| 초록 |
< 제1세부과제 > 본 연구는 토양 칼럼에 벼를 재배하면서 바이오차 팰렛처리에 따른 침출수 및 토양 중의 작물 양분 이동 동태를 구명하기 위해 수행하였다. 칼럼 실험을 위한 시험구 처리는 돈분퇴비처리구를 대조구, 100% 돈분퇴비 팰렛구, 바이오차 팰렛 그리고 완효성 비료 처리구로 구성되어 있다. 연구 결과로서, 침출수 중의 NH<sub>4</sub>-N의 농도는 이양 후 35일을 정점으로 점차 감소하였으며, NO<sub>3</sub>-N의 농도는 이양 후 63-98일 사이에 가장 높게 관측되었다. 침출수 중의 돈분 팰렛 및 바이오차 팰렛 처리구에서 PO<sub>4</sub>-P의 농도가 가장 낮게 나타났다. 침출수 중의 K의 함량이 대조구에서 가장 높게 보이지만, 완효성 비료 처리구에서 가장 낮게 나타났다. 토양의 깊이별 NH<sub>4</sub>-N의 농도는 40-60cm사이가 가장 높게 났으며, 돈분팰렛 처리구를 제외하고 처리구 간에 유의차가 없었다. 또한 토양 깊이가 깊을수록 NH<sub>4</sub>-N의 농도가 높게 관측되었다. 반면에 PO<sub>4</sub>-P의 농도는 완효성 비료 처리구를 제외하고 토양 깊이가 깊을수록 낮게 나타났다. 대조구에서 PO<sub>4</sub>-P의 농도가 가장 높았다. 토양중의 가리의 이동 패턴은 대조구와 돈분 퇴비 팰렛구, 그리고 바이오차 팰렛구와 완효성 비료 처리구가 비슷한 것으로 나타났다. 그러므로 벼 재배시 바이오차 팰렛을 사용함으로써 식물 양분 이동에 의한 손실을 줄일 수 있는 것으로 사료되다. 본 연구는 토마토 재배 시 바이오차 펠렛형 완효성 비료의 적정 시용량을 구명하기 위해 수행되었다. 연구 결과 토양의 질소 Balance를 보면 바이오차 펠렛 N 40% 처리구에서 80.1%로 가장 높게 나타났으며, 탄소 Balance는 N 50% 처리구에서 80.8%로 가장 큰 값을 보였다. P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> 농도는 전체적으로 대조구에서 2.7 g kg<sup>-1</sup>으로 가장 큰 값을 보였고, 바이오차 펠렛 N 50% 처리구에서 1.5 g kg<sup>-1</sup>으로 나타났다. Mehlich Ⅲ 추출성 K 농도는 전체 생육 기간 동안 대조구에서 가장 큰 값을 보였고, 처리 10일 정점으로 토마토 재배 기간이 지남에 따라 서서히 감소하는 경향을 보였다. 과실의 총 중량은 대조구와 바이오차 펠렛 N 50% 처리구 사이에 유의차를 보이지 않았다. 따라서 본 공시 토양에서 토마토 재배 시 바이오차 펠렛 완효성 비료의 적정 시용량은 질소 기준 시비량의 절반인 N 50% 처리가 적정한 것으로 판단된다. 본 연구의 목적은 밭에서 바이오차 펠렛 사용에 따른 옥수수 재배 시 바이오차 펠렛의 적정 시용비율을 구명하고, 탄소격리량을 산정하는 것이다. 바이오차 펠렛은 N 40%, N 40%(0.07M MgO), N 60%로 구분하여 처리하였으며, 대조구의 비료 시용량은 15.8-3.0-6.3 kg/10a<sup>-1</sup> (N-P-K)으로 처리하였다. 토양 중 NH<sub>4</sub>-N 및 NO<sub>3</sub>-N함량 변화에서 토양 중의 질소 함량은 대조구가 처리구에 비해 높게 나타났으며, P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> 함량 변화에서 전 작기에 걸쳐 대조구가 처리구에 비해 높았지만, K<sub>2</sub>O의 함량은 정식 후 21일과 51일에 높게 나타났다. 유거수 중의 NH<sub>4</sub>-N 및 NO<sub>3</sub>-N 함량 변화는 대조구가 처리구에 비해 전반적으로 높게 관측이 되었으며, PO<sub>4</sub>-P 및 SiO<sub>2</sub> 함량 변화에서는 처리 간에 큰 차이(p>0.05)가 없었다. 바이오차 팰렛 처리에 따른 토양 탄소격리량에서는 대조구(60.4 kg 10a<sup>-1</sup>)와 N 40% (0.07M MgO)처리 구간에서는 유의차 (p<0.05)를 보이지 않았으며, 옥수수 바이오매스 생체중은 N 60% 바이오차 펠렛 처리구를 제외하고 대조구(1,123±130.0 kg 10a<sup>-1</sup>)에 비해 처리구 간의 유의차가 없었다. 그러므로 바이오차 펠렛 시용에 따른 옥수수 재배 시 질소 약 60%를 저감 할 수 있을 것으로 생각한다. 벼 재배 시 바이오차 펠렛의 시용에 따른 논물과 토양에서 환경영향 평가를 수행하였다. 논 표면수의 질소 함량 변화는 처리와 관계없이, NH<sub>4</sub>-N 농도는 이앙 후 40일까지 그리고 NO<sub>3</sub>-N 농도는 이앙 후 15일까지 낮은 농도를 유지하였다. PO<sub>4</sub>-P 및 K의 농도는 대조구와 비교하여 바이오차 펠렛 처리구에서 전반적으로 낮게 나타났다. 토양 중에 NH<sub>4</sub>-N 농도는 벼 생육기 간이 지남에 따라 바이오차 펠렛 처리구의 농도가 높게 나타남에 따라, 벼 생육에 필요한 암모늄태 질소성분이 지속적으로 공급되고 있다고 판단되었다. 그리고 잠재 토양 탄소격리량은 대조구에 비해 60% N(0.07M MgO) 처리구가 222 kg 10a<sup>-1</sup>으로 가장 높게 나타났다. 벼 정조 수량은 대조구의 650 kg 10a<sup>-1</sup>에 비해 질소 추천 시비량인 바이오차 펠렛 40% N 처리구와 60% N(0.07M MgO) 처리구 간에는 유의차가 인정되지 않았다. 따라서 벼 재배 시 개량한 바이오차 펠렛 가장 적절한 시용량은 60% N(0.07M MgO)로 나타났으며, 바이오차 펠렛 시용은 기후변화 대응 탄소격리뿐만 아니라 논 표면수 및 토양에서의 환경 영향을 줄일 수 있는 완효성 비료로서 적합하다고 판단된다. 벼 재배기간 동안 처리 간의 토양 탄소격리량은 PBCF 50%과 PBPFN 50%사이에는 유의차 (p<0.01)를 보이지 않았으며, SRFN 50%이 62.4 tonnes ha<sup>-1</sup>로 가장 낮게 산정되었다. 누적 CH<sub>4</sub> 발생량은 PBPCF 50% 처리구에서 가장 낮았으며, 누적 N<sub>2</sub>O 발생량은 PBPFN 50%에서 가장 낮았다. CO<sub>2</sub>–equi. 발생량은 PBPCF 50% 처리구에서 7.1 tonne ha<sup>-1</sup>로 가장 낮게 산정되었다. 처리 간에 벼 생육 반응에서 SRFN 50% 처리구에서 가장 좋게 나타났으며, 특히 조곡 수량은 바이오차 팰렛 완효성 비료 처리구 보다 10a당 105kg 증수되었다. < 제2세부과제 > 농경지 N<sub>2</sub>O 측정하는 방법으로 챔버법을 가장 많이 이용하여 측정해 왔다. 지면에 상하부가 개방된 원형 또는 사각형 틀을 토양 표면에 고정한 후 상부에 캡 형태의 뚜껑을 결착하여 지면과 캡 사이를 밀폐 상태로 만든 후 시간 경과에 따라 농도의 상승률을 측정하여 단위면적당 온실가스 배출량을 계산하는 과정이다. 가격이 저렴하고 간단한 장치를 이용하면서도 비교적 높은 정밀도 측정이 가능하기 떄문에 지난 30년간 온실가스 측정연구의 95% 이상이 챔버법을 통해 N<sub>2</sub>O 분석을 하고 있으며, 연구결과를 제시하고 있었다. 밀페되어 있는 챔버 내부의 압력이 불안정하고 온도나 수분의 조건이 주변 환경과 다르고 강우 등 기상 환경에 의한 영향평가를 할 수 없으며, 주로 맑은 날 주간에 측정이 집중됨에 따라 주간의 측정결과에서는 과소평가 이루어진다는 단점이 있어, 이를 보완하기 위한 연구들이 수행되고 있으며, 본 연구에서는 자동으로 온실가스를 측정할 수 있는 시스템을 구축하여 각 방법별 비교평가하는 연구를 수행하였다. 가을배추 재배기간 동안 감축기술로써 바이오차를 적용한 이후 N<sub>2</sub>O 배출특성을 매뉴얼 챔버법과 자동 분석법을 활용하여 비교평가를 하였다. 매뉴얼 챔버법을 활용하였을 때, N<sub>2</sub>O는 비료 투입 직후 최대 배출을 나타냈다. 재배기간 동안 누적 N<sub>2</sub>O 배출량은 대조구와 바이오차 투입 처리구에서 각각 499.3, 159.1 mg/m<sup>2</sup>이였고, 바이오차 투입함에 따라 N<sub>2</sub>O 배출은 68.1% 저감되었다. 자동 분석을 활용하였을 때, N<sub>2</sub>O 배출은 비료 투입 2주 이내 최대 배출을 나타냈다. 재배기간 동안 누적 N<sub>2</sub>O 배출량은 대조구와 바이오차 |
