토양 및 수질의 환경친화적 보전을 위한 최적영농관리방안 모델 연구
저자
발행사항
춘천 : 강원대학교 대학원, 2002
학위논문사항
學位論文(博士)-- 江原大學校 大學院 : 農化學科 2002
발행연도
2002
작성언어
한국어
KDC
521.8 판사항(4)
발행국(도시)
강원특별자치도
기타서명
Case Study on the Best Management Practice Model for the Environmentally soAund Conservation of Soil and Water Quality
형태사항
109 L. : 삽도 ; 27 cm.
일반주기명
참고문헌 : L.103-106
소장기관
본 연구는 농업지역의 토양 및 수질을 환경 친화적으로 보전할 수 있는 최적영농관리방안의 모델을 개발하는 데 목적이 있다. 최적영농관리방안의 개발은 영농관리체계가 토양의 질에 미치는 영향과 농업형태가 토양 및 수질 환경에 미치는 영향, 농업부산물(폐양액)을 자원화 하였을 때 토양환경에 미치는 영향 등의 세 가지방향에서 실험을 수행하였다.
토양의 OM, T -N, NH_4 - N, NO_3 -N, CEC, 유효태 인산 함량 등의 화학적 질은 등고선과 평행한 경운, 지표피복, 화학비료와 유기질비료를 혼용하는 방법에 의해 향상될 수 있었으며, 이때 옥수수와 감자의 수량도 향상되었다. 경사지 Plot 내 토양의 화학적 질은 상층부에 비하여 하층부의 화학성이 더 우수한 것으로 조사되었으며, 이러한 현상은 감자 재배지보다 옥수수 재배지에서 더 뚜렷하게 나타나 유실에 의한 양분이동은 감자 재배지가 덜 한 것으로 조사되었다. 이러한 위치별 화학적 특성은 작물의 생육 및 수량에서도 같은 경향을 나타나게 하였다. 그러나, 피복이나 경운, 비료 처리에 대한 단일 효과는 크게 나타나지 않으나, 유기질 비료의 첨가와 피복 및 등고선 평행 경운 등의 복합적인 처리에 의한 수량 증대 효과는 높은 것으로 조사되었다. 옥수수의 생육 및 수량에 영향을 미치는 인자는 CEC, N, 유기물, 인, K, Ca 등으로 다양하였으나, 감자의 경우는 주로 Ca, pH, Mg, 질소 등에 의해 영향을 받는 것으로 조사되었다.
친환경 농업지역과 재래방식의 농업지역의 수질 및 토양의 이화학성 조사 결과를 기초로 하여 발생되는 토양 유실량을 산출한 결과, 친환경 농업지역의 경우는 12.18MT/ ha/ yr, 재래 농업지역의 경우는 5.58MT/ ha/ yr였다. 이를 통하여 부하되는 질소의 양은 친환경 농업지역의 경우는 134,745 kg N/ yr, 재래 농업지역의 경우는 293.387 kg N/ yr 였다. 이러한 결과는 현재 수행되고 있는 친환경 농업 정책의 문제점으로, 현재 우리 나라의 친환경 농업 정책은 기술적 체계에 대한 개념이 결여되었기 때문으로 판단된다. 본 조사 지역의 경우 등고선 평행 경운, 완충지대 설치, 유실을 최소화할 수 있는 작물의 선택, 계단식 경지 설치, 배수로 설치 등의 토양유실에 대한 대책 방안이 수립되어야 할 것으로 판단된다.
시설재배지 폐양액을 토양에 관주한 후 토양의 이화학적 특성 중 pH는 Ca, Mg 등의 함량 증가로 인해 증가하였으며, EC도 무기 염류의 증가로 인해 증가하였다.
총 질소의 경우 암모늄태 질소와 질산태 질소의 증가로 인해 증가하였으며, K 함량과 인의 함량도 증가하여 토양의 화학적 질을 향상시키는 것으로 조사되었다. 폐양액을 처리하여 고추를 재배하였을 때 고추의 생육과 수확량은 [화학비료 70% + 폐양액 30%] 처리구가 가장 양호한 것으로 조사되어 폐양액의 비료적 가치를 확인할 수 있었다. 1일 발생되는 폐양액(288L/ 10a/ day )을 토양에 시용하였을 때 얻을 수 있는 관개효과는 증발산(3%)되는 수분을 보충할 경우 최고 409.86m2의 면적을 관개할 수 있는 것으로 산출되었다. 폐양액의 토양처리는 비료대체 효과와 폐양액의 정화효과를 동시에 얻을 수 있는 방법으로 판단되며, 주변환경에 미치는 악영향을 최소화할 수 있고 지속적인 처리를 통해 토양의 화학적 질을 향상시킬 수 있는 방안으로 판단된다.
Objective of this research was to develop the best management practice (BMP) model for the environmentally sound conservation of soil and water quality. Three case studies were conducted to draw the BMP model: (1) Effect of agricultural management practice on the soil quality, (2) Effect of agricultural models, conventional and environmentally sound agriculture, on the soil and water qualities, and (3) Effects of the hydroponic wastes when recycled on the soil quality.
Soil quality parameters such as contents of organic matter (OM), total nitrogen (T-N), ammonia -N (NH_4 - N), nitrate- N (NO_3 - N), cation exchange capacity (CEC) and available phosphorus were enhanced through employing contour tillage, surface cover, and the mixed application of chemical fertilizers and composts. Yields of corn and potato were improved concurrently with adopting of the above management practices. Within the sloping plots, soil chemical properties, and growth and yields of crops at the lower part were better than those at the upper part, due to the erosion of soil particles and nutrients. These results were more evident in the corn plot than in the potato plot. Crop yield and soil quality were not influenced significantly by the single practice of contour tillage, surface cover and fertilizer application, but those were improved synergistically with the combined practices of such managements.
Results of the stepwise multiple regression analysis revealed that various soil quality indicators such as CEC, N, OM, phosphorus, K and Ca contributed significantly to the growth and yield of corn, but Ca, pH, Mg, and N were the major indicators influencing the growth and yield of potato in the experimental acid soils located in the sloping upland area.
Amounts of soil loss and N loadings to water shed were compared in the two different agricultural model areas. The conventional area (CA) cultivated crops with the traditional methods with applications of chemical fertilizers and pesticides, without adopting the specific BMP factor. The environmentally sound agriculture area (ESA) cultivated crops with adopting the managerial BMP factors. Amounts of soil loss and N loadings to water shed in the CA and ESA were 5.58 and 12.18 MT/ ha/ yr, and 293.387 and 134,745 kg N/ yr, respectively.
Results indicated that the single adoption of the managerial BMP factor did not control effectively the soil loss and non- point source (NPS) contaminant. Thus, the structural and vegetative BMP factors such as grassed waterway installment, buffer strip, terrace in the sloping area, diversion ditch, and cropping system, should be combined with the managerial BMP factor to minimize the soil loss and NPS loading.
The hydroponic wastes was injected to the soil to cultivate the red pepper (Capsicumannum L.) as both irrigation and nutrient sources, and soil chemical properties were monitored. pH and EC of the soil were increased after recycling the wastes, due to the inorganic salts such as Ca and Mg in the wastes. Soil chemical parameters including total-N, inorganic N such as ammonia-N and nitrate-N, available P, and exchangeable K contents of the soil were also increased. Growth and yield of pepper were highest with the combinations of chemical fertilizer (70%) and wastes (30%). The daily producing waste (2880 L/ ha/ day ) from the experimental facility irrigated 409.86m^2area to compensate the amount of water loss by evapotranspiration (3%). These results indicated the agricultural by - products with proper treatment could be managed to recycle nutrients in the wastes and to enhance the soil fertility.
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