• 한국토양비료학회지
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• 제50권1호
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• pp.40-48
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• 2017

In this study, we evaluated the nitrogen (N) mineralization potential and Nitrogen use efficiency (NUE) of oil-cake, compost, hairy vetch and barley, which are the most widely used organic amendments in South Korea. The N mineralization potential (No) for organic fertilizers treated soil was highest for the hairy vetch treatment with a value of $18.9mg\;N\;100\;g^{-1}$, followed by oil-cake, barley and compost. The amount of pure N mineralization potentials in hairy vetch, oil-cake, barley and compost treatments were 8.42, 7.62, 3.82 and $3.60mg\;N\;100\;g^{-1}$, respectively. The half-life ($t_{1/2}$) of organic N in soil amended with oil-cake fertilizer mineralized quickly in 17 days. While, $t_{1/2}$ values of organic N for the compost and barley treatments accounted to 44.4 and 44.1 days, respectively. Oil-cake was good in supplying nutrients to plants. Compost and barley inhibited plant growth in the beginning growth stage and this is attributed to N immobilization effect. The results of this study highlight that compost and barley could be used as potential slow release fertilizers in conventional agriculture.

• 한국환경농학회지
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• 제38권4호
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• pp.262-268
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• 2019

토양에서 유기자원의 무기화 특성을 구명하기 위하여 질소함량별로 볏짚, 우분퇴비, 균배양체, 유박, 아미노볼 등 총 5가지를 각각 처리하여 128일 동안 실내 항온배양실험을 실시하였으며, 이 분석결과를 질소 무기화 모형에 적용하여 유기자원의 질소 무기화 양상을 구명하였다. 항온배양 기간 동안 유기자원의 질소 순 무기화율은 질소함량이 가장 높은 아미노볼에서 가장 높았고, 질소함량이 가장 낮은 볏짚에서 가장 낮았다.잠재적 질소 무기화율은 전질소 함량과는 양의 상관관계(0.96)가 인정되었다. 무기화 속도상수 k는 유기자원의 유기물(-0.96) 및 탄소함량(-0.97)과 음의 상관관계가 인정되었다. 모형에 의해 추정된 1작기 동안의 질소 무기화율은 볏짚 6.6%, 우분퇴비 11.6%, 균배양체 30.9%, 유박 70.7%이었으며 아미노볼은 81.0%를 나타냈다. 질소 무기화율은 유기자원의 종류 또는 질소함량에 따라 다르게 나타나 질소 무기화율을 유기자원의 질소 공급 특성을 결정하는 지표로 사용할 수 있다. 질소함량이낮거나 발효과정을 거치는 퇴비 등의 유기자원은 퇴비화 과정에서 유기태 질소가 안정화되어 질소의 무기화율이 무발효 유기자원보다 낮으므로 시비량 결정시 양분공급의 목적보다는 토양 물리성 개량을 목적으로 사용하는 것이 바람직하다.

• 한국유기농업학회지
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• 제23권4호
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• pp.867-873
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• 2015

유기자재의 토양 중 질소 무기화 특성을 구명하기 위해 유박(CF-I, CF-II), 아미노산(AAF-I, AAF-II)을 각각 처리하여 28주간 항온시험을 실시하였다. 항온기간 동안 누적 질소 무기화량을 1차 반응 속도식(first-order kinetics)에 적용하여 잠재적 질소무기화량($N_0$)를 평가 한 결과 AAF-II에서 27.71 N mg/100g로 가장 높았으며, CF-I에서 21.69 N mg/100g로 가장 낮았다. 그리고 잠재적 순질소무기화량($N_0$ treatment - $N_0$ control)은 CF-I, CF-II, AAF-I, AAF-II 처리에서 각각 2.55, 5.83, 3.66, 8.57 N mg/100g으로 나타났으며, 28주 동안 실제 질소무기 화량의 97.3-112.9%에 해당되었다. 특히 유박, 아미노산을 처리한 토양의 유기태 질소의 무기화 반감기($t_{1/2}$)는 17-21일로 유박과 아미노산 비료에 포함된 질소는 3주 이내에 무기화되는 것을 확인하였다. 따라서 유기농업에 이용되는 유박과 아미노산에 함유된 질소의 1/2는 3주 이내에 모두 무기화되는 것으로 나타났다.

• 한국토양비료학회지
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• 제49권6호
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• pp.712-719
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• 2016

Understanding N mineralization dynamics in soil is essential for efficient nutrient management. An anaerobic incubation experiment was conducted to examine N mineralization potential and N mineralization rate of the organic amendments with different C:N ratio in paddy soil. Inorganic N in the soil sample was measured periodically under three temperature conditions ($20^{\circ}C$, $25^{\circ}C$, $30^{\circ}C$) for 90 days. N mineralization was accelerated as the temperature rises by approximately $10%^{\circ}C^{-1}$ in average. Negative correlation ($R^2=0.707$) was observed between soil inorganic N and C:N ratio, while total organic carbon extract ($R^2=0.947$) and microbial biomass C ($R^2=0.824$) in the soil were positively related to C:N ratio. Single exponential model was applied for quantitative evaluation of N mineralization process. Model parameter for N mineralization rate, k, increased in proportion to temperature. N mineralization potential, $N_p$, was very different depending on C:N ratio of organic input. $N_p$ value decreased as C:N ratio increased, ranged from $74.3mg\;kg^{-1}$ in a low C:N ratio (12.0 in hairy vetch) to $15.1mg\;kg^{-1}$ in a high C:N ratio (78.2 in rice straw). This result indicated that the amount of inorganic N available for crop uptake can be predicted by temperature and C:N ratio of organic amendment. Consequently, it is suggested that the amount of organic fertilizer application in paddy soil would be determined based on temperature observations and C:N ratio, which represent the decomposition characteristics of organic amendments.

• 한국토양비료학회지
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• 제48권6호
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• pp.751-760
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• 2015

Management of renewable organic resources is important in attaining the sustainability of agricultural production. However, nutrient management with organic resources is more complex than fertilization with chemical fertilizer because the composition of the organic input or the environmental condition will influence organic matter decomposition and nutrient release. One of the most effective methods for estimating nutrient release from organic amendment is the use of N mineralization models. The present study aimed at parameterizing N mineralization models for a number of organic amendments being used as a nutrient source for crop production. Laboratory incubation experiment was conducted in aerobic condition. N mineralization was investigated for nineteen organic amendments in sandy soil and clay soil at $20^{\circ}C$, $25^{\circ}C$, and $30^{\circ}C$. N mineralization was facilitated at higher temperature condition. Negative correlation was observed between mineralized N and C:N ratio of organic amendments. N mineralization process was slower in clay soil than in sandy soil and this was mainly due to the delayed nitrification. The single and the double exponential models were used to estimate N mineralization of the organic amendments. N mineralization potential $N_p$ and mineralization rate k were estimated in different temperature and soil conditions. Estimated $N_p$ ranged from 28.8 to 228.1 and k from 0.0066 to 0.6932. The double exponential model showed better prediction of N mineralization compared with the single exponential model, particularly for organic amendments with high C:N ratio. It is expected that the model parameters estimated based on the incubation experiment could be used to design nutrient management planning in environment-friendly agriculture.

• 한국토양비료학회지
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• 제43권3호
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• pp.329-334
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• 2010

가축분 퇴비 시용이 토양 중 질소 무기화 특성에 미치는 영향을 구명하기 위해 계분 (CHM), 돈분 (PIM), 우분 (COM), 계분톱밥 (CHMS), 돈분톱밥 (PIMS), 및 우분톱밥 (COMS) 퇴비를 4년간 연용한 밭 토양을 대상으로 27주간 항온시험을 실시하였다. 항온기간 동안 누적 질소 무기화량을 1차 반응 속도식 (first-order kinetics)에 적용하여 잠재적 질소무기화량 (No)을 평가한 결과, PIM 처리구에서 15.0 mg 100 $g^{-1}$으로 가장 높았으며, COMS 처리구에서 9.5 mg 100 $g^{-1}$로 가장 낮았다. 그리고 질소 무기화 속도상수, k는 CHM 0.017 > PIMS 0.016 ${\geq}$ CHMS 0.016 > PIM 0.014 > COM 0.012 ${\geq}$ COMS 0.012 순으로 나타났다. 특히, No 값은 토양 중 전질소 함량이 증가함에 따라 증가하는 경향을 보였고, 이는 토양 중 전질소 함량의 8.1-11.9% 이었다. 그리고 No 값은 토양 유기물 함량과는 음의 상관관계를 보였다. 따라서 톱밥이 혼용된 가축분 퇴비가 장기 연용된 토양에서 유기물 함량을 근거로 산출하는 현재의 질소 시비량 결정 방법은 개선이 필요하다고 판단된다.

• 한국유기농업학회지
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• 제17권3호
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• pp.381-391
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• 2009

녹비 작물의 이용은 화학비료의 사용을 대체하고 물질순환에 의한 안전한 농작물 생산을 가능하게 할 수 있다. 이에 본 연구는 바이오디젤 생산의 원료로 이용되는 유채 종자의 유채의 녹비 환원에 의한 질소무기화 및 옥수수의 질소 흡수 389 수확 후 잔유물의 녹비 이용 가능성을 평가하였다. 유채 수확 후 잔류물의 질소함량은 0.53%로 낮았으며 탄질율은 63으로 나타났다. 유채 잔유물의 부숙기간 없이 환원 직후 파종한 처리구는 옥수수의 질소 흡수를 지연시켰으며, 생육에서도 30일간 부숙기간을 설정한 처리구의 옥수수보다 억제되어 유채 잔유물의 녹비 환원 직후 후작물의 파종은 주의해야 할 것으로 판단되었다. 유채 잔유물의 녹비 환원 90일 후 질소무기화는 암모늄태 질소(24.2mg/kg)보다 질산태 질소(58.4mg/kg)에서 높았으며, 방출된 무기태 질소에 대한 옥수수의 흡수 및 이용량은 부숙기간 없이 환원 직후 파종한 처리구와 30일간 부숙기간을 설정한 처리구에서 각각 86%와 88%로 나타났다.

• 한국토양비료학회지
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• 제38권5호
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• pp.253-258
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• 2005

토양에서 작물에게 공급되는 질소를 알아내는 것은 토양과 환경을 보전하면서 농사를 지속적으로 영위하기 위하여 필수적이다. 토양의 질소 공급력은 질소 무기화 포텐셜 등과 같이 직접 측정을 하거나 토양 유기물 등을 이용하여 간접적인 추정으로 정하고 있다. 토양의 질소 공급력을 직접 측정하는 방법이 가장 좋은데 질소 무기화 포텐셜은 장기간에 걸쳐 실험을 해야 하기 때문에 실용적으로 사용하기 어렵고 토양중 무기태 질소는 존재하는 양이 적으면서도 행동이 복잡하여 질소공급력지표로 부적합하여 토양유기물을 이용하여 간접적으로 추정하는 방법이 많이 사용되고 있다. 본 연구는 단기적인 분석방법을 통하여 질소공급력을 알아낼 수 있는 방법을 찾기 위하여 우리나라 논과 밭 6점에 대하여 질소무기화포텐셜을 측정하고, 질소무기화포텐셜과 가장 관계가 갚은 pepsin분해 방법 조건을 설정하고, 이 방법을 토양이 최고 수량을 얻기 위하여 필요한 질소의 양과의 관계를 토양유기물함량과의 비교를 통하여 검증하였다. 논과 밭 토양 6점에 대하여 질소 무기화량을 정량한 결과 토양에서 공급하는 질소의 범위인 $63.1-156.2mg\;N\;kg^{-1}$으로 나타났다. Pepsin을 이용하여 분석하는 방법은 토양 5 g을 0.02% pepsin으로 $30^{\circ}C$에서 30분간 항온하고, 분해된 질소의 침출은 흔합 후의 농도가 2 M KCl이 되도록 하여 30분간 침출하여 아미노태 질소를 정량하는 방법으로 설정하였는데 여러 가지 무기태질소 분석방법보다 질소무기화포텐셜과 가장 높은 상관관계를 나타내었다. 이 방법은 최고수량을 얻기 위하여 필요한 질소량과의 관계에서 토양의 질소공급력 지표로 사용하고 있는 토양유기물보다 더 높은 상관관계를 나타내었다. 따라서 토양의 질소공급력을 정량할 수 있는 방법으로 pepsin을 이용한 토양질소 분해 방법을 이용할 수 있는 것으로 판단되었다.

• 농업과학연구
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• 제42권4호
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• pp.431-437
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• 2015

자원순환 및 친환경 농업을 실천하는 농가가 증가함에 따라 유기물을 활용한 농경지 양분관리에 대한 필요성이 대두되고 있다. 질소 공급원으로 유기물을 시용했을 때 질소 공급효과에 대한 연구들을 정리한 결과는 다음과 같다. 농경지에 유기물을 시용했을 때 질소의 공급은 질소 순환에서 무기화 과정을 통해 이루어지기 때문에 작물의 단기적인 질소 이용률은 무기질 비료에 비해 낮다. 유기물의 질소 공급량은 유기물의 C/N율이 낮을수록 무기화율이 높아지므로 C/N율을 고려한 유기물 시용이 중요하다. 가축분 퇴비의 경우 축종별 분뇨 질소함량과 퇴비와 혼합된 부산물 종류에 따라 질소 무기화율이 달라질 수 있으며, 녹비는 작물 종류와 환원시기, 토양 양분조건 등에 따라 C/N율이 달라진다. 또한 적정량의 질소를 추천하기 위해서는 토양 중 유기태 질소로부터 가용화 될 수 있는 질소의 양을 측정하여야 한다. 지금까지 보고된 퇴비, 녹비에 대한 질소공급과 작물 생산성에 대한 연구결과는 재배 여건과 작물 종류 등에 따라 다르게 나타나 질소 공급을 위한 유기물 추천 모델을 구성하기 위한 기초자료로 활용하기에는 어려움이 있다. 유기물 추천 모델을 구성하기 위해서는 우선적으로 유기물질 종류별 질소 공급량에 대한 기초 데이터가 구축되어야 하며, 토양의 질소공급량을 평가할 수 있는 분석 방법의 구축이 필요하다.

• 한국토양비료학회지
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• 제49권1호
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• pp.17-29
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• 2016

Though there is an abundant supply of nitrogen in the atmosphere, it cannot be used directly by the biological systems since it has to be combined with the element hydrogen before their incorporation. This process of nitrogen fixation ($N_2$-fixation) may be accomplished either chemically or biologically. Between the two elements, biological nitrogen fixation (BNF) is a microbiological process that converts atmospheric di-nitrogen ($N_2$) into plant-usable form. In this review, the genetics and mechanism of nitrogen fixation including genes responsible for it, their types and role in BNF are discussed in detail. Nitrogen fixation in the different agricultural systems using different methods is discussed to understand the actual rather than the potential $N_2$-fixation procedure. The mechanism by which the diazotrophic bacteria improve plant growth apart from nitrogen fixation such as inhibition of plant ethylene synthesis, improvement of nutrient uptake, stress tolerance enhancement, solubilization of inorganic phosphate and mineralization of organic phosphate is also discussed. Role of diazotrophic bacteria in the enhancement of nitrogen fixation is also dealt with suitable examples. This mini review attempts to address the importance of diazotrophic bacteria in nitrogen fixation and plant growth improvement.