Reduction of Phosphorus Release from Rotated Green House Soils by Liming during Rice Cultivation : 윤답전환 시설재배지 토양에서 석회를 이용한 인산유출 저감
저자
발행사항
진주 : 경상대학교 대학원, 2008
학위논문사항
Thesis(M.A.)-- 경상대학교 대학원 : 응용생명과학부 응용생명과학 2008. 8
발행연도
2008
작성언어
영어
주제어
발행국(도시)
대한민국
형태사항
iii, 37 p. ; 26cm
일반주기명
지도교수:김필주
소장기관
The release of nutrients from arable soil into the water column is an important problem in the restoration of eutrophied lakes. Large amounts of nutrients is released from plastic film house soil, most intensive farming system in the world, in the southern Korean peninsula during rotation into submerged rice paddy. We expected that the high Ca content in the liming materials might convert water-soluble phosphorus (P), limiting factor of eutrophication, to less soluble forms and thereby reduce the loss of soil P to water bodies.
In the incubation and column experimentation, Ca(OH)2, CaCO3, CaSO4, and oyster shell meal, which can utilize as soil amendment in the field, were mixed with salt accumulated soil at rates corresponding to 10 g Ca kg?1. Calcium hydroxide (Ca(OH)2) was most effective on reducing soil dissolved reactive P (DRP) concentration in the incubated soil with 70% of field moisture capacity at 30°C for 4 weeks. Calcium hydroxide among the selected liming materials was most effective with decreasing P release up to ca. 93% to the control in the column test.
The selected Ca(OH)2 was applied at rates 0, 2, 4, 8 Mg ha?1 and then cultivated rice (Oryza sativa) in the paddy field rotated from plastic film house upland soil. The Ca(OH)2 significantly reduced total P (T-P) and DRP concentration in the flooded water and the leachate collected on -60cm soil depth by shifting from W-P to calcium bound-P (Ca-P) in soil. About 11.7 kg ha?1 of P was leached out for 65 days rice cultivation with mainly dissolved unreactive P (DUP) type (ca. 80% of T-P). Four Mg ha?1 Ca(OH)2 addition, which showed the highest grain yield, reduced 32% of P leaching loss. Calcium hydroxide application significantly increased pH, available P and exchangeable Ca concentration in soil at rice harvesting stage, as well as T-P and Ca-P concentration in soil.
It is concluded that Ca(OH)2 could be a good liming material to reduce P release and restore nutrient balance in rice paddy soil rotated from salt accumulated film house soil.
집약농업으로 염류가 과량 집적된 시설재배지에서 집적염류를 제거하기 위해 남부지역을 중심으로 윤답전환이 광범위하게 행해지고 있다. 윤답과정 중 농경지로부터 다량 유출되는 인산은 수계의 부영양화 유발 제한인자로서 유출량 저감을 위한 합리적 토양관리 방안을 수립하고자 하였다. 토양 내 인산이 칼슘(Ca)과 반응하여 Ca-P 형태로 침전되는 원리를 이용 윤답전환 시설재배토양에서 벼 재배과정 중 인산유출 저감방안 모색하고자 ① 실내실험을 통해 적정 석회제재를 선발하였고, ② 선발 제재 소석회를 벼 이앙 전 0, 2, 4, 8 톤 ha-1 비율로 처리하여 인산유출 저감과 토양의 이화학성에 미치는 효과를 평가하였다.
1. 적정 석회제재를 찾기 위해 현장에서 이용 가능한 4가지 석회제재 (소석회, 석회석, 석고, 패화석)를 염류집적 토양과 10 g Ca kg-1 비율로 혼합하여 Incubation과 Column 실험을 실시한 결과, 제재 중 알칼리도와 물에 대한 용해도가 가장 높은 소석회가 토양 내 수용성인산함량과 인산유출량 저감에 효과가 우수하여 최적제재로 선발하였다.
2. 벼 재배기간 중 표면 담수 중 인산 함량은 이앙 초기(20일 까지) 상당히 높았으며 이시기 표면 유거를 통한 인산 유출이 높게 발생할 것으로 평가되었으며, 이후 감소하여 약 1 mg P L-1 이하의 낮은 농도를 유지하였다. 이앙 초기인 벼 이앙 후 20일째 전 인산(T-P) 함량의 50-60%는 수용성 인산(Dissolved reactive P, DRP)이었으며, 선발제재인 소석회(Ca(OH)2)의 처리수준이 증가함에 따라 DRP 함량이 큰 폭으로 감소하였다.
3. 조생 종 벼의 전 재배기간 65일 동안 총 11.7 kg P ha-1의 인산이 용탈되었으며, 이 중 20% DRP 형태이었으며 나머지 80%는 유기태나 토양교질과 흡착 인산의 형태인 Dissolved unreactive P (DUP)로 조사되어 인산의 지하 용탈은 주로 DUP 형태로 발생되는 것으로 평가되었다. 용탈수 중 총 인산(T-P)와 DRP 함량은 소석회 처리량이 증가함에 따라 크게 감소하였으며, 최고 정조수량을 얻을 수 있었던 소석회 4톤 ha-1 처리시 인산용탈량을 약 32% 저감할 수 있었다.
4. 소석회 처리량이 증가함에 따라 수확 후 토양의 pH, 치환성 칼슘과 유효인산 함량이 크게 증가하였다. 인산화합물 중 소석회 처리량이 증가함에 따라 수용성 인산의 함량은 크게 감소하였으나 총 인산과 Ca-P 함량은 상대적으로 크게 증가하는 경향이었다. 결과적으로 시용 소석회로부터 유래된 칼슘이 수용성 인산과 반응 Ca-P 형태로 전환되어 인산유출을 크게 저감시킨 것으로 평가되었다.
결론적으로 석회제재 중 소석회는 염류가 집적되어 있는 시설재배지를 윤답전환지에서 벼 재배기간 중 인산의 유출을 효과적으로 저감하고 토양 내 유효인산 함량을 증대시키는 효과가 우수한 제재로 평가되었다.
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