본 연구는 옥수수 재배지에서 경운방법과 가축분뇨의 시용이 사료용 옥수수의 생산성 및 질소의 용탈에 미치는 영향을 알아보기 위하여 국립축산과학원 초지사료과 시험포장(천안)에서 lysimeter를 이용하여 2008년 4월부터 8월까지 실시하였다. 시험구 배치는 분할구배치법으로 경운방법(경운과 무경운)을 주구로 하였으며, 가축분뇨의 종류(화학비료, 우분퇴비 및 돈분퇴비)를 세구로 하였다. 가축분뇨의 시용은 화학비료구는 표준시용량(N-$P_2O_5-K_2O$)으로 200, 150 및 150kg/ha을 시용하였으며, 우분퇴비와 돈분퇴비의 경우 화학비료구의 질소대비 100%를 전량 기비로 시비하였다. 경운방법에 따른 옥수수의 건물생산성과 뿌리의 무게를 측정한 결과 경운 처리구에서 무경운 처리구보다 높게 나타났으나 유의적인 차이는 없었다. 가축분뇨 시용에 따른 옥수수의 건물생산성은 화학비료 > 우분퇴비 > 돈분퇴비 순으로 유의적으로 높게 나타났으며 (p<0.05), 뿌리 무게는 화학비료구와 우분퇴비구에서 돈분퇴비구 보다 유의적으로 높게 나타났다(p<0.05). 가축분뇨 시용에 따른 경직경, 당도는 화학비료구와 우분퇴비구에서 돈분퇴비구 보다 유의적으로 높았다(p<0.05). 옥수수의 생산성과 생육특성에 있어 경운방법과 가축분뇨 시용에 따른 유의적인 교호작용은 나타나지 않았다. 경운방법에 따른 평균 $NO_3$-N의 용탈은 경운 처리구에서 무경운 처리구보다 약간 높았으나, 통계적인 유의차는 없었다. 하지만 가축분뇨 시용에 따른 $NO_3$-N의 용탈은 화학비료구에 비해 유의적으로 낮게 나타났다(p<0.05). 본 시험의 결과 사료작물을 재배에서 경운방법이 옥수수의 생산성 및 $NO_3$-N 용탈에 미치는 영향은 크지 않았으며, 화학비료의 질소 대비 100%의 가축분뇨를 시비하였을 경우 용탈되는 $NO_3$-N의 농도가 높지 않아 수질에 미치는 영향이 미미하였다.
배수조건이 다른 평야지 논토양에서 돈분뇨액비를 시용한 후 벼 생육 및 양분의 이동양상을 구명하여 농경지에서 돈분뇨 액비 재활용을 위한 기초 자료를 얻고자 배수조건이 약간양호 및 약간불량논에서 질소 성분함량이 0.53%인 돈분뇨액비를 LPM-100%는 $20.8Mg\;ha^{-1}$ (N 110 kg 표준시비량 해당), LPM-150%는 $31.1Mg\;ha^{-1}$ (N 165 kg 해당), LPM- 200%는 $41.5Mg\;ha^{-1}$ (N 220 kg 해당)을 각각 살포하여 시험한 결과는 다음과 같다. 벼 생육 및 수량은 LPM-N150 이상 시용에서 화학 비료를 처리한 대조구와 비슷하였고, 배수약간양호토양에서 약간불량토양보다 수량이 3-11% 증수되었으나 벼의 절간장이 길어져 도복의 위험성이 증가되었다. 돈분뇨액비 시용시 $NH_3$ 휘산량은 액비시용초기와 액비시용량이 증가될수록 많았고 액비시용 후 로타리 경운은 무로타리보다 LPM-N100%, LPM-N200% 시용에서 $NH_3$ 가스 누적량이 각각 59%, 25% 감소되었다. 강우시 액비 시용담 표면유거수중 무기성분 유실량은 액비 시용량이 많을수록 증가되었고 LPM-N150% 이상 시용에서 $NO_3-N$, $NH_4-N$, $SO_4$, Ca, K 성분 등이 많이 유실되었다. 한편 지하침투수중 $NO_3-N$, K유실량이 LPM-N150% 이상 시용에서 대조구보다 많았고, 배수약간양호토양이 약간불량토양보다 $NO_3-N$, K용탈이 많았다. 액비시용토양 중 질소형태 변화는 $NO_3-N$는 이앙 30일전(비담수기)인 액비 시용 초기부터 25일까지 점점 높아지다가 담수기에는 낮아졌고, $NH_4-N$는 액비시용초기부터 담수기인 액비 시용 후 25일에서 65일까지 높게 유지되다가 낮아졌으며, 토양 중 인산과 칼리 함량은 LPM-N100% 이상 시용에서 시험전보다 증가되었다. 결론적으로 돈분뇨액비 시용은 벼 생육과 수량을 고려하면서 환경부하를 최소화하는 방향으로 활용되어야 한다고 판단된다.
댐 유역내 경작지나 산림에서의 가속화된 토양유실은 하류지역의 탁수문제를 야기시킨다. 토양유실은 탁수의 증가와 생태계 파괴의 원인으로서 사회적으로나 환경적으로 해결되어야만 하는 문제로 나타나고 있다. 또한 토양유실은 강우로 인하여 유출이 일어날 때 대부분의 경작지에서 발생하는데, 이는 수리 구조물을 불안정하게 만들고, 생태계를 파괴하며 취수를 악화 시키는 등 환경적 경제적 문제를 일으킨다. 이로 인해 수자원의 지속가능한 이용뿐만 아니라 하천생태계에도 많은 피해를 주고 있으나, 그동안 탁수문제는 저수지를 포함한 유역 물관리 운영에 적극적으로 고려되지는 않았다. 소양강댐 유역내 탁수의 주원인이 되는 탁수우선관리지역(우심지역) 세 개의 소유역 중 하나가 홍천에 위치한 자운리 지역이다. 특히 이 지역에서는 산림을 무허가로 밭으로 개간하여 소득작물을 재배하는 무허가 경작이 행해지고 있다. 본 연구의 목적은 Sediment Assessment Tool for Erosion Control(SATEEC) ArcView GIS를 기반으로 고해상도 위성사진과 지적도를 이용하여 현 상황을 보여주는 토지이용을 새롭게 구축하여 무허가 경작지를 산림으로 환원하였을 경우 토양유실저감을 평가하고자 함에 있다. 본 연구 결과에서 같이 무허가 경작지를 산림으로 환원한다면 17.42%의 토양유실 저감이 기대된다. 자운리 지역의 무허가 경작지는 경사도가 30%이상인 지역에서 47.48ha(30.83%), 경사도가 15%이상인 지역에서는 103.64ha(67.29%)를 차지하고 있다. 만약 모든 무허가 경작지를 산림으로 환원한다면 17.41%의 토양유실 및 유사량 감소가 기대되고, 경사도가 30%이상인 지역에서는 10.86%, 경사도가 15%이상인 지역에서는 16.15%의 감소가 기대된다. 따라서 자운리 유역에서 야기되는 토양유실과 이에 따른 학수발생을 저감시키기 위해서는 경사지에 위치한 무허가 경작지를 우선적으로 환원시켜야만 한다.
간척 농경지에 밭작물을 도입하려는 노력은 쌀 과잉 생산문제와 더불어 작물 다양화를 통한 농가소득 증진을 위해 오랫동안 관심의 정책지원 대상이었다. 본 연구에서는 장래 간척 농경지 전작의 도입에 따른 수질환경 영향을 평가하기 위해 청보리를 대상 작물로 비료 종류에 따른 경지 내 비료성분 물질수지를 분석 비교하였다. 비종처리는 화학비료, 축분퇴비, 무시비 세 수준에 대해, 지표수, 토양수, 토양, 작물체 영양물질을 조사하여, 포장단위 물질수지 분석을 수행하였다. 동계 청보리 재배로 강우 유출 사상이 적어 지표 유출을 통한 비료성분 유출은 미미하였다. 토양수의 질소와 인산 농도는 각각 축분퇴비와 화학비료 시비구 표층에서 높게 나타났지만, 토심이 깊어짐에 따라 그 농도가 낮아져 70cm 깊이에서는 무처리구와 유사하여 지하침투가 크지 않은 것으로 사료된다. 축분퇴비를 시비한 경우 토양유기물 농도가 다른 처리구에 비해 증가하였고, 인산농도 또한 증가하였다. 이는 축분퇴비의 높은 유기물 함량이 토양 인산보유능력의 향상에 일부 기여하기 때문으로 사료된다. 청보리 수확량은 축분퇴비구가 10.6 t/ha로 화학처리구에 비해 약 3.7 t/ha 컸고, 질소 이용율도 52%로 화학비료 처리구 48%보다 높게 나타났다. 동계 청보리 재배에 따른 영양물질의 포장 물질수지 분석 결과 지표 유출이나 지하침투에 의한 손실은 미미하였고, 작물 흡수와 토양 축적이 주요 유출 경로이었다. 다만, 표층 토양 및 토양수의 영양물질 축적은 하계 집중 호우 시 지표나 지하로 손실될수 있어 적절한 영농관리가 필요하다. 또한 인산의 경우 질소에 비해 작물 흡수율이 낮아 토양 축적 가능성이 크고, 특히, 질소 대비 인산의 함량이 높은 축산퇴비 시용 시 토양 인산축적을 고려한 시비량 결정이 필요할 것으로 판단된다.
환경문제를 야기 시킬수 있는 질소의 용탈에 관한 문제는 수많은 연구를 통해 그 결과를 문헌에서 찾아볼 수 있다. 그러나 대부분의 연구가 질소의 토양내 용탈에 관해서 이루어진 반면에 토양의 답압과 토양의 종류에 따라 질소의 용탈 정도에 관한 연구는 그 결과를 문헌에서 찾아 보기가 어렵다. 본 연구는 토양의 종류와 답압의 정도가 질소의 용탈에 미치는 영향 그리고 토양에 잔류된 질소가 켄터키블루그래스의 성장에 주는 영향에 대해서 알아보기 위하여 수행 되었다. 질소는 총 147 kg $ha^{-1}$이 12주 동안 3회에 걸쳐 나누어 시비되었다. 토양의 종류는 성분비율에 따라 76.0:24.0, 80.8:19.2, 87.0:13.0 그리고 93.7:6.3% (sand:soil)의 4가지로 구성이 되었다. 토양은 PVC 파이프에 30 cm 깊이로 조성이 되었으며 토양층 밑에 5 cm의 자갈층으로 구성되었다. PVC 파이프 밑부분의 구멍을 통해 질소용탈수의 수집을 용이하게 하였으며 질소외 영양성분을 위해 Hoagland solution에서 질소만 제외하여 사용되었다. 켄터키블루그래스의 질과 예초량이 매주 측정이 되었으며 예초물은 건물량 측정을 위해 예초후 67도에서 24시간 동안 건조되었다. 질소용탈수는 매주 PVC 파이프의 밑부분을 통해 매주 수집이 되었다. 6.1 J $cm^{-2}$ 이상의 답압에너지는 더 많은 표면배수의 가능성을 야기 시킬 수 있다. 3.0과 6.1 J $cm^{-2}$ 사이의 답압에너지는 다른 처리구에 비해 더 많은 건물량이 측정이 되었고 적은 질소가 용탈이 되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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