W3와 W4는 질산성 질소의 농도가 자연 토양의 농도 범위에 있고 질산성 질소의 기여율도 토양이 각각 찔.8과 75%로 질산성 질소에 의한 오염이 없다고 볼 수 있다. Sl의 경우 토지 이용이 주거지와 상류에 밭 경작지가 있어서 생활 하수와 화학비료의 영향을 받고 있음을 알 수 있다. S2와 W6의 경우는 생활 하수와 화학비료의 영향이 48.1%와 48.2%로 거의 유사하게 영향을 주고 있음을 알 수 있다. Wl, W2 그리고 W7은 각각 73.2%, 82.7% 그리고 48.8%의 화학비료의 기여율로 보아 주로 화학비료의 영향을 받고 있다고 사료된다.
반응용액의 pH와 반응시간에 따른 용출실험 결과를 PHREEQC를 이용하여 용출된 중금속이 어떠한 화학적 형태가 우세한지 알아보고자 하였다. 용출용액에 용해된 Zn, Cd, Cu, Mn 및 Fe의 주요 존재형태는 free ion 및 sulfate complexes($metal-SO_4$)인 것으로 계산되었다. pH 5와 pH 3의 조건에서 각 원소의 화학적 존재형태는 서로 유사하고, 반응시간이 증가할수록 free ion 상태로 존재하는 비율은 감소하고 sulfate complexes로 존재하는 비율은 증가하는 경향을 보였다. pH 1에서 용출된 용액에 존재하는 각 원소의 화학적 존재형태는 sulfate의 농도가 크게 증가됨에도 불구하고 free ion 상태로 존재하는 금속이온의 함량의 증가비율보다 sulfate complexes로 존재하는 함량의 증가비율이 더 큰 것으로 예측되었다.
본 연구는 제주지역 농경지 이용유형과 토양특성별 미생물체량과 탈수소효소활성을 평가 하고자 수행하였다. 제주지역 밭(50), 과수원(50), 논(30), 시설재배(30) 토양을 3월에 채취 후 토양화학성과 탈수소효소활성, 미생물체량을 분석하였다. 밭 토양의 평균 pH는 6.3이었고 과수원, 시설재배지 토양은 조사지점간에 화학성분 함량의 차이가 크게 나타났다. 돈분퇴비를 시용하는 감귤재배농가의 토양 내 아연과 구리함량은 증가하는 경향을 보였다. 토양 탈수소효소활성과 미생물체량은 농경지 이용유형에 상관없이 비화산회 토양이 화산회토양보다 높았다. 탈수소효소활성은 밭 토양이 과수원, 논, 시설재배지 토양보다 2-4배 이상 높았고 비화산회토의 밭토양은 38.7 ug TPF $24^{h-1}g^{-1}$를 나타냈다. 미생물체량은 시설재배지 토양이 가장 많았으며 시설재배지 비화산회토양은 216.8 $mg\;kg^{-1}$였다. 시설재배지의 비화산회토양은 탈수소효소활성과 토양유기물($R^2$=0.59), 아연($R^2$=0.65), 구리($R^2$=0.66)의 함량간에 높은 정의 상관관계를 보였다. 화산회토의 밭토양은 유기물함량과 탈수소효소 활성간에 높은 부의상관관계($R^2$=0.57)를 나타냈다.
경작을 위해 토양에 공급하는 인산질 비료가 석회석을 이용한 안정화 적용 토양에서 비소의 용출에 미치는 영향을 회분식 실험과 칼럼실험을 통해 확인하였다. 토양은 폐석탄광인 옥동, 부국 탄광 주변 경작지에서 채취하였으며, 채취한 토양의 평균 비소 농도는 20.0 mg/kg으로 나타났다. 연속추출을 통해 비소의 지구화학적 이동성이 상대적으로 높은 토양을 선택하여 실험에 사용하였다. 석회석(3 wt%)과 토양을 혼합하여 안정화 적용 토양을 준비하고 농촌진흥청에서 제시한 경작지 토양 내 유효인산 기준을 바탕으로 인산질 비료(NH4H2PO4)를 토양과 혼합하였다. 이때, 석회석과 혼합하지 않은 비교토양을 준비하여 대조군으로 활용하였다. 토양으로부터 용출되는 비소의 농도는 인산질 비료의 공급량과 양의 상관관계를 나타냈다. 이러한 결과는 안정화 유무에 따라 큰 차이를 보이지 않았다. 용출액 내 인산염(PO43-)의 농도는 석회석을 혼합한 조건에서 상대적으로 낮은 결과를 보였는데, 이러한 결과는 PO43-와 석회석에서 용해된 칼슘 이온(Ca2+)의 결합침전에 의한 것으로 판단된다. 지속적으로 관개 수를 공급하는 경작환경에서 인산질 비료가 비소의 용출에 미치는 영향을 확인하기 위해 칼럼실험을 진행하였다. 칼럼실험 초기 10 P.V.까지는 토양으로부터 비소의 용출량이 석회석 혼합조건에서 더 적었지만 이후에는 석회석 혼합조건과 상관없이 유출 수의 비소 농도가 점차 증가하였다. 칼럼실험 이후 잔류토양을 건조시켜 연속추출을 실시한 결과 안정화 조건에 상관없이 실험 전 토양과 비교하여 상대적으로 이동 가능한 형태의 비소의 분율이 증가하였다. 이러한 결과는 석회석을 이용하여 토양 안정화 공법을 적용하여도 경작과정에서 공급하는 인산질 비료에 의해 토양 내 비소의 지구화학적 이동도가 증가하여 안정화 효과가 감소할 수 있음을 보여준다.
효율적인 논 토양의 양분관리를 위한 기초 자료를 제공하고자 경남지역 논 토양 260 지점의 화학성분 변동을 1999년부터 2007년까지 4년 주기로 분석하였다. 논 토양의 화학성분 평균 함량은 pH 5.7 (범위 4.4-7.6), 유기물 29 g $kg^{-1}$ (1-86), 유효인산 202 mg $kg^{-1}$ (2-1,218), 치환성 칼륨 0.32 $cmol_c\;kg^{-1}$ (0.04-1.80), 치환성 칼슘 5.4 $cmol_c\;kg^{-1}$ (0.4-33.1), 치환성 마그네슘 1.2 $cmol_c\;kg^{-1}$ (0.2-6.0) 및 유효규산 103 mg $kg^{-1}$ (21-742) 였다. 연도별 토양 화학성분 변동 특성을 요약하면 유효인산 함량은 1999년부터 이미 적정범위 보다 높았고 유효규산 함량은 아직까지도 많이 부족한 상태였으며 치환성 양이온은 칼슘과 마그네슘에 비해 칼륨이 상대적으로 높은 편이었다. 연도별 주성분 분석결과 Eigenvalue가 1.0 이상인 주성분은 2개였고 제1주성분 (PC 1)에 속하는 토양 화학성은 치환성 칼슘 (0.511), 치환성 마그네슘 (0.478), pH (0.402), 유효규산 (0.395) 및 치환성 칼륨 (0.392) 등 5개였으며 제2주성분 (PC 2)에 속하는 토양 화학성분은 유효인산 (0.664) 및 유기물 함량 (0.551) 등 2개였다. 토양 특성은 제 1주성분이 39.1%, 제 2주성분이 20.4%로서 전체 59.5%의 자료를 설명할 수 있는 것으로 나타났다. 논 토양의 화학성분을 주기적으로 모니터링 한 결과는 다양한 농업환경 변동을 이해하고 대응함으로서 지속적인 농업을 발전시키는 데 기여할 것으로 판단되며 이러한 관점에서 주성분 분석은 아주 유용하게 사용할 수 있을 것으로 기대된다.
참외의 시설재배면적이 증가함에 따라 재배기술과 소득은 향상되었으나 동일한 시설 내에서 같은 작물을 연작하고, 연중재배하므로써 연작장해가 많이 발생하고 있다(박 등, 1988). 연작장해의 주요 요인으로는 토양양분의 소모, 토양양분의 질적 악화, 토양반응 및 토양물리성의 악화, 독소의 집적, 토양병해충을 비롯한 유해 토양미생물의 증가 등을 들 수 있다(이, 1996). 특히 우리나라 시설재배지에서는 무기양분이 노지처럼 유실되지 않고 토양에 잔존해 있기 때문에 염류의 집적이 노지보다 많은데도 불구하고 다량의 가축분이나 무기양분을 과다시비하므로써 염류집적이 가중되고 있다. (중략)
여러가지의 선발된 미생물로 구성된 미생물비료는 토양 개량과 식물 생장 촉진을 위해서 여러 유기물과 결합하여 이용되기도 한다. 미생물 비료를 미생물 비료 단독으로 그리고 도시 가로수 부산물 퇴비, 가금류 분뇨 부산물, 레드클로버와 귀리의 피복작물 등의 유기물과 같이 토양에 처리하여 토양의 화학적 또는 생물학적 특성에 미치는 효과를 측정하였다. 액체상의 미생물 비료를 2년동안 3회 처리하였다. 미생물 비료 단독으로는 pH, K, 유기물 함량에 영향을 미치지 않았지만, 미생물비료의 처리는 2년 가을 모두 가금류 분뇨 부산물을 처리한 토양의 인산 함량을 증가시켰고, 첫해 가을에 퇴비를 처리한 토양의 칼슘함량을 증가시켰으며, 레드클로버를 처리한 토양의 Ca, Mg, 그리고 양이온교환용량을 감소시켰다. 미생물 비료는 레드클로버가 처리된 토양에서 첫 해 7월에 탈수소효소 활성을 증가시켰다. 미생물 비료는 유기물이 처리되지 않은 토양이나 퇴비가 처리된 토양에서 FDA의 가수분해도를 가끔 증가시켰다. 가금류 분뇨 부산물과 레드 클로버가 처리된 토양의 FDA 가수분해도와 가금류 분뇨 부산물이 처리된 토양의 탈수소효소활성은 미생물 비료의 처리로 감소하였다. 한편, 미생물 비료의 처리는 BIOLOG에 의한 토양 미생물 군락의 생리생태적 다양성에는 영향을 미치지 못했다. 따라서 토양의 미생물학적 특성에 미치는 미생물비료의 효과는 같이 투여되는 유기물의 종류에 따라 다양하다고 할 수 있으며, 탈수소효소의 활성은 레드클로버가 처리된 토양에서, 그리고 FDA 가수분해도는 퇴비와 귀리가 처리된 토양에서 가끔 증가했다.
중금속으로 오염된 농경지 토양을 효과적으로 보권하기 위해서는 토양 매체내에서 반응과정을 거치는 중금속의 동태와 이동성에 따라 한 가지 이상의 복원기술이 선택되어야 한다. 오염토양 복원 시 중요한 토양의 물질적 수리적 요인은 투수성, 공극성, 토성과 토양조직, 오염물질의 형태와 농도, 오염물질의 동태와 이동특성이다. 따라서 중금속으로 오염된 농경지 토양에 적용할 수 있는 복합복원기술 개발 방법을 기존의 사용하고 있는 적용 가능한 화학적 기술과 물리적 기술을 중심으로 검토하여 보았다. 심층토내 중금속을 제거하는 화학적 기술로서 토양세척이 있으나 이러한 단일 기술로는 효과적 복원이 어렵다. 따라서 토양세척기술이 가지고 있는 단점을 보완하기 위한 물리적 기술로 토양파쇄 기술이 있다. 그러나 토양세척과 토양파쇄 기술은 혼용하여 오염토양에 적용할 지라도 오염물질제거율은 높은 이류 흐름 지역에서는 확산유동에 의해 비율제한적으로 된다. 그러므로 선택된 두 가지 기술을 현장에서 효과적으로 적용하기 위해서는 오염토양 복원 시 공정별로 각각의 기술이 가지는 장단점을 파악하기 위해서는 기존 현장에서 기술 적용 시 발견된 문제점과 요인들을 검토하여야 한다. 또한 복원의 효율을 예측하기 위해서는 오염물질의 역학적 탈착, 유동과 이동을 포함하는 예상수학모형을 통해 오염토양의 이질성과 복합 반응에 의한 실질 심층토내에서의 유동 경로 정확한 특성을 파악하여야 한다.
벼-자운영 윤작재배에서 돈분액비의 수준별 투입이 토양화학성에 미치는 영향을 조사하였다. 시기별 토양내 주요성분의 함량은 다소 차이는 있지만 돈분액비의 투입과 자운영의 토양 혼입으로 인해 전반적으로 유기물, 질소, 유효인산, 칼륨, 칼슘 및 마그네슘의 함량이 돈분액비 투입 23일 후까지 점점 증가하는 경향이었으며, 벼 생육이 진행될수록 토양내 질소, 유효인산, 칼륨, 칼슘 및 마그네슘의 함량이 감소하는 경향을 나타내었다. 처리구별 토양내 주요 성분의 함량은 전반적으로 돈분액비의 투입량이 많을수록 유기물, 질소, 유효인산, 칼륨, 칼슘 및 마그네슘의 함량이 높은 함량을 나타내었으며, 이에 따라 벼의 생산량도 돈분액비의 투입량에 따라 유의성 있게 증가하는 경향을 나타내어 APLM0 처리구 대비 APLM 100 처리구에서 약 5.3% 증수효과를 보였다. 따라서 벼-자운영 윤작재배 실험 중 돈분액비의 수준별 투입은 수확량을 증대시키고 토양내에 다양한 영양분을 공급함으로써 토양의 질을 향상시킬 뿐만 아니라, 화학비료를 대체할 수 있는 방안이 될 수 있을 것으로 판단된다.
경작지의 과다 비료와 퇴비의 사용은 토양내 양분 축적을 증가시키며 잉여 양분은 지표유출 및 지하유출 과정을 통해 수질 오염과 녹조발생 등을 유발시킨다. 또한 토양내 과다 양분축적과 함께 지속적 작물 재배는 토양의 산성화를 초래하여 토양의 물리적 구조를 변화시켜 양분의 침출을 더욱 증가시킨다. 대청호 저수구역 내 경작은 대청호의 수질에 직접적 영향을 주기도 하며, 대청댐 수위상승시 침수되어 토양 내 양분이 용출되기도 한다. 본 연구는 대청댐 저수구역 내 경작지의 물리화학적 성상을 분석하여 대청호 수질관리 대책수립에 활용가능한 기초자료를 제공하고자 수행되었다. 대청호 저수구역 경작지 토양은 잉여양분이 이동 가능한 Sandy Loam 토양으로 분류되었다. 작물별 토양내 화학적 성상은 작물별 서로 다른 시비량에 크게 영향을 받는 것으로 나타났다. 그러나 농민의 경작방식과 미기후 변화 등도 경작지 토양의 화학적 성상변화에 영향을 주는 것으로 평가되었다. 경작지 토양내 양분양은 지하수 및 인근 하천의 수질 및 대청호 주요 녹조발생에 영향을 주는 것으로 나타났다. 논에서의 양분유출은 봄철 강우시 집중되었으며, 밭에서의 양분유출은 여름에서 가을까지의 기저유출 및 멀칭으로 인한 지표유출 등이 영향을 주는 것으로 나타났다. 하천내부의 과다한 식생과 경작지의 유기성 농업잔재물도 하천의 유기물 및 영양염류 증가에 기여하는 것으로 평가되었다. 본 연구결과는 대청호 녹조발생 저감을 위한 저수구역내 경작지 관리를 위한 우선 관리지역 지정 및 관리기법 선정에 활용될 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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