났다. 이상의 결과에서 인삼 재배 예정지의 토양관리를 위한 작부체계는 겨울작물의 보리를 재배한 다음 여름작물의 수단그라스를 재배하는 유형이 AMF 포자밀도 향상과 토양 물리성 개선에 효과적인 것으로 밝혀졌다.
본 시험은 수단그라스와 청예 대두와의 간작과, 단작재배시 생육단계별 채식율 및 자유채식량을 검토하기 위하여 실시 하였다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 수단그라스와 대두 간작재배는 단작에 비하여 단백질 함량을 증가시키는 경향이 뚜렷하게 나타났으나 ADF 함량에 있어서는 차이를 나타내지 않았다. 채식율(엽, 경, 수)은 통일 생육단계에서 간작재배가 단작에 비하여 높게 나타났으나, 유기숙 이후부터는 간작 단작 모두 떨어지는 경향을 보였다. 또한 생초의 자유채식량에 있어서도 같은 경향을 보였으며, 특히 간작의 180cm구는 $516.7g/kg^{0.75}$으로 가장 높은 채식량을 보였던 반면, 황숙기구는 $197.6g/kg^{0.75}$로 가장 적은 수치를 보였다. 건물섭취량은 간작구가 단작에 비하여 통일 생육 단계시 채식량이 높은 경향을 보였으며, 특히 간작의 유숙기구는 $98.4g/kg^{0.75}$으로서 가장 높은 채식량을 나타냈다. 간작구의 단백질 섭취량은 180cm, 250cm, 수잉기, 출수기, 유숙기에 각각 9.6, 8.5, 7.2, 7.2, $7.2g/kg^{0.75}$으로 높은 수치를 보였지만, 단작은 5.5, 4.2, 4.0, 4.8, $3.7g/kg^{0.75}$으로 간작에 비하여 매우 떨어지는 경향을 보였다. 이상의 결과를 종합해 볼 때 수단그라스 교잡종과 대두와의 간작은 단작재배에 비하여 채식율, 채식량, 단백질 섭취량을 증가시켜주는 재배 방식으로 사료된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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