Original research article

Korean Journal of Soil Science and Fertilizer. 31 August 2022. 175-184
https://doi.org/10.7745/KJSSF.2022.55.3.175

ABSTRACT


MAIN

  • Introduction

  • Materials and Methods

  •   재배방법 및 시험처리

  •   토양 및 식물체 분석

  •   통계분석

  • Results and Discussion

  • Conclusions

Introduction

경제성 작물을 주로 재배하는 시설재배지는 윤작을 기피하고 동일한 작목을 연작하며 연중 작물재배를 위하여 양분의 과다투입으로 염류집적, 병해충 밀도의 증가, 시설 특성상 고온과 양분의 증발산에 의한 양분집적 등 노지재배와는 재배 패턴이 매우 다른 양상을 나타낸다 (Kim et al., 2015). 시설수박 재배지에서는 잦은 관수와 빈번한 경운으로 물리성이 악화되어 수박의 품질저하와 수량이 감수하는 결과를 초래한다. 이러한 문제점을 해결하고자 시설수박 농가에서는 객토, 담수, 유기물원 투입, 토양개량제 처리 등 다양한 방법으로 시설토양 환경을 개선하려고 하고 있다.

바이오차는 농업생산성 증가와 탄소격리에 있어서의 중요성을 포함하여 4가지 (기후변화 대응, 에너지 생산, 토양개량, 폐기물 관리) 측면에서 연구와 활용의 필요성을 가지고 있다 (Lehmann and Joseph, 2009). 바이오차는 산소가 제한된 환경에서 바이오매스를 열분해 (pyrolysis) 및 액화공정 (liquefaction technology)하는 과정을 통하여 바이오 오일을 만드는 과정에서 발생하는 부산물로써 흡착제로 사용되고 있다 (Arami-Niya et al., 2012). 그 효과는 탄소를 격리 및 온실가스를 저감, 토양개량제로서 pH 증가, 보수력 증가, 이온교환 능력의 증가, 미생물 서식지 제공에 기인한다고 보고되어 있다 (Woo, 2013). 왕겨는 농가에서 쉽게 구할 수 있는 농산부산물로 토양 물리성을 개량하기 위하여 왕겨를 바이오차로 만들어 농가에서 활용하고 있다. 왕겨 바이오차는 탄화된 후에도 왕겨형태를 유지하므로 입자간의 조직이 성글어서 통기성을 좋게 할 뿐만 아니라 탄화물이 갖는 특유의 수분 보유능력이 높아 근권의 물리적 성질이 좋은 특성을 가지고 있다 (Hong, 1993). 왕겨바이오차 시용은 기존 토양의 유기탄소를 안정화시키는 경향을 보였으며, 토양 내 입단 촉진이나 안정화로 이산화탄소 발생을 감소시킨다고 보고했다 (Lim et al., 2009). 또한 성분함량 중에 규소가 50% 정도로 많고 높은 온도의 탄화과정에서 잡초종자와 병원미생물이 저절로 제거된 청정한 재료라고 볼 수 있다. 일반적으로 규소는 식물 조직의 외피층을 두껍게 하여 병원균의 침투를 억제하는 작용을 가진다고 밝혀져 있다 (Sherwood and Vance, 1980; Epstein, 1994; Ma, 2004).

본 연구에서는 왕겨 바이오차 시용에 따른 수박의 생육, 수량과 토양 물리화학성에 미치는 영향을 검토하여 시설수박 재배 농가에서 활용할 수 있는 방안을 개발하고자 시험을 수행하였다.

Materials and Methods

재배방법 및 시험처리

본 시험은 충청북도 농업기술원 수박연구소에서 반촉성 작형으로 재배하였으며, 수박 (Citrullus lanatus Thunb.) 품종은 ‘삼복꿀’로 대목은 박 (Lagenaria leucantha Standl.)인 블로장생으로 하였다. 정식은 본잎이 4매일 때 45일 묘를 4월 10일에 정식하였으며, 재식거리는 250 × 45 cm으로 하여, 중앙 안쪽 25 cm 부분에 2줄로 정식하였다. 정식 후 점적관수를 이용하여 물 및 양분을 공급하였다. 온도관리를 위하여 초기에는 PE 터널 + 부직포를 활용하였으며 4월 중순 이후에는 PE 터널만 피복하여 보온관리 하였다. 덩굴은 3줄기 (원줄기 + 아들줄기 2)로 유인하여 관리하였고, 착과는 3화방에 벌을 이용하여 수분하였으며 착과절 이후의 곁순은 제거하여 관리하였다. 시비량은 토양검정시비에 의하여 시비하였으며 시험에 사용한 비종은 질소는 요소로 인산은 용과린으로 칼리는 황산가리를 이용하였으며, 질소와 칼리는 기비와 추비 비율을 6:4로 하여 3회 (기비 1회, 추비 2회)로 나누어 시비하였으며, 인산과 부산물 퇴비 (10,000 kg ha-1)는 전량기비 밑거름으로 처리하였으며, 왕겨 바이오차는 0 (무처리), 1,000 kg ha-1, 2,000 kg ha-1, 및 4,000 kg ha-1로 4수준을 두어 난괴법 3반복으로 전량 밑거름으로 처리하였다. 기타 재배방법 및 관리는 수박 표준재배법에 준하여 관리하였다. 수박 생육과 과실특성 등은 농업과학기술연구 조사분석기준 (RDA, 2003)에 준하여, 초장, 절간장, 절수, 과중 등을 조사하였고, 당함량은 당도계 (Atago, PAL-1, Japan)를 사용하여 측정하였다. 수확한 과실은 기형과, 공동과 등을 비상품과로 분류하여 조사하였다.

토양 및 식물체 분석

토양화학성 분석은 표토 0 - 20 cm 깊이의 토양을 Augar를 이용하여 채취하였고, 음지에서 자연건조 시킨 후 2 mm 체를 통과한 토양을 시료로 사용하였으며, 국립농업과학원 토양 및 식물체 분석법 (NIAST, 2010)에 준하여 분석하였다. 토양의 pH와 EC는 시료와 증류수를 1:5의 비율로 혼합하여 30분간 진탕 한 후 pH는 pH meter (Radiometer M-92, Denmark)로 측정하였으며, 유기물 함량은 Tyurin법, 유효인산은 Lancaster법으로 비색계를 (Varian Carry 50, Australia) 이용하여 측정하였다. 치환성 양이온 K, Ca, Mg는 1N ammonium acetate로 침출하여 ICP (Varian Vista-Pro, Australia)로 분석하였으며, 토성은 Micropipette법으로 입경분포를 조사하여 미국농무성 (USDA)의 분류체계에 따라서 결정하였다 (Miller and Miller, 1987). 토양물리성 지표로서 용적밀도, 공극율 및 삼상분석은 수박 수확이 끝난 다음 100 cm3 코아를 이용하여 채취 후 즉시 밀봉하여 실험실로 운반하여 습토의 무게를 평량한 후 110°C 건조기에 48시간 이상 건조한 다음 건토의 무게를 측정하였다. 식물체 시료는 수확기에 채취하여 70°C에서 건조시킨 다음 건물중을 조사하고 화학성분의 분석시료로 조제하였다.

통계분석

각 분석항목에 따른 실험결과는 EXCEL 프로그램을 이용하여 평균값을 산출하였고, 처리간의 유의성을 검정하기 위하여 SAS 프로그램 (SAS Version 9.1.3., 2006)을 이용하여 5% 수준에서 Duncan’s Multiple Range Test를 수행하였다.

Results and Discussion

수박을 재배한 토양의 물리화학적 특성은 Table 1과 같다. 농촌진흥청 (NIAST, 2006)에서 제시하는 수박재배지 토양화학성 적정범위 (pH 6.0 - 6.5, OM 20 - 30 g kg-1, Avail. P2O5 350 - 450 mg kg-1, Exch. K 0.70 - 0.80 cmolc kg-1, Exch. Ca 5.0 - 6.0 cmolc kg-1, Exch. Mg 1.5 - 2.0 cmolc kg-1, EC 2 dS m-1 이하)에 비하여 토양 유기물, 유효인산, 치환성 K은 적정범위보다 낮은 수준이었고, 전기전도도 (EC) 및 치환성 Ca, Mg은 적정범위에 있었으며, 토성은 수박재배지에 적합한 사양토이었다.

Table 1.

Phyco-chemical properties of soil in the experimental field.

pH
(1:5)
EC
(dS m-1)
OM
(g kg-1)
Avail. P2O5
(mg kg-1)
Exch. cations (cmolc kg-1) Soil texture
K Ca Mg
6.2 1.6 12.0 240 0.40 5.2 2.0 Sandy loan

시험에 사용한 왕겨 바이오차의 화학성은 Table 2에 나타낸 바와 같이 pH가 8.7인 약 알카리성을 나타냈으며 T-N이 0.4%이었고 규산이 50.4%, 회분 45.9% 정도로 많았으며 수용성 칼륨도 1.1% 정도가 함유되었다. 부산물퇴비는 pH가 5.6인 약산성을 나타냈으며, 질소가 2.1%이었다.

Table 2.

Chemical compounds of rice hull-derived biochar and by-product compost used in the experiment.

Materials pH
(1:20)
Main ingredients (%) Micronutrients (mg kg-1)
T-N SiO2 Ash Ca K Mn Fe
Rice hull-derived biochar 8.7 0.42 50.4 45.9 5,700 11,000 790 190
By-product compost 5.6 2.1 22.0 20.1 15,600 13,230 320 13

Table 3은 수박의 정식 후 30일의 초기생육 상황이다. 수박의 경경은 11.7 - 12.0 mm, 엽장은 19.6 - 20.2 cm, 엽폭은 20.1 - 20.7 cm 및 초장은 196 - 209 cm으로 초장을 제외하고는 시험처리간에 비슷한 생육상황을 보였다. 수확기의 수박 생육상황을 Table 4에 나타내었다.

Table 3.

Growth characteristics of watermelon 30 days after planting according to rice hull-derived biochar application.

Treatments
(kg ha-1)
Stem diameter
(mm)
Leaf length
(cm)
Leaf width
(cm)
Plant height
(cm)
0 11.7 a 19.6 a 20.1 a 196 b
1,000 11.8 a 20.2 a 20.5 a 198 b
2,000 12.0 a 20.0 a 20.5 a 205 ab
4,000 11.9 a 20.2 a 20.7 a 209 a

Values within columns having the same letters are not significantly different at the 0.05 as determined by DMRT.

Table 4.

Growth characteristics of watermelon harvesting time according to rice hull-derived biochar application.

Treatments
(kg ha-1)
No. of node
(ea plant-1)
Stem diameter
(mm)
Plant height
(cm)
Fresh weight
(kg plant-1)
0 44.0 a 14.6 b 475 a 1.56 b
1,000 44.4 a 15.3 ab 477 a 1.66 ab
2,000 46.0 a 15.6 a 482 a 1.74 a
4,000 46.0 a 15.4 ab 492 a 1.72 a

Values within columns having the same letters are not significantly different at the 0.05 as determined by DMRT.

수박 수확기의 주당 절수는 44.0 - 46.0개, 경경은 14.6 - 15.6 mm, 초장은 475 - 492 cm, 주당 생체중은 1.56 - 1.74 kg이었다. 왕겨 바이오차 시용량에 따른 생육은 왕겨 바이오차 시용처리에서 경경은 두꺼워지고, 생체중이 증가하여 생육이 양호하였다. 이는 목탄의 다량 시용으로 양파재배지의 지온이 상승하고 토양의 물리성과 화학성이 개선되어 양파 생육에 좋은 환경이 조성되었다는 보고 (Yun et al., 2004)와 같은 결과를 나타냈다. Jang et al. (2018)도 바이오차 시용으로 배추생육이 양호하고 수량이 증가하였다고 보고하였다. 한편, 과량의 바이오차 처리는 토양의 적정 pH 범위 (6.0 - 6.5)를 초과하여 작물생육이 저조할 수 있으며 (Oh et al., 2017), 착근 불량으로 작물 생육에 부정적인 영향을 미치고 (Kang et al., 2017; Lee et al., 2018), 양분 흡착으로 인해 작물생육이 부진한다는 보고 (Sorensen and Lamb, 2016)와 비료 투입량에 따라 토양특성 및 작물생육에 차이를 보인다 (Chen et al., 2020; Park et al., 2021)는 보고로 미루어 보아 작물에 따라 적정 시용량을 검토할 필요가 있으며, 작물 및 재배방법에 따라 바이오차의 효과는 다르게 나타날 수 있다고 판단되었다. 수박은 일조부족, 저온, 과습 시 또는 염류집적과 같은 환경에서는 생육이 불량하게 되어 착과불량 및 병해가 유발되는데 본 연구에서는 왕겨 바이오차 시용에 따른 생육장해나 부작용과 같은 어떠한 역효과 (성적 미제 시)는 관찰되지 않았다.

Table 5는 수박의 수량구성요소, 수량 및 당도를 나타내었다. 수박의 개당 과중은 7.9 - 8.6 kg, 과장은 28.6 - 29.2 cm, 과폭은 23.9 - 24.5 cm, 과피두께는 1.0 - 1.1 cm, 당도는 11.6 - 12.0°Brix로 왕겨 바이오차의 시용량에 따라서 과중의 차이를 보였다. 일반적으로 숯은 생리활성 물질로서 작물이나 미생물 체내에서의 반응을 원활하게 진행시키는 조효소적인 역할을 하고 작물의 생리대사를 촉진시켜 과일의 당도와 맛을 좋게 하는 친환경 농자재로 알려져 있다 (Akira, 1998). 수박 과중은 왕겨 바이오차 2,000 kg ha-1 처리에서 개당 8.6 kg으로 가장 무거웠으며 대조구에 비하여 개당 0.7 kg이 무거워진 결과를 보였다. 수박 당도는 대조구 11.6°Brix에 비하여 왕겨 바이오차 시용 처리에서 11.9 - 12.0°Brix로 높은 결과를 보였다. 수박은 과피두께가 너무 얇으면 운송 중 쉽게 깨지는 문제점이 있으며, 너무 두꺼우면 식용 부위의 감소와 품질이 저하되는 문제가 있다. 본 연구에서 수박의 과피두께는 왕겨 바이오차 시용에 따른 유의적인 차이를 나타내지 않아 수박의 외관적인 품질에 미치는 영향은 없는 것으로 판단되었다.

Table 5.

Watermelon yield component and sugar content according to rice hull-derived biochar application.

Treatments
(kg ha-1)
Fruit weight
(kg ea-1)
Fruit length
(cm)
Fruit width
(cm)
Fruit thickness
(cm)
Sugar content
(°Brix)
0 7.9 c 28.6 b 23.9 b 1.0 a 11.6 b
1,000 8.3 b 29.1 a 24.5 a 1.1 a 12.0 a
2,000 8.6 a 29.2 a 24.5 a 1.1 a 12.0 a
4,000 8.3 b 28.7 b 24.3 ab 1.0 a 11.9 a

Values within columns having the same letters are not significantly different at the 0.05 as determined by DMRT.

왕겨 바이오차 처리에 따른 상품과율을 조사한 결과 (Table 6) 비상품과 (공동과, 열과, 기형과)율은 8.4 - 8.6%, 상품과율은 91.5 - 91.6%, 상품수량은 1 ha 당 상품수량 48,290 - 52,990 kg으로 왕겨 바이오차 시용으로 대조구 대비 4 - 10% 증수되었다. 이러한 결과는 목탄 시용량이 많아질수록 고추 수량이 증수되었으며 (Park et al., 1991), Yun (1998)은 고추재배 토양에 목탄 종류별로 10a 당 300 kg을 시용한 결과 1 - 4% 증수되었다고 보고, 토마토 재배 시 바이오차 펠렛 적정 시용량은 추천 시비량의 절반 가량인 바이오차 펠렛 N 50% 처리가 적정하다고 보고 (Kim et al., 2020)와 유사한 결과이었다.

Table 6.

Watermelon commodity ratio and marketable yield according to rice hull-derived biochar application.

Treatments
(kg ha-1)
Non-commodity rate
(%)
Commodity rate
(%)
Marketable yield
(kg ha-1)
Yield index
0 8.6 91.5 48,290 c 100
1,000 8.6 91.5 50,730 b 105
2,000 8.4 91.6 52,990 a 110
4,000 8.5 91.5 50,460 b 104

Values within columns having the same letters are not significantly different at the 0.05 as determined by DMRT.

Table 7은 왕겨 바이오차 처리에 따른 지하부 생육상황을 조사한 결과이다. 대조구에 비하여 왕겨 바이오차를 시용함에 따라 지하부 생체중 및 건물중이 증가하였다. 이러한 결과는 참숯처리는 작물의 발근력을 향상시킨다는 보고 (Akira, 1998)와 일맥 상통하는 결과를 보였다. 인삼에서는 목탄처리로 지하부 중량이 무거워졌다고 보고 (Hong et al., 1992)하였으며, 지하부 생육도 근중이 무겁고 식부 가능 묘삼의 생산량이 많았으며 총 생산량도 많아지는 경향이라고 보고하였다.

Table 7.

Fresh weight and dry weight of watermelon root according to rice hull-derived biochar application.

Treatments
(kg ha-1)
Fresh weight
(kg plant-1)
Dry weight
(kg plant-1)
0 1.44 b 0.20 b
1,000 1.53 ab 0.23 a
2,000 1.59 a 0.24 a
4,000 1.54 ab 0.23 a

Values within columns having the same letters are not significantly different at the 0.05 as determined by DMRT.

Table 8Table 9는 수박 수확기 식물체 중의 무기성분 함량을 조사한 결과이다. 수박 엽중 무기성분 함량은 왕겨 바이오차 시용에 따라 질소와 인산함량이 낮아졌으며, 칼리, 칼슘 및 마그네슘은 증가하였으나 나트륨은 차이가 없었다. 수박 줄기중의 무기성분 함량은 대조구에 비하여 왕겨 바이오차 시용에서 인산, 칼슘, 마그네슘 함량이 높아졌으며, 질소는 낮아졌고, 나트륨은 왕겨 바이오차 처리에 따른 차이를 나타내지 않았다. 본 연구에서 왕겨 바이오차 시용에서 엽중 질소와 인산의 농도가 낮아진 이유는 생체량이 많아 희석된 것으로 사료되었다.

Table 8.

Inorganic component content in watermelon leaves according to rice hull-derived biochar application.

Treatments
(kg ha-1)
T-N
(%)
P2O5
(%)
K2O
(%)
CaO
(%)
MgO
(%)
Na2O
(%)
0 1.85 a 0.64 a 1.96 c 6.46 b 0.89 c 0.08 a
1,000 1.84 a 0.62 a 2.52 b 7.82 b 1.42 b 0.08 a
2,000 1.80 b 0.58 b 3.22 a 10.43 a 1.82 a 0.08 a
4,000 1.78 b 0.56 b 3.26 a 11.55 a 1.86 a 0.09 a

Values within columns having the same letters are not significantly different at the 0.05 as determined by DMRT.

Table 9.

Inorganic component content in watermelon stem according to rice hull-derived biochar application.

Treatments
(kg ha-1)
T-N
(%)
P2O5
(%)
K2O
(%)
CaO
(%)
MgO
(%)
Na2O
(%)
0 1.69 a 0.52 b 2.92 a 6.37 b 1.34 b 0.08 a
1,000 1.67 a 0.53 b 2.45 b 7.93 b 1.36 b 0.08 a
2,000 1.63 a 0.56 a 2.32 b 9.97 a 1.57 ab 0.08 a
4,000 1.52 b 0.64 a 2.10 b 11.09 a 1.68 a 0.08 a

Values within columns having the same letters are not significantly different at the 0.05 as determined by DMRT.

Table 10은 시험 후 토양 화학적 특성을 조사한 결과이다. 토양 pH는 대조구 6.2에 비하여 왕겨 바이오차 시용에서 6.3 - 6.5로 높아졌는데 이러한 결과는 왕겨 바이오차의 알칼리성 때문으로 판단되었다. 토양유기물 함량은 대조구 21.0 g kg-1에 비하여 왕겨 바이오차 처리에서 23.0 - 26.0 g kg-1로 증가하였다. 치환성양이온 K, Ca, Mg도 왕겨 바이오차 시용에 따라 증가하였다. 유기물 함량과 치환성양이온 K, Ca, Mg 증가는 목탄의 탄소원으로 부터 기인된 것으로 사료되었다. 한편 토양유기물 함량은 왕겨 바이오차 시용으로 유기물 함량이 감소되었다고 보고 (Jeon et al., 2010)도 있어 연구자간에 다소 차이가 있음을 알 수 있었다. 유효인산 함량은 대조구에 비하여 왕겨 바이오차 처리에 따라 감소하는 경향을 보였다. Kim et al. (1991)은 목탄시용은 삼림묘포의 토양 pH, T-N, 유효인산, 양이온치환용량이 증가하였다고 보고하였으며 고추재배지에 목탄시용으로 토양 pH가 0.1 - 0.3정도 상승하였고 인산함량은 차이가 없었다고 보고하였다 (Park et al., 1991). Yun (1998)도 고추재배 토양에 활성탄 시용으로 토양 유기물 함량과 양이온 치환용량이 증가하였다고 보고하여 본 시험결과와 같은 경향이었다. 바이오차는 다공성 물질로 흡착능력이 우수한 농산부산물로서 양이온 치환용량이 3.8 - 11.6 cmolc kg-1으로 시용한 비료분을 유지 보존할 수 있는 양분보유 능력이 크다고 보고하였다 (Park et al., 1993).

Table 10.

Changes in soil chemical properties according to rice hull-derived biochar application.

Treatments
(kg ha-1)
pH
(1:5)
EC
(dS m-1)
OM
(g kg-1)
Avail. P2O5
(mg kg-1)
Exch. cations (cmolc kg-1)
K Ca Mg
0 2017 6.2 1.8 21.0 245 0.44 6.6 2.4
1,000 2017 6.3 1.8 23.0 189 0.87 8.4 2.4
2,000 2017 6.4 1.9 25.0 175 0.92 8.4 2.5
4,000 2017 6.5 1.9 26.0 170 0.98 8.6 2.7

시험 전 ‧ 후 토양 물리성의 변화를 Table 11에 나타내었다. 용적밀도는 대조구에 비하여 왕겨 바이오차 시용에서 감소하였으며 왕겨 바이오차 시용량이 증가할수록 감소하는 경향을 보였다. 공극율은 대조구에 비하여 왕겨 바이오차 시용으로 높아졌으나 왕겨 바이오차 시용량간에는 큰 차이는 보이지 않았다. 왕겨 바이오차 시용으로 표면적의 확장과 공급의 증가는 토양 물리성을 개선시켰다는 보고 (Chand et al., 2009)와 토마토 재배 토양에서 바이오차 시용은 토양의 용적밀도가 낮아지고 공극율 및 입단율이 높아졌다는 보고 (Jang et al., 2018)와 유사한 결과를 보였다.

Table 11.

Changes in soil physical properties according to rice hull-derived biochar application.

Treatments
(kg ha-1)
Bulk density
(Mg m3)
Porosity
(%)
Three phase (%)
Solid phase Liquid phase Gaseous phase
Before Exe. 1.46 45.0 55.0 11.0 34.0
0 1.40 a 47.0 b 53.0 a 21.6 a 25.4 b
1,000 1.30 b 54.5 a 47.5 b 17.6 a 34.8 a
2,000 1.27 b 54.2 a 45.8 b 17.1 a 37.2 a
4,000 1.21 c 53.8 a 44.3 b 16.6 a 39.1 a

Values within columns having the same letters are not significantly different at the 0.05 as determined by DMRT.

토양 삼상 중 고상은 왕겨 바이오차 시용으로 감소하였으며 기상은 증가하였으나 액상은 처리간에 차이를 나타내지 않았다. Toyomasa (2002)는 미생물의 활성화에 의한 토양개량, 지력의 회복을 도모하기 위해서는 10a 당 300 - 400 kg의 목탄 시용이 효과적이라고 보고하였으며, Shinichi (1990)는 목탄의 다량 시용으로 토양기상율 증가와 토양 통기성 개선효과가 기대되며 토양화학성도 변화되었다고 보고하였다. 따라서 시설재배지에서 왕겨 바이오차를 시용함으로써 토양의 산도교정은 물론 토양의 유기물 함량 증가와 양이온치환용량의 증가, 토양의 용적밀도와 고상율의 감소, 토양 공극율의 증가 등 토양의 물리 화학성을 개선할 수 있을 것으로 기대되며 시설 재배지에서 수박 생육과 상품수량을 감안한 알맞은 시용량은 1 ha 당 2,000 kg 정도라고 생각되며 이러한 효과의 지속성에 관해서는 앞으로 더 많은 연구가 이루어져야 할 것으로 사료된다.

Conclusions

시설재배지에서 왕겨 바이오차의 적정 시용량 및 토양개량효과를 구명하기 위하여 1 ha 당 왕겨 바이오차를 0 (무처리), 1,000, 2,000, 4,000 kg 수준의 4처리로 시험한 결과는 다음과 같다. 수확기 생육 특성 중 경경 및 생체중은 왕겨 바이오차 처리에 따라 경경은 두꺼워지고 생체중은 무거운 결과를 보였다. 수박 과중은 왕겨 바이오차 2,000 kg ha-1 시용에서 가장 무거웠으며, 당도는 무처리 11.5°Brix에 비하여 왕겨 바이오차 처리에서 0.3 - 0.4°Brix 높아졌다. 수박 상품수량은 왕겨 바이오차 2,000 kg ha-1 시용에서 52,990 kg ha-1로 가장 많았으며, 상품과율은 90.1 - 90.2%로 왕겨 바이오차 처리에 따른 차이가 없었다. 식물체 중 엽 중의 무기성분 농도는 질소와 인산은 무처리에서 가장 높았으며, 칼리, 칼슘, 마그네슘은 왕겨 바이오차 처리량이 많을수록 높았다. 왕겨 바이오차 시용에 따라 토양화학성 중 pH, 치환성 K, Ca, Mg는 높아졌고, 유효인산은 감소하였다. 토양물리성 중 용적밀도는 감소하고 공극율은 증가하였으며, 토양 3상 중 고상은 감소하고 기상은 증가하였다. 이상의 결과로 수박 재배 시 왕겨 바이오차 시용은 수박의 수량 증가 효과 및 토양물리화학성의 개선 효과가 있었다.

References

1
Akira, M.G. 1998. The effect of charcoal on the movement of solutes in the soil. p. 71-75. In Proceedings of the Mokpo University Symposium, Mokpo, Korea.
2
Arami-Niya, A., F. Abnisa, M.S. Shafeeyan, W.M.A. Wan Daud, and J.N. Sahu. 2012. Optimization of synthesis and characterization of palm shell-based bio-char as a by-product of bio-oil production process. Bioresources 7:246-264.
3
Chand, R., T. Watari, K. Inoue, H. Kawakita, H.N. Luitel, D. Parajuli, T. Torikai, and M. Yada. 2009. Selective adsorption of precious metals from hydrochloric acid solutions using porous carbon prepared from barley straw and rice husk. Miner. Eng. 22:1277-1282. 10.1016/j.mineng.2009.07.007
4
Chen, K., J. Peng, J. Li, Q. Yang, X. Zhan, N. Liu, and X. Han. 2020. Stabilization of soil aggregate and organic matter under the application of three organic resources and biochar-based compound fertilizer. J. Soils Sediments 20(10):3633-3643. 10.1007/s11368-020-02693-1
5
Epstein, E. 1994. The anomaly of silicon in plant biology. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 91:11-17. 10.1073/pnas.91.1.1111607449PMC42876
6
Hong, S.D. 1993. Application of carbonized rice hull as growth medium for vegetable crops in polyethylene film house: Effect of mixing with gravel and of a different kinds and concentrations of nutrition solution on the growth of several vegetable crops. Korean J. Soil Sci. Fert. 26:93-102.
7
Hong, S.K., M.S. Kim, and T.S. Lee. 1992. Research on carbon application method in ginseng cultivated land: A study on the use of wood carbide components (final research report III). p. 65-82. Ministry of Science and Technology, Suwon, Korea.
8
Jang, J.E., G.J. Lim, J.S. Park, J.M. Shim, C.S. Kang, and S.S. Hong. 2018. Application effects of biochar derived from pruned stems of pear tree on growth of crops and soil physico-chemical properties. J. Korea Org. Resour. Recycl. Assoc. 26:11-19.
9
Jeon, W.T., K.Y. Seong, J.K. Lee, I.S. Oh, Y.H. Lee, and Y.S. Ok. 2010. Effects of green manure and carbonized rice husk on soil properties and rice growth. Korean J. Soil Sci. Fert. 43:484-489.
10
Kang, S.W., S.H. Kim, J.H. Park, D.C. Seo, and J.S. Cho. 2017. Selection of optimal application condition of corn waste biochar for improvement of corn growth and soil fertility. Korean J. Soil Sci. Fert. 50:452-461. 10.7745/KJSSF.2017.50.5.452
11
Kim, M.J., H.S. Kim, S.I. Yun, C.K. Lee, D.Y. Park, M.S. Kim, and J.D. Shin. 2020. Growth responses and changes of soil chemical properties with application rate of supplemented biochar pellet as slow release fertilizer during tomato cultivation. Korean J. Soil Sci. Fert. 53:268-276. 10.7745/KJSSF.2020.53.3.268
12
Kim, T.H., W.K. Lee, D.K. Kim, M.G. Choi, D.H. Oh, J.S. Park, and C.D. Gu. 1991. Research on carbon application method development for forestry seedlings: Studies on utilization of woody chared materials (II). p. 55-80. 2nd Annual Research Report. Ministry of Science and Technology, Seoul, Korea.
13
Kim, Y.S., H.J. Kang, T.I. Kim, T.G. Jung, J.W. Han, I.J. Kim, S.Y. Nam, and K.I. Kim. 2015. Effects of granular silicate on watermelon (Citrullus lanatus var. lanatus) growth, yield, and characteristics of soil under greenhouse. Korean J. Soil Sci. Fert. 48:456-463. 10.7745/KJSSF.2015.48.5.456
14
Lee, J.H., C. Seong, S.S. Kang, H.C. Lee, S.H. Kim, J.S. Lim, J.H. Kim, J.H. Yoo, J.H. Park, and T.K. Oh. 2018. Effect of different types of biochar on the growth of chinese cabbage (Brassica chinensis). Korean J. Agric. Sci. 45(2):197-203.
15
Lehmann, J. and S. Joseph. 2009. Biochar for environmental management: An introduction. p. 1-12. In J. Lehmann et al. (ed.) Biochar for Environmental Management: Science and Technology. Earthscan, London, UK.
16
Lim, T.J., S.D. Hong, S.B. Kang, and J.M. Park. 2009. Evaluation of the preplant optimum application rates of pig slurry composting biofiltration for chinese cabbage. Korean J. Hortic. Sci. Technol. 27:572-577. 10.5338/KJEA.2008.27.2.171
17
Ma, J.F. 2004. Role of silicon in enhancing the resistance of plants to biotic and abiotic stresses. Soil Sci. Plant Nutr. 50:11-18. 10.1080/00380768.2004.10408447
18
Miller, W.P. and D.M. Miller. 1987. A micro-pipette method for soil mechanical analysis. Commun. Soil Sci. Plant Anal. 18:1-15. 10.1080/00103628709367799
19
NIAST (National Institute of Agricultural Science and Technology). 2006. Fertilizer recommendation for crops. Rural Development Administration, Suwon, Korea.
20
NIAST (National Institute of Agricultural Science and Technology). 2010. Methods of soil chemical analysis. Rural Development Administration, Suwon, Korea.
21
Oh, T.K., J.H. Lee, S.H. Kim, and H.C. Lee. 2017. Effect of biochar application on growth of chinese cabbage (Brassica chinensis). Korean J. Agric. Sci. 44:359-365. 10.7744/kjoas.20170039
22
Park, J.H., S.W. Kang, J.J. Yun, S.G. Lee, S.H. Kim, J.S. Beak, and J.S. Cho. 2021. Effects of co-application of biochars and composts on lettuce growth. Korean J. Soil Sci. Fert. 54:151-160.
23
Park, S.K., G.Y. Kim, Y.H. Lee, and Y.A. Shin. 1991. Research on the development of horticultural soil carbon fertilization method: A study on the use of wood carbide components (II). p. 81-92. 2nd Annual Research Report. Ministry of Science and Technology, Suwon, Korea.
24
Park, S.K., K.W. Kim, J.W. Lee, T.A. Shin, and E.H. Lee. 1993. Effect of application of woody chared materials on the plant growth and the chemical properties of soil in the continuous cropping field of red pepper. Korean J. Environ. Agric. 12:1-8.
25
RDA (Rural Development Administration). 2003. Standard of analysis and survey for agricultural research. Rural Development Administration, Suwon, Korea.
26
SAS Version 9.1.3. 2006. SAS Institute Inc., Cary, USA.
27
Sherwood, R.T. and C.P. Vance. 1980. Resistance to fungal penetration in gramineae. Phytopathology 70:273-279. 10.1094/Phyto-70-273
28
Shinichi, K. 1990. Collection of results of research on new uses of charcoal and wood vinegar (soil improvement material). p. 99-105. Research Association of Multi-Purpose Use Technology of Carbonized Wood, Tokyo, Japan.
29
Sorensen, R.B. and M.C. Lamb. 2016. Crop yield response to increasing biochar rates. J. Crop Improv. 30:703-712. 10.1080/15427528.2016.1231728
30
Toyomasa, W. 2002. Charcoal to protect Japanese agriculture: Use of wood vinegar. Specialty Information. Tokyo, Japan. 8:23-25.
31
Woo, S.H. 2013. Biochar for soil carbon sequestration. Clean Technol. 19:201-211. 10.7464/ksct.2013.19.3.201
32
Yun, B.G. 1998. Soil improvement and safe agricultural production using wood carbide. p. 85-99. In Proceedings of the International Symposium on Agricultural and Environmental Uses of Wood Carbide (Charcoal and Wood Vinegar), Mokpo National University, Mokpo, Korea.
33
Yun, K.B., I.J. Park, Y.K. Yoo, W.N. Hou, B.W. Kim, and Y.W. Kim. 2004. Effect of application levels of wood charcoal powder on onion (Allium cepa L.) growth and soil physico-chemical properties. J. Korean Soc. Int. Agric. 16:162-167.
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