Introduction
Materials and Methods
처리구 설정 및 재배관리
토양의 화학적 특성
토양유기탄소 저장량
탄소분획 분석
온실가스 채취 및 분석
토양의 세균과 균류의 생균수 분석
통계분석
Results and Discussion
토양의 온도 및 수분함량의 변화
온실가스의 배출
온실가스와 시설 대기온도, 토양온도, 토양수분의 상관 분석
농법에 따른 총온난화지수 비교
토양유기탄소 저장량 변화
토양내 이분해성 (WEC, HEC)과 난분해성 (HA, FA) 탄소의 변동
토양 세균과 균류의 생균수 분석
Conclusions
Introduction
한국 정부의 2050 탄소중립 정책에 따라 농경지의 온실가스 저감과 토양보전 활동이 강조되고 있다. 농경지에서는 아산화질소 (Nitrous oxide, N2O), 메탄 (Methane, CH4), 이산화탄소 (Carbon dioxide, CO2)가 발생하며, 이는 지구온난화 현상을 가속하는 주요 온실가스로 알려져 있다.
영농활동에 의한 온실가스 배출량을 감축하기 위해서는 CO2보다도 높은 온난화지수를 가지고 있는 N2O와 CH4의 발생을 감축하는 것이 중요하다. 토양미생물에 의해 농경지에 사용된 질소질 비료나 가축분뇨 퇴비 등이 질산화 과정과 탈질 과정을 거쳐 변환되며, 이 과정에서 부산물이나 중간 산물로 N2O가 만들어진다. CH4은 배수가 양호하지 못한 논과 밭에서 혐기성 유기물 분해 시 생성된 메탄가스가 산화되지 못해 발생한다.
토양은 탄소를 흡수하는 동시에 대기 중으로 배출하기도 한다. 작물은 광합성을 통해 대기 중의 CO2를 흡수하고 바이오매스 형태로 탄소를 고정하며, 작물의 사체가 토양에 다시 환원되면 토양은 탄소의 흡수원으로 작용한다. 즉, 토양의 탄소 저장량을 높이고 대기 중으로의 배출량을 줄이는 것이 토양을 이용한 지구온난화를 낮추는 방법이라고 할 수 있다 (Park, 2021).
토양유기탄소 (soil organic carbon, SOC)는 토양유기물의 주요 성분이며, 주로 식물의 잔재물, 뿌리 삼출물 및 미생물 바이오매스의 분해에서 비롯된다. 토양유기탄소는 증류수 추출 탄소 (water extractable carbon, WEC), 열수 추출 탄소 (hot-water extractable carbon, HEC)와 같은 방법으로 분획이 가능한 불안정한 형태 (labile 형태)의 탄소와 산, 염기 용해도의 차이를 이용하여 분획이 가능한 휴믹산 (humic acid, HA), 풀빅산 (fulvic acid, FA), 및 휴민 (humin, Hm)과 같은 안정한 형태 (non-labile 형태)의 탄소로 구분할 수 있다. 불안정한 형태의 탄소는 미생물이 이용할 수 있는 가용성 탄소로 미생물의 주요 에너지원이 되며 (Choi et al., 2023), 토양 질의 지표로서 탄소 순환과 밀접한 관련이 있다 (Hwang et al., 2019; Choi et al., 2023). 안정한 형태의 탄소는 분해 과정을 거치면서 난분해성이 많아져 토양 내 탄소 저장을 증대하는 효과를 가져온다 (Lee et al., 2023b). 두 형태의 탄소는 토양 내 탄소 축적 양상을 예측하는 데 사용된다 (Ghani et al., 2003; Hwang et al., 2019; Lee et al., 2020; Lee et al., 2023b).
최근 국내에서는 농경지 (논, 밭)의 온실가스 배출량 확인을 위한 연구 (Kim et al., 2008, 2010, 2011b, 2014a; Kim et al., 2016b; Lee et al., 2018, 2019; Kim et al., 2019; Lee et al., 2023a)와 토양탄소 저장 연구 (Kang et al., 2013; Lee et al., 2015a; Hwang et al., 2019; Han et al., 2020; Lee et al., 2020; Hwang et al., 2022; Park et al., 2023; Lee et al., 2023b)에 대한 다양한 연구가 수행되었으나 시설재배지에서의 유기농법과 관행농법 실천에 따른 온실가스 배출량 차이를 구명한 연구는 부족하였다. 따라서, 본 연구는 유기농법 및 관행농법을 실천하는 시설 재배지에서의 온실가스 배출량과 토양의 탄소 저장능력의 차이를 구명하기 위하여 수행하였다.
Materials and Methods
처리구 설정 및 재배관리
본 연구는 경기도 안성시 보개면 소재 한경국립대학교 부속농장 내 시설재배지에서 수행하였다. 대상 지역의 토양은 점토 12.95%, 실트 34.71%, 모래 52.34%를 포함하는 사양토 (sandy loam)였다. 시험 전 토양의 화학적 특성은 Table 1에 나타내었다.
Table 1.
Chemical characteristics of the soil before experiment.
| Plots1 |
pH (1:5) |
EC (dS m-1) |
T-C (g kg-1) |
T-N (g kg-1) |
C/N (g kg-1) |
OM (g kg-1) |
Av. P2O5 (mg kg-1) | Exch. cations (cmolc kg-1) | ||
| K | Ca | Mg | ||||||||
| OF | 7.4 | 0.7 | 18.74 | 2.11 | 8.88 | 32.3 | 683 | 1.28 | 10.5 | 0.3 |
| CF | 6.4 | 0.4 | 17.64 | 1.77 | 9.97 | 30.4 | 394 | 1.82 | 12.5 | 0.3 |
시험구는 유기재배구와 관행재배구로 구분하였으며, 면적은 각 21.25 m2 (8.5 m × 2.5 m)로 하였다. 유기재배구에는 유기질 비료 [세배루플러스 (N-P-K-유기물 = 12-3-5-70), ㈜한국친환경, 대한민국]를 전량 기비로 시용하였고, 관행재배구에는 원예복합비료 [엔텍퍼펙트 (14-7-17 + 2MgO + 9S), 코리아아그로, 대한민국]를 분시하였다. 시비량은 농촌진흥청의 작물별비료사용처방 (2022)에 따라 처리하였다. 시험 작물은 시금치 (동오 맛있는 시금치, Spinacia oleracea L.)로 하였고, 2023년 4월 6일에 파종하여 총 70일간 재배하였다.
시험기간 중 토양의 온도와 수분함량 측정을 위해 센서 (WatchDog 1650 Micro Station (3688WD1), Spectrum Technologies, Inc., USA)를 경작지 토양의 10 cm 깊이에 설치하여 1시간 단위로 측정하였다. 시설재배지의 내부온도는 데이터로거 (MHB-382SD, Lutron Electronics co. Inc., USA)를 이용하여 1시간 단위로 측정하였다.
토양의 화학적 특성
토양의 pH와 전기전도도 (electrical conductivity, EC)는 토양시료와 증류수를 1:5로 혼합한 후 30분간 교반하여 pH meter (SevenCompactTMConductivity; Mettler Toledo, Switzerland)와 EC Conductor (SevenExcellence, Mettler Toledo, Switzerland)로 측정하였고, 총탄소와 총질소, 유기물 (OM)은 C/N 원소분석기 (CHNS-932 Analyzer, Leco, USA)로 측정하였다. 유효인산 (available P2O5), 교환성 양이온 (K, Ca, Mg) 함량은 토양분석전용 분광광도계 (KA-P II, Soiltek, Korea)를 이용하여 측정하였다 (NIAST, 2000).
토양유기탄소 저장량
토양시료는 표층의 유기물을 제거한 후, 토양깊이 0 - 15 cm에서 채취하였다. 채취한 토양시료를 105°C에서 24시간 건조하고 분쇄하여 2 mm 체에 통과한 시료를 분석에 사용하였고, 입자크기 2 mm 이상의 자갈 무게를 측정하였다. 시험이 수행된 시설재배지의 경우, 심토 자갈함량은 15% 정도이나, 표토 자갈함량은 없었다. 전처리한 토양시료는 원소분석기(CHNS-932 Analyzer, Leco, USA)를 이용하여 유기탄소 함량을 분석하였다. 용적밀도는 토양시료의 건중량을 코어 (diameter: 5 cm, height 5 cm) 부피로 나누어 계산하였다. 토양유기탄소 저장량은 다음의 식을 이용하였다 (Eq. 1) (Lee et al., 2019).
탄소분획 분석
탄소의 증류수 추출 (water-extractable carbon, WEC)과 열수 추출 (hot-water extractable carbon, HEC)은 Ghani et al. (2003)의 방법에 따라 분석하여 enviro TOC analyzer (elementar, Germany)로 측정하였다. Humic acid (HA)와 Fulvic acid (FA)은 토양 3 g에 1 M NaOH 용액을 첨가하여 24시간 동안 진탕 후 30분간 원심분리 (3,600 rpm)하여 상등액 (FA + HA)을 분리하여, 상등액은 20배 희석한 후 enviro TOC analyzer를 이용하여 분석하였고, 여과한 용액에 30 mL 6 M HCl을 첨가하여 20분간 원심분리 (3,600 rpm)하여 상등액 (FA)을 20배 희석한 후 탄소 함량을 분석하였다 (Lee et al., 2023b). 부식화속도 (HF, humification rate)는 CHA+FA/Corg을 백분율로 나타내었다.
온실가스 채취 및 분석
챔버는 지름이 25 cm, 높이가 45 cm인 아크릴 소재로 제작하여 각 처리구별로 3 개씩 설치하였다. 온실가스 시료채취는 오전 10시 - 11시 사이에 50 mL 주사기로 주 1회 채취하여 분석하였다 (Yagi, 1991). 시료의 N2O, CH4, CO2 농도는 가스크로마토그래피 (8890, Agilent, USA)로 분석하였으며 세부 조건은 Table 2와 같다. N2O, CH4, CO2 flux의 계산은 아래의 식 (Eq. 2)을 이용하였다.
ρ : 기체밀도 (N2O 1.967 mg cm-3, CH4 0.714 mg cm-3, CO2 1.977 mg cm-3)
V : 챔버 부피(m3)
A : 챔버표면적(m2)
∆C/∆t : 챔버 내 단위시간당 N2O, CH4, CO2의 증가농도(mg m-3 day-1)
T : 시료 채취 전 후의 평균 온도
Table 2.
Analytical conditions of gas chromatographic measurement for N2O, CH4 and CO2.
지구온난화지수 (global warming potential, GWP)는 N2O, CH4, CO2의 배출량을 CO2 상당량으로 환산한 지수이며, N2O는 배출량의 310배, CH4은 배출량의 21배, CO2는 배출량의 1배를 곱하여 각 온실가스의 GWP로 환산하였다.
토양의 세균과 균류의 생균수 분석
Ahn et al. (2020)에 따라 토양의 세균과 균류의 생균수 분석을 하였다. 토양시료를 0.85% NaCl 9 mL에 10진 희석법을 통하여 단계 희석하였다. 세균은 R2A agar 배지 (cychloheximide 200 mg L-1), 균류는 malt extract agar 배지 (chloramphenicol 200 mg L-1)에 도말하여 28°C에서 세균은 32시간, 균류는 52시간 배양 후 형성된 콜로니를 계수하였다.
통계분석
유기와 관행 시설재배지를 비교하기 위해 IBM SPSS Statistics 21 (IBM Corp., Amonk, New York, USA) 통계프로그램을 사용하여 독립표본 t-test를 수행하였다.
Results and Discussion
토양의 온도 및 수분함량의 변화
실험 기간 시설재배지 내부의 토양온도와 토양수분의 변화를 조사하였다 (Fig. 1). 토양온도는 5월 중순까지 20°C 미만을 유지하다가 이후 계속 상승하여 28°C에 도달하였고, 토양수분은 전 기간 9 - 14%로 나타났다.
토양온도와 토양수분은 N2O의 배출과 밀접한 경향이 있다고 하였고 (Kim et al., 2014b; Park et al., 2015), CH4의 발생에는 토양온도가 메탄생성균의 활성과 유기물 분해에 영향을 미친다고 하였다 (Gwon et al., 2022). 또한 CO2의 배출에는 토양온도와 수분, 그리고 유기물 함량이 주요 인자로 작용한다고 하였다 (Fang and Moncrieff, 2001; Kim and Na, 2011a)
온실가스의 배출
시설재배지에서 시금치 재배 시, 수확 전 생육기간 동안 유기재배구에서 N2O 배출량은 4월 중하순에 높았지만, 관행재배구에서는 4월 초중순에 높게 나타났다 (Fig. 2a, 2b). 이는 시금치 파종 전, 3월 말에 각각 유기질비료와 원예복합비료의 시비가 이루어졌고, 완효성 비료인 유기질비료와 속효성 비료인 원예복합비료의 토양 내 분해 특성이 N2O 배출에 영향을 준 것 (Seo et al., 2012; Lee et al., 2019)으로 판단된다. 시금치 재배기간을 생육기 (3월 하순 - 5월 중순)와 수확기 (5월 중순 - 6월 중순)로 구분하여 N2O 배출량을 측정한 결과 (Fig. 2c, 2d), 유기재배구에서 생육기 N2O 배출량은 평균 12.9 mg N2O m-2 day-1이고, 수확기에는 평균 18.6 mg N2O m-2 day-1가 배출되어 생육기에 비해 수확기의 배출량이 약 1.4배 증가하였다. 관행재배구에서도 생육기 N2O 배출량은 평균 8.0 mg N2O m-2 day-1이고, 수확기에는 평균 46.4 mg N2O m-2 day-1가 배출되어 수확기의 평균 배출량이 많았다. 이는 5월 중순 이후, 토양온도가 지속적으로 상승함에 따라 N2O의 배출도 같이 증가한 것으로 판단된다. 수확이 종료된 이후에는 N2O의 배출이 감소되었는데, 이는 수확종료 이후 토양온도가 30°C 이상으로 상승하였고, 관수 중단 및 온도 상승과 함께 토양수분의 감소가 원인 (Lee et al., 2019)인 것으로 판단된다.
시금치 시설재배지에서의 CO2 배출량은 N2O 배출량과 마찬가지로 시금치의 생육기보다 수확기의 평균 배출량이 높은 경향을 나타냈다 (Fig. 3c, 3d). 유기재배구에서의 생육기 동안 CO2의 평균 배출량은 13,772.8 mg CO2 m-2 day-1이었고, 수확기에는 약 27%가 증가한 17,528.4 mg CO2 m-2 day-1가 배출되었다. 관행재배구에서는 생육기에 비해 약 57%가 증가하였다. CO2의 배출량은 유기재배구보다 관행재배구에서 많았다.
시금치 시설재배지에서 CH4의 발생량은 다른 두 온실가스에 비해 3.0 mg CH4 m-2 day-1 이하로 현저히 적었다 (Fig. 4a, 4b). N2O와 달리, CH4은 유기재배구와 관행재배구에서 모두 생육기 동안의 CH4의 배출량이 수확기에 비해 50 - 71% 높게 나타났다 (Fig. 4c, 4d). 그러나, 유기재배구와 관행재배구에서 CH4 배출량의 차이는 매우 적었다.
온실가스와 시설 대기온도, 토양온도, 토양수분의 상관 분석
온실가스 배출량과 시설 내부의 대기온도, 토양온도 및 토양수분을 상관 분석하였다 (Table 3).
Table 3.
Correlation analysis among the environmental data of greenhouse and GHG.
| Plots1 | GHG2 | Air temperature | Soil temperature | Soil moisture |
| OF | N2O | 0.3303 | 0.373 | -0.273 |
| CH4 | -0.327 | -0.237 | -0.482 | |
| CO2 | 0.312 | 0.318 | -0.371 | |
| CF | N2O | 0.561 | 0.594 | 0.291 |
| CH4 | -0.310 | -0.229 | -0.524 | |
| CO2 | 0.622 | 0.598 | 0.507 |
N2O 배출량과 시설 내부의 대기온도, 토양온도, 토양수분을 상관 분석한 결과, 유기재배구에서 0.330 (대기온도), 0.373 (토양온도), -0.273 (토양수분), 관행재배구에서는 0.561 (대기온도), 0.594 (토양온도), 0.291 (토양수분)로 나타났다. 두 처리구 모두 시설 내 토양수분보다는 대기온도와 토양온도가 상대적으로 높은 상관관계가 있었으며, 유기재배구보다는 관행재배구에서의 상관관계가 비교적 높았다. 이는 N2O와 토양수분량은 극히 낮은 상관성 (R2= 0.0012)을 나타냈고, N2O와 토양온도와는 비교적 상관성 (R2=0.2443)이 있는 것으로 보고한 선행연구 결과 (Kim and Na, 2011a)와 일치하였다. 그러나, N2O 배출에서는 토양수분이 토양온도보다 높은 기여를 한다는 보고 (Kim et al., 2014a)도 있으며, 토양온도와 토양수분이 모두 높은 상관이 있다는 보고 (Kim et al., 2010)도 있다.
CH4은 유기재배구와 관행재배구 모두 시설 내부의 대기온도, 토양온도, 토양수분과 음의 상관관계를 나타내었다. 선행연구에서도 밭 조건에서 CH4과 토양온도 및 토양수분의 상관성은 매우 낮거나 (Kim and Na, 2011a), 온실가스 배출에 영향을 주는 요인으로는 관계가 없다 (Kim et al., 2002; Kim et al., 2006; Kim et al., 2010)고 하였다.
CO2 배출량은 관행재배구에서 0.622 (대기온도), 0.598 (토양온도), 0.507 (토양수분)로 나타나 유기재배구의 0.312 (대기온도), 0.318 (토양온도), -0.371 (토양수분)에 비해 상대적으로 환경인자들과의 상관관계가 높게 나타났다. CO2 배출은 두 처리구 모두 대기온도와 토양온도와는 양의 상관관계를 나타내었고, 유기재배구에서의 토양수분은 -0.371, 관행재배구에서는 0.507으로 다른 경향을 보였다.
실험 기간의 환경인자 변화에 따른 온실가스 배출량의 상관 분석에서는 전반적으로 고도로 유의한 상관성을 확인할 수는 없었다. 이는 환경인자들과 주요 온실가스 배출량과의 관계에서 상호 복합적으로 상쇄되는 효과 (Kim and Na, 2011a)로 인한 것으로 판단된다.
농법에 따른 총온난화지수 비교
시금치 시설재배지에서 농법에 따른 온실가스의 배출량을 총온난화지수로 계산하였다 (Table 4). 유기재배구와 관행재배구에서 각각 약 14.2 ton CO2-eq ha-1, 약 20.3 ton CO2-eq ha-1으로 조사되어 유기재배구의 총온난화지수는 관행재배구에 비해 70% 수준으로 나타났다. Kim et al. (2016a)에 따르면 유기농업의 온실가스 저감효과에서 유기농업이 관행농업에 비해 약 20 - 25%의 온실가스 감축효과가 있는 것으로 분석되어 본 실험의 결과와 유사한 결과를 보였다. 총온난화지수 대비 각 온실가스의 비중은 유기재배구에서 CO2는 76.27%, N2O는 23.70%, CH4은 0.03%이고, 관행재배구에서는 CO2는 71.92%, N2O는 28.05%, CH4은 0.03%으로 나타났다.
토성별 온실가스 비중과 총온난화지수에 대한 선행 연구결과 (Kim et al., 2010)와 비교하면, 본 실험에 이용된 시설재배지의 토성인 사양토에서의 온실가스 비중은 일치하나, 총온난화지수는 식양토에서 더 높게 나온다고 하여 시설재배지의 토성에 따라서도 온난화지수와 각 온실가스의 비중이 달라질 것으로 유추된다.
Table 4.
Total greenhouse gas emissions and total Global warming potential.
| Plots1 |
N2O (kg ha-1) |
CH4 (kg ha-1) |
CO2 (kg ha-1) | GWP2 (kg CO2-eq. ha-1) |
Total-GWP (kg CO2-eq. ha-1) | ||
| N2O | CH4 | CO2 | |||||
| OF | 10.9 | 0.2 | 10,854.3 |
3,372.4 (23.70%)3 |
4.1 (0.03%)3 |
10,854.3 (76.27%)3 |
14,230.8 (70.0%)4 |
| CF | 18.0 | 0.3 | 14,623.2 |
5,704.0 (28.05%)3 |
6.3 (0.03%)3 |
14,623.2 (71.92%)3 |
20,333.5 (100%) |
토양유기탄소 저장량 변화
시설재배지에서의 농법에 따른 시금치 수확 후 SOC 함량, 용적밀도 및 SOC 저장량 (SOC storage)의 변화량을 조사하였다 (Table 5). 시험 후 토양의 OM은 유기재배구가 19.98 g kg-1으로 시험 전보다 38.2%가 감소하였고, 관행재배구는 24.64 g kg-1으로 시험 전보다 44.75%가 감소하였다. 시험 후의 SOC 함량은 유기재배구가 11.59 g kg-1이었고, 관행재배구는 14.29 g kg-1이었다. 용적밀도는 유기재배구와 관행재배구에서 각각 1.28 Mg m-3, 1.14 Mg m-3로 유기재배구에서 높게 나타났다. 일반적으로 유기농법으로 관리된 토양에서는 토양 내 유기물 함량의 증가로 토양 입자 사이에 응집을 형성시키고, 용적밀도를 감소시킨다 (Kim et al., 2023)고 알려져 있는데, 본 실험에 사용된 토양은 유기농법으로 관리된 경작년수가 짧아 용적밀도가 다소 높게 나온 것으로 판단된다. SOC 함량과 용적밀도를 이용해 SOCS를 계산한 결과, 유기재배구는 19.89 ton C ha-1, 관행재배구는 27.39 ton C ha-1로 조사되어 유기재배구의 SOCS가 관행재배구의 72.6% 수준으로 나타났으나, 통계적으로 유의한 차이 (p < 0.05)는 없었다. 용적밀도가 높은 유기재배구의 토양유기탄소 저장량이 낮았다(Lee et al., 2019).
토양에 퇴비를 장기간 사용하면 토양유기탄소 함량을 증가시킨다고 보고 (Kang et al., 2013; Lee et al., 2013; Lee et al., 2023b)가 있으나, 본 연구가 단기간 수행되었다는 점을 고려하여 향후 추가적인 조사가 필요하다.
Table 5.
Change of soil organic carbon (SOC) content, bulk density and soil organic carbon storage (SOCS) before and after experiment.
| Plots1 | Soil organic carbon |
Bulk density | Soil organic carbon storage | ||
| Before experiment | After experiment | Before experiment | After experiment | ||
| (g kg-1) | (Mg m-3) | (kg C ha-1) | |||
| OF | 18.74 | 11.59 | 1.28 | 321,400 | 198,900 |
| CF | 17.64 | 14.29 | 1.14 | 338,100 | 273,900 |
| t(p)2 | ns | - | ns | ||
토양내 이분해성 (WEC, HEC)과 난분해성 (HA, FA) 탄소의 변동
시설재배지에서 유기재배구 및 관행재배구의 토양유기탄소를 분획한 결과는 Table 6과 같다. 토양유기탄소의 안정화 정도는 탄소가 토양 내에서 분해되는 정도로 정의한다. 불안정한 탄소는 미생물에 의해 쉽게 분해가 가능한 토양 탄소이고, 풀빅산 (FA)과 휴믹산 (HA)은 쉽게 분해되지 않는 탄소의 형태로, 이들의 함량이 높을수록 토양 탄소 저장을 증대하는 효과를 나타낸다 (Kang et al., 2013). 토양 시설재배지의 토양유기탄소를 WEC, HEC로 분획한 결과, 처리구별 유의적인 차이는 없었으나 WEC는 유기재배구가 관행재배구보다 약 3배 정도 높았고, HEC는 관행재배구가 유기재배구에 비해 약 1.4배 높게 나타났다.
Table 6.
SOC analysis results after experiment.
| Plots1 |
WEC2 (mg kg-1) |
HEC (mg kg-1) |
HA (mg kg-1) |
FA (mg kg-1) | HA/FA |
HR (%) |
| OF | 61.11 | 20.39 | 1,032.73 | 181.92 | 5.68 | 93.71 |
| CF | 20.34 | 28.14 | 1,065.90 | 413.91 | 2.58 | 96.82 |
| t(p)3 | ns | ns | ns | *** | - | - |
유기 물질의 부식화는 HA/FA 비율, Humification Rate (HR) 등의 지표로 확인할 수 있다 (Putra et al., 2016). 난분해성인 탄소 중에서도 HA가 FA보다 탄소와 질소의 함량이 높으며, 분해속도는 느리다 (Shin et al., 2003). 따라서, 미생물에 의해서 쉽게 분해되지 않는 HA의 함량이 높을 때 HA와 FA 비가 높고, 토양의 탄소 축적량이 높다 (Kang et al., 2013). 본 연구에서 HA/FA 비는 유기재배구가 5.68, 관행재배구가 2.58로 유기재배구가 약 2.2배 더 높아 유기재배구의 유기탄소는 HA형태의 탄소함량이 높아 토양 탄소 저장성이 높다고 판단된다. Lee et al. (2023b)는 유기물원을 혼용함으로써 유기물 분해속도를 조절하여 양분 공급과 안정된 토양탄소 함량을 높일 수 있다고 하였다.
토양 세균과 균류의 생균수 분석
토양미생물도 토양유기탄소 저장에 중요한 역할을 하며, 토양 세균보다는 토양 균류가 토양유기탄소 증가에 영향을 미친다고 알려져 있다 (Ahn et al., 2020). 시설재배지에서 토양 세균과 균류의 생균수를 분석한 결과, 유기재배구와 관행재배구에서 세균의 생균수는 각각 (0.7 ± 0.2) × 107, (0.4 ± 0.1) × 107 cfu g-1 dry soil이고, 균류의 생균수는 (7.0 ± 1.2) × 105, (6.3 ± 1.0) × 105 cfu g-1 dry soil로 나타났다. 토양 세균은 유기재배 처리구가 유의하게 높게 나타났다.
Conclusions
본 연구는 시설재배지에서 주요 온실가스의 배출량과 탄소저장능력과 관련하여 유기와 관행 재배에 따른 차이를 비교 분석하였다. 주요 온실가스의 배출량을 통해 지구온난화지수를 산출해 본 결과, 유기재배구의 총온난화지수는 관행재배구의 70% 수준으로 낮았고, 토양유기탄소의 저장량은 관행재배구와 유의한 차이가 없음이 나타났다. 유기재배구에서 난분해성 탄소인 휴믹산과 풀빅산 함량의 비율이 관행재배구에 비해 높게 나타났으며, 토양미생물 (세균, 균류)의 함량도 유기재배구에 분포도가 높은 것을 확인하였다. 일반적으로 최소 5년 이상의 연구를 통해 유기농법에서 토양유기탄소가 증가한다고 알려져 있는데, 본 연구는 작물을 한 작기동안 재배한 후 도출한 결과로 한계가 있으며, 앞으로 계속된 연구 수행을 통해 시설재배지에서의 유기농법 실천이 온실가스 배출량 감소와 토양유기탄소 저장량 증가에 더 많은 기여를 할 수 있다는 점을 구명하고자 한다.
