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잔디가 식재된 운동장이나 골프장에서 지속적인 답압에서도 잔디 생육과 품질을 유지하기 위해 모래를 조성 토양으로 이용하고 있다(Ahn et al., 1992). 미국골프협회(United State Golf Association, USGA)에서는 골프장 조성 시 잔디 식재 토양(모래)의 규격과 토양개량제 혼합 후 적정 기준을 제안하고 있다(Ok et al., 2004). USGA 규격에 적합한 모래로 조성된 지역은 잔디 생육이 우수하였으나 그렇지 않은 지역에서는 토양의 고결화가 진행되어 포화수리전도도와 잔디 생육이 불량하여 USGA 규격에 적합한 모래를 잔디밭 조성에 이용하는 것은 매우 중요하다(Kweon et al., 2005). 그러나 모래는 미사와 점토의 함량이 낮기 때문에 보수력과 보비력이 부족하며, 이를 개선하기 위해 토양개량제가 이용되고 있다(Kim et al., 2010b).
잔디구장 조성 시 피트, 피트모스, 코코넛 코이어(코코피트), 부식산, 제올라이트, TM프로파일, TM이소라이트 등이 이용되고 있으며(Kim et al., 2009; 2010b), 토양개량제의 특성에 따라 근권 토양의 물리・화학적 특성에 영향을 미친다. 일반적으로 피트, 부식산, 제올라이트 등은 양이온치환용량을 증대시켜 토양의 보비력을 개선하는 효과가 있고(Kim et al., 2010b), 프로파일, 이소라이트 등은 공극 개선 효과를 나타내며(Kim et al., 2009), 피트모스나 코코넛 코이어 등은 토양의 모세관 공극을 개선하여 토양 내 보비력 향상에 도움이 된다(Kim et al., 2010b; 2011). 또한, 토양개량제 처리는 잔디의 근권 토양의 물리・화학적 특성을 개선하여 잔디 조성 토양이나 배토사로 이용할 때 잔디 품질과 생육을 증대시키는 것으로 알려져 있다(Kim et al., 2017; Park et al., 1992). 따라서 모래토양의 특성을 개선하고 보완할 수 있는 토양개량제 원료에 대한 연구가 진행되었다.
토양개량제 후보 물질에 대한 연구는 주로 농업부산물을 중심으로 진행되어 왔다. 음식물 처리용으로 사용되고 있는 아메리카 동애등에(Hermetia illucens) 사육장에서 얻어진 분변토는 근권 토양의 공극 및 수리전도도 개선 효과를 나타냈고(Kim et al., 2011), 한국잔디(Zoysia japonica)의 생육과 품질이 코코넛 코이어를 사용하는 것보다 우수하였다(Lee et al., 2013). 작물 재배에서 토양개량 및 비료공급에 이용하는 가축분퇴비는 토양의 공극을 개선하였으며(Kim et al., 2011), 코코넛 코이어와 유사한 생육특성을 나타내어 토양개량제로서 활용이 가능한 것으로 판단되었다(Lee et al., 2013). 그러나 동애등에분이나 가축분퇴비와 같은 퇴비원료들은 토양 중에서 쉽게 분해되어 토양개량제로서의 특성을 잃어버리게 되므로 조성 시 토양 상태를 유지하기 어렵다(Kim et al., 2014). 부엽토는 산림의 나무로부터 유래된 잎과 가지 등이 분해된 유기물로서 섬유질을 함유하고 있어 농업적 활용(Song et al., 2016)이나 기능성 미생물 분리(Park et al., 2016)등에 이용되어 왔다. 부엽토는 유기물 함량과 양이온치환용량 및 함유 양분 등이 높아 토양개량제로서의 기능뿐 아니라 잔디밭 조성에 이용할 수 있을 것으로 기대된다.
따라서 본 연구는 부엽토가 혼합된 모래토양에 퍼레니얼 라이그래스(Lolium perenne Schreb)를 파종한 후 근권 토양의 변화 및 잔디의 초기 생육 특성을 조사하여 부엽토의 토양 개량 효과 및 잔디 생육 개선을 평가하고, 잔디 조성 및 관리 시 기초 자료로 활용하고자 연구를 수행하였다.
재료 및 방법
시험 기간 및 공시 재료
본 연구는 2017년 3월부터 12월까지 대전광역시 소재의 충남대학교에서 10개월동안 수행하였다. 공시잔디는 퍼레니얼 라이그래스(L. perenne Schreb) 종자를 대덕사이언스CC (Science Daeduck Golf Club, Daejeon, Korea)로부터 공여받아 사용하였다. 시험에 사용된 모래의 입경 분포는 미국골프협회(USGA)에서 제시한 그린 규격에 적합하였다(Table 1). 토양개량제로는 부엽토(Daeji Development, Cheonan, Korea)를 이용하였고, 토양개량제의 물리・화학적 특성은 농촌진흥청의 부숙유기질비료의 규격에 적합하였다(Table 2).
Table 1. Particle size distribution of sand used in this study.
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USGA: United State Golf Association. |
시험 포트 조성 및 처리 내용
시험용 포트의 조성은 1/5,000 a 와그너포트에 파쇄자갈을 이용하여 약 3 cm 정도의 배수층을 조성하고, 그 위에 한냉사를 깔아 모래상토가 배수층과 섞이지 않도록 분리하였고 균일하게 혼합된 모래상토를 약 20 cm 정도로 채워 상토층을 조성하여 약 3일간 수돗물로 물다짐 후 사용하였다. 상토층를 만들기 위해 음지에서 풍건된 시험용 모래에 부엽토를 각각 0, 10 및 20% 무게 비율로 균일하게 혼합하여 처리구를 설정하였다. 각 처리구별 포트는 완전임의배치법으로 배치하였고, 처리구의 반복은 3반복으로 수행하였다.
물다짐 후 중력수를 제거한 후 각 시험용 포트에 퍼레니얼 라이그래스 종자 30 g m-2을 파종하였다. 재배 기간 중 포트내 예초 관리는 수행하지 않았고, 시험 기간 동안 비료의 시비는 이뤄지지 않았으며, 병해는 발생하지 않아 작물보호제는 살포하지 않았다.
부엽토 처리에 따른 토양의 물리・화학적 특성 및 잔디 생육 특성 조사
부엽토를 토양개량제로 처리한 후 파종 후 30일과 45일이 경과하였을 때 자체제작한 잔디 밀도 조사용 코어를 이용하여 시료를 채취하여 토양의 물리・화학적 특성과 잔디의 생육을 조사하였다. 토양 화학성은 파종 전인 0일, 30일 및 45일 경과 후 변화를 조사하였고, 토양 물리성과 잔디 생육은 파종 후 잔디의 뿌리 생육을 고려하여 30일과 45일에 조사하였다.
토양 물리성은 용적밀도, 모세관 공극, 비모세관 공극 및 공극율을 “상토의 표준분석법(NIAST, 2000)”에 준하여 분석하였다. 토양 화학성은 토양산도(pH), 전기전도도(electrical conductivity, EC), 유기물(organic matter, O.M), 전질소(total nitrogen, T-N), 유효인산(available phosphate, Av.-P2O5), 치환성 양이온(exchangeable cations, Ex-cation; Ca2+, Mg2+, K+, Na+) 및 양이온치환용량(cation exchangeable capacity, CEC)를 “토양화학분석법(NIAST, 1998)”에 준하여 분석하였다. pH와 EC는 1:5법으로, O.M은 Tyurin법으로, T-N은 Kjeldahl 증류법으로, Av.-P2O5는 Bray No. 1법으로 치환성 양이온과 CEC는 1N-NH4OAc 침출법으로 각각 분석하였다. 잔디 생육은 초장과 잔디의 지상부 및 지하부의 건물중을 조사하였다. 잔디 초장은 토양의 지상면으로부터 자를 이용하여 측정하였고, 잔디의 건물중은 시료 채취 후 토양과 잔디 식물체를 분리한 후 세척과정을 거쳐 지상부와 지하부를 분리하여 70℃로 셋팅된 건조기(VS-1203PJ-300, Vision Scientific Co., Ltd., Daejeon, Korean)에서 24시간 건조한 후 측정하였고, 지상부(top)와 지하부(root)의 건물중 비율을 T/R ratio로 계산하였다.
통계분석
통계처리는 SPSS (ver. 12.1.1, IBM, New York, USA)를 이용하여 Duncan 다중검정과 T-검정을 통해 처리구간 평균값의 유의차를 검정하였고, 단순선형회귀분석을 통해 토양개량 처리별 토양의 물리・화학성 변화에 대해 상관관계를 검정하였다.
결과
부엽토 처리 후 토양의 화학적 특성
부엽토가 처리된 모래상토에 퍼레니얼 라이그래스 종자 파종 후 시간의 경과에 따른 토양의 화학성 변화를 조사하였다(Table 3). 시간의 경과에 따른 각 처리구별 토양 화학성의 변화는 조사 항목에 따라 차이를 나타냈다.
모래와 부엽토의 혼합 후 조사, 30일 경과 후 조사 및 45일 경과 후 조사에서 대조구와 비교할 때 부엽토 처리구는 pH가 혼합비율에 따라 감소하였고 EC, T-N, OM, Av.-P2O5, Ex-cations (Ca2+, Mg2+, K+) 및 CEC는 증가하였다. 이는 부엽토 혼합에 의해 나타난 것으로 부엽토의 pH가 산성을 나타내어 부엽토의 혼합에 따라 토양의 pH가 감소하였고, 부엽토의 EC, T-N, OM, Av.-P2O5, Ex-cations (Ca2+, Mg2+, K+) 및 CEC 등이 높아 혼합된 모래상토에서도 증가하였다(Table 1 and 3). Kim et al. (2010b)은 토양개량제의 특성이 모래상토의 화학적 특성에 영향을 미친다고 보고하여 본 연구 결과와 유사한 경향을 보였다. 그러나 Kim et al. (2010b)의 경우에서는 본 연구 결과와 달리 변화의 폭이 다소 적었는데 이는 Kim et al. (2010b)의 연구에서는 부피비로 혼합하여 토양개량제의 비중을 고려할 때 무게비로 혼합한 경우 5% 이내로 혼합되었기 때문으로 판단된다.
시간의 경과에 따른 토양 화학성의 변화를 조사하였다(Table 4). 대조구는 시간의 경과에 따라 pH, EC, T-N, OM, Ex-cations (Mg2+, K+, Na+) 및 CEC는 부의 상관성을 나타냈고, 부엽토 처리구(LM10 처리구, LM20 처리구)에서는 모든 항목에서 부의 상관성을 나타내어 파종 후 시간의 경과에 따라 감소하는 경향을 보였다. 이는 본 연구에서 잔디의 초기 생육에 영향을 미치는 비료의 효과을 배제하기 위해 시비가 이뤄지지 않아 토양 중 함유된 양분들을 흡수했기 때문으로 판단된다.
부엽토 처리 후 토양의 물리적 특성
30일 경과 후 조사에서 대조구와 비교할 때, LM10과 LM20 처리구에서 용적밀도는 각각 19%와 23%씩 낮았고, 모세관 공극은 각각 25%와 28%씩, 비모세관 공극은 13%와 16%씩 그리고 총공극은 17%와 21%씩 증가하였다(Table 5). 45일 경과 후 조사에서 대조구와 비교할 때, LM10과 LM20 처리구에서 용적밀도는 20%와 24%정도 감소하였고, 모세관 공극은 75%와 80%씩, 비모세관 공극은 5%와 8%씩 그리고 총공극은 18%와 21%씩 증가하였다.
부엽토 처리 후 경과 기간에 따른 모래상토의 물리적 특성 변화를 비교할 때, 용적밀도와 총공극은 시간의 경과에 따라 처리구별 차이를 나타내지 않았으나 모세관 공극은 감소하였고, 비모세관 공극은 증가하였다. 30일과 45일 경과 후 토양의 물리성 조사에서 토양의 총공극이 유사했음에도 불구하고 대조구의 모세관 공극은 약 48%가 감소하였고, LM10과 LM20 처리구에서는 모두 27% 정도 감소하였다. 반면에 대조구의 비모세관 공극은 약 28%가 증가하였으나 LM10과 LM20 처리구에서는 각각 19%와 18%씩 증가하였다. 이를 통해 부엽토 처리 시 토양의 비모세관 공극이 증가하여 토양의 통기성을 개선하는 것을 확인 할 수 있었다.
부엽토 처리 후 잔디 생육
파종 후 30일 경과 시 잔디의 초장, 지상부 및 지하부 생육량은 각각 4.4-5.5 cm, 61.5-80.8 mg 100 plant-1, 43.0-57.2 mg 100 plant-1으로 조사되었고, 대조구와 비교할 때 LM10과 LM20 처리구의 잔디 초장은 각각 21%와 26%씩, 지상부 생육은 각각 23%와 31%씩, 지하부 생육은 26%와 33%씩 증가하였다(Table 6).
파종 후 45일 경과 시 잔디의 초장, 지상부 및 지하부 생육량은 각각 5.2-6.7 cm, 104.9-138.8 mg 100 plant-1, 72.1-96.0 mg 100 plant-1으로 조사되었고, 대조구와 비교할 때 LM10과 LM20 처리구의 잔디 초장은 각각 22%와 29%씩, 지상부 생육은 각각 25%와 32%씩, 지하부 생육은 27%와 33%씩 증가하였다. 시험 종료 후 지상부와 지하부의 생육비율(T/R ratio)을 조사할 때, 1차 조사에서는 1.41-1.43을, 2차조사에서는 1.43-1.45를 나타내었고, 대조구와 비교할 때 부엽토 처리구는 통계적으로 유의적인 차이를 나타내지 않아 부엽토의 처리에 따른 잔디의 T/R ratio 변환에는 영향을 미치지 않아 부엽토 처리에 의해 지상부와 지하부의 생육이 증대되어 비율의 변화는 확인할 수 없었다.
잔디 생육시 T/R율은 잔디관리 시 사용한 기능성 비료의 특성(Kim et al., 2010a)이나 모래상토의 종류(Lee et al., 2013)에 따라 차이를 나타냈다. 그러나 본 연구 결과는 선행 연구의 결과와는 달리 토양개량제의 종류에 따라 T/R ratio의 차이를 확인할 수 없었다. 이러한 차이를 나타낸 것은 선행 연구는 뗏장을 이식하거나 시험기간이 6개월 이상으로 길었으나 본 연구에서는 파종을 통해 연구가 진행되었고, 시험 기간이 약 2개월 정도로 짧았기 때문으로 판단된다. Kim et al. (2010a)은 크리핑 벤트그래스(Agrostis palustris)에 기능성 비료를 처리 후 70일 정도 경과한 후의 조사에서는 기능성 비료의 처리에 의한 T/R ratio의 차이를 나타내지 않아 본 연구와 유사한 결과를 나타냈다. 또한 Lee et al. (2013)의 결과에서도 토양개량제의 종류별로 한국잔디(Z. japonica) 식재 후 약 80일이 경과한 후 T/R ratio 비교 시 코코넛 코이어와 가축분퇴비 처리구는 유사한 결과를 나타내어 본 연구 결과와 유사하였다. 다만 Lee et al. (2013)의 결과에서 같은 시기에 동애등에분 처리구에서는 대조구보다 한국잔디의 지상부 생육이 증가하였는데 이는 분변토가 코코넛 코이어나 가축분퇴비에 비해 질소 함량이 높아 유기물이 분해되면서 서서히 양분을 공급하였기 때문으로 판단된다.
부엽토의 처리 후 잔디의 생육과의 상관관계를 통해 잔디 생육에 영향을 미치는 요인을 평가하였다. 부엽토의 처리량에 따라 잔디의 초장(R=0.8934**), 지상부(R=0.9315**) 및 지하부(R=0.9147**)의 생육은 정의 상관관계(p<0.01)를 나타냈다. 부엽토의 처리가 잔디 생육에 미치는 효과를 평가하기 위해 부엽토가 혼합된 토양의 특성으로 비교할 때, 토양 내 전기전도도와 양이온치환용량은 잔디 생육과 정의 상관관계(p<0.01)를 나타내어 Lee et al. (2013)의 결과와 유사한 특성을 나타냈다. 또한 토양 물리성 항목에서는 토양의 공극(모세관 공극: [R=0.8066**], 비모세관 공극[R=0.0.7365**] 및 총공극[R=0.0.9425**])과의 비교에서 정의 상관관계(p<0.01)를 나타냈다. Kim et al. (2017)은 TM프로파일을 토양개량제로 사용할 경우 토양 공극을 개선하고, 포화수리전도도에 영향을 주어 잔디의 생육에 향상시킨다고 보고한 바 있어 본 연구 결과와 유사한 결과를 확인할 수 있었다. 본 연구 결과는 연구 기간이 짧았기 때문에 잔디 파종 후 초기 생육과 토양특성의 변화를 조사하는데 도움이 되었으나 식재 후 오랜 시간 경과 시 토양의 특성 변화와 그에 따른 잔디의 생육에 대한 특성을 확인하기 어려웠다. 따라서 추후 토양개량제로서 부엽토를 혼합하였을 때, 잔디 초종별 생육과 토양 특성 및 토양 중 유기물 함량의 변화를 조사하여 토양개량제로서의 가능성 및 효과들에 대한 평가가 필요한 것으로 생각된다.
Authors Information
Dong-Soek Lee, Daeji Development Co., Ltd., CEO
Jong-Jin Lee, PanKorea Co., Ltd., Daejeon, CEO
Young-Sun Kim, College of Natural and Life Sciences, Daegu University, Professor
Young-Sun Kim, Institute of Basic Science, Daegu University, Researcher
Geung-Joo Lee, Department of Horticulture and Department of Smart Agriculture Systems, Chungnam National University, Professor
