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ISSN : 1598-5504(Print)
ISSN : 2383-8272(Online)
Journal of Agriculture & Life Science Vol.47 No.6 pp.43-51
DOI : https://doi.org/10.14397/jals.2013.47.6.43

가축분뇨 액비 시용이 국산밀 품종별 수량 및 사료가치에 미치는 영향

조광민1, 이상복1, 강천식1, 백남현1, 양창휴1, 이경보1, 박기훈1, 허무룡2, 박철수3*
1농촌진흥청 국립식량과학원 벼맥류부, 2경상대학교 농업생명과학대학 원예학과(농업생명과학연구원), 3전북대학교 농업생명과학대학 작물생명과학과

The Effect of Liquid-Pig-Manure Application with Korea Wheat Cultivation on Yield and Feed Value in Upland

Chul-Soo Park3*, Kwang-Min Cho1, Sang-Bok Lee1, Chun-Sik Kang1, Nam-Hyun Back1, Chang-Hyu Yang1, Kyong-Bo Lee1, Ki-Hoon Park1, Moo-Ryong Huh2
3Dept. of Crop Science and Biotechnology, Chonbuk National University, Jeonju, 561-756, Korea
1National Institute of Crop Science, RDA, Iksan, 570-080, Korea
2Dept. Horticulture, Gyeongsang National University, Jinju 660-701, Korea(Institute of Agriculture and Life Science)
Received: SEP. 6. 2013, Revised: NOV. 20. 2013, Accepted: NOV. 28. 2013

Abstract

The purpose of this experiment is to investigate the effect of the liquid-pig-manure(LM) on thegrowth and yield of Korean wheat and the possibility of consumption diversification of Koreanwheat produce through the analysis of feed value. The growth and feed value of Korean wheatcultivars were compared with Youngyang barley that is used for whole-crop-barley as control.Fifteen days after sowing, the seedling emergence rate in the LM treatment plot showed 2.4 timesas high as that in chemical fertilizer(CF) or in non-treatment plot. In addition, plant heights haveincreased two times or more in both crops of LM fertilizer plots. At the maximum tiller numberstage after wintering, the plant lengths of the wheats were shorter by 0.7∼1.8cm, than that ofYoungyang barley, but the tiller number was more by 1.5∼2. The fresh weights of all wheatsused in the experiment after harvest in a LM treatment plots tended to be 1.01∼1.11 times higherthan that of Youngyang barley, that of Yeonbaek wheat being highest as 5,102kg 10a-1.Regarding feed value, protein contents were increased in barley and all wheat cultivars by LMtreatments, being highest in Jokyung wheat as 9.19%. Both NDF and ADF were equivalent to orhigher than those of whole-crop-barley. TDN was highest in Keumkang wheat as 69.86∼72.11%,and lowest in Goso wheat as 64.61∼66.07%. Soil analysis before and after the experiment showedthat the LM treatment increased the contents of EC, organic matter, available phosphorus, andexchangeable cations, which are the same result as the CF treatment.The results above demonstrated that the appropriate use of LM in cultivation of Korean wheatwill reduce the production cost, and the supply of surplus wheat produce as feed grains use willbe helpful in stabilizing the costs and consumption of the Korean wheat.

0090-01-0047-0006-6.pdf231.3KB

Ⅰ. 서론

 최근 우리밀에 대한 수요가 늘어나면서 우리밀 재배면적이 2000년에 919 ha에서 2011년 13,044 ha로 14.2배 증가하였다(통계청). 그러나 우리밀은 늘어나는 수요보다 더 빠르게 증가하는 공급으로 인해 우리밀 소비를 안정적으로 확대시킬 방안이 요구되고 있다. 우리밀 가격은 2005년 kg당 892원이었으나 재배면적 증가로 공급량이 늘어 2009년에는 875원으로 나타났으며 수입밀 가격에 대한 우리밀 가격의 비율을 보면 2005년 기준 4.2배였으나 국제곡물가격의 상승과 대미환율상승에 기인하여 2008년에는 1.6배까지 크게 낮아졌다(Han and Jung, 2010). 그러나 아직도 수입밀에 비해 높은 가격으로 인하여 생산비용을 절감하기 위한 노력이 필요한 실정이다. 가축분뇨 퇴액비는 그동안 발생량의 일부가 해양에 투기하여 왔으나 2012년부터 전면 금지되고있고 이를 농경지에 사용할 경우 화학비료를 절감할 수 있는 장점을 갖고 있다. 2011년 현재 전체 가축 분뇨 발생량은 46.5백만톤 이고 47.2백만톤(88.7%)이 퇴비, 액비로 자원화되고 있으며, 4.2백만톤(9%)은 정화처리 후 방류되고 있으며 나머지는 자연증발 등으로 처리되고 있다(농식품부, 2012). 토양 중 가축분뇨 시용은 작물의 영양공급뿐 아니라 토양에 유기물을 공급하여 지력을 증진시키며 한발 시 수분을 공급하여 작물의 생육을 안정화할 수 있으며 화학비료를 대체할 수 있는 유용한 자원이다. 또한 최근 동계 사료작물 재배시 가축분뇨 액비를 이용하여 재배시 화학비료와 비교하여 대등한 수준의 결과를 얻었다고 보고된바 있다(Cho 등, 2012). 또한 밀의 수요처를 다양화하기 위하여 곡실로 사용하지 않고 총체사료로서 이용가치연구도 진행되었으나 아직 까지는 활발하지는 않다(Park 등, 2010). 따라서 본 시험에서는 가축분뇨 액비시용 후 로터리 경운을 통하여 액비의 비료효과를 증진시켜 국산밀에 미치는 영향과 사료가치를 분석하여 국산밀 생산물의 소비안 정성에 기여하고자 하였다.

Ⅱ. 재료 및 방법

2.1 시험작물 재배

 전라북도 익산시 소재 국립식량과학원 벼맥류부 전작포장을 시험포장으로 사용하였고 우리밀 시험품종은 금강밀(Nam 등, 1998) 연백밀(Kang 등, 2006), 조경밀(Kang 등, 2006), 고소밀(Kang 등, 2010)을 사용하였는데, 이들 품종 중 금강밀은 현재 우리밀 재배품종으로 가장 많이 사용되고 있는 품종이며 연백, 조경, 고소밀은 각각 제빵용, 국수용, 과자용으로 육종된 것을 용도별로 선발하여 실험재료로 사용하였으며 이들 국산밀 품종과 생육 수량 및 사료가치 등을 비교하기 위하여 최근 청보리로 가장 많이 재배되고 있는 영양보리를 대조구로 사용하였다. 시험에 사용된 가축분뇨 액비는 전북 군산시 서수면에 위치한 익산군산축협 공동자원화시설에서 45일 이상 충분히 발효시킨 것을 사용하였으며 시험재료의 화학적 조성은 Table 1에서 보는 바와 같이 질소함량이 0.15%이었으며 나머지 중금속함량은 미량 검출 되었거나 검출한계 미만이었다. 가축분뇨 액비는 2011년 10월 25일 처리한 후 곧바로 경운하였다. 시험구는 무시용구 액비처리구와 화학비료처리구로 나누었으며 가축분뇨 액비는 각각 청보리 질소시비량(14kg 10a-1)에 맞추어 시비하였다. 시험구의 크기는 각각 3m×4m이었고 시험구 배치는 난괴법 3반복으로 하였다. 파종량의 경우에 청보리와 밀은 모두 22kg 10a-1를 기준으로 산파하였다. 비료 살포는 N-P2O5-K2O을 14-7.5-4kg 10a-1 수준으로 각각 요소, 용과린, 염화가리로 처리하였으며 요소는 50/50으로 밑거름과 웃거름으로 나누어 살포하고 용과린과 염화가리는 전량 기비로 처리하였다. 액비는 질소함량기준으로 화학비료 14kg 수준에 맞추어 9.3Ton 10a-1 수준 중 밑거름으로 50%를 시용 후 로터리 경운을 하였고 나머지 50%는 웃거름으로 2월 28일에 토양표면 처리를 하였다. 일반적으로 농가에서 액비를 시용 할 때는 토양표면에 살포를 하고 있으나 가축분뇨 액비시용 시 지중 처리가 비료 효과를 증가시킨다는 결과가 있어 시용 후 로터리처리 하였다(Cho 등 2012).

Table 1. The chemical characteristics of the liquid pig manure used in the experiment.

2.2 생육조사

 식물 생육상황은 각각 초기(파종 후 15일), 분얼기(파종 후 110일), 수확기(파종 후 210일)로 나누어 조사하였으며, 수확기 생육조사 후 수량을 확인하였다. 수량구는 50cm×50cm quadrat을 이용하여 3반복으로 수확하고 수량 조사한 후 사료가치분석에 사용하였다.

2.3 토양 및 가축분뇨 액비 품질분석

 토양분석은 시험전, 비료살포직후, 수확후로 나누어서 작토층을 채취하여 토양화학분석법(농촌진흥청, 2000)으로 실시하였다. 즉, pH 및 EC(Mettler toledo seven multi)는 토양과 증류수의 비율을 1:5로 하여 측정하였으며, 유기물은 Tyurin법으로, 유효인산은 Lancaster법을 이용한 비색법(Shimadzu UV-2450)으로 하였고, 치환성 양이온(K+, Ca2+, Mg2+, Na+)은 CH3COONH4 침출액으로 침출한 여액을 ICP( VISTA-MPX CCD Simultaneous ICPOES)로 측정하였다. 가축분뇨 액비의 경우에도 토양과 같은 방법으로 분석하였다.

2.4 사료가치 분석

 분석용 시료는 각 품종별로 1kg씩 시료를 채취하여 70℃ 순환식 건조기에 72시간 건조한 후 건물 중량을 칭량하고 건물함량을 산출한 후 마쇄하여 분석에 사용하였다. 시료의 조단백질 분석은 AOAC(1995) 방법으로, NDF, ADF 함량은 Goering과 Van Soest(1970)의 방법으로 분석하였다. TDN은 ADF와 NDF의 건물소화율 및 섭취량과 높은 상관관계가 있으므로 ADF, NDF 측정값을 이용하여 TDN(%)=88.9-(0.79×%ADF), DMD(%)=88.9-(%ADF×0.779) (Holland, 1990) 값을 구하였다. 본 실험에서 얻어진 데이터는 분산분석을 실시했고, Duncan's multiple range test에 의하여 5% 유의수준에서 처리구간의 통계적인 차이를 확인하였다.

Ⅲ. 결과 및 고찰

3.1 출현율 및 초기 생육상황

 가축분뇨 액비를 시용한 후 밀 품종별 출현율을 조사한 결과는 Table 2와 같다. 화학비료처리구는 28.2∼38.6%로 매우 낮은 출현을 나타냈다. 그러나 액비시용 처리구에서는 88.5∼93.5%의 출현을 보여 약 2.4배의 높은 차이를 보였다. 또한 초장의 경우 액비처리구에서 영양보리는 6.0cm 금강밀은 5.5cm 연백밀은 5.4cm이었으며 조경밀은 5.5cm이었고 고소밀은 5.5cm이었다. 화학비료처리구에서 영양보리는 3.5cm 금강밀은 2.5cm 연백밀은 3.4cm이었으며 조경밀은 3.2cm이었고 고소밀은 3.0cm로 액비처리구가 화학비료처리구에 비해 2.5∼3.0cm의 신장차이를 나타내었다. 무처리구는 경우 화학비료처리구와 출현율 및 신장정도가 비슷하였다. 액비처리 후 토양 수분함량을 측정한 결과 화학비료구와 무처리구는 8.5∼8.7% 수분함량을 보였고 액비처리구는 20.5∼23.1%의 수분함량을 보였다. 액비처리구가 화학비료처리구와 무처리구에 비해 출현 및 초기신장정도가 우수한 것은 액비의 수분공급에 의한 초기 발아 촉진에 기인하는 것으로 판단된다.

Table 2. Effect of liquid-pig-manure application on emergence rate and plant height.

3.2 생육 및 수량 비교

 월동 후 최고분얼기에서 분얼수와 초장을 비교한 결과는 Table 3과 같다. 영양보리의 경우 액비처리구에서의 분얼수는 4.5개, 초장 13.3cm로 이었고 밀의 경우에는 초장은 영양보리에 비해 각각 1.8∼0.7cm 정도가 작았느데, 분얼수는 1.5∼2개가 많았다. 화학비료구는 액비처리구에 비해 0.3∼1.9cm정도 작게 측정되었는데 이는 초기 발아세가 월동후에도 유지되는 것으로 판단된다.

Table 3. Plant height and tiller number of winter forage crops at maximum tillering stage as affected by liquid-pig-manure and chemical fertilizer applications.

 본 실험에서 밀의 사료가치를 확인하여 우리밀의 공급량조절을 하고자 하였으므로 곡물이 아닌 생체수량 즉 biomass를 확인하였다. 밀의 총체사료용 수확기의 각 작물별 경수 및 초장을 조사한 결과는 표 4와 같다. 수확기의 수량은 액비시용처리구에서 모든 작물이 높았다. 즉, 보리에서 액비시용 후 경운 처리구의 경수는 725개 m-2이었고 초장은 97cm 이었다. 밀의 경우 초장은 2∼7cm 정도 작았으나 경수는 금강밀, 연백밀, 조경밀, 고소밀이 각각, 835, 862, 805, 812개 m-2로 영양보리보다 많았다. 화학비료구는 액비시용구보다 약간 낮은 값을 보였으나 통계적 유의차는 없이 비슷한 경향을 나타내었다. 월동후에는 액비처리구의 생육이 우수하였으나 수확기무렵에는 화학비료 처리구의 생장이 액비처리구와 같은 수준이 되었다. 이는 액비시용구는 경운처리를 하여 액비를 지중으로 투입시킨 결과 성분 유실량이 낮아 초기생육이 매우 우수하여 초기 발아세가 수확기까지 유지됨으로써 화학비료와 대등하거나 약간 높은 결과를 보인 것으로 판단된다.

Table 4. Plant height and branch number of winter forage crops at harvest stage as affected by liquid-pig-manure and chemical fertilizer applications.

 수확 후 각 작물별 생체중과 건물중을 비교한 결과는 Fig. 1과 같다. 영양보리의 생체중은 액비시용처리의 경우 4,585kg 10a-1 이었고 화학비료처리의 경우 4,367kg 10a-1이었다. 밀의 생체중은 연백밀액비처리구에서 5,102kg 10a-1로 가장 높았으며 화학비료처리구도 5,008kg 10a-1로 시험에 사용된 모든 작물 중 가장 높았다. 시험에 사용된 밀은 모두 영양보리에 비해 통계적으로 유의가 있지는 않았으나 생체중이 1.01∼1.11배 높았다. 무처리구는 화학비료와 액비에 비하여 모든 품종에서 40%정도의 수량밖에 보이지 않았다. 일반적으로는 가축분뇨 액비시용이 화학비료에 비해 생육이 저조한 결과를 보였으나 본 실험에서는 Cho 등(2012)의 결과와 유사하게 가축분뇨 액비처리 후 경운을 통하여 액비의 유실 및 공기 중으로의 휘산을 막음으로 인해 화학비료에 비해 생물량이 대등하거나 약간 우수하였다.

Fig. 1. Fresh and dry weights of the plants under different application methods of liquid pig manure after harvest.

3.3 시험전후 토양비교

 비료처리 전후와 수확 후 토양을 채취하여 화학성분을 분석한 결과는 Table 5과 같다. 액비처리 직후 토양의 pH는 7.2로 증가하였고 EC는 0.82 dS/m로 가장 많이 증가하였다. 유기물은 액비처리후 25.8g kg-1로 증가하였고 나머지 처리구는 비슷하였으나 수확후에는 모든 처리구에서 증가하였다. 유효인산, 질산태 질소, 칼륨은 액비처리구와 화학비료구 모두 시용 후 증가하였고 칼슘과 마그네슘은 거의 변화가 없었다. 가축분뇨 액비처리시 염류집적으로 가장 문제가 되는 나트륨 액비시용후 0.13%로 증가하였으나 수확후에는 0.11%로 낮아지는 경향이었다. 본 연구결과는 돈분액비를 토양에 시용하면 EC, 유기물, 유효인산 및 치환성 양이온이 함량이 증가한다고 보고한 양 등(2008)의 결과와 유사하였다. 일반적으로 가축분뇨 액비는 화학비료에 비해 비료성분의 유실량이 많아 화학비료에 대등한 효과를 얻기 위해서 질소기준 200%까지 처리하였다(Shin 등 1999). 그러나 가축분뇨 액비처리 후 경운을 하면 질소기준 100%시용을 하여도 화학비료와 대등한 비료효과가 유지되는 결과를 얻었다. 따라서 화학비료를 가축분뇨 액비로 적절히 대용한다면 생산 원가절감에 큰 도움이 될 것으로 생각된다.

Table 5. Chemical properties of upland soil affected by liquid-pig-manure and chemical fertilizer applications after experiment.

3.4 사료가치분석

 수확 후 각 작물의 사료가치는 Table 6과 같다. 조단백질 함량은 밀이 영양보리에 비해 전반적으로 높았으며, 조경밀의 경우 액비처리구에서 9.19%로 청보리에 비해 1.36배 높았다. 중성세제불용섬유소인 NDF(Neutral detergent Fiber)는 영양보리와 고소밀은 54.65∼56.90%와 54.10∼56.45%로 비슷하였으나 금강밀, 연백밀, 조경밀은 42.0∼50.0%로 낮게 측정되었다. 산성세제불용섬유인 ADF(Acid detergent fiber)는 NDF와 비슷한 경향으로 영양보리와 고소밀은 26.65∼28.40%와 28.90∼29.95%로 비슷하였으나 금강밀, 연백밀, 조경밀은 21.25∼25.4%로 낮게 측정되었다. 가소화양분총량인 TDN(Total digestible nutrients)은 금강밀이 69.86∼72.11%로 가장 높았고 고소밀이 64.61∼66.07%로 가장 낮았다. 이상의 결과로 각각의 밀 품종별로 사료가치가 청보리로 사용되고 있는 영양보리에 비해 대등하거나 높게 측정되어 총체사료로 사용하기에 충분하다고 생각되었다.

Table 6. Chemical composition and feed value of whole-crop-barley and Korean wheat cultivars.

Ⅳ. 감사의 글

 이 연구는 2013년도 농촌진흥청 국립식량과학원 박사후연수과정 지원사업 및 농촌진흥청 국립식량과학원 농업과학기술 연구개발사업 (과제번호:PJ007820)에 의해 이루어진 것이며, 이의 지원에 감사드립니다.

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