• 제목/요약/키워드: Nitrogen (N) limitation

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식피별 비공생성 호기성 질소고정세균의 변동에 관하여 (Studies on the fluctuation of aerobic free-living nitrogen fixation bacteria in soil beneath the plant covers)

  • 이태우;심재국
    • 미생물학회지
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    • 제21권2호
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    • pp.71-78
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    • 1983
  • The number of aerobic free-living nitrogen fixation bacteria and factors in soil at different stands covered with Pinus rigida, Quercus acutissima and Zoysia japonica in Cheongju area were investigated from Feb. to Sept 1981. 1. The numbers of $N_2-fixation$ bacteria, according to the seasonal changes, increased gradually from winter to spring and summer. But the growth pattern revealed some differences in accordance with plant cover stands : the numbers increased abruptly in May at Pinus, May-June at Quercus and Apr. May at Zoysia stand. The pick of numbers represented in Aug. Sept, at Pinus, Jul-Aug. at Quercus and May-Jun. at Zoysia stand, respectively. 2. The interrelationship between the monthly changes of enviotnmental factors and numbers of $N_2-fixation$ bacteria at different stands, mainly depends upon the soil temperature than other soil factors (r=0.71-0.84). The numbers of $N_2-fixation$ bacteria may increase 5-7 times according to increase $10^{\circ}C$ of soil temperature, and optimal range was $20{\sim}30^{\circ}C$ for growth. Equation of the interrelation between soil temperature and numbers could be stated as follows : log y=ax+b. 3. In the case of high soil temperature, the bacterial numbers presented high level in drought periods. Therefore, the $N_2-fixation$ bacterial species in these soil seem to consist of resistant to desication. 4. The influence of soil organic matter for growth of $N_2-fixation$ bacteria indicated low conrelation. The reason may seen the content of organic matter in these soil existed abundantly above the quantities of limitation for growth. 5. In artifical gradients, the $N_2-fixation$ bacteria were predominated at $20{\sim}30^{\circ}C$ same as natural condition, pH7-8, and 20-30% of soil water contents. 6. The vertical distribution of bacteria marked decreasing trends from surface to lower layers, and the decreasing degree was shown well in Zoysia, Quercus and Pinus stand in order. But in the trees, the numbers increased at 30cm layer estimated the region of root than 20cm layer. 7. Both catalase megative and positive group of $N_2-fixation$ bacteria in soil increased according to the rise of the soil temperature. Catalase positive group was revealed as dominant group in winter, and catalase negative group revealed in summer. The change of dominant pattern was shown during Feb. to Apr.

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미생물 활성토탄을 이용한 암모니아 제거에 관한 연구 (A Study on the Removal of Ammonia by Using Peat Biofilter)

  • 정연규;안준성
    • 대한토목학회논문집
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    • 제14권3호
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    • pp.655-668
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    • 1994
  • 기존의 토양상 및 퇴비상을 이용한 악취제거가 주로 흡착에 의존한 나머지 탈취상이 쉽게 탈취능의 한계에 이른다. 따라서, 본 연구에서는 미생물 활성 탈취상의 조건인 높은 유기물함량, 보수성, 통기성 및 낮은 정압 등을 고르게 갖추고 있는 토탄에 활성슬러지를 식종하여 분뇨처리장, 하수처리장 등에서 발생빈도 및 취기강도가 큰 무기성악취 중 암모니아의 제거실험을 수행하였다. 실험결과, 자연 토탄상에서는 암모니아의 토탄수분에 의한 이온화에 따라서 pH가 상승하여 암모니아의 자연 유출 현상이 관찰되었다. 암모니아 제거 기작은 주로 음이론 콜로이드에 의한 흡착에 의존하였다. 미생물 활성 토탄상에서는 미생물 활동에 따른 pH의 완만한 상승으로 이론적 암모늄 이온의 비율이 자연토탄상보다 높았으나, 실제로 토탄상에 축적된 암모니아성 질소의 값은 질산균의 질산화에 의해 자연 토탄상보다 적었다. 암모니아의 제거기작은 반응조 운영 초기에는 흡착이 우세하였으며, 중반이후에는 질산화가 두드러졌다. 실험으로 얻은 암모니아 유입부하량, 암모니아 유출부하량, $NH_4{^+}$-N, $NO_x$-N, Org-N을 이용하여 질소에 대한 물질수지(Mass Balance)를 산정하고, 실험결과로 얻은 미생물 활성 탈취상의 최대 활성 시점인 비정상상태의 임계시간과 회귀분석에 의해 구한 암모니아의 흡착곡선을 이용하여 미생물 활성 토탄상에서 흡착능 포화의 연장시간을 산정하였다.

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파일럿 규모의 공기 유동 연속회분반응기에서 고농도 질소제거 및 슬러지 그래뉼화 특성 연구 (A Study on High Strength Nitrogen Wastewater Treatment and Sludge Granulation Characteristics in a Pilot-scale Air-lift Sequencing Batch Reactor)

  • 이수철;김동진
    • 청정기술
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    • 제18권4호
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    • pp.398-403
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    • 2012
  • 폐수로부터 안정적이며 경제적으로 질소 성분을 제거하기 위하여 선택적 질산화와 슬러지 그래뉼화를 파일럿 규모의 공기 유동 연속회분반응기(sequencing batch reactor, SBR)에서 수행하였다. 연속회분반응기 유입 암모니아 부하가 1.0 kg ${NH_4}^+-N/m^3{\cdot}d$까지는 거의 100%에 가까운 높은 질산화율을 보였고, 1.0~2.0 kg ${NH_4}^+-N/m^3{\cdot}d$에서는 거의 90%, 2.0 kg ${NH_4}^+-N/m^3{\cdot}d$ 이상에서는 질산화율이 90% 아래로 떨어짐을 확인할 수 있었다. 암모니아 저해와 용존산소 제한에 의한 아질산 산화균의 선택적 저해는 폐수 질산화에서 아질산 축적을 유도할 수 있다. 본 실험에서 연속회분반응기의 pH를 8.0 이상으로 그리고 용존산소를 1.5 mg/L 이하로 유지했을 때 모두 0.95 이상의 아질산 비율을 얻었다. 또한 공기 유동 연속회분반응기의 침전시간을 5분으로 짧게 유지하여 침전성이 좋지 않은 슬러지를 반응기에서 배제하고 침전성이 좋은 슬러지를 선택적으로 배양하였다. 그 결과 슬러지 침전성이 향상되면서 그래뉼 형성이 촉진되었으며 슬러지 침강계수(sludge volume index, SVI)는 60일 이후부터 75 이하로 안정되게 유지되었다.

토양용액 채취를 위한 토성별 한계수분함량 설정 (Determination of moisture threshold for solution sampling in different soil texture)

  • 이창훈;김명숙;공명석;김유학;오택근;강성수
    • 농업과학연구
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    • 제41권4호
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    • pp.399-404
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    • 2014
  • Soil moisture is an important factor for the availability and circulation of nutrients in arable soil. The purpose of this study was to set thresholds moisture content on soil nitrate concentration in the solution for real-time diagnosis. Sandy loam, silt loam, and sandy loam was filled with $1.2g\;cm^{-3}$ at Wagner pots, 0, 100, and $200mg\;L^{-1}$ of $KNO_3$ was saturated. Nitrate in standard solution was recovered about 95% by passing the porous cup. Nitrate concentrations in sampling of soil solution were examined by using a porous cup. The soil solution was higher in accordance with sandy loam> silt loam> clay loam, limited water filled pore space for sampling soil solution was 33.7, 56.4, and 62.2%, respectively. Nitrate concentration in the soil solution was negligible at sandy loam and silt loam during sampling periods, which was decreased about 50~82% in clay loam compared to the initial $NO_3$-N concentration in the saturated $KNO_3$ solution. Over limitation of soil solution sampling, soil EC and $NO_3$-N content were increased with the saturated $NO_3$-N concentration, regardless of soil texture (p<0.05). Conclusively, soil solution by using a porous cup was possible, regardless of the soil texture, which was useful for the diagnosis in nitrate concentration of soil solution. However, because nitrate concentration of soil solution in a clay loam changes, it was necessary for careful attention in order to take advantage for the real-time diagnosis of nitrogen management in soil.

국내 논필지 모니터링 자료를 이용한 APEX-Paddy 모델 적용성 평가 (Evaluating the Performance of APEX-Paddy Model using the Monitoring Data of Paddy Fields in Iksan, South Korea)

  • 모하마드 캄루자먼;조재필;최순군;송정헌;송인홍;황세운
    • 한국농공학회논문집
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    • 제62권1호
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    • pp.1-16
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    • 2020
  • APEX 모형은 다양한 영농 활동의 토양과 물환경에 대한 영향을 필지 및 유역 규모로 평가하기 위해 개발된 모형이다. 최근 APEX의 주요 기작을 바탕으로 논에서의 수도작 운영에 따른 물수지, 양분 유출에 대한 모의가 가능하도록 한 APEX-Paddy가 고안된 바 있다. 본 연구에서는 익산 지역의 논 시험포 모니터링 자료를 이용하여 APEX-Paddy 모형의 적용성을 평가하고자 하였다. 2013년과 2014년의 논 유출량과 부하량 자료를 수집하고 자동보정 툴 APEX-CUTE 4.1과 추가적 수동보정을 통해 모형의 모의성능을 검토하고 한계점을 고찰하였다. 연구결과, 논의 물수지와 질소 배출부하량은 대체로 합리적인 수준의 모의성능을 보이는 한편 유사량과 인 배출부하량 모의에 있어 논의 담수상태 유사배출 기작에 대한 고려가 미흡하여 모의성능에 한계가 있는 것으로 분석되었으며 원인에 대해 고찰하였다. 더불어 자동보정 툴의 적용에 있어 매개변수 민감도를 바탕으로 한 수동보정 결과보다 정확도가 다소 떨어지는 경향을 보여 그 활용에 유의가 필요한 것으로 판단되었다.

완도해역에서 유기물의 생산량 평가 (Assessment for Production of Organic Matter in the Wando Costal Area.)

  • 김우항
    • 해양환경안전학회지
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    • 제12권3호
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    • pp.165-170
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    • 2006
  • 육상 오염원의 영향을 적게 받는 완도 해역에서 약 10년간의 월별 수질자료를 이용하여 식물성플랑크톤의 증가에 의한 유기물의 증가에 대하여 분석하였다. 그 결과 DIN의 경우 겨울철인 2월에는 상대적으로 높은 농도인 0.138mg/L를 나타내고 있으며 여름철인 8월에는 0.052mg/L로 매우 낮은 값을 나타내고 있다. DIP의 경우도 DIN과 비슷한 경향을 나타내고 있으며 겨울철인 2월의 농도가 가장 높은 0.015 mg/1이고 여름철인 8월이 가장 낮은 값인 0.011 mg/1를 나타내고 있다. 식물성플랑크톤의 제한영양염을 알아보기 위하여 Redfield ratio(N:P=16:1)를 이용하여 제한영양염을 평가하여 보면 완도해역은 질소가 제한 영양염으로 나타나고 있다. 가장 제한이 되고 있는 계절은 여름으로 N/P의 비가 10.5로 나타났다 Chl.-a는 겨울철인 2월에 비해 봄과 여름인 5월과 8월에 79%, 97%가 증가하는 것으로 나타났다. 유기물의 농도는 COD로 나타내었으며 2월에는 0.84 mg/1로서 가장 낮은 값을 나타내었으며 8월인 여름철에 가장 높은 1.10 mg/1를 나타내었다. 영양염과 Chl.-a의 상관관계는 DIN과의 상관에서 $r^2$M가 0.93, DIP과의 상관에서 $r^2$M가 0.89로 매우 높게 나타났다. 이와 같은 결과는 식물성플랑크톤의 증식이 영양염의 감소에 주요 원인이라고 할 수 있다. 또한 Chl.-a와 COD의 회귀분석에서 상관계수 $r^2$M가 0.78로서 상관관계가 있는 것으로 나타났으며 회귀식을 이용하여 분석한 결과 유기물의 생산량은 겨울철에는 17%, 여름철에는 37%가 증가하는 것으로 나타났다. 위의 결과를 종합하면 완도의 해역에서 수온이 증가하는 여름철에 용존성 영양염의 농도는 감소하고 있으나 식물성플랑크톤의 지표가 되는 Chl.-a와 유기물의 지표가 되는 COD는 증가하는 것으로 나타났다. 또한 이들을 회귀분석을 통하여 분석한 결과 상관성이 매우 높은 것으로 나타났다.

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나노트라이볼로지 분석을 이용한 W-N 나노박막의 표면 물성 연구 (Surface Physical Properties of W-N Nano Thin Films by Nanotribological Analysis)

  • 김수인;이규영;김주영;이창우
    • 한국진공학회지
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    • 제20권6호
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    • pp.456-460
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    • 2011
  • 최근 연구 중인 소자들의 크기가 점차 나노 크기를 가짐에 따라서 나노 영역에 대한 물성 분석 연구의 필요성이 대두되고 있다. 특히 나노 크기를 가지는 소자에 대한 기계적 특성은 기존의 마이크로 이상의 소자와는 다른 특성을 보이는 것으로 보고되고 있다. 그러나 이러한 나노 크기에 대한 연구에서 대부분을 차지하는 분광학적, 전기적 방법은 측정 영역 한계와 일정 깊이에 대한 평균적인 정보를 제공하게 된다. 본 연구에서는 나노트라이볼로지 분석의 대표적인 Nano-indenter 분석을 통하여 박막의 수 혹은 수십 나노 미만의 영역과 깊이에 대한 물리적 및 기계적 물성을 연구하였고, Scanning Probe Microscopy를 이용하여 시료 표면 형상을 분석하였으며, 이를 기반으로 수십 나노 이하 두께를 가지는 W-N 확산방지막에 대한 연구를 실시하였다. 연구 결과에 의하면, 박막의 표면 나노강도는 증착 중 질소 유량에 따라서 57.67 GPa에서 9.1 GPa로 급격한 감소가 나타내었고, 또한 탄성계수 역시 575.53 GPa에서 178.1 GPa로 감소되는 것을 확인하였다.

온실멜론의 암면재배에 있어서 수분기의 양분공급제한이 생육 및 양분흡수에 미치는 영향 (Effects of the Limited Nutrient Supply at the Pollination Stage on the Growth and Nutrient Uptake of Muskmelon Grown in Rockwool)

  • 장홍기;정순주
    • 생물환경조절학회지
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    • 제6권1호
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    • pp.27-33
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    • 1997
  • This experiment was carried out to investigate the effects of limited nutrient supply during 21 days before and after pollination stage on the growth, fruit quality and nutrient uptake of muskmelon in rockwool culture. Muskmelon, cv. Earl's Favorite seeds sowed on rockwool cube and transplanted on rockwool slab($90\times15\times7.5cm$) when 2 to 3 true leaf appeared on Sep. 6, 1991. Three kinds of nutrient composition recommended by Shizuoka university, combinated with the composition of Otsuka house A and composition Shizuoka III. One half of calcium nitrate(Ca(NO$_3$)$_2$.4$H_2O$) for limiting nitrogen supply during 21 days was treated and then fertigated the nutrient composition recommended by Shizuoka university up to harvest time. Trickling nozzles(Netafim Co. Israel) were used for fertigation of nutrient solution and noncirculating system was employed. Temperature was maintained $18^{\circ}C$ in night but 23 to $25^{\circ}C$ for 10 days after pollination for softening the fruit. The drainage ratio of nutrient solution was adjusted 20 to 30 percent. Fertigated and drained amount, and the pH and EC of nutrient solution were recorded. The concentrations of mineral elements including N, P, K, Ca, and Mg were analyzed and compared among treatments. In both autumn and winter cultivation, the limitation of nutrient supply by adjustment of nutrient composition(NO$_3$-N : 8meㆍ$\ell^{-1}$) caused the nutrient deficiency in muskmelon plant due to the limited nutrient supply. After pollination nutrient limitation by the lowering the nitrate retarded the over thickening of upper leaves of muskmelon but plant height and fresh weight of fruit were higher in the plot of nonlimited nutrient supply. The phenomena were attributed to the differences of the amount of nutrient uptake due to the limited time of nutrient solution, duration of nutrient supply and concentration of nutrient solution. These results suggested that increasing nutrient supply in the pollination stage was favorable for better appearance of fruit and improving fruit quality. Further trials would be required for the incre-ment of sugar degree of muskmelon grown in rockwool.

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간척하구호 (화옹호) 태동기의 수질과 엽록소-a 변화 (Water Quality and Chlorophyll-a at the Birth Stage of a Large Reclaimed Estuarine Lake in Korea (Lake Hwaong))

  • 김호섭;정미희;최청일;황순진
    • 생태와환경
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    • 제36권4호통권105호
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    • pp.455-462
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    • 2003
  • 본 연구는 최근에 조성된 간척 하구담수호인 화옹호의 태동초기의 수질변화를 평가할 목적으로 수행되었다. 물리 ${\cdot}$ 화학적 요인들과 엽록소 a 농도의 시공간적 변화를 2002년 6 ${\sim}$ ll월간 화옹호 호내의 3지점과 호외의 1지점을 대상으로 모니터링하였다. 조사기간 동안 호수 내 모든 지점에서 염분도는 21psu로 여전히 해수성향이 강하게 나타났다. 염분도는 강우량이 높았던 시기, 특히 8월에 희석에 따른 농도감소가 주기적으로 관찰되었다. 화학성충은 방조제 앞 부근에서 7월에 형성되면서 수심에 따른 용존산소의 감소가 나타났다. 호수 내 모든 지점에서 총질소와 총인 농도는 부영양상태를 유지하였고, 하천 유입구 지점에서 가장 높은 농도를 보였다. 호수 내 영양염 농도의 수직적 변화는 거의 없었으나, 지점에 따라 큰 차이가 나타났으며 강우량과 엽록소 a 농도와 밀접한 관련이 있었다. 이러한 결과는, 호수의 수질이 유입수의 희석에 의해 개선되기 보다는 호수의 영양상태를 증가시키고 그로 인해 식물플랑크톤의 성장이 촉진 된다는 것을 의미한다. N/P비와 영양상태 편차분석에 따르면, 인과 질소 모두 호수에서 식물플랑크톤의 성장을 제한하는 것으로 나타났다. 화옹호에서의 식물플랑크톤 성장은 호수 내 전 지점에서 인에 의해 제한되는 것으로 나타났으며, 특히 하천 유입구 부분에서 가장 뚜렷하게 나타났다. 질소 제한은 조사된 호수내외 모든 지점에서 나타났다. 이러한 결과는 담수화 초기의 화옹호에서 수질과 식물플랑크톤 성장이 염분도와수리 ${\cdot}$ 수문적 요인 그리고 유입수로부터 유입되는 영양염에 의해 크게 영향을 받음을 의미한다. 화옹호의 생지화학적인 요인들은 여전히 매우 불안정하기 때문에 담수화 전환과정의 생물학적인측면과 수질에 대한 해수의 영향을 이해하기 위해서는 장기간에 걸친 연구가 필요하다.

Methylobacterium organophilum에 의한 메탄올로부터 고점도 다당류, 메틸란 생산을 위한 배양조건 최적화 (Optimization of Culture Conditions for Production of a High Viscosity Polysaccharide, Methylan, by Methylobacterium organophilum from Methanol.)

  • 최준호;이운택;김상용;오덕근;김정회
    • 한국미생물·생명공학회지
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    • 제26권3호
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    • pp.244-249
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    • 1998
  • Methylobacterium organophilum을 사용하여 메탄올로부터 세포외 고점도 다당류, 메틸란의 생산을 특정 배양조건에서 수행하였다. C/N 비율이 미치는 영향을 살펴본 결과 균체의 비성장속도는 C/N 비율에 대하여 큰 차이가 없었고, 단위 균체당 메틸란 생산수율은 C/N 비율 약 30부근에서 최적이었다. 여러 가지 금속염 중에서 Mn$^{++}$과 Fe$^{++}$ 이온이 결핍하면 메틸란의 생산이 현저히 저해됨을 보였다. 균체 농도와 메틸란 생산은 pH는 7근처에서 최적을 나타내었다. 균체 성장의 최적온도는 37$^{\circ}C$이었으나 메틸란 생산의 최적 온도는 3$0^{\circ}C$이었다. 메탄을 농도가 증가할수록 비성장속도가 감소하였고, 4% 이상의 농도에서는 균체 성장이 완전히 저해되었다. 메틸란 생산을 위한 최적 메탄올 농도는 초기농도로 0.5%(v/v)이었고 그 이상의 농도에서는 메틸란 생산이 급격히 감소하였다. 메탄올의 독성과저해를 극복하기 위하여 최적 배양조건에서 메탄올의 유가식 배양을 수행하여 최종 균체 농도와 최종 메틸란 농도가 각각 12.4 g/l 및 8.7 g/l이었다.

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