농법에 따른 토양성분과 $N_2O$ 발생량, 탈질세균 수, 탈질세균의 군집 구조와 T-RFLP 패턴을 계절별로 조사하였다. 토양성분 분석결과 총 탄소량과 총 유기탄소량은 유기농법에서 각각 1.57%, 1.28%, 무농약 농법은 1.52%, 1.24%, 관행농법은 1.40%, 0.95%로 친환경농법에서 유기 탄소량이 비교적 높게 나타났다. $N_2O$ 발생량은 5월과 11월 토양이 높았지만 속도는 8월 토양이 빨랐다. 탈질세균 수는 유기농토양은 평균 $1.32{\times}10^4MPN/g$,무농약 토양은 평균 $1.17{\times}10^4MPN/g$, 관행농 토양은 평균 $6.29{\times}10^3MPN/g$으로 친환경농법 토양이 관행농법 토양에 비해 탈질세균 수가 많은 것을 확인하였다. 계통수 분석 결과, 전체 10개 Cluster 중 유기농법 토양이 6개의 Cluster에 분포되어 친환경 농법 토양이 다양한 군집을 갖는 것을 확인하였다. T-RFLP 패턴의 PCA profile 분석 결과, 유기농법은 넓은 분포를, 관행농법은 좁은 범위의 분포를 나타내고, 무농약농법은 유기농법과 관행농법의 중간에 분포하는 것으로 확인되었다. 따라서 계절과 농법에 따라 탈질세균의 분포와 군집구조가 달라지는 것을 확인하였다.
본 연구에서는 경유와 윤활유로 오염된 토양에서 유류분해능이 우수한 분해균주 5종을 분리하여 동정하였고. 분리된 미생물을 이용하여 실험실 및 현장 Pilot Test 수행으로 현장 복원에 필요한 설계인자를 도출하여 실제 현장 토양복원에 적용하였다. 미생물의 투입량은 2.0 $\times$$10^{6}$ CFU/g 이상으로 투입하고, 투입 영양분의 조성은 오염된 탄소원의 몰비 농도와 비교하여 질소원으로는 황산암모늄, 요소, 질산암모늄 등을 질소 몰수로 첨가하구 인산원으로는 인산칼륨, 이인산칼륨 등을 인산 몰수로 공급하여 토양의 C/N/P 비율이 100:10:1~ 100:1:0.5 범위 이내로 조절되도록 오염 토양에 영양분을 공급하였으며, 경작 횟수는 3회/주 이상으로 수행하여 오염토양 TPH 5,000ppm을 40일 동안 2,000ppm 이하로 복원하였으며, 이때 생분해상수 k는 0.0229/day로 확인되었다.
지상부 및 토양중 탄소축적에 미치는 시비의 효과와 클론간(5개의 버드나무 클론과 1개의 잡종 포플러 클론)의 특성을 규명하기 위한 목적으로, 목재에너지 공급을 위해 1987년 미국 뉴욕주립대 연습림에 조성된 버드나무(Salix spp.)조림지를 대상으로 1992년과 1993년 겨울에 분석용 지상부와 토양시료를 채취하여 탄소축적량을 측정하였다. 시비구에 매년 N(336kg/ha), P(112kg/ha) 및 K(224kg/ha)를 시비하였으며, 조림지에 식재된 모든 공시목은 매년 벌채되었다. 시비처리된 버드나무 클론SV1의 지상부 탄소축적량은 5.4t/ha/yr(6년생뿌리)와 6.8t/ha/yr(7년생뿌리)로써 전체 클론중 가장 높게 나타났다. 전체 클론에 대한 부위별 평균 탄소함량은 수간목부에서 57.1~57.5%, 수피에서 54.0~55.4%, 그리고 생지에서 55.6~56.5%로 분포하였다. 시비처리에 의한 지상부 탄소축적량의 증가가 1992년에 전체 클론 중 2개 클론(SA2, SA22)에서만 있었으며(시비와 클론간 교호작용(交互作用)), 1993년에는 대조구와 시비구간에는 유의적인 차이가 없었다. 토심별(0-10, 10-20, 20-40cm) 토양중 탄소축적량은 대조구와 시비구간에 차이가 없었다. 클론간 토양 탄소축적량은 1992년 0-10cm 토심에서만 유의적인 차이가 있는 것으로 나타났는데, 이것은 클론에 의한 영향보다는 토양중 자갈함량의 차이에 의한 것으로 사료된다. 본 연구에서 나타난 클론과 시비간 교호작용(交互作用) 때문에 지상부 탄소축척에 대한 시비처리효과의 평가는 각 클론내에서 실시되어야 할 것으로 사료된다.
휘발성 훈증제인 cis-와 trans-1,3-D의 각각에 대한 분해력 향상은 몇몇 연구자들에 의해 이루어져왔다. 본 연구는 cis-와 trans-1,3-D에 대해 서로 다른 속도에서 각각의 분해력 증진과 미생물과의 관련성을 조사한 것으로, 미생물이 휘발성을 갖는 독성 유기화합물의 분해를 향상시키는 데 관여하고 있음이 관찰되었다. 1,3-D로 야외(field)처리되어 적응되어 왔던 토양으로부터, 1,3-D의 분해가 확인된 토양시료를 채취하여 1,3-D를 분해할 수 있는 혼합 배양세균을 분리하였다. 이렇게 분리된 혼합 배양세균은 cis-1,3-D보다는 trans-1,3-D를 더 빨리 분해 시켰으나, 미생물 성장을 위한 탄소원으로 cis-와 trans-1,3-D만이 제공되었을 때는 분해가 일어나지 않는 반면, 적절한 2차 탄소원들이 존재할 때에는 cis-와 trans-1,3-D를 분해시켰다. 따라서, cis-와 trans-1,3-D의 분해는 공동대사과정(cometabolism)인 것으로 판단된다. 두 이성질체는, 토양여과액(soil leachate), tryptone, tryptophan, alanine이 포함된 시료가 2차 탄소원으로 제공되었을 때에는 분해가 이루어졌으나, 고온고압하에서 멸균시킨 토양추출액(soil extract), glucose, yeast extract 및 indole이 포함된 시료가 2차 탄소원으로 제공되었을 때는 두 이성질체 모두를 분해시키지 못했다. 상업용 훈증제로 이용되는 cis-와 trans-1,3-D를 다른 속도로 개별적으로 분해하는 혼합 미생물군은 형태학적인 구별방법에 의해 4개의 독립된 순수 colony로 구성되어 있는 것으로 관찰되었다.
유류로 오염된 토양에 대해 토양경작법(Landfarming)을 적용하여 복원효율을 평가하였다. 복원 초기에는 주로 휘발에 의한 오염물질의 저감이 이루어졌으며, 이 후 미생물성장에 필요한 토양뒤집기와 질소원 영양물질의 공급으로 인해 미생물수가 복원초기에 비해 약 200배 증가하면서 약 30여일 경과 후 초기 20,000ppm에서 복원목표인 TPH의 토양오염우려기준 2,000ppm의 이하인 1,910ppm으로 감소하였다. 시간이 경과할수록 탄소원 섭취기질 부족으로 완만한 오염물질 감소속도를 나타내면서 최종적으로 TPH를 측정한 결과 1,288ppm으로서 제거효율 94%이상을 나타내었다.
제주도(濟州道) 삼나무 조림지(造林地)를 대상(對象)으로 원야조림(原野造林)에 의한 토양(土壤)의 화학적(化學的) 성질(性質)의 변화(變化)를 비교(比較) 검토(檢討)한 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1. 표토(表土)(0~10cm)의 전질소(全窒素), 전탄소(全炭素) 치환성(置換性) Ca, Mg, K 및 염기포화도(鹽基飽和度)에서 조림후(造林後) 임분(林分)의 폐쇄시기(閉鎖時期)인 10년(年)까지는 감소(減少)하는 경향(傾向)을 보였다. 그 후(後) 임분(林分)의 폐쇄(閉鎖)가 완료(完了)된 10년이후(年以後)부터는 증가(增加)하는 경향(傾向)을 보였으며 특(特)히 치환성(置換性) Ca, Mg은 많은 임분(林分)에서 급격(急激)한 증가(增加)를 보였다. 2. 토양(土壤)의 화학적(化學的) 성질(性質)의 수직분포(垂直分布)에 있어서 전탄소(全炭素), 전질소(全窒素), 치환산도(置換酸度), 치환성(置換性) Ca, Mg, K는 토심(土深)이 깊어질수록 감소(減少)하였으며 이 중 치환성(置換性) Ca, Mg은 10~20층(層) 이하(以下)에서는 거의 일정(一定)한 값을 보였다. 3. 폐쇄전(閉鎖前)과 폐쇄후(閉鎖後)의 토양양분량(土壤養分量)(ha, 50cm)은 전질소(全窒素), 전탄소(全炭素)에서는 거의 같았으나, 치환성(置換性) Ca, Mg, K는 폐쇄후(閉鎖後)에서 각각(各各) 1.8배(倍), 1.6배(倍), 1.5배(倍) 정도(程度) 많은 값을 나타냈다. 4. 전층(全層)의 양분량(養分量)에 대한 표층토(表層土)의 양분량(養分量)의 비율(比率)은 폐쇄전(閉鎖前)과 폐쇄후(閉鎖後)에서 각각(各各) 치환성(置換性) Ca이 30%와 50%, 치환성(置換性) Mg이 30%와 40%로 폐쇄후(閉鎖後)에서 많은 값을 나타내었으나, 전탄소(全炭素), 전질소(全窒素) 및 치환성(置換性) K에서는 거의 같은 값을 보였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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