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토양과 농업환경_토양과 농업환경에 대해 소개합니다.
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연구목적

우리나라 농경지 토양의 이화학성 및 중금속함량 변동을 조사하여 토양개량, 비료 사용 대책 수립 및 친환경농업의 기반을 구축하고, 토양 및 수질오염을 경감시켜 안전 농산물을 생산할 수 있는 기초자료 제공(친환경 농어업 육성 및 유기식품 등의 관리·지원에 관한 법률)

연구배경

  • 1999년부터 친환경농업육성법(현, 친환경 농어업 육성 및 유기식품 등의 관리·지원에 관한 법률)에 근거하여 토양·수질 등 농업환경 실태 모니터링
  • 2006년부터 친환경농업 육성 정책 추진을 위한 농업환경 지도 작성(농림부)
  • 기술집약적 농업에 의한 과다 비료사용으로 1980년대 이후 농경지 내 인산, 칼리 등 양분의 집적에 따라 토양 개량 및 적정 비료사용을 위하여 지속적인 정점조사가 요구됨

이론

작물재배시 필요한 양분은 양분종류와 요구량, 양분의 흡수형태, 양분의 흡수원리, 식물체 안에서 양분의 작용, 양분이 토양 안에서 변화하는 현상이 수반되지만 경작형태(논, 밭, 시설재배지, 과수원)에 따른 토양비옥도 적정 기준은 다음과 같다.

논토양
토양비옥도
pH
(1:5 H₂O)
OM
(g kg-¹)
Avail. P₂O₅
(mg kg-¹)
Exch. K Exch. Ca Exch. Mg Avail. SiO₂
(cmolc kg-¹)
5.5 ~ 6.5 20 ~ 30 80 ~ 120 0.20 ~ 0.30 5.0 ~ 6.0 1.5 ~ 2.0 157 이상
시설재배지 토양
토양비옥도
pH
(1:5 H₂O)
OM
(g kg-¹)
Avail. P₂O₅
(mg kg-¹)
Exch. K Exch. Ca Exch. Mg EC
(ds m-¹)
(cmolc kg-¹)
6.0 ~ 7.0 25 ~ 35 300 ~ 550 0.50 ~ 0.80 5.0 ~ 6.0 1.5 ~ 2.0 2.0 이하
밭 토양
토양비옥도
pH
(1:5 H₂O)
OM
(g kg-¹)
Avail. P₂O₅
(mg kg-¹)
Exch. K Exch. Ca Exch. Mg
(cmolc kg-¹)
6.0 ~ 7.0 20 ~ 30 300 ~ 550 0.50 ~ 0.80 5.0 ~ 6.0 1.5 ~ 2.0
과수원 토양
토양비옥도
pH
(1:5 H₂O)
OM
(g kg-¹)
Avail. P₂O₅
(mg kg-¹)
Exch. K Exch. Ca Exch. Mg
(cmolc kg-¹)
6.0 ~ 7.0 20 ~ 30 300 ~ 550 0.50 ~ 0.80 5.0 ~ 6.0 1.5 ~ 2.0

구축방법

토양화학성
조사 및 분석방법

우리나라 농경지의 경작형태별 토양의 일반 화학성과 중금속함량의 변동을 주기적으로 파악하기 위하여 1999년도에 각 도별, 지대별 및 지형별 분포 면적비율을 기준으로 정점조사 지점을 선정하여, 토양시료를 각 도 농업기술원에서 각각 분담하여 채취·분석하였으며, 국립농업과학원에서는 표준시료를 각 도 농업기술원에 송부하여 정도관리를 하고 토양분석 결과를 취합, 검토하였다.

토양비옥도
항목 내역
조사 대상 논토양, 시설재배지토양, 밭토양, 과수원토양
채취 시기
  • 논토양 :수도이앙 전 3~5월 사이의 비료사용 전 표토(0~15cm)
  • 시설재배지토양 : 작물수확기 표토(0~20cm), 심토(20~40cm)
  • 밭토양 : 작종파종 또는 정식전인 3월~5월사이
  • 과수원토양 : 과수 생육 전개기 이전 표토(0~20cm), 심토(20~40cm)
조사 지점수 조사지점 현황 참고
조사 항목
  • 화학성분 : pH, EC, OM, Avail. P₂O₅, 치환성양이온(K, Ca, Mg, Na) Avail. SiO₂(논), NO₃-N(시설재배지), EC(밭, 과수원, 시설재배지), 석회소요량(밭, 과수시설), CEC
  • 중금속(7항목) : Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, Zn, As
분석 방법
  • 토양화학성 : pH(1:5), OM(Tyurin법), Av.P₂O₅(Lancaster법), 치환성양이온(1M Ammonium acetate법) Avail. SiO₂(1M NaOAc법)
  • 토양중금속 : 0.1 N HCI(단, As는 1N HCI) 침출성 중금속분석법, 총함량분석법
토양시료 채취 요령

시료채취 방법 : 토양은 불균일하므로 동일 필지의 농경지 비옥도가 균일할 때는 5-10 개소에서 채취하고 보통은 20-30 개소에서 시료를 채취한다. 시료 채취방법은 농경지 표면을 긁어낸 후 아래 그림과 같이 표토로부터 시료를 채취한다.

토양시료 채취 요령
추진체계
추진체계
조사지점 현황
조사지점 현황
연구년도 지점 총점수 지역(점수)
경기 강원 충북 충남 전북 전남 경북 경남 제주 고령권
1999년 논토양 4,047점 438 247 341 534 762 617 525 543 40
2000년 시설재배지토양 2,651점 300 88 108 406 275 413 430 551 80
2001년 밭토양 1,650점 190 170 180 150 150 250 250 170 140
2002년 과수원토양 1,360점 100 88 150 130 110 150 300 140 200
2003년 논토양 2,010점 240 150 220 260 300 280 260 260 40
2004년 시설재배지토양 1,274점 140 100 108 180 120 180 206 200 40
2005년 밭토양 1,650점 190 170 180 150 150 250 250 170 140
2006년 과수원토양 1,360점 100 80 150 130 110 150 300 140 200
2007년 논토양 2,110점 240 150 220 260 300 280 260 260 40 100
2008년 시설재배지토양 1,374점 140 100 108 180 120 180 206 200 40 100
2009년 밭토양 1,750점 190 170 180 150 150 250 250 170 140 100
2010년 과수원토양 1,464점 100 80 150 130 110 150 300 140 202 102
2011년 논토양 2,110점 240 150 220 260 300 280 260 260 40 100
2012년 시설재배지토양 1,374점 140 100 108 180 120 180 206 200 40 100
2013년 밭토양 1,760점 190 170 180 150 150 250 250 170 140 100
2014년 과수원토양 1,470점 100 80 150 130 120 150 300 140 200 100
2015년 논토양 2,110점 240 150 220 260 300 280 260 260 40 100
2016년 시설재배지토양 1,384점 140 100 108 180 130 180 206 200 40 100
기대효과
  • 토양개량, 비료사용 대책 수립 및 친환경농업의 기반을 구축
  • 농업환경정책 수립을 위한 기초자료 확보


토양물리성
조사 및 분석방법

우리나라 농경지의 경작형태별 토양 물리성 변동을 주기적으로 파악하기 위하여 '07~'08년도에 각 도별, 지대별 및 지형별 분포 면적비율을 기준하여 정점지점을 선정하여 국립농업과학원에서 경기, 강원, 충북지역을, 국립식량과학원 간척지농업과에서 충남, 전북, 전남지역을, 기능성잡곡과에서 경북, 경남지역에 대해 물리성 조사를 수행하였고, 국립농업과학원에서 토양 조사 및 분석 결과를 취합·검토하였다. 2009년부터는 농촌진흥청의 조직개편에 의해 각 도 농업기술원과 국립농업과학원에서 물리성 조사를 수행하였으며, 조사지점은 일반농경지 화학성 조사지점 내에서 선정하였고, 국립농업과학원에서 분석결과를 취합·검토하였다.

토양비옥도
항목 내역
조사대상 논토양, 시설재배지토양, 밭토양, 과수원토양
채취시기
  • 논토양 : 수확 후 11~12월, 물대기 전 3~5월 토양이 얼거나 경운하는 시기를 피함. A층을 기준으로 표토(0~20cm), 심토(20~40cm), 농기계가 지나간 자리는 피하되, 작물과 작물 사이에서 조사 및 채취
  • 시설재배지토양 : 작물수확 후, 경운 전. 표토(0~20cm), 심토(20~40cm), 농기계가 지나간 자리는 피하되, 작물과 작물 사이에서 조사 및 채취
  • 밭토양 : 작물생육시기인 3~9월 사이(단, 경운직후, 토양수분상태가 너무 건조하거나 습한 시기 제외) 경운심을 기준으로 표토(0~20cm), 심토(20~40cm), 이랑과 고랑 사이
  • 과수원토양 : 3~6월, 9~11월(단, 토양수분상태가 너무 건조하거나 습한 시기 제외) 사이 농기계가 지나간 자리와 퇴비처리 자리는 피하되, A층을 기준으로 표토(0~20cm), 심토(20~50cm)
조사자점수 조사지점 현황 참고
조사항목
  • 물리성 : 경도, 용적밀도, 토성, 삼상 등
분석방법
  • 용적밀도(코어측정법), 토성(비중계법, 피펫법)
토양시료 채취 요령

시료채취 방법 : 토양표면을 2~5cm 걷어내고 표토 경도를 측정하고 표토 시료를 채취한 후, 경운심(밭토양) 및 A층(논토양, 과수원토양)을 기준으로 5cm를 걷어내고 심토 경도를 측정하고 심토 시료를 채취한다.

토양시료 채취 요령
추진체계
추진체계
조사지점 현황
조사지점 현황
연구년도 지점 총점수 지역(점수)
경기 강원 충북 충남 전북 전남 경북 경남 제주 고령권
2007년 논토양 108점 12 9 6 12 21 6 27 15
2008년 시설재배지토양 108점 12 6 18 12 12 12 12 24
2009년 밭토양 162점 22 22 18 27 28 25 20
2010년 과수원토양 258점 35 35 39 44 35 35 35
2011년 논토양 230점 30 30 30 50 30 30 30
2012년 논토양 232점 30 30 30 52 30 30 30
2013년 밭토양 280점 40 40 40 40 40 40 40
2014년 과수원토양 312점 40 40 42 40 40 40 40 30
2015년 논토양 338 40 42 40 48 40 40 40 48
2016년 시설재배지 325 40 40 40 45 40 40 40 40
기대효과
  • 토양물리성 개량 기준 수립
  • 지역별 토양물리성 진단을 통한 농경지 관리 및 농업정책의 기초자료 제공
  • 토양물리성 관리를 위한 적정 물리성 범위 설정을 위한 기초자료 확보

농업용수의 개요

○ 농작물의 재배 및 경작을 목적으로 농경지에 체계적으로 공급하는 물을 농업용수라고 하며, 농업용수의 수원은 크게 하천수, 지하수, 저수지로 나누어 짐

수원별 수질의 특성

하천수의 수질

○ 하천수의 수질은 지질ㆍ지형, 인위적인 환경에 따라 달라짐
○ 큰 하천에서는 상류와 하류의 지질 및 지형 환경이 다르므로 상류와 하류의 수질은 현저한 차이를 보이는 것이 일반적임
○ 하천수의 수질은 기상조건의 영향을 많이 받으며, 비가 내린 다음 탁도가 상승하는 경향이 있음
○ 계절에 따라서 수질 변동이 심한 편이며, 갈수기에 염류 등이 증가하는 경향이 있음

지하수의 수질

○ 지하수의 수온과 수질은 계절 변동이 극히 적은 편임
○ 일반적으로 지하수는 세균수가 적고 탁도가 낮아 깨끗하지만, 주위 암석이나 토양과 접촉하는 시간이 길어 용존염류가 많은 편임
○ 지하수는 용존산소가 적은 편이며, 탄산가스와 중탄산 이온을 함유하는 경우가 흔함
○ 지하수 중에는 다량의 제1철 이온을 함유하는 경우가 있으므로 주의가 필요함

우리나라 농업용수 수질기준

○ 하천수·호소수 : 환경정책기본법 시행령 제2조(’14.01.01. 시행)
○ 지하수 : 지하수법 지하수의 수질보전 등에 관한 규칙 제11조(’12.09.24 개정)

우리나라 농업용수 수질기준
항목 하천1) 호소1) 지하수2) 항목 하천1) 호소1) 지하수2)
pH 6.0-8.5 6.0-8.5 6.0-8.5 Cd ≤ 0.005 ≤ 0.005 ≤ 0.01
BOD ≤ 8 - - As ≤ 0.05 ≤ 0.05 ≤ 0.05
COD ≤ 9 ≤ 8 - Pb ≤ 0.05 ≤ 0.05 ≤ 0.1
TOC ≤ 6 ≤ 6 Cr6+ ≤ 0.05 ≤ 0.05 ≤ 0.05
SS ≤ 100 ≤ 15 - Hg 불검출 불검출 ≤ 0.001
DO ≥ 2 ≥ 2 - CN 불검출 불검출 ≤ 0.01
T-N - ≤ 1.0 - 유기인 불검출 불검출 ≤ 0.0005
T-P ≤ 0.3 ≤ 0.1 - 페놀 - - ≤ 0.005
NO3-N - - ≤ 20 ABS ≤ 0.5 ≤ 0.5 -
CI- - - ≤ 250 PCB 불검출 불검출 -
Chl-a - ≤ 35 - PCE ≤ 0.04 ≤ 0.04 ≤ 0.01
        1,1,1-TCE - - ≤ 0.3

연구목적

○ 농업용수 수질의 변동을 파악하여 수질 오염원을 파악하고 농산물의 안전성을 향상시키기 위한 기반 구축

조사방법

추진체계

추친체계 설명

하천수의 조사방법

○ 전국에서 농업용 하천수를 농업용수로 사용하고 있는 지류를 대상으로 말단지점에서 시료를 채취하였다

조사방법
항 목 내 역(2016년 기준)
조사대상 농업지역내 하천수 조사
조사시기 매년 3회(4월,7월, 10월) 시료 채취 및 분석
조사지점수 하천수 300지점(총 900점)
조사항목 법적기준 6항목 (pH, DO, BOD, CODMn, T-P, SS),
기타 7항목 (EC, T-N, NH4-N, Ca, K, Mg, Na)
분석방법 수질오염공정시험방법 (환경부)
지하수의 조사방법

○ 전국에서 농업용 지하수를 사용하고 있는 지점을 대상으로 영농형태에 따라 논, 밭, 시설재배지로 구분하여 시료를 채취하였다

조사방법
항 목 내 역(2016년 기준)
조사대상 영농유형별 지하수 조사- 논, 밭, 시설재배지
조사시기 매년 2회(4월,7월) 시료 채취 및 분석
조사지점수 하천수 200지점(총 400점)
조사항목 법적기준 7항목 (pH, NO3-N, Cl-, Cd, As, Hg, Pb),
기타 8항목 (EC, Ca, K, Mg, Na, SO42-, T-N, T-P)
분석방법 수질오염공정시험방법 (환경부)

기대효과

기술적 측면

○ 농업환경 변동의 기본자료 구축 및 농업환경지도 작성
○ 안전한 농산물 생산에 있어 생산현장 농업인의 애로 해결

경제적·산업적 측면

○ 농업용수 수질 모니터링 및 현안 분석으로 농산물 안전생산 및 사전 예방적 관리에 기여
○ 농경지 및 농산물 안전관리 시스템 구축으로 우리 농산물에 대한 대국민에 신뢰도 제고 및 국제 경쟁력 제고

연구목적

농경지 토양미생물의 다양성과 변동요인을 조사, 평가하여 친환경 농업기술개발에 대한 생물학적 기초 자료로 활용하고자 함

연구배경

  • 친환경농업육성법 제11조에 의거 토양자원 및 농업환경실태조사 실시
  • 친환경농업 육성을 위해 농업의 경작형태에 따른 농경지 내 환경조건별 미생물상에 대한 지속적인 자료축척이 요구됨

토양미생물(soil microbes)의 역할

토양미생물과 먹이사슬의 관계

토양에 서식하는 미생물은 식물, 동물 그리고 다른 미생물까지도 분해하는 능력이 있다. 이러한 이유 때문에 미생물의 식성을 억지로 따진다면 완전 잡식성이라 할 수 있다. 그러나 미생물을 보다 세분하여 들어가면, 고사된 식물체를 좋아하는 부생성 미생물, 살아있는 식물체를 좋아하는 식물병원성 미생물, 식물과 공생하는 공생균, 인축의 병을 일으키는 동물병원성 미생물, 동물 장내에 공생하는 유산균류, 식물을 발효하여 유용한 식품을 생산하는 발효균 등으로 미생물의 작용대상에 따라 구분할 수 있다.

먹이사슬에서의 미생물의 위치는 식물체를 분해하여 생육하는 미생물을 검모충과 같은 원생동물이 먹고 원생동물은 톡토기와 같은 미소동물이 그리고 미소동물은 지렁이가 먹고 지렁이는 새에 먹히는 기본적인 틀에 속하지만, 미생물은 최상위에 있는 동물도 분해하여 먹이로 취한다는 면에서는 오히려 최상위 계급이라고 할 수 있다. 그러므로 미생물은 먹이사슬에서 전방위적으로 작용하는 슈퍼생물이다.

미생물 (최상급 계급)
최상위의 동물도 분해하여 먹이로 취한다는 면에서 오히려 최상급 계급
  1. 지렁이
  2. 미소동물
  3. 원생동물
  4. 미생물
토양미생물의 공급원

토양미생물의 공급원 미생물의 역할을 올바로 평가하기 위해서는 먹는다는 것을 의미하는 물질 분해작용을 떠나, 새로운 물질을 생성한다는 측면에서 다루어야 한다. 그러나 이렇게 생성된 모든 물질도 정상적인 생태계에서는 다른 미생물에 의해 분해되어 무기원소로 되기 때문에 결국에는 물질순환의 관점에서는 원점으로 돌아가게 된다. 이 과정에서는 독성물질을 분비하는 미생물에 정복당하는 생물은 병들어 죽게 되고, 이를 극복하는 생물은 새로운 면역체를 형성하여 보다 강하게 되는 것이다. 이처럼 미생물은 눈에 보이지 않게 지구의 생태계를 조절하고 가꾸어 가는 역할을 하는 것이다.

그렇다면 음식을 씹어 삼킬 수 없는 미생물은 어떻게 양분을 섭취할까? 미생물은 효소를 가지고 있어 먹이를 분해하고 섭취하며 다른 물질로 바꾸는 역할을 한다. 즉 세포막을 통해 물질을 선택적으로 흡수하거나 배출하는데, 전형적으로 거대한 분자는 흡수하지 못하므로 큰 덩어리가 미생물에 이용되기 위해서는 세포 밖에 있는 효소들의 작용에 의해 미리 작은 분자로 분해되어져야 한다는 것이다. 바로 이러한 특성 때문에 음식이 부패되거나 유기물이 부숙되는 현상들이 일어나는 것이다.

토양미생물에 필요한 영양분

우리는 탄소 및 에너지원에 의해 미생물은 물론 모든 살아있는 사물을 특징 지을 수 있다. 빛을 사용하는 광합성작용에 의해 에너지를 얻는 미생물을 광합성 미생물이라 하며, 화학물질의 산화환원작용에서 에너지를 얻는 미생물을 화학합성 미생물이라 한다. 한편 생체를 이루는 모든 물질의 골격을 이루고 있는 탄소를 이산화탄소 혹은 중탄산염과 같은 무기태에서 얻는 것을 독립영양 미생물, 포도당과 같은 유기탄소로부터 얻는 것을 종속영양 미생물이라 한다. 종속영양 미생물 중 사멸하였거나 사멸해 가는 유기물로부터 탄소와 에너지를 취하는 것을 부생성 미생물이라 하기도 한다.

미생물은 암모니아를 선호한다. 왜냐하면 흡수된 암모니아태 질소는 글루타민산과 같은 아미노산 합성에 곧바로 이용될 수 있기 때문이다. 안에서는 핵산과 같은 유기태 인과 인광성과 같은 무기태 인이 있다. 그러나 미생물은 화합물 상태의 인을 사용할 수 없기 때문에, 인을 함유한 물질은 인산과 같은 가용성 무기이온으로 전환되어야 한다. 인은 DNA와 RNA 같은 핵산의 구성성분이며, 에너지 저장물질인 ATP 구성물질로서 중요한 역할을 하고 있기 때문에 미생물 QNs만 아니라 모든 생물은 반드시 인을 흡수하여야 한다. 미생물이 이용할 수 있는 황에는 단백질 및 아미노산과 같은 유기태 황과 황산염과 같은 무기태 황이 있다. 황은 메티오닌과 시스테인 같은 필수 아미노산의 구성성분이다. 칼슘, 마그네슘, 칼륨과 같은 양이온은 Ca2+,Mg2+ 그리고 K+의 이온형태로 흡수된다. 다시 말하여 염화가리 비료인 KCI이 물에 녹으면 칼륨(K+)과 염소(Cl-)가 되는데 이때 K+와 같은 것을 양이온이라 한다. 석회나 고토비료가 녹으면 각각 칼슘(Ca2+)과 마그네슘(Mg2+)이 생기는데 이 역시 미생물이 필요로 하는 영양분이다.

토양미생물과 산소

효모를 당과 영양염류가 들어있는 용약에 넣고 몇 일간 배양하면, 처음에는 맑았던 내용물이 점차 탁해지고 기포가 발생하게 된다. 냄새가 없었던 용약은 알코올 냄새를 풍기게 된다. 용약은 점점 탁해지고, 알코올 및 가스 발생량이 증가한다. 이것은 효모가 대사활동을 시작했기 때문이다. 효모는 보다 많은 세포를 만들기 위해 포도당과 영양염을 이용하는 것이다. 이렇게 함으로써 배지는 늘어난 균체에 의해 점점 탁해지고, 포도당은 효모에 의해 알코올과 이산화탄소로 전환되는데, 이렇게 생성된 알코올은 우리가 마시는 술이다. 이렇게 포도당에서 알코올이 만들어지고 이산화탄소가 발생하는 작용을 발효라 한다.

우리가 속칭 호기성이라 부르는 미생물은 산소가 절대적으로 필요하다. 이와 같이 산소의 필요성에 따라 미생물은 산소를 절대적으로 요구하는 편성(절대)호기성균, 산소가 불필요하며 독성이 되는 편성(절대)혐기성균, 산소가 요구되지만 어느 정도 높은 농도에서는 독성이 되는 미호기성균, 산소를 선호하지만 대체물질도 이용할 수 있는 통성 혐기성균으로 구분된다. 여기서 편성이란 반드시 필요한 것이며, 통성이란 반드시 필요하지 않다는 것으로 환경에서 자유롭게 적응하여 생존할 수 있다.

그렇다면 왜 산소는 일부 미생물에 독성인가? 산소는 강력한 산화제다. 그래서 미생물이 에너지를 얻고자 물질을 분해하는 동안 미생물 세포 안에 생기는 전자는 산소에 붙잡히게 된다. 전자를 얻게 된 산소는 매우 불안정한 상태 즉 “활성 산소”가 된다.

미생물이 숨을 쉰다는 것은 동물처럼 산소를 마시고 이산화탄소를 내놓는 것이 아니라, 세포 안에서 물질이 분해될 때 방출되는 전자를 미생물이 어떻게 처리하는 가를 뜻한다. 다시 말하여 산소를 이용하여 전자를 처리할 수 있는 것을 호기성 미생물이라 하고, 산소를 이용할 수 없는 것을 혐기성 미생물이라고 한다. 이러한 미생물의 다양한 특성 때문에 지구 생태계 모든 지역에 미생물이 서식하며 역할을 수행하고 있다.

토양미생물의 종류

지하수수질기준
종류 사진 설명
호기성세균 호기성세균 호기성세균은 산소가 있는 곳에서 생육, 번식하는 세균으로 공기 중의 유리산소를 이용하여 영양소를 산화, 분해하며 토양에 있어서 종류가 많고 각종 활성이 높으므로 토양에 있어서 중요한 미생물이다.
사상균 사상균 사상균은 일명 곰팡이라고 불리며 토양에 서식하면서 균사로 생장하고 물질순환에 있어서는 분해자로서의 역할을 세균이나 방선균과 함께 수행한다.
그람음성균 그람음성균 그람염색법으로 염색하였을 때 자주색은 탈색되고 사프라닌으로 붉게 염색되는 세균을 말한다. 일반적으로 트리페닐메탄계나 아크리플라빈 색소에 대한 저항력이 강하고 계면활성제에도 내성이 강하다.
Bacillus Bacillus 호기성 내지 통성 혐기성의 중온, 고온성 유포자간균이다. 바실러스는 포자형균으로 토양이나 물 속에서 서식하며 대부분이 유기물 분해와 관련되어 있는 부생성 세균이며 물질분해력 및 환경적응력이 뛰어나고 농업, 식품, 환경에 이용되기도 한다.
형광성 Pseudomonas 형광성 Pseudomonas 진정세균류 슈도모나스과의 한 속으로서 토양, 담수, 바닷물 속에 서식하며 sideropore, 항균물질 등을 생산한다. 작물생육촉진 근권세균에 속한 형광성슈도모나스균이다.
대장균군(coliforms) 대장균군 사람과 동식물 장 내에 서식하는 대장균과 주로 물·토양 등 자연계에 분포된 앵무병감염균 및 중간형을 대장균군이라 총칭한다. 이 세균군을 각기 정확하게 구별하기는 어렵고, 일반적으로 이 세균군을 합해 콜리형균이라 하여 검사하고, 물·식품 안전도의 지표로 삼는다.

구축방법

토양미생물 분포 조사방법

토양미생물분석시료는 일반농경지 토양화학성 변동조사 시료에서 선정하였다. 채취한 토양은 2mm 체로 통과시킨 다음 실온에서 2주정도 안정화시킨 후에 분석하였다.

지하수수질기준
항목 내역
조사대상 논토양, 밭토양, 시설재배지토양, 과수원토양
조사시기
  • 논토양 : 3월~5월 사이
  • 시설재배지토양 : 작물 수확기
  • 받토양 : 작물 파종 또는 정식전인 3월~5월사이
  • 과수원토양 : 과수생육 전개기 이전
조사지점수 년간 450지점(총 4,270점)
조사항목
  • 미생물상: 세균, 사상균, 그람음성균, 중온성 Bacillus, 형광성 Pseudomonas, 대장균군,Dehydrogenase
  • 미생물체량 (Biomass C)
  • 탈수소효소활성 (Dehydrogenase)
조사기관 국립농업과학원, 각도 농업기술원(경기, 강원, 충북, 충남, 전북, 전남, 경북, 경남), 온난화대응농업연구센터
토양미생물 실험 분석체계
토양사료 채취 및 조제
  1. 미생물 조사(선택 배지, 화석평판법)
  2. 미생물 바이오메스 분석
결과해석 및 평가
미생물 조사 상세과정
  1. Step 01 토양사료 채취
  2. Step 02 배지조제
  3. Step 03 토양희석액 조제
  4. Step 04 선택배지에 토양희석액 접종
  5. Step 05 발현(미생물 계수)
  6. Step 06 결과해석 및 평가
토양미생물 실험방법
희석평판법(Dilution palte method)
토양중의 생균수를 측정하는데 가장 널리 사용되는 방법으로, 토양을 멸균수로 희석하여 이것의 일정량을 샤레에 접종한 후 그 위에 배지를 부어 배양한 후 출현하는 균수(취락수)를 측정하는 것이다. 한편 미리 배지를 부어 굳힌 후 표면에 시료액을 접종 도말하여 배지의 표면수를 말린 후 배양하는 접종 도말법도 자주 이용된다. 접종 도말법은 균의 발현 속도가 균일하고 대부분의 콜로니가 배지표면에 형성되기 때문에 균의 분리가 쉬운 장점이 있다.
사용배지
지하수수질기준
미생물 종류 사용배지 배양온도 배양일
호기성세균 Yeast glucose 한천배지 28℃ 7~14일
사상균 Rose bengal 한천배지 23~28℃ 3~5일
그람음성세균 Yeast glucose 한천배지 28℃ 3일
Bacillus Yeast glucose 한천배지 28℃ 2일
형광성 Pseudomonas Pseudomonas용 배지 28℃ 2일
대장균군(coliforms) Chromocult coliform 한천배지 36.5℃ 1일
계수방법
  • 생토 1g당 콜로니 형성수(cfu/g 생토) = 콜로니 평균수×희석배율
  • 건토 1g당 콜로니 형성수(cfu/g 건토) = 생토 1g당 콜로니 형성수×생토중/건토중

(예) 생토 30g (건토량 20g)을 6차 희석하여 페트리 접시에서 40개의 평균 콜로니수를 얻었다면

  • 생토 1g당 콜로니 형성수 = 40×106
  • 건토 1g당 콜로니 형성수 = 40×106×30/20 = 6×107 (cfu/g 건토)
토양미생물 조사지점 현황
지하수수질기준
년도 대상농경지 대상점수 분석점수 비고
합계 5,280 5,592
1999 년 450 461
2000 년 시설재배지 450 498
2001 년 450 518
2002 년 과수원 450 514
2003 년 450 458 경시적 변동조사, 지렁이
2004 년 시설재배지 450 451
2005 년 450 464
2006 년 과수원 450 456
2007 년 450 450
2008 년 450 450
2009 년 과수원 450 450
2010 년 330 422
기대효과
  • 농업환경보전 및 생물다양성평가 기초자료 구축
  • 농업환경지도용 DB 구축
  • 미생물을 이용한 토양건전성 및 환경영향평가 자료 활용
  • 미생물의 농업적 이용연구용 자원 확보

연구목적

농경지 주변 터주식생 종다양성 분포도 작성하여 농업생태계 자원 보존

연구배경

  • 생물다양성 협약(Convention of Biological Diversity; CBD) 발효(’92) 이후 생물자원에 대한 국제적 관심이 고조되면서 자연자원의 공유개념이 국가자원 개념으로 전환되고 있음
  • 농업생태계 식생 다양성 자원 인벤토리 구축 및 보전이 필요

DB구축방법

조사지 선정

본 조사는 한국의 농업지대에 분포하고 있는 식생을 대상으로 하였으며, 농업지대의 특정 환경조건과 지형적 요인을 고려한 균질한 지역을 선정하였다. 선형공간(linear plot)으로 논둑, 농수로, 밭둑, 하천변, 임연부, 도로변의 6개 유형과 비선형공간(habitat plot)으로 휴경지, 과수원, 해안사구-나지, 초지의 4개 유형을 대상으로 2003년부터 2005년까지 논둑 59개, 농수로 65개, 밭둑 57개, 휴경지 55개, 과수원 15개, 하천변 24개, 임연부 44개, 도로변 44개, 해안사구-나지 21개, 초지 21개, 총 405개 방형구를 설치하여 조사하였다(그림 1).

식생조사지
그림 1
식생조사 및 유형분류

식생조사는 농업지대에 분포하고 있는 군락의 종조성과 구조를 알아보기 위해 Zurich-Montpellier(Z-M) 학파의 식물사회학적 연구방법 (Braun-Blanquet 1964)에 준하여 조사하였다. 방형구는 균질한 식분을 선정하여 habitat plots은 4m×4m, linear plots은 10m×1m로 설정하였다(Bunce et al. 1999). 조사구의 식물종은 11계급(+, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10)의 종합우점도로 나누어 판정하였다(Krajina 1933).

기대효과
  • 농업생태계의 물질순환 및 분해기능 유지로 지속농업 실현
  • 기후 및 환경변화에 따른 농경지 생물다양성 유지
  • 취약생물군으로부터 피해를 받을 수 있는 농경지 및 작물의 분포도 작성하여 농가 및 관련 전문가에게 적응정책 수립 및 각 분야와 문제해결 대책 마련

연구목적

농업기후자원의 공간분포도 작성으로 작물의 기후학적 재배적지 구분 등 양질의 농업기상관련 의사지원정보를 제공하고자 한다.

연구배경

농업부문의 획기적인 경영효율 개선과 환경친화적 변신을 위해서는 최소한의 농업기상기술 확보가 필수적이지만, 우리나라는 토양, 물, 병해충 등 다른 환경변수에 비해 농업기상 활용기술이 낮은 실정이다.

의의

농업은 기상, 기후조건에 많은 영향을 받는 산업이다. 기온·강수량·일조시간 등에 따라 재배 가능한 작물이 결정될 뿐만 아니라 파종, 병충해, 물관리, 농약살포, 추수, 농작물의 건조·보관 등 농작물의 파종 전부터 수확 후까지 일련의 모든 영농 작업이 기상에 의해 크게 좌우된다. 따라서 지점별 과거 및 현재의 농업기상자료를 DB화하고 필지단위로 공간정보화하여 시각적으로 표출하는 정밀농업기후시스템은 합리적 영농기술 적용에 유용한 의사지원 수단이 될 것이다.

구축현황

현재 농촌진흥청에서 설치·운영하는 자동기상관측장비(AWS)는 전국적으로 211개소(2022년 1월 기준)이다. 농업기상정보 웹서비스(http://weather.rda.go.kr)를 통해서 온도, 습도, 강수량 등 9개 기상요소의 관측정보를 실시간 서비스하고 있으며, 농업기후지대별 농업기상 분석정보 및 생장도일과 같은 응용기상정보도 서비스하고 있다.

농업기상관측지점(211개소)
행정구역별 농업기상관측망
행정구역 관 측 지 점 (2024년 4월 기준)
전체 212지점
경기도(24) 가평, 고양1, 고양2, 광주, 김포, 남양주, 수원, 시흥, 안성, 양주, 양평, 여주, 연천1, 연천2, 용인, 이천1, 이천2, 이천3, 파주, 평택, 포천1, 포천2, 화성1, 화성2
강원특별자치도(26) 강릉, 동해, 삼척1, 삼척2, 속초, 양구1, 양구2, 양양, 영월, 원주, 인제, 정선1, 정선2, 정선3, 철원, 춘천, 태백1, 태백2, 태백3, 평창1, 평창2, 평창3, 홍천1, 홍천2, 화천, 횡성
충청북도(9) 영동, 옥천, 음성, 제천, 진천, 청원, 청주, 충주1,충주2
충청남도(15) 계룡, 공주, 금산, 논산, 당진, 보령, 부여, 아산, 예산, 천안1, 천안2, 천안3, 청양, 태안, 홍성
전북특별자치도(16) 군산, 김제, 남원1, 남원2, 무주, 부안, 순창, 완주1, 완주2, 완주3, 익산, 임실, 장수1, 장수2, 정읍, 진안
전라남도(26) 강진, 고흥, 곡성, 구례, 나주1, 나주2, 나주3, 나주4, 나주5, 무안1, 무안2, 보성1, 보성2, 순천, 신안, 여수, 영광, 영암, 완도, 장성, 장흥, 진도, 함평, 해남1, 해남2, 화순
경상북도(46) 경산, 경주, 구미1, 구미2, 군위1, 군위2, 대구, 문경, 봉화1, 봉화2, 봉화3, 상주1, 상주2, 상주3, 상주4, 성주1, 성주2, 안동1, 안동2, 영덕, 영양1, 영양2, 영주1, 영주2, 영주3, 영주4, 영주5, 영주6, 영주7, 영천1, 영천2, 예천, 울진, 의성1, 의성2, 의성3, 청도1, 청도2, 청도3, 청도4, 청송1, 청송2, 칠곡, 포항1, 포항2, 포항3
경상남도(18) 거제, 거창1, 거창2, 거창3, 고성, 김해, 남해, 밀양1, 밀양2, 사천1, 사천2, 진주, 창녕, 창원, 통영, 하동1, 하동2, 합천
서울특별시(1) 서울
부산광역시(1) 부산
인천광역시(2) 옹진1, 옹진2
울산광역시(2) 울산, 울주
제주특별자치도(26) 감산, 남원, 대정, 덕수, 성산, 신효, 신흥, 중문, 창천, 표선, 하례, 하원, 곽지, 구좌, 금악, 김녕, 송당, 상귀, 세화, 신엄, 애월, 오등, 월각, 조천, 한동, 한림
농업기후지대별 농업기상관측지점
농업기후지대별 농업기상관측지점
기대효과

기상청 500여 지점에서 관측한 기상자료와 농촌진흥청 140여 지점에서 관측한 농업기상자료를 DB화하고, 필지단위로 공간정보화하며, 이를 바탕으로 한발지수 등 농업기후자원의 전국 분포도를 작성하고, 농업기후자원의 중첩을 통한 공간정보기반 정밀농업기후도를 제작하여 양질의 농업기상관련 의사지원정보를 제공할 것이다.

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