• 제목/요약/키워드: Uptake of $NH_4^+$ and $NO_3^-$

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Changes in Phytoavailability of Cadmium, Copper, Lead, and Zinc after Application with Eggshell in Contaminated Agricultural Soil

  • Kim, Rog-Young;Yang, Jae E.
    • 한국토양비료학회지
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    • 제47권1호
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    • pp.41-47
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    • 2014
  • Agricultural soils surrounding mine areas in South Korea are often contaminated with multiple metals such as Cd, Pb and Zn. It poses potential risks to plants, soil organisms, groundwater, and eventually human health. The aim of this study was to examine the changes in phytoavailability of Cd, Cu, Pb and Zn after application with calcined eggshell (CES; 0, 1, 3, and 5% W/W) in an agricultural soil contaminated by mine tailings. The contents of Cd, Cu, Pb and Zn in soils were 8.79, 65.4, 1602, and $692mgkg^{-1}$ (aqua regia dissolution), respectively. The experiments were conducted with lettuce (Lactuca sativa L. var. longifolia) grown under greenhouse conditions during a 30-d period. $NH_4NO_3$ solution was used to examine the mobile fraction of these metals in soil. The application of CES dramatically increased soil pH and inorganic carbon content in soil due to CaO and $CaCO_3$ of CES. The increased soil pH decreased the mobile fraction of Cd, Pb, Zn: from 3.49 to < $0.01mgkg^{-1}$ for Cd, from 79.4 to $1.75mgkg^{-1}$ for Pb, and from 29.6 to $1.13mgkg^{-1}$ for Zn with increasing treatment of CES from 0 to 5%. In contrast, the mobile fraction of Cu was increased from 0.05 to $3.08mgkg^{-1}$, probably due to the formation of soluble $CuCO_3{^0}$ and Cu-organic complex. This changes in the mobile fraction resulted in a diminished uptake of Cd, Pb and Zn by lettuce and an increased uptake of Cu: from 4.19 to < $0.001mgkg^{-1}$ dry weight (DW) for Cd, from 0.78 to < $0.001mgkg^{-1}$ DW for Pb, and from 133 to $50.0mgkg^{-1}$ DW for Zn and conversely, from 3.79 up to $8.21kg^{-1}$ DW for Cu. The increased contents of Cu in lettuce shoots did not exceed the toxic level of $>25mgkg^{-1}$ DW. The mobile contents of these metals in soils showed a strong relationship with their contents in plant roots and shoots. These results showed that CES effectively reduced the phytoavailability of Cd, Pb, and Zn to lettuce but elevated that of Cu in consequence of the changed binding forms of Cd, Cu, Pb, and Zn in soils. Based on these conclusions, CES can be used as an effective immobilization agent for Cd, Pb and Zn in contaminated soils. However, the CES should be applied in restricted doses due to too high increased pH in soils.

벼에 대한 돈분뇨 혐기성 소화액비의 시용기준 연구 (Application Level of Anaerobic Digestion Waste Water from Methane Fermentation of Pig Manure on Rice)

  • 임동규;박우균;권순익;남재작;박백균;김승환
    • 한국환경농학회지
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    • 제21권4호
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    • pp.255-260
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    • 2002
  • 가축분뇨를 혐기소화하여 메탄가스를 생산하고 난 다음 혐기성 소화액비를 비료자원으로 활용하기 위하여 농가포장에서 액비의 시용기준을 구명하였다. 벼 생육상황은 분얼기및 출수기에 액비 70%+화학비료 30% 및 액비 100%구의 경수만 타 처리구보다 약간 많았다. 시기별 식물체 중 전질소 함량은 표준시비구가 생육초기에 기비 및 분얼비의 영향으로 타 처리구보다 높았다. 벼 수량은 액비 70%+화학비료 30% 및 액비 100%구가 표준시비구보다 약간 증수되었으나, 액비 50%+화학비료 50%구는 표준시비구보다 약간 낮았다. 수확기 질소흡수량, 시비질소 효율 및 시비질소 이용율은 수량이 많았던 액비 70%+화학비료 30% 및 액비 100%구에서 높았다. 시기별 토양 중 $NH_4-N$함량 및 $NO_3-N$함량 변화는 표준시비구 및 액비 50%+화학비료 50%구가 생육초기에만 타 처리구보다 약간 높았다. 시기별 관개수 중 $NH_4-N$함량 변화는 분얼비의 영향으로 급격히 증가하였다가 급격히 감소하였는데 증가한 시기에는 표준시비구 > 액비 50%+화학비료 50%구가 타처리구보다 높았으나, $NO_3-N$함량은 처리 간 차이가 없었다. 시기별 침투수 중 $NH_4-N$함량 및 $NO_3-N$함량 변화는 무비구가 생육초기에 타 처리구보다 약간 높았는데, 이것은 벼 생육불량에 의한 양분흡수가 적어지면서 상대적으로 지중으로 침투가 많았기 때문인 것으로 생각다. 따라서 혐기성 소화액비의 적정 시용기준은 표준시비량의 질소성분 70%을 액비로서 전량기비로 시용하고, 나머지 30% 질소성분을 화학비료로 분얼비 10% 수비 20% 시용하는 것이 효과적이었다.

토양용액의 이온조성 추정모델 (Model for Ionic Species Estimation in Soil Solutio)

  • 김유학;윤정희;정병간;김민균
    • 한국토양비료학회지
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    • 제34권3호
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    • pp.213-236
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    • 2001
  • 토양용액의 이온조성은 작물의 양분흡수와 밀접한 관계를 가지고 있으며 양분의 이온조성을 추정하기 위하여 많은 모델이 개발되어 사용되고 있다. 토양용액 중 분석되는 양분의 몰농도는 insoluble 이온쌍과 평형을 이루고 있는 soluble 이온과 이온쌍 그리고 complex등의 농도로 간주하고, 양이온과 음이온을 동시에 고려한 양분의 이온조성을 추정하기 위하여 분석된 양분의 몰농도에 따른 선정된 평형식의 평형상수에 대한 conditional equilibrium constant를 구하여 모든 평형식이 만족되는 이온과 이온쌍의 몰농도를 구하는 모델을 설정하였다. 본 모델 이용시 기본적으로 필요한 성분은 pH, Eh, EC, 양이온 8종(K, Ca, Mg, Na, Fe, Mn, Al, $NH_4{^+}$, 음이온 6종(Si, 5, p Cl, $NO_3{^-}$, $HCO_3{^-}$)이며 다른 성분도 추가할 수 있도록 하였다. 토양과 토양용액이 평형조건인 경우 추정된 이온과 이온쌍의 조성과 이에 따른 존재 가능한 침전량과 mineral 종류별 함량을 계산하였다.

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농작물(農作物)에 대(對)한 납(Pb)의 흡수(吸收) 및 피해경감(被害輕減)에 관(關)한 연구(硏究) -III. 수도(水稻)의 납 흡수이행(吸收移行)에 대(對)한 물관리(管理) 및 석회물질(石灰物質)의 효과 (Studies on uptake of lead by crops and reduction of it's damage -III. Effect of water management and lime application on Pb uptake in paddy rice)

  • 김복영;김규식;한기학
    • 한국토양비료학회지
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    • 제19권4호
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    • pp.291-296
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    • 1986
  • 수도(水稻)에서 납(pb) 흡수양상(吸收樣相) 및 흡수경감효과(吸收輕減效果)를 구명(究明)하기 위(爲)하여 토양(土壤)에 납을 0, 150, 300, 600 ppm 으로 처리(處理)하고 소석회(消石灰) 및 규회석(硅灰石)을 시용(施用)하여 pot 재배(栽培)하고 수도(水稻)의 경엽(莖葉), 현미중(玄米中) 납함량(含量) 및 흡수량(吸收量)과 pH, 칼슘, 마그네슘함량(含量)과의 관계(關係)를 조사(調査)한 결과(結果)는 다음과 같다. 1. 토양중(土壤中) 납처리농도(處理濃度)가 증가(增加)할수록 경엽(莖葉)과 현미중(玄米中) 납함량(含量) 및 흡수량(吸收量)이 증가(增加)하였으나 수량(收量)은 별영향(別影響)이 없었다. 2. 석회물질시용(石灰物質施用)으로 수도(水稻)의 납흡수억제효과(吸收抑制效果)가 인정(認定)되었다. 3. 물관리(管理)에서 수도(水稻)의 납흡수억제효과(吸收抑制效果)는 간단관수구(間斷灌水區)가 상시담수구(常時湛水區)보다 좋았다. 4. 토양중(土壤中) pb/Ca+Mg당량비(當量比)가 증가(增加)할수록 식물체중(植物體中) 납함량(含量)이 증가(增加)하였다. 5. 석회물질시용(石灰物質施用)에 따른 토양(土壤)의 pH는 소석회(消石灰)>규회석(硅灰石)>무시용(無施用)의 순(順)이었다. 6. 시험후(試驗後) 토양중(土壤中) $1N-NH_4$ OAC 가용성(可溶性) 납함량(含量)은 상시담수구(常時湛水區)가 간단관수구(間斷灌水區)보다 높았고 석회물질별(石灰物質別)로는 무시용(無施用)>규회석(硅灰石)>소석회(消石灰)의 순(順)이었다.

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해양심층수에 의한 해역 비옥화 효과에 관한 기초 연구 (A Fundamental Study on the Effect of Ocean Fertilization by Deep Sea Water)

  • 시오카리 메구미;다베타 시게루;가토 타카요시
    • 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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    • 제15권3호
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    • pp.198-207
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    • 2012
  • 본 연구에서 식물플랑크톤 뿐 아니라 동물플랑크톤을 포함하는 생태계 모델을 이용하여 해양 심층수의 해역 비옥화의 효과를 검증하였다. 모델은 2종의 식물플랑크톤, 3종의 동물플랑크톤, 질산염, 암모늄염, 규산염, 입자성 유기질소, 용존 유기질소, 입자성 규소 총 11개 요소로 구성된 NEMURO에 기초하고 있다. NEMURO의 11개 요소 외에도 두 종의 식물플랑크톤내 질소 셀 쿼터와 대형 식물플랑크톤내 규산염 셀 쿼터를 추가하였다. 해역 비옥화 효과를 조사하기 위해서 이즈 오시마 섬에서 실험을 실시하였지만, 본 실험에서 심층수의 유무에 의한 명확한 차이를 확인할 수 없었다. 이 실험 결과의 원인들을 모델 시뮬레이션에 의해 조사하였으며, 그 원인의 하나는 실험에 사용된 표층수의 높은 영양염 농도이다. 다른 원인은 무기질소 섭취율이 $NH_4$에 대한 $NO_3$의 비율에 관련되어 있으므로 무기질소의 총 농도의 증가가 광합성 속도를 반드시 증진시키지 않는다는 것이다. 이 모델로 실험 결과들을 재현할 수 있었기 때문에 우리는 이 모델을 이용하여 해양 심층수에 의한 해역 비옥화의 효과를 검증하였다. 해양 심층수의 공급 간격이 너무 짧거나 해양 심층수의 양이 너무 많을 때 해역 비옥화 효과는 나타나기 어려운 것으로 밝혀졌다. 해양 심층수의 첨가가 너무 비번하거나 너무 많이 첨가하면 플랑크톤 농도의 희석이 식물플랑크톤의 광합성 증진 효과를 초과해 버린 것으로 추측된다.

수도묘(水稻苗)의 Butachlor 흡수(吸收) 및 약해발생(藥害發生) 특성(特性)에 관한 생리적(生理的) 연구(硏究) (Uptake of Butachlor by Rice Seedlings and Its Phytotoxic Action to the Physiological Activities)

  • 정봉진;권용웅
    • 한국잡초학회지
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    • 제1권1호
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    • pp.57-68
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    • 1981
  • 수도묘(水稻苗)의 Butachlor(2-chloro-2',6'-diethyl-N-(carboxymethyl) acetanilide) 흡수특성(吸收特性)과 약해발생가구(藥害發生機構)를 밝히어 Butachlor의 안전사용(安全使用)에 도움을 주고자 시도(試圖)되었다. 수도품종(水稻品種) '만석(萬石)'(수원(水原)264호(號))을 사용(使用)하여 제(第)6, 7여기(葉期)까지 수경재배(水耕栽培)한 후 Butachlor를 0, 1.8, 3.6, 7.2, 10.8 또는 14.4ppm 되도록 처리(處理한) 수경액(水耕液)으로 1, 2, 4일간(日間) 생육(生育)시킨 경우와 Butachlor 처리(處理) 후(後) 정상수경액(正常水耕液)으로 교체(交替)하고 6일간(間生) 생장(生長)시킬 경우 약해(藥害)의 진전(進展) 또는 회복과정중(恢復過程中)에 일어나는 수도(水稻)의 Butachlor 흡수(吸收)에 따른 생장반응(生長反應), 수분흡수(水分吸收), 양분흡수(養分吸收), 기공(氣孔) 개폐(開閉), 질산환원효소(窒酸還元酵素)(Nitrate reductase)의 생합성(生合成) 및 분해작용(分解作用)의 변화(變化)를 검정(檢定)했고 Butachlor의 세포구성물질(細胞構成物質)들에 대한 흡착특성(吸着特性)을 비교(比較)하였으며 그 결과(結結)는 다음과 같이 요약(要約)된다. 1. 수도묘(水稻苗)의 Butachlor의 흡수(吸收)는 처리농도(處理濃度) 및 기간(期間)에 비례(比例)하여 거의 직선적(直線的)으로 증가(增加)하였다. 2. Butachlor는 지상부(地上部) 생육(生育)보다는 뿌리생육(生育)을, 지상부(地上部) 생체중(生體重) 및 출엽(出葉)보다는 초장(草長)의 생육(生育)을 더욱 저해(沮害)하였으며, 처리종료(處理終了) 후(後) 지상부(地上部) 생체중(生體重)과 출엽(出葉)은 조속(早速)히 회복(恢復)되었으나 초장(草長) 및 뿌리생체중(生體重) 생장(生長)은 4일(日) 이후(以後) 회복세(恢復勢)를 보였다. 3. Butachlor는 뿌리의 수분흡수(水分吸收)를 처리농도(處理濃度) 비례(比例)하여 곧 저해(沮害)하였고, 그 결과(結果) 엽면(葉面) 기공(氣孔)의 저항(低抗)을 증가(增加)시켰으며, 처리종료(處理終了) 후(後)에는 수분흡수력(水分吸收力)은 곧 회복(恢復)되었으나 기공(氣孔)의 개도(開度)는 서서히 회복(恢復)되었다. 4. Butachlor는 처리(處理) 전(前) 후(後) 수도묘(水稻苗)의 $NH_4^+$, $K^+$$Ca^{++}$ 같은 양(陽)이온의 흡수(吸收)에는 영향(影響)하지 않았으나 $NO_3^-$의 흡수(吸收)를 뚜렷이 저해(沮害)했고, 7.2 ppm의 고종도(高濃度)에서는 인산(燐酸)의 흡수(吸收)도 저해(沮害)했다.

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미생물 호흡률 측정에 의한 관거시스템 유형별 하수의 기질 분율 평가 (Assessment of the Organic and Nitrogen Fractions in the Sewage of the Different Sewer Network Types by Respirometric Method)

  • 박종부;허형우;강호;장성언
    • 대한환경공학회지
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    • 제31권8호
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    • pp.649-654
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    • 2009
  • 산소소비속도 측정에 의한 미생물 호흡률 분석방법에 의해 하수의 유기물질과 미생물 분율을 평가하였다. 하수의 유기물과 미생물 분율은 생물학적 공정의 모델링을 위한 중요한 기초자료이다. 본 연구에서 하수의 유기물 분율을 측정한 결과, 미생물에 의해 분해가 빠른 유기물, 분해가 느린 유기물, 분해되지 않는 용존성 유기물, 분해되지 않는 고형 유기물과 종속영양미생물의 분율은 각각 26.6%, 41.5%, 8.5%, 14.7% 및 8.7%였다. 또한, 질소 분율을 측정한 결과, 질산성 질소, 암모니아성 질소, 용존성 비분해 유기성 질소, 용존성 분해 유기성 질소 및 분해가 느린 유기성 질소의 분율은 각각 약 3.7%, 64.9%, 4.7%, 9.4% 및 17.4%였다.

질산화작용 억제 처리가 논토양의 인산 가용화와 벼의 양분흡수 및 생육에 미치는 영향 (Effect of Nitrification Inhibition on Soil Phosphate Release and Nutrient Absorption and Growth of Rice Plant)

  • 정종배;김병호
    • 한국환경농학회지
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    • 제29권4호
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    • pp.336-342
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    • 2010
  • 환원상태가 발달된 담수상태의 토양이나 습지생태계에서 ${NO_3}^-$는 환원상태의 진전을 지연시키는 완충역할을 할 수 있다. 논토양에서 ${NO_3}^-$가 Fe(III) 환원과 그에 따른 P의 가용화에 미치는 영향과 함께 질산화작용억제가 벼의 N, P 흡수 및 생육에 미치는 영향을 조사하였다. 담수 후 10 cm 깊이 토양의 산화환원전위 변화는 N 비료처리별로 현저하게 달리 나타났으며, 질산화작용이 억제된 요소+N-serve 처리에서는 -100 mV 이하로 낮아졌으나 $KNO_3$처리의 경우에는 0 mV 이상으로 유지되었다. 이러한 현상은 질소비료 처리별로 ${NO_3}^-$에 의한 redox buffer 작용 유무에 따라서 결정되는 것이다. N-serve 처리를 통하여 질산화작용을 억제시키면 ${NO_3}^-$에 의한 redox buffer 작용이 없어지므로 토양의 환원현상이 크게 촉진될 수 있는 것이다. 따라서 요소+N-serve 처리에서는 다른 처리에 비하여 Fe(III)의 환원과 함께 토양 용액의 ${PO_4}^{3-}$ 함량이 현저히 증가하였다. 질산화저해제와 함께 요소를 처리한 경우 토양 용액중의 N 및 P 함량과 함께 벼 유묘 지상부의 N과 P 함량이 가장 높았음에도 불구하고 그 생장은 가장 불량하였다. 이와 같이 요소+N-serve 처리에서 나타난 벼 유묘 생장 저해 현상은 과도한 Fe(II)의 용출과 그에 따른 벼 유묘의 Fe 과잉흡수에 기인하는 것으로 판단된다.

순환식 수경재배에서 재배시기별 장미의 무기이온 흡수특성과 적정 배양액 조성 (Seasonal Mineral Nutrient Absorption Characteristics and Development of Optimum Nutrient Solution for Rose Substrate Culture in a Closed Hydroponic System)

  • 양은영;박금순;오정심;이혜진;이용범
    • 생물환경조절학회지
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    • 제18권4호
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    • pp.354-362
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    • 2009
  • 본 연구는 장미 순환식 수경재배 시 재배시기별로 적합한 배양액을 개발하고자 일본야채다업시험장 표준액을 1/4S, 1/2S, 2/3S, 1S로 하여 펄라이트와 입상 암면을 4:6 부피비로 섞은 고형배지를 이용하여 실험을 실시하였다. 고온기재배의 경우 1/2S 처리구에서, 저온기의 경우 2/3S 처리구에서 광합성 속도, 절화 품질 및 생육이 우수하였다. 이를 토대로 1/2S(고온기), 2/3S(저온기) 처리구의 양수분 흡수율을 기준으로 새로운 배양액을 조성하였다. 이온의 조성은 고온기의 경우 $NO_{3^-}N$ 6.8, $NH_{4^-}N$ 0.7, $PO_{4^-}P$ 2.0, K 3.8, Ca 3.0, Mg 1.2, $SO_{4^-}S$ $1.2me{\cdot}L^{-1}$, 저온기의 경우 $NO_{3^-}N$ 6.8, $NH_{4^-}N$ 0.7, $PO_{4^-}P$ 2.0, K 3.8, Ca 3.0, Mg 1.2, $SO_{4^-}S$ $1.2me{\cdot}L^{-1}$ 이었다. 개발한 배양액의 적합성 평가실험 결과 UOS 배양액은 Ca, P 등의 이온이 장미의 양분흡수율보다 많이 함유된 기존의 배양액과 비교하여 근권 내 EC 변화가 안정적이었다. 또한 절화수량이 재배기간에 관계없이 기존 배양액보다 높은 결과를 나타내었고 특히 저온기 재배시 아이찌현 배양액 처리구에 비하여 수확량이 140% 증가하였다. 따라서 고형배지를 이용한 장미 순환식 수경재배시 새로 개발된 배양액을 사용할 경우 기존 배양액에 비해 비료절감의 효과와 함께 안정적인 생육 및 수량증대를 기대할 수 있다.

하해혼성(河海混成) 논토양(土壤)의 양분수지(養分收支)에 관한 연구 (Study on Nutrient Balance in Paddy Field of Fluvio-Marine Deposit)

  • 유철현;양창휴;강승원;한상수
    • 한국토양비료학회지
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    • 제35권5호
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    • pp.253-263
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    • 2002
  • 벼 재배시 시용한 비료와 자재양분의 이동과 흡수에 미치는 영향을 구명하고자 전북통에서 동진벼를 공시하여 2개년간(1999~2000)시험한 결과는 다음과 같다. 시험후 토양의 pH는 생우분 시용구에서 높아졌고 유기물, 인산, 규산, 칼리, 석회, 전질소함량이 증가하였고, 토층내로의 침투수중 무기태질소함량은 $NH_4-N$보다 $NO_3-N$함량이 월등히 많았으며 그 정도는 생우분시용구에서 높았으며, $PO_4-P$함량은 생우분시용구에서 타처리 보다 높았으나 K함량은 표준시비구에서 높았다. 벼 생육기간중 물의 소비량은 477mm였으며, 양분의 공급량과 소비량 중 질소는 무질소구, LCU20%감비구, 무비구에서 공급량보다 소비량이 많았으며, 인산의 경우는 무인산, 무비구를 제외하고는 공급량보다 소비량이 적었다. 또한 칼리는 모든 처리에서 공급량보다 소비량이 많았다. 양분의 침투수 중 시비질소는 진단시비, 표준시비+생우분+규산시용구에서 많았고 수확물의 질소회수율은 LCU20%감비구에서 높았다. 시비인산의 침투율은 생우분시용구에서 많았고, 시비칼리는 LCU20%감비구에서 많았다. 수도체 질소이용율은 LCU20%감비, 인산과 칼리의 이용율은 표준시비+규산시용구에서 높았다. 쌀수량은 진단시비 대비 LCU20%감비>표준시비+규산=표준시비+생우분+규산>표준시비+생우분 순으로 높았다.