Introduction
Materials and Methods
토양시료 및 시험식물
토양화학성 분석
토양 내 카드뮴 전함량 및 유효태함량 분석
벼 생장반응 및 수량구성요소 평가
식물체 내 카드뮴 전함량 분석
데이터 분석과 통계처리
Results and Discussion
카드뮴 수준별 토양의 화학적 특성 변화
카드뮴 수준별 벼 생육 특성
토양 내 카드뮴 전함량 대비 유효태함량 추출법 간의 상관관계
토양 카드뮴 전함량 및 유효태함량과 백미 카드뮴함량 간의 상호관계
카드뮴함량에 영향하는 인자 간의 종합적인 Heatmap 분석
Conclusions
Introduction
세계적으로 쌀 (Oryza sativa L.)은 수억 명의 인구가 주식으로 소비하는 식량 자원이지만, 최근 산업화와 도시화로 인한 중금속 오염을 비롯한 환경오염으로 농업 생산성과 식품 안전성에 심각한 위협에 처해있다 (Rafiq et al., 2014; Kim et al., 2020). 그 중에서도 카드뮴 (Cd)은 높은 독성과 생체 내 축적 가능성으로 인해 주요한 관심 대상이 되고 있다 (Kim et al., 2012; Noh et al., 2015). 카드뮴 (Cd)은 토양 내에서 이동성이 높아 토양 미생물, 식물에 쉽게 전달되는 중독성이 강한 중금속으로 토양 생태계의 균형을 파괴할 뿐만아니라 인축의 건강을 위협하는 요인으로 인식되고 있다 (Li et al., 2022). 식물체에 흡수된 카드뮴은 양분인 칼슘과 이온반경 및 화학적 성질이 유사하여, 생체 내에서 칼슘대사의 불균형을 야기할뿐더러, 다른 양분들의 항상성 유지를 교란할 수 있다 (Hajeb et al., 2014; Ahmad et al., 2016). 이러한 카드뮴의 식물 및 인축독성 때문에 국제암연구소 (International Agency for Reasearch on Cancer, IARC)는 카드뮴을 1군 발암물질로 분류하여 관리하고 있다 (Kim et al., 2020). 이에 따라 우리나라는 토양환경보전법에 의거하여 4 mg kg-1이하, 안전한 식품을 생산하기 위해 식품공전에서 0.05 - 0.3 mg kg-1 이하를 우려기준으로 설정하였으며, 특히 백미의 경우 0.2 mg kg-1이하의 기준을 적용하여 관리하고 있다.
작물로 이행되는 카드뮴의 독성은 주로 토양 내 중금속의 생물학적 이용가능성에 의해 결정된다. 토양에서 카드뮴의 이동성은 여러 이화학적 특성에 따라 달라지며, 주요 요인으로는 토양의 pH, 산화환원전위, 유기물함량, 교환성 양이온함량 및 점토함량 등이 있다 (Lindsay, 1979; Sun et al., 2021; Yun et al., 2023). Shuhui et al. (2021)의 연구결과에 의하면, 토양 중 총 카드뮴함량 대비 식물이 이용가능한 카드뮴함량 비율은 약 24%로 나타났으며, 토양 pH, 유기물, 양이온 교환량은 담배의 카드뮴 농축계수와 음의 상관관계를 나타냈다. 토양 pH는 카드뮴의 용해도와 직접적인 관련이 있고, 일반적으로 토양이 산성일수록 카드뮴은 더 용해되어 이동성이 증가한다. 또한, 산성토양에서는 카드뮴 이온이 물에 더 잘 용해되어 식물 뿌리에 흡수되는 반면, 토양이 중성 또는 약알칼리성일 경우에는 카드뮴의 용해도를 감소시킴으로써 이동성이 낮아진다 (Xian et al., 1989; Li et al., 2014).
카드뮴 오염토양에서 생산된 작물는 카드뮴함량이 증가할수록 바이오매스가 감소하고, 백미의 카드뮴 축적량이 증가한다 (Sun et al., 2021; Zhao et al., 2021). 또한 카드뮴함량에 비례하여 광합성량이 줄어들고, 산화환원 및 항산화 시스템의 항상성이 교란됨으로써, 생육저해와 더불어 수량감소를 초래한다 (de Anicésio et al., 2022). 우리나라의 환경부 중금속 실태조사에 의하면, 산업단지 및 공장지역, 공장폐수 유입지역의 카드뮴함량이 5.1 - 18.3 mg kg-1으로 토양중금속 우려기준을 초과하는 범위로 조사되었다 (Ministry of Environment, 2021). 그러므로, 우리나라는 중금속으로부터 농산물 안정성을 확보해야 할 필요성이 있다. 2022년 기준, 우리나라 식량작물 경작 면적 152만 ha 중 논의 비중은 약 50.75%를 차지하고 있으며, 논 면적 중 92.5% 이상 벼를 생산하고 있다. 백미의 카드뮴 우려기준인 0.2 mg kg-1에 대해 토양 내 중금속 전함량과 식물이 이용가능한 함량의 정확한 연구가 부족한 실정이다 (Lacatusu, 2000; Ji et al., 2012; Kim, 2024).
따라서, 본 연구는 논토양에 대한 카드뮴 오염수준별 토양 내 화학적 특성 변화 및 생물학적 지표, 백미의 카드뮴함량에 미치는 영향에 대하여 평가하고, 토양과 백미 내의 카드뮴함량 간의 상관관계를 명확히 구명함으로써, 농산물 안전성에 미치는 영향을 종합적으로 이해함과 더불어 카드뮴 오염토양 관리를 위한 기초 및 응용자료를 제공하고자 한다.
Materials and Methods
토양시료 및 시험식물
본 연구에 사용된 논토양 (식양토)은 국립농업과학원 시험포장에서 채취하였으며, 각 처리구별 토양을 준비한 후 실험에 사용하였다. 고농도 카드뮴 (Cd) 오염토양은 식양토를 채취하여 풍건시킨 후 2 mm 체로 걸러 염화카드뮴 (CdCl2; Sigma-Aldrich, Inc.)을 물에 용해시켜 첨가하였다. 이렇게 조제된 인위적 Cd 오염토양은 5년 이상의 안정화 과정을 거친 후 사용되었다. 이 오염토양은 480 mg kg-1 농도로 희석하여 7수준의 Cd 처리구 (0.1, 1.9, 3.6, 5.7, 7.2, 8.5, 10.3 mg kg-1)를 조제하였으며, 질소, 인산, 칼리질 비료는 국립농업과학원의 작물별 시비처방기준에 따라 각각 110, 45, 57 kg ha-1로 토양에 혼화처리하였다. 시험식물인 신동진벼 종자는 70% 에탄올로 2분간 멸균하고, 수돗물로 여러 번 세척한 다음, 2 mL L-1 농업용 살균제 (8% ipconazole) 용액에서 48시간 동안 표면 멸균한 후 수돗물로 충분히 헹구었다. 그런 다음, 30°C에서 48시간 동안 침종 및 발아시킨 후, 온실 조건에서 상토로 충진된 규격 육묘상 (60 cm × 30 cm × 3 cm)에 파종하였다. 균일하게 생장한 25일 된 유묘를 선별하여 각 처리구별로 Wagner 포트 (0.05 m2 표면적, 13 kg 처리토양 충진)에 1주씩 이식하고, 자연광 아래에서 주·야간 평균온도 30/20°C를 유지하였다 (Jung et al., 2021). 또한, 상시담수조건을 유지하기 위해 이앙기(6월 1일)부터 수확기(10월 21일)까지 3 - 4 cm 담수심을 유지하며 부족시마다 동일한 양의 수돗물을 공급하였다.
토양화학성 분석
벼 수확 후 토양화학성과 카드뮴의 전함량 및 유효태함량 분석을 위해, 각 처리별로 풍건된 약 200 g 토양시료를 고무망치로 잘게 부수고, 2 mm 체로 걸러 분석에 사용하였다. 토양화학성 분석은 농촌진흥청 농업과학기술 연구조사분석기준 (RDA, 2012)에 따른 표준방법을 사용하였다. 토양 pH와 EC는 토양과 증류수를 1:5 비율로 혼합하여 pH 및 EC 미터로 측정하였고, 유기물은 Tyurin법, 유효인산은 Lancaster법으로 분석하였다. 전질소 (Total N)는 막자사발로 곱게 마쇄한 토양시료를 원소분석기 (Vario Max CN, Elementar, Germany)로 측정하였다. 교환성 양이온 (K, Ca, Mg, Na)은 1 M NH4OAc (pH 7.0)로 추출하여, 유도결합플라즈마 분광광도계 (ICP-OES, GBC, Australia)로 분석하였다.
토양 내 카드뮴 전함량 및 유효태함량 분석
토양 중 카드뮴 전함량은 2 mm 체로 걸러진 토양시료를 토양분쇄기 (Pulverisette5, FRITSCH, Germany)로 300 rpm에서 10분 동안 곱게 분쇄한 후 분석하였다. 시료 (3 g)는 왕수 (conc. HCl + HNO3)로 150°C에서 2시간 분해한 후, 유도결합플라즈마 원자방출분광기 (ICP-AES, AU/CINTRA 6, GBC Scientific, Australia)로 측정하였다 (Jung et al., 2021). 토양 중 카드뮴 유효태함량은 2 mm 체로 걸러진 토양시료를 바로 사용하여 분석하였다. 시료 (2 g)를 Mehlich3 침출용액 (0.2 M CH3COOH, 0.25 M NH4NO3, 0.015 M NH4F, 0.013 M HNO3, 0.001 M EDTA)으로 200 rpm에서 5분간 진탕한 후, 0.45 µm 주사기 필터로 여과한 다음, 유도결합플라즈마 원자방출분광기 (ICP-AES, AU/CINTRA 6, GBC Scientific, Australia)로 측정하였다 (Mehlich, 1984; Jung et al., 2021).
벼 생장반응 및 수량구성요소 평가
카드뮴 독성에 대한 생장반응을 분석하기 위해, 이앙 후 30일 (분얼기) 및 60일 (유수형성기)에 초장과 분얼수를 조사하였다. 벼 수량구성요소 및 수량 평가는 농촌진흥청 농업과학기술 연구조사분석기준에 따른 표준방법을 사용하였다 (RDA, 2012).
식물체 내 카드뮴 전함량 분석
수확한 벼 (정조)는 온실에서 자연광 조건으로 1주일 동안 건조한 후, 현미기 (SYTH88, Ssangyong Instrument, Korea)를 이용하여 현미로 도정하였다. 도정된 현미는 실험용 도정기 (McGill miller, HT McGill Inc., USA)로 7분도 백미로 도정한 후, 분쇄하여 분말시료로 만들어 분석에 사용하였다. 백미의 카드뮴함량 분석을 위해, 시료분해는 Graphite Block Acid Digestion System (ODLAB Co., Ltd., Seoul, Korea)을 이용하였고, 시료 (200 mg)에 14 mL 질산을 넣고 산분해한 후 여과지 (No. 40, Whatman, Buckinghamshire, UK)로 불순물을 제거하였다. 최종 분해액은 유도결합플라즈마 질량분석기 (ICP-MS, NexION2000, PerkinElmer, USA)를 이용하여 카드뮴함량을 측정하였다.
데이터 분석과 통계처리
벼 재배실험은 완전임의배치 3반복으로 온실에서 수행하였고, 모든 데이터의 통계처리는 Statistical Analysis Software (SAS ver. 9.2, SAS institute, USA)를 이용하여 처리 간 분산분석 (ANOVA)을 실시하였다. 처리별 유의성은 Duncan 다중검정 (p = 0.05)으로 판단하였고, 데이터는 평균값 ± 표준편차로 나타내었다. 다양한 카드뮴 수준별 토양의 화학적 특성과 벼의 생육 및 수량성에 미치는 영향에 대한 종합적인 해석을 위해, 군집 및 히트맵은 MetaboAnalyst 4.0 (www.metaboanalyst.ca; Chong et al., 2018)을 이용하여 분석되었다.
Results and Discussion
카드뮴 수준별 토양의 화학적 특성 변화
카드뮴을 7가지 수준으로 처리한 토양의 화학성 요소 중 pH, EC, 교환성 K, Ca, Mg, Na의 함량은 유의한 차이가 없었지만, 교환성 Ca은 카드뮴 수준이 증가함에 따라 토양 중에 잔존량이 감소하는 경향을 나타냈다 (Table 1). 또한, 토양 내 유기물 (OM)과 유효인산의 함량은 카드뮴 농도에 비례하여 토양 내 잔존량이 증가하는 양상을 보였으며, 특히 고농도 카드뮴 수준에서 무처리 및 저농도 카드뮴 수준에 비해 유의적으로 많은 함량을 나타냈다 (Table 1). 이 결과는 Koh et al. (2015) 연구와 유사한 경향을 나타내는 결과로써, 카드뮴은 유기물 함량이 증가함에 따라 용존유기탄소 (dissolved organic carbon, DOC) 함량이 증가함으로 Cd-DOC 복합체 형성을 증진시킴으로써, 토양 내 유기물이 많이 잔존한다고 보고하였다. 따라서 본 연구의 결과는 토양 내 카드뮴 수준이 증가함에 따라, 유기물의 이동성이 감소하여 토양 내 유기물 함량과 카드뮴 함량 사이에서 정 (+)의 상관관계를 나타내는 것으로 판단된다. 또한 카드뮴은 토양입자 또는 유기물질과 인산 간의 결합부위에서 경쟁적 저해를 야기함으로써, 잠재적 양분으로 이용될 인산의 식물흡수를 감소시킬뿐더러, 토양과 결합된 인산을 교환하여 수용성 인산을 증가시킬 수 있다 (Tan et al., 2022; Yu et al., 2023). 이상의 결과에서 카드뮴 수준이 증가함에 따른 토양 내 유효인산의 증가는 토양표면에 흡착된 인산이 카드뮴으로 교환되고, 인산이 탈착됨으로써 수용성 인산이 증가한 것으로 판단된다 (Lee et al., 2017; Jung et al., 2021).
Table 1.
Chemical properties of soil analyzed after rice harvest.
|
Cd level (mg kg-1) |
pH (1:5) |
EC3 (dS m-1) |
OM4 (g kg-1) |
Total N (g kg-1) |
Av. P2O5 (mg kg-1) | Exch. cations (cmolc kg-1) | |||
| K | Ca | Mg | Na | ||||||
| 0.11 | 6.67 a2 | 0.56 a | 22.1 c | 1.26 a | 37.8 b | 0.24 a | 6.13 a | 1.48 a | 0.29 a |
| 1.9 | 6.61 ab | 0.45 b | 22.4 bc | 1.24 a | 33.7 b | 0.17 a | 6.19 a | 1.43 a | 0.29 a |
| 3.6 | 6.59 ab | 0.45 b | 22.4 bc | 1.24 a | 44.5 ab | 0.17 a | 6.24 a | 1.45 a | 0.28 a |
| 5.7 | 6.59 ab | 0.46 b | 22.5 bc | 1.28 a | 34.8 b | 0.17 a | 6.29 a | 1.46 a | 0.29 a |
| 7.2 | 6.54 b | 0.46 b | 22.9 ab | 1.29 a | 42.8 ab | 0.16 a | 5.50 b | 1.43 a | 0.28 a |
| 8.5 | 6.56 ab | 0.44 b | 22.9 ab | 1.26 a | 28.1 b | 0.16 a | 5.19 b | 1.45 a | 0.27 a |
| 10.3 | 6.55 ab | 0.50 ab | 23.2 a | 1.30 a | 58.2 a | 0.17 a | 5.23 b | 1.49 a | 0.29 a |
카드뮴 수준별 벼 생육 특성
카드뮴 수준별 처리 후 30일과 60일의 초장과 분얼수는 통계적으로 유의미한 차이가 없었으나 카드뮴 수준이 증가할수록 분얼수가 감소하는 경향을 보였다 (Fig. 1). Zhao et al. (2021)은 사사프라스 유묘에 대한 카드뮴 오염수준에 따른 생육·생리적 반응 연구에서, 카드뮴 처리농도가 증가할수록 초장은 유의미한 변화가 없었던 반면, 생체량은 유의적으로 감소함을 확인할 수 있었다. 이 결과에서 초장은 통계적으로 유의미한 차이가 없더라도 생체량 감소로 이어질 수 있고, 이로 인한 수량이 될 수 있다는 것을 시사한다. 그러므로 카드뮴 수준별 생육기에 초장과 분얼수에는 유의적인 차이가 없었지만, 수확기에 이삭수와 수량은 유의적인 차이를 나타낼 수 있을 것으로 판단했다 (Table 2). 토양 중 카드뮴 수준이 증가함에 따라, 이삭수와 수량은 통계적으로 뚜렷한 차이가 나타내며 감소했던 반면, 이삭길이, 이삭당 입수, 등숙률, 천립중은 유의적인 변화가 없었다. 카드뮴 수준이 가장 높은 처리구 (10.3 mg kg-1)에서 수확한 벼의 이삭수는 카드뮴 수준이 가장 낮은 토양 (0.1 mg kg-1)에 비해 31.5% 감소를 나타냈다 (Table 2). 토양 내 카드뮴 수준이 증가할수록 벼 수량구성요소 중 이삭수가 가장 민감하게 감소하였고, 이로 인하여 전체적인 수량이 감소되었을 것으로 판단된다. 따라서 토양 내 카드뮴 오염도에 대한 벼의 생물학적 지표로써, 생육기의 초장과 분얼수는 지표로 활용이 불가능하지만, 수확기의 이삭수는 카드뮴 오염수준을 판별할 수 있는 지표로 활용이 가능할 것으로 판단된다.
Table 2.
Yield and yield components of rice plants as affected by Cd levels.
|
Cd level (mg kg-1) |
Panicle length (cm) |
Panicles per plant |
Spikelets per panicle |
Ripened grain (%) |
1000 grain (g) |
Yield per plant (g) |
Yield index2 |
| 0.11 | 20.0 a3 | 27.8 a | 118.3 a | 91.9 ab | 27.6 a | 83.7 a | 100 |
| 1.9 | 19.8 a | 25.3 a | 115.5 a | 95.9 ab | 27.7 a | 77.1 ab | 95 |
| 3.6 | 20.0 a | 20.3 b | 118.0 a | 97.3 a | 25.4 a | 57.9 b | 69 |
| 5.7 | 19.6 a | 21.0 b | 113.0 a | 94.8 ab | 27.0 a | 60.7 ab | 73 |
| 7.2 | 19.8 a | 20.0 b | 113.8 a | 93.3 ab | 27.9 a | 59.8 ab | 72 |
| 8.5 | 20.4 a | 20.8 b | 111.5 a | 91.2 ab | 28.2 a | 67.9 ab | 81 |
| 10.3 | 20.4 a | 17.9 b | 117.9 a | 89.7 b | 27.3 a | 57.2 b | 68 |
토양 내 카드뮴 전함량 대비 유효태함량 추출법 간의 상관관계
토양 내 카드뮴 전함량과 Mehlich3 추출법을 이용한 식물유효태 카드뮴함량 간의 관계에서 카드뮴 전함량이 증가할수록, 식물유효태 카드뮴함량이 증가하는 경향을 보이는 양의 상관관계를 나타냈다 (Fig. 2). Kim et al. (2020)은 토양 중 카드뮴 전함량 및 유효태함량과 작물 가식부 (백미, 참깨, 콩) 간의 상관관계 분석을 통해, 카드뮴 유효태함량이 백미로의 카드뮴 이행도를 가장 잘 반영할 수 있는 강한 상관성 (R2 = 0.775, p < 0.001)을 나타낸다고 보고하였다. 이는 토양 중 카드뮴 전함량보다 유효태함량이 벼 가식부 (백미)의 카드뮴함량을 더 잘 추정할 수 있을 것으로 판단된다.
Fig. 2.
Relationship between total (CdTotal) and plant-available (CdMehlich3) Cd concentrations in soil (Red circles represent mean values from three replicates (n=3); Black triangles represent individual values). Regression equation generated using CdTotal and CdMehlich3 concentrations in soil. CdTotal and CdMehlich3 indicate total and Mehlich3 extractable Cd, respectably. Arrows (←) indicate the concentrations of CdMehlich3 in soil relative to the warning criteria of total Cd concentration in soil (4 mg kg-1) in Korea (ME, 2022). Vertical bars represent standard deviations of the mean.
토양 카드뮴 전함량 및 유효태함량과 백미 카드뮴함량 간의 상호관계
토양 내 카드뮴 수준이 증가함에 따라 백미의 카드뮴함량은 농도에 비례하여 증가하는 경향을 나타냈고, 그 농도범위는 0.003 - 0.485 mg kg-1에 분포하였다. 식품의악품안전처의 식품공전에 고시된 백미의 카드뮴 허용한계농도인 0.2 mg kg-1은 토양 중 카드뮴 전함량에서는 4.787 mg kg-1이었고, 유효태함량에서는 2.733 mg kg-1으로 나타났다 (Fig. 3). 토양의 카드뮴 전함량과 유효태함량은 백미의 카드뮴함량에 중요한 영향을 끼칠 것이며, 특히 유효태 카드뮴함량이 백미의 카드뮴 축적과 밀접한 관련이 있을 것으로 판단된다 (Wang et al., 2004). 따라서 이상의 연구결과에서 제시한 유효태 카드뮴함량이 토양 및 작물관리에 유용한 기준이 될 것이며, 이들 요소 간의 상관관계를 이해함과 더불어 안전한 농산물 생산에도 도움이 될 것으로 판단된다 (Kim et al., 2012; Jung et al., 2021; Kim, 2024).
Fig. 3.
Relationship between total (A, CdTotal) and plant-available (B, CdMehlich3) Cd concentrations in soil and accumulated Cd concentrations in polished rice (Red circles represent mean values from three replicates (n=3); Black triangles represent individual values). Regression equations generated using CdTotal and CdMehlich3 concentrations in soil and Cd concentrations in polished rice. CdTotal and CdMehlich3 represent total Cd and Mehlich3 extractable Cd, respectively. Arrows (↓) indicate the concentrations of CdTotal and CdMehlich3 in soil relative to the edible limit concentration (0.2 mg kg-1) in polished rice in Korea. Vertical bars represent standard deviations of the mean.
카드뮴함량에 영향하는 인자 간의 종합적인 Heatmap 분석
카드뮴 수준별 토양의 화학적 특성과 벼 생육 요인에 대한 Heatmap 분석 결과는 크게 두 그룹으로 분류되었다. 각 그룹은 정 (+)의 상관관계 또는 부 (-)의 상관관계를 나타냈다. 유효인산을 제외한 토양화학성 요인과 초장, 이삭길이, 천립중이 하나의 그룹 (Group 1)을 이루었고, 분얼수, 이삭수, 수량이 다른 그룹 (Group 2)을 형성했다. Group 1의 토양화학성 요인과 초장, 이삭길이, 천립중은 정 (+)의 상관관계를 보였으며, 이는 상호요인들 간에 강한 연관성이 있음을 의미한다. Group 1의 각 요인별 연관성을 살펴보면, 토양 내 카드뮴 전함량과 유효태함량 간의 연관성이 높았으며, 백미 내 카드뮴함량과도 높은 연관성을 보였다. 이는 토양의 카드뮴 농도가 증가할수록 유효태함량과 백미의 카드뮴함량이 밀접하게 연관되어 있음을 시사한다. Group 2의 수량은 토양화학성과는 상관성이 없거나 약한 부 (-)의 상관관계를 형성했다. 따라서, 카드뮴 오염토양에서의 수량성은 토양화학성 요인들에 의한 영향보다는 카드뮴 오염수준에 밀접한 관련이 있음을 확인할 수 있었다 (Fig. 4A).
토양 중 카드뮴함량에 대한 나머지 영향인자 간의 상관성 분석결과, 교환성 K, 수량, 이삭수, 60일의 분얼수와 부 (-)의 상관관계를 나타냈던 반면, 다른 인자들과는 정 (+)의 상관관계를 보였다. 이는 토양 내 카드뮴 전함량이 증가할수록 유효태함량과 백미 내 카드뮴함량이 높아지며 초장, 이삭길이가 증가하지만, 이삭수를 감소시킴으로써 수량에 영향을 끼치는 것으로 판단된다 (Fig. 4B). 따라서 토양 중 카드뮴 오염도 판별을 위한 생물학적 지표로써, 벼 생육후기의 분얼수, 이삭수 및 수량을 활용할 수 있을 것으로 판단된다.
Fig. 4.
The heatmap displays the Pearson correlation coefficient (r) between various soil chemistry characteristics and rice growth factors across different levels of cadmium concentration (A). Positive and negative correlations are indicated by red and blue boxes, respectively, representing the degree of association between each factor. Specifically, the correlation between the total cadmium content (CdTotal) and other factors is highlighted, showing the relationships as measured in this study (B).
Conclusions
본 연구는 카드뮴 수준 증가에 따른 토양화학성 변화, 벼의 생물학적 오염평가 지표 및 백미의 카드뮴함량에 미치는 영향을 평가하였다. 토양 중 카드뮴 전함량이 증가함에 따라 식물이 이용할 수 있는 유효태함량이 증가하였고, 이로 인해 벼의 수량구성요소 중 이삭수의 감소를 초래하였다. 또한, 카드뮴 수준에 비례하여 백미의 카드뮴함량도 증가하였으며, 토양 중 유효인산과 정 (+)의 상관관계를 보였다. 생육기의 초장과 분얼수는 생물학적 지표로 활용하기 어려웠으나, 수확기의 이삭수와 수량은 토양의 카드뮴 오염수준을 추론하는 데 유용한 지표로 판단된다. 따라서 토양 내 카드뮴 증가는 식물이 이용할 수 있는 유효태함량의 증가와 정 (+)의 상관성을 지니며, 이는 백미의 카드뮴 축적으로 이어진다는 것을 확인할 수 있었다. 이 연구는 카드뮴오염이 벼 생육 및 수량과 토양화학성에 미치는 영향을 명확히 하였으며, 이를 통해 농경지 토양의 카드뮴오염을 평가하고 관리하는 데 중요한 기초 및 응용 정보를 제공한다. 그렇지만, 다양한 토양조건에서 카드뮴 오염이 농경지 토양과 작물에 미치는 영향성 평가에 관한 후속연구가 필요할 것이다.
