재료및방법
공시토양 및 퇴비의 특성
본 연구를 수행하기 위해 경남 밀양시 부북면 오례리에 소재하는 부산대학교 부속농장 밭토양(35°30'07.6"N 128°43'16.0"E)을 공시토양으로 선정하였다. 대상지역의 토양은 용지통에 속하는 토양이었으며 점토의 함량은 12.1%, 미사는 44.5%, 모래는 43.4%로 토성은 양토이었다. 토양의 pH는 6.4이었으며 총질소 함량은 1.05 g/kg이였다. 자세한 공시토양의 화학적 특성은 Table 1에 나타냈다. 공시퇴비는 JG바이오에서 판매하는 돈분과 톱밥을 원료로하여 부숙한 가축분퇴비를 시험에 사용하였다. 공시퇴비의 자세한 화학적 특성은 Table 2에 나타냈다.
시험포장 및 재배관리
각 처리구의 크기는 2.5 × 4 m (10 m2)이었으며 4 반복으로 난괴법(Randomized complete block design)에 따라 처리구를 배치하여, 경운로터리 실시와 함께 두둑을 설치하였다. 시험에 사용된 재배작물은 베니하루까 고구마(Ipomoea batatas)로 재식거리는 이랑폭 75 cm × 포기사이 20 cm였으며, 2016년 6월 4일에 모종을 삽식하였고, 2016년 9월 29일에 수확하였다. 토양수분관리는 자연강우량으로 하였다.
퇴비 및 무기질비료 시용
가축분퇴비의 시용량은 고구마의 표준시비량(RDA, 2010)인 10 Mg/ha를 기준으로 0, 10, 20 Mg/ha를 시용하였다. 무기질비료의 시비량 또한 고구마 표준시비법(RDA, 2010)에 준하여 남해 화학에서 판매하는 요소(N), 풍농에서 판매하는 용성인비(P2O5), 대한비료에서 판매하는 황산가리(K2O)를 55-63-156 kg/ha으로 시비하였다. 가축분은 고구마 정식 2주전에 시용하였으며, 무기질비료는 고구마 정식 후 7일 후에 시비하였다.
챔버설치 및 N2O가스 채취방법
챔버는 static 챔버방법(Conen and Smith, 1998)을 사용하였으며, 챔버면적은 0.05 m2으로 각 처리구 중앙두둑 위에 0.05 m 깊이로 조심스럽게 설치하였다. 가축분 퇴비 처리전 시험 토양의 기본 N2O 배출량을 확인하기 위해서 시험전 토양에 각 반복구간을 대표할 수 있는 곳에 챔버 설치 후 가스시료를 채취하였다. 챔버는 각 처리구 두둑의 정중앙에 1개의 챔버를 설치하였으며 1 주 간격으로 N2O 배출량을 측정하였다. 재배기간 동안에는 챔버 안에 식물체가 자라지 않게 하였다. 챔버설치 후 2 주 안정기를 가진 후 매주 1 회 간격으로 N2O 배출량을 측정하였으며, 이벤트(가축분퇴비처리, 무기질비료처리, 집중강우) 후에는 주 2 회씩 시료를 채취하였다. 가스시료채취(Consentino et al., 2013)는 오전 9:00부터 오후12:00 사이에 실시하였으며, 가스채취 시간은 0, 40분으로 하였으며(Chadwick et al., 2014) 가스시료채취 시작 전, 후에 대기 중 가스시료도 채취하였다. 가스시료채취시 각 처리구의 챔버 내 온도와 토양수분은 portable 토양 수분센서를 이용하여 측정하였다. 대기 중 N2O의 농도는 가스크로마토그래피(Shimadzu 2010plus, Japan)를 이용하여 측정하였다. N2O가스의 분석조건은 Table 3과 같다.
N2O 배출량 및 water-filled pore space (WFPS) 계산
F=ρ×(V/A)×(Δc /Δt)×(273/T),
F는 N2O배출량, ρ는 가스밀도(mg/cm), V는 챔버 내 공기체적(m3), A는 챔버바닥 면적(m2), Δc/Δt는 챔버 내 가스 농도의 평균증가속도(mg/m/hr), T 는 챔버 내 평균기온 (K).
WFPS%=(부피수분함량%/공극률%]×100
공극률%=[1-(bulk density/2.65)]×100
토양의 화학적특성 분석
공시토양의 이화학적 분석방법은 다음과 같은 방법으로 수행하였다: pH (1 : 5 토양:물), 유기물함량(Allison, 1965), 총질소함량(Kjeldahl method; Bremner, 1965), 치환성양이 온 K+, Ca2+, Mg2+ (1 N NH4-acetate pH 7.0, AAS, atomic absorption spectroscopy, Perkinelmer model 3300, Norwalk, CT, USA). 유효인산의 함량은 Lancaster 법(RDA, 2000)을 이용하여 분석하였다.
토양 내 무기태 질소 분석방법은 다음과 같이 수행하였다: 토양 건조시료 5 g에 25 mL의 2 M KCl을 넣고 30분 동안 진탕한 후 Whatman No. 2로 여과하여 침출액을 각각의 실험에 이용하였다. 암모늄태 질소(NH4-N)는 Indophenol-Blue 비색법(Searle, 1984)으로 측정하였다. 침출액 2 mL에 EDTA 용액을 0.5 mL, Salicylate 용액을 2 mL, Hypochlorite 용액 1 mL, 증류수 7 mL을 넣고 혼합한 후 37℃에 30분간 중탕시킨 후 UV/VIS Spectrophotometer (Optizen 3220 UV, Mecasy Co. Ldt, Korea)를 이용하여 667 nm의 파장에서 측정하였다. 질산태 질소(NO3-N)는 brucine 법(Wolf, 1944)으로 측정하였다. 침출액 5 mL에 30% NaCl 1 mL와 5 mL H2SO4 (4:1, H2SO4:H2O)을 넣고 혼합한 후 10 분간 수냉하였다. 다음으로 brucine sulfanilic acid 0.25 mL를 넣고 혼합한 후 90℃에 20 분간 중탕시킨 후 수냉하였다. 충분히 식힌다음 UV/VIS Spectrophotometer를 이용하여 410 nm의 파장에서 측정하였다.
통계분석
통계분석은 Statistix 통계프로그램(버전9)을 이용하여 실시하였다. 처리간의 차이를비교하기 위하여 조사된 자료는 ANOVA 검증을 통하여 분석하였다. F-test 결과값이 P< 0.05의 범위에서 유의한 경우에만 최소유의차검정(LSD)을 실시하였다.
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