• 한국환경농학회지
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• 제42권1호
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• pp.44-51
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• 2023

Nitrogen fertilizer is an essential macronutrient that requires repeated input for crop cultivation. Excessive use of nitrogen fertilizers can adversely affect the environment by discharging NH₃, NO, and N₂O into the air and leaching into surrounding water systems through rainfall runoff. Therefore, it is necessary to develop a technology that reduces the amount of nitrogen fertilizer used without compromising crop yields. Fertilizer deep placement could be a technology employed to increase the efficiency of nitrogen fertilizer use. In this study, a deep fertilization device that can be coupled to a tractor and used to inject fertilizer into the soil was developed. The deep fertilization device consisted of a tractor attachment part, fertilizer amount control and supply part, and an underground fertilizer input part. The fertilization depth was designed to be adjustable from the soil surface down to a depth of 40 cm in the soil. This device injected fertilizer at a speed of 2,000 m²/hr to a depth of 25 to 30 cm through an underground fertilizer injection pipe while being attached to and towed by a 62-horsepower agricultural tractor. Furthermore, it had no difficulty in employing various fertilizers currently utilized in agricultural fields, and it operated well. It could also perform fertilization and plowing work, thereby further simplifying agricultural labor. In this study, a newly developed device was used to investigate the effects of deep fertilizer placement (FDP) compared to those with urea surface broadcasting, in terms of rice and soybean grain yields. FDP increased the number of rice grains, resulting in an average improvement of 9% in rice yields across three regions. It also increased the number of soybean pods, resulting in an average increase of 23% in soybean yields across the three regions. The results of this study suggest that the newly developed deep fertilization device can efficiently and rapidly inject fertilizer into the soil at depths of 25 to 30 cm. This fertilizer deep placement strategy will be an effective fertilizer application method used to increase rice and soybean yields, in addition to reducing nitrogen fertilizer use, under conventional rice and soybean cultivation conditions.

• 한국환경농학회지
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• 제41권4호
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• pp.230-235
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• 2022

BACKGROUND: Ammonia gas emitted from nitrogen fertilizers applied in agricultural land is an environmental pollutant that catalyzes the formation of fine particulate matter (PM2.5). A significant portion (12-18%) of nitrogen fertilizer input for crop cultivation is emitted to the atmosphere as ammonia gas, a loss form of nitrogen fertilizer in agricultural land. The widely practiced method for fertilizer use in agricultural fields involves spraying the fertilizers on the surface of farmlands and mixing those with the soils through such means as rotary work. To test the potential reduction of ammonia emission by nitrogen fertilizers from the soil surface, we have added N, P, and K at 2 g each to the glass greenhouse soil, and the ammonia emission was analyzed. METHODS AND RESULTS: The treatment consisted of non-fertilization, surface spray (conventional fertilization), and soil depth spray at 10, 15, 20, 25, and 30 cm. Ammonia was collected using a self-manufactured vertical wind tunnel chamber, and it was quantified by the indophenol-blue method. As a result of analyzing ammonia emission after fertilizer treatments by soil depth, ammonia was emitted by the surface spray treatment immediately after spraying the fertilizer in the paddy soil, with no ammonia emission occurring at a soil depth of 10 cm to 30 cm. In the upland soil, ammonia was emitted by the surface spray treatment after 2 days of treatment, and there was no ammonia emission at a soil depth of 15 cm to 30 cm. Lettuce and Chinese cabbage treated with fertilizer at depths of 20 cm and 30 cm showed increases of fresh weight and nutrient and potassium contents. CONCLUSION(S): In conclusion, rather than the current fertilization method of spraying and mixing the fertilizers on the soil surface, deep placement of the nitrogen fertilizer in the soil at 10 cm or more in paddy fields and 15 cm or more in upland fields was considered as a better fertilization method to reduce ammonia emission.

• 한국토양비료학회지
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• 제16권1호
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• pp.77-83
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• 1983

논토양(土壌)의 생물적(生物的) 질소고정활성(窒素固定活性) 및 수도생육(水稻生育)에 미치는 볏짚시용(施用) (특(特)히 시용방법(施用方法); 표면시용(表面施用)과 혼층시용(混層施用))효과(効果)를 밝히기 위하여 황천(荒川) 충적토양(沖積土壌)과 회목(栃木) 화산회토양(火山灰土壌)을 충분(充墳)한 라이시메타 시험(試験)을 실시(実施)하여 다음과 같은 결과(結果)를 얻었다. 1. 볏짚시용(施用)은 혼층시용(混層施用), 표면시용(表面施用) 어느 경우에도 수도(水稻) 생육초기(生育初期) 1~2개월(個月) 사이에 작토(作土) 표층부(表層部) (0~1cm)의 질소고정활성(窒素固定活性), 특(特)히 광합성미생물(光合成微生物)에 의한 질소고정활성(窒素固定活性)을 현저(顕著)하게 증대(増大)시켰다. 2. 볏짚 시용방법(施用方法)에 따라서는 혼층시용(混層施用)보다도 표면시용(表面施用)하므로 더욱 현저(顕著)한 질소고정활성(窒素固定活性)의 증대(増大)를 보였으며, 표면시용(表面施用)은 수도(水稻)의 생육(生育) 정도(程度)에도 양호(良好)한 결과(結果)를 가져왔다. 3. 유수형성기(幼穗形成期)에 작토(作土)에 잔존(殘存)하는 볏짚, 수도근(水稻根), 토양(土壌)을 각각(各各) 채취(採取)하여 질소고정활성(窒素固定活性)을 비교(比較)한 결과(結果), 볏짚시용(施用)에 의한 표층부(表層部)에서의 질소고정활성(窒素固定活性)의 증대(増大)는 시용(施用)되어진 볏짚 및 그 근방(近傍)에서 발현(発現)된 것으로 판명(判明)되었다. 4. 제초제(除草剤)의 산포(散布)(단(但) MO입제(粒剤))는 제초제(除草剤) 무산포구(無散布区)보다 오히려 표층부(表層部) 볏짚의 질소고정활성(窒素固定活性)의 증대(増大)를 가져왔다.

• 한국토양비료학회지
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• 제16권1호
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• pp.56-63
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• 1983

호남야산(湖南野山), 신개간지(新開墾地) 토양(土壌)에서 대두(大豆)의 수량성(收量性)을 증대(増大)시키기 위(為)하여 인산질비료(燐酸質肥料)의 시용방법(施用方法) 및 시용량(施用量)을 검토(検討)한 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1. 인산질비료(燐酸質肥料)의 시비방법(施肥方法)에서는 전층시비구(全層施肥区)에서 가장 높은 수량(收量)을 나타냈으며 국부시용구(局部施用区)에서 수량(收量)이 가장 낮았다. 2. 인산질비료(燐酸質肥料)의 시비량별(施肥量別) 효과(効果)는 표층시비구(表層施肥区)에서는 인산흡수계수(燐酸吸收係数) 15%로 조절시용(調節施用)한 구(区)에서 수량(收量)이 높았으며 국부시비(局部施肥)와 전층시비(全層施肥)에서는 인산흡수계수(燐酸吸收係数) 10%로 조절(調節)한 시용구(施用区)에서 각각(各各) 수량(收量)의 증가(増加)가 현저(顕著)하였다. 3. 인산질비료(燐酸質肥料)를 다량시용(多量施用)한 구(区)에서는 대체(大体)로 경태(茎太)가 굵고 분지수(分枝数)와 협수(莢数)가 증가(増加)되었다. 4. 인산질비료(燐酸質肥料)의 다량시용(多量施用)에 따라 토양중(土壌中) 유효인산함량(有効燐酸含量)은 시험전(試験前) 9ppm에서 시험후(試験後)에는 48~223ppm로 증가(増加)되었으며 염기류(塩基類)의 함량(含量)도 대체(大体)로 증가(増加)되었다. 5. 식물체(植物體)의 인산흡수량(燐酸吸收量)과 수량(收量)과는 r=0.948로 정(正)의 유의상관(有意相関)이 인정(認定)되었다.

• 한국토양비료학회지
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• 제20권3호
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• pp.285-299
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• 1987

질소비료(窒素肥料)의 효율(效率)을 높임에 있어서 시용시기(施用時期)와 시비위치(施肥位置)는 두가지 중요(重要)한 기술적(技術的) 수단이다. 이 두 수단들 가운데 어떤 것이 더 중요(重要)하냐 하는 것은 시비량(施肥量)에 따라 다르다. 즉 시비량(施肥量)이 적을 때에는 분시회수(分施回數)를 늘림보다는 기비(基肥)를 어떤 위치(位置)에 시용(施用)하느냐가 중요(重要)하고, 시비량(施肥量)이 많을 때에는 시비위치(施肥位置) 못지않게 어떻게 분시(分施)하느냐도 중요(重要)하다. 대체(大體)로, 아직 열대지역(熱帶地域)의 농가(農家)에서는 시비량(施肥量)이 낮은 편이므로, 분시회수(分施回數)보다는 시비위치(施肥位置)를 적절하게 하는 것이 중요(重要)하다. 이제까지 얻어진 연구결과(硏究結果)들을 검토해 보면, 질소비료(窒素肥料)의 시비위치(施肥位置)에 있어서, 수도작(水稻作)에서는 심층시비(深層施肥)가 유효(有效)하고, 밭농사에 있어서는 토층중(土層中) 측조시비(側條施肥)가 유효(有效)하다는 결론(結論)을 도출(導出)할 수 있다. 그러나 수도작(水稻作)에 있어서의 심층시비(深層施肥)는 적절(適切)한 시비기(施肥機)가 사용(使用)되지 않는 한(限), 농가(農家)에서의 실천(實踐)이 특(特)히 어렵다. 밭농사의 경우 토층중(土層中) 측조시비(側條施肥)는 수도작(水稻作)에서의 심층시비(深層施肥)에 비(比)해 실천(實踐)하기가 비교적(比較的) 용이(容易)하다. 수도작(水稻作)에서 완전(完全)한 심층시비(深層施肥)가 곤란(困難)한 조건(條件)에서는 차선책(次善策)으로 전층시비(全層施肥)를 권장해 봄직하다. 금후(今後)의 연구방향(硏究方向)으로, 수도용(水稻用) 간이(簡易) 심층시비기(深層施肥機)의 개발(開發)과, 농민이 쓰기에 편(便)하고 효율(效率)이 높은, 그러면서도 생산(生産)이 까다롭지 않은 신질소비료(新窒素肥料)의 개발(開發)을 들수 있을 것이다.

• 한국환경농학회지
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• 제42권1호
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• pp.28-34
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• 2023

Nitrogen fertilizers applied to agricultural lands for crop cultivation can be volatilized as ammonia. The released ammonia can catalyze the formation of ultrafine dust (particulate matter, PM2.5), classified as a short-lived climate change pollutant, in the atmosphere. Currently, one of the prominent methods for fertilizer application in agricultural lands is soil surface application, which comprises spraying the fertilizers onto the soil surface, followed by mixing the fertilizers with the soil. Owing to the low nitrogen absorption rate of crops, when nitrogen fertilizers are applied in this manner, they can be lost from land surfaces through volatilization. Therefore, investigating a new fertilization method to reduce ammonia emissions and increase the fertilizer utilization efficiency of crops is necessary. In this study, to develop a method for reducing ammonia emissions from nitrogen fertilizers applied to soil surfaces, deep fertilization was conducted using a newly developed deep fertilization device, and ammonia emissions from barley, garlic, and onion fields were examined. Conventional fertilization (surface application) and deep fertilization (soil depth of 25 cm) were conducted for analysis. The fertilization rate was 100% of the standard fertilization rate used for barley, and deep fertilization of N, P, and K fertilizers was implemented. Ammonia emissions were collected using a wind tunnel chamber, and quantified subsequently susing the indole-phenol blue method. Ammonia emissions released from the basal fertilizer application persisted for approximately 58 d, beginning from approximately 3 d after fertilization in conventional treatments; however, ammonia was not released from deep fertilization. Moreover, barley, garlic, and onion yields were higher in the deep fertilization treatment than in the conventional fertilization treatment. In conclusion, a new fertilization method was identified as an alternative to the current approach of spraying fertilizers on the soil surface. This new method, which involves injecting nitrogen fertilizers at a soil depth of 25 cm, has the potential to reduce ammonia emissions and increase the yields of barley, garlic, and onion.

• 한국작물학회지
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• 제21권2호
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• pp.269-276
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• 1976

This experiment was conducted to find out how to increase efficiency of fertilizer nitrogen and how to change the weed population with different methods of nitrogen application. Mudball deep placement, at 10-12cm soil depth, produced significantly the highest grain yield within the application methods with same amount of nitrogen (60kg N/ha). It produced also same grain yield with conventional application methods, timely split application method, with 90kg N/ha. Basal application of nitrogen increased weed population and it showed higher dry weight of weed than top dressing methods at early growth stage of rice.

• 현장농수산연구지
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• 제10권1호
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• pp.29-41
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• 2008

This research was conducted to develop a technology transfer and farmer's extension of newly released technology of Bokto seeding method for crop and vegetable production based on the theory of Asian and Pacific Center for Transfer of Technology(APCTT). This technology has recently transferred to not only Korea but also other countries like North Korea, China, Japan, Taiwan, Russia and Africa(Cameroon, Sudan and South Africa) since 2005. It has known as a highly reduction of production cost in terms of labors, chemical fertilizer and pesticides as well as environmental friendly due to a deep and side banded placement of chemical fertilizer at basal application. In addition this technology was proven to a precision farming on sowing depth and mechanism of chemical application method and also highly resistant against disasters like typhoon, flooding, low temperature, drought and lodging due to silicate application. It has improved a constraints such as a poor seedling establishment, weed occurrence, lodging, low yield and poor grain and eating quality in the previous direct seeding methods but still have a problem in occurrence of weedy rice and ununiformed operation of wet or flooded soil condition. Also this technology has a limit in marketing and A/S system. Based on a theory of APCTT evaluation and analysis this technology may be more concentrated on establishment of a special cooperation team among researcher and scientists, extension workers, industry sections and governmental sectors in order to rapidly transfer this technology to farmer's field. Also there will be needed to operate a web site for this newly released technology to inform and exchange an idea, experiences and newly improved information. A feed back system might be operated in this technology as well to improve a technology under way on users' operation. Also user's manual will be internationally released and provided for farmer's instruction and training at field site.

• 한국토양비료학회지
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• 제10권3호
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• pp.103-134
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• 1977

밭 작물에 대(對)한 칼리의 생리(生理) 및 생화학적(生化學的) 역할(役割)을 최근(最近) 연구결과(硏究結果)를 중심(中心)으로 검토(檢討)하였으며 우리나라 밭 작물(作物)의 가리영양(加里營養) 현황(現況)을 살펴봤다. 칼리이온의 물리화학적(物理化學的) 특성(特性)은 Na에 의(依)하여 완전(完全) 대체(代替) 불가능(不可能)함을 보이며 대부분(大部分)의 작물(作物)에서 Na의 K대체(代替)는 불가피(不可避)한 대체기능(代替機能)에 대(對)한 부분적(部分的) 대체(代替)에 불과(不過)한 것 같다. 칼리의 특이성(特異性)은 엽록체(葉綠體) thylacoid막(膜)과 같은 미세구조(微細構造)를 효율적(效率的) 구조(構造)로 유지(維持)하며 주(主)로 탄수화물(炭水化物)과 단백질(蛋白質) 대사(代謝)에 관계(關係)하는 제효소(諸酵素)들의 allosteric effector로, 효율적(效率的) conformation의 유지자(維持者)로 작용(作用)하는 것으로 보였다. 광인산화(光燐酸化) 반응(反應)과 산화적(酸化的) 인산반응(燐酸反應) 등(等) energy 대사(代謝)에 필수적(必須的) 존재(存在)로서 유기물(有機物)의 합성(合成)과 전류등(轉流等) 광범(廣範)한 energy 의존(依存) 생리작용(生理作用)에 관여(關與)하고 있다. 칼리는 삼투압(渗透壓) 및 교질(膠質)의 가수도(加水度)를 유지(維持)하여 수분흡수(水分吸收) 및 전류(轉流)의 동인(動因)으로 작용(作用)하여 생리작용(生理作用)의 최적환경(最適環境)을 만들며 수분효율(水分效率)을 높인다. 칼리는 무기양분(無機養分)의 흡수(吸收)와 체내분포(體內分布)에 영향(影響)을 주고 생산물의 품질향상(品質向上)에도 영향을 주며 생산품의 K함량자체(含量自體)가 인체(人體)에서의 K의 중요성(重要性)으로 품질평가(品質評價)의 기준(基準)이 될 것 같다. 칼리의 흡수(吸收)는 저온(低溫)에 의(依)해 크게 저해(沮害)받으며 내부(內部) 칼리 함량에 의(依)한 부(否)의 feedback기작(機作)이 있어서 칼리의 사치흡수는 재평가(再評價)되어야 할 것으로 보였다. 우리나라 토양(土壤)의 전가리(全加里)는 약(約) 3%이나 치환성(置換性)은 0.3me/100g으로 동해(凍害), 한해(寒害)와 불균일(不均一)한 강우(降雨)로 인(因)한 습해(濕害), 한해(旱害) 등(等)으로 모든 밭 작물(作物)에서 요구도(要求度)가 컸다. 대맥(大麥)은 결빙직전(結氷直前) 및 해빙(解氷) 직후(直後)의 K영양(營養)이 수량(收量)과 유의성(有意性) 상관(相關)을 보이며 곡실(穀實)로 많이 전류(轉流)되는 것이 좋았다. 대맥(大麥)의 가리이용률(加里利用率)은 27%, 대두(大豆)는 숙전(熟田)에서 58% 개간지(開墾地)에서 46%였다. 대두(大豆)는 야산(野山) 개발지(開發地)에서 특(特)히 가리(加里) 결핍증상(缺乏症狀)을 많이 보였으며 화아분화기(花芽分花期)에 엽(葉) 중(中) $K_2O$ 2% 이상(以上) K/(Ca+Mg) (함량비(含量比))비(比)는 1.0 이상(以上)이어야 할 것 같다. 고구마는 가리흡수력(加里吸收力)이 커서 후작(後作)의 K영양(營養)에 크게 영향(影響)을 주었다. 감자와 옥수수는 Ca와 Mg에 비(比)해 K가 특히 높았다. 가리결핍(加里缺乏) 고구마는 뿌리에서 K농도 차이가 가장 컸다. 당근, 가지, 배추, 고추, 무우, 도마도가 가리(加里) 함량(含量)이 많았으며 배추 수량(收量)은 가리(加里)와 정상관(正相關)이었다. 사료작물(飼料作物)의 가리(加里) 함량(含量)은 비교적(比較的) 높은 편이었으며 식물체(植物體) 중(中) N, P, Ca와 유의정상관(有意正相關)을 보였다. 과수원(果樹園)의 16~25%가 가리(加里) 부족(不足)으로 나타났으며 우량(優良) 사과밭과 배밭의 토양(土壤)과 엽(葉)은 가리(加里) 함량(含量)이 높았다. 뽕나무의 동해(凍害)에 의(依)한 가지 끝 고사방지(枯死防止)를 위(爲)한 엽(葉) 중(中) $K_2O/(CaO+MgO)$ 임계치(臨界値)는 0.95이었다. 밭 작물재배(作物栽培) 뒤의 토양(土壤) 중(中) 가리(加里)는 전작(前作)에 따라 증가(增加)되는 경우와 감소(減少)되는 경우가 있으며 가리(加里) 흡수(吸收)는 토양수분(土壤水分)에 존재(依存)하는 것 같다. 따라서 토양(土壤) 중(中)의 전가리(全加里)를 포함한 형태별(形態別) 가리(加里) 함량(含量)의 토질(土質), 기상(氣象), 작부체계(作付體系) 등(等) 제요인(諸要因)과 관련(關聯) 장기적(長期的)이고 정량적(定量的)인 조사(調査)가 필요(必要)하다. 가리(加里)의 추비(追肥), 심층시비(深層施肥) 또는 완용성(緩溶性) 비료(肥料)와 입상비료(粒狀肥料) 등(等)이 강우양상(降雨樣相)과 관련(關聯) 검토(檢討)됨으로써 K흡수(吸收) 및 효율(效率)을 증진(增進)시킬 수 있을 것 같다. 가리영양(加里營養)을 포함하여 밭 작물(作物)의 영양해석(營養解析)에는 다요인분석(多要因分析)에 의(依)한 합리적(合理的)이고 실용적(實用的)인 영양지표(營養指標)를 찾는데 경주(傾注)해야 할 것 같다.