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전 세계적으로 잔디는 골프장, 학교 운동장, 공원 등 다방면에 이용되는 작물이다. 골프산업은 한국의 잔디 산업에서 큰 비중을 차지하는데 통계자료에 따르면 골프장 이용객이 2019년 대비하여 2021년 21.2%가 증가하였다. 이를 통해 미래 산업에 잔디가 차지하는 비중이 더 커짐을 알 수 있다. 잔디 수요 증가와 함께 최근에는 양질의 잔디 품질이 요구되고 있고, 이를 반영해 잔디재배 농가에서도 과학적인 잔디 비배관리에 대한 관심이 높아지고 있다(Hwang and Choi, 1999; Kim, 1990; Kim et al., 2003). 그러나 잔디의 생육환경에 있어 큰 영향을 미치는 과학적인 근거를 토대로한 비배관리 기술은 아직 부족한 상태이다(Kim et al., 2008).
잔디재배지는 재배특성상 오랜 연작과 질소, 인산, 칼륨과 같은 화학비료를 끊임없이 사용해왔다(Bae et al., 2013). 지속된 연작으로 잔디밭 토양은 특정 양분들이 과다하게 흡수되거나 시비된 비료성분들이 과잉으로 축적되어 양분 불균형 발생하기도 한다(Jung et al., 2001). 또한 잔디 생산량 증대를 위해 과도한 화학비료 시비는 토양 물리성과 화학성을 악화시키고 이로 인해 잔디 생육이 불량해진다(Hwang and Choi, 1999). 잔디 주 재배산지의 경우 장기화된 연작 재배로 인해 토양 용적밀도, 공극률, 유기물 함량이 감소하는 등 재배토양 환경 악화로 잔디의 생육이 감소된다고 보고하였다(Han et al., 2015).
잔디 생산에 필요한 다량원소인 인산의 경우 핵산과 단백질의 주요 구성원소로써 식물 생육에 큰 영향을 미친다(Marschner, 1995).
인산은 토양과 잘 결합하여 토양 내 이동성이 떨어지며, 인산 비료 과잉 시비 시 토양에서 인산이 쉽게 용탈되고, 작물 재배에서 생육과 생산량에 제한 요인으로 작용하므로 인산 적정시비의 중요성이 커지고 있다(Alewell et al., 2020).
현재 들잔디 재배지는 계속되는 연작과 잔디 생산량 증대를 위한 과도한 시비를 시행하고 있어 건전한 잔디 생육을 위해서는 잔디 시비 관리 기술이 필요한 실정이다(Bae et al., 2015). 따라서 본 연구에서는 인산비료 농도별 처리에 따른 들잔디의 생육 및 토양 특성 분석을 통해 들잔디의 적정 인산 시비 조건을 규명하고자 하였다.
재료 및 방법
실험재료 및 시비관리
공시재료인 들잔디(Zoysia japonica Steud.)를 이용하여, 2012년 5월부터 2013년10월까지 수행하였다. 산림바이오소재연구소 시험포지 (경상남도 진주시 소재)와 경남 진주시 대평면 들잔디 재배지에서 인산비료 농도별 처리에 따른 잔디 생육 및 토양 화학성 변화를 알고자 본 연구를 수행하였다. 들잔디 재배 시 적정 인산비료 시비량을 추정하기 위해 산림바이오소재연구소 시험포지에서는 직경 25.0 cm, 높이 30.8 cm 와그너 포트(1/2,000a)를 사용하여 노지에서 시험하였고, 경남 진주시 대평면 잔디 재배지에서 포장시험을 수행하였다. 시험에 사용한 비료는 인산(P)질 비료는 용과린[구용성 인산(P2O5) 17%]을, 질소(N)질 비료는 요소[CO(NH2)2, N 46%]를, 칼리(K)질 비료는 염화칼리(K2O 60%)를 이용하였다. 와그너 포트를 이용한 실험의 경우 사토(sand 96%, silt 4%, clay 0%)를 동일한 양으로 채운 후 2012년 5월 9일에 포복경을 채취하여 5월 10일에 와그너 포트당 길이 10 cm에 마디가 3-4개가 되는 포복경을 7개씩 이식하였다. 이식일로부터 3주까지는 매일 관수를 하였으며 그 이후에는 일주일에 한번씩 관수하였고, 실험이 완료될 때까지 잔디깎기는 2회 수행하였다. 시비처리는 와그너 포트의 1/4 정도 잔디가 피복된 상태에서 2012년 6월 8일, 6월 29일, 7월 19일, 8월 9일 4회로 나누어 시비하였고, 실험구의 배치는 완전임의배치법 3반복으로 하였다. 시비량은 인산과 칼리는 각각 0, 6, 12, 18과 24 kg 10a-1을 농도별로 조합하여 처리하였고, 질소비료 처리구는 질소를 28 kg 10a-1을 처리하였다. 포장시험은 한 시험구당 5 m × 7 m (35 m2) 규격으로 전체 15개의 시험구를 난괴법 3반복으로 조성하였다. 본 연구의 와그너 포트 시험 결과 칼리 시비량에 따른 생장량 및 칼리 축적량에 유의한 차이를 나타내지 않아 인산과 칼리는 1:1로 시비를 하였고, 시비량은 각각 0, 6, 12, 18과 24 kg 10a-1을 농도별로 처리하였으며, 질소는 28 kg 10a-1을 처리하였다. 토성은 양토(sand 42%, silt 44%, clay 14%)였고, 시비 처리시기는 2013년 4월 11일, 5월 2일, 5월 23일, 6월 20일 4회로 나누어 시비하였다. 잔디깎기는 6회 실시하였으며, 관수는 자연강우를 활용하였다.잔디 생육 및 토양 분석
잔디 생육조사는 처리구별 지상부 길이, 지상부, 포복경과 지하부의 생체중과 건물중, 지상부 개체수를 조사하였다. 와그너 포트시험의 경우 생육조사는 비료를 처리한 실험개시일로부터 101일 후인 2012년 9월 17일에 실시하였고, 재배 지는 비료를 처리한 실험개시일로부터 158일 후인 2013년 9월 10일에 실시하였다. 지상부길이는 처리구당 생육진전속 도가 비슷한 줄기의 10개체를 무작위로 선택하여 측정한 후 평균을 계산하였다. 재배지의 경우 각 처리구별 1반복당 40 cm × 40 cm 규격의 뗏장을 4 반복으로 지상부, 포복경과 지하부의 생체중과 지상부 개체수를 측정한 후 평방미터(m2) 로 환산하여 결과를 나타내었다. 식물체에 흡수된 무기이온의 함량을 알아보기 위해 식물체를 건조기(Model DS-80-5, Dasol Scientific Co. Ltd., Gyeonggido, Korea)로 80℃에서 48시간 건조하여 분쇄하였다. 식물체 분석은 농촌진흥청 국립농 업과학원 식물체분석법(RDA, 2003)에 준하여 실시하였다. 인산은 Vanadata법으로 비색 측정하였고, 질소는 Indophenol blue법, 나머지 칼륨, 칼슘, 마그네슘의 무기성분들은 유도결합 플라즈마 분광계(Optima 4300DV/5300DV, Perkin Elmer Inc., Waltham, MA)로 측정하였다.
토양 분석은 농촌진흥청 국립농업과학원 토양분석법(RDA, 2003)에 준하였다. 토양 내 유효인산은 Lancaster법으로 측정하였고, 총질소는 Kjeldahl법, 유기물 함량은 Tyurin법으로 분석하였다. 치환성 양이온은 1N-NH4OAc법으로 추출하 여 그 액을 유도결합 플라즈마 분광계(Optima 4300DV/5300DV, Perkin Elmer Inc., Waltham, MA)로 분석하였다. 토양 pH 와 전기전도도(EC)는 토양과 증류수 1:5 비율로 하여 진탕한 현탁액을 pH meter (Starter 3000, Ohaus Co. Ltd., USA)와 EC meter (Starter 3000c, Ohaus Co. Ltd., USA)를 사용하여 측정하였다.
통계 분석
통계분석은 SAS 프로그램(v. 9.1, Cary, NC, USA)을 사용하여 일원분산분석(One-way Analysis of Variance, One-way ANOVA)을 실시하였고, 처리구 평균간 유의성 검정은 던컨다중검정(Duncan’s Multiple Range Test; DMRT)을 5% 수준에서 유의성을 확인하였고, 조사항목간 상관성은 결정계수를 조사하여 유의성을 확인하였다.결과 및 고찰
인산비료 농도별 처리에 따른 잔디 생육 변화
토양은 기본적으로 잔디 생육에 필요한 모든 양분을 함유하고 있다. 하지만 영양분 중 식물에 이용될 수 있는 유효 형태의 양은 소량으로 존재하기 때문에 시비를 통한 양분의 공급이 필요하다. 만약 적절한 비료 공급이 안 될 경우 양질의 잔디를 재배하기 어렵다. 따라서 양질의 잔디를 재배하고 유지하기 위한 적절한 비료의 양과 반응 및 특성 등을 아는 것이 필요하다. 토양에 존재하는 인산은 상당 부분이 화학비료 형태로 공급되며, 인산은 토양과 잘 결합하여 토양 내 이동성이 떨어지고 다량으로 시비된 인산은 쉽게 용탈 된다(Alewell et al., 2020). 따라서 인산비료 시용이 들잔디의 생육, 무기양분 흡수 및 토양의 화학적 특성 변화에 따른 들잔디 재배 시 적절한 인산비료 시비량을 규명하고자 본 연구를 수행하였다. 인산비료 농도별 처리에 따른 들잔디의 생육 변화를 알아보고자 와그너 포트 시험과 잔디 재배지 시험을 수행하였다. 와그너 포트 시험에서는 질소 0과 28 kg 10a-1, 인산(P2O2) 과 칼리(K2O) 각각 0, 6, 12, 18과 24 10a-1 34개로 조합하였고, 인산비료의 농도가 증가할수록 지상부와 포복경 생육량이 증가하였으며(Fig. 1, 2), 인산비료 18과 24 kg 10a-1시비량에서 비슷한 생육경향을 나타내어 인산비료 18 kg 10a-1가 적정 시비량으로 판단되었다.
들잔디 재배지에서 인산비료 농도별 처리에 따른 들잔디의 생육 변화를 알아보기 위해 인산비료 0, 6, 12, 18과 24 10a-1를 시비 후 생육조사를 한 결과 인산비료의 농도가 높을수록 지상부 길이, 지상부, 포복경과 지하부의 생체중과 건물중이 유의하게 증가하였다(Table 1). 인산비료 농도별 시비량에 따른 지상부길이는 인산비료 0 10a-1 시비에 비해 6-24 10a-1 시비량에서 지상부길이가 증가하였지만 처리구간 유의한 차이를 나타내지 않았다. 지상부 생체중은 인산비료 18-24 10a-1 시비량에서 유의한 차이를 나타내지 않았지만 포복경과 지하부 생체중은 24 10a-1 시비량에서 가장 높은 결과를 보였다. 지상부와 포복경 건물중은 12-24 10a-1 시비량에서 유의한 차이를 보이지 않았지만 지하부 건물중은 24 10a-1 시비량에서 가장 높게 나타났다.
인산비료 농도별 시비량에 따른 지상부 개체수는 유의성 있게 증가하였다(Fig. 3). 지상부 개체수는 인산비료 12, 18 및 24 10a-1 시비량에서 각각 각각 23,992.6, 25,614.8과 25,925.9 ea m-2로 처리구간의 유의한 차이가 없었다
본 연구에서는 인산비료 시비량에 따른 들잔디의 생육특성은 잔디 재배지와 와그너 포트 시험결과와 비슷하게 인산비료 농도가 높아질수록 생육량이 증가하였지만 식물 뿌리 발달에 있어 과다 시비된 인산은 오히려 지상부와 뿌리 생육을 억제한다는 보고가 있어(Shukla et al., 2017) 들잔디 생육을 고려한 적정한 인산시비를 해주어야 한다. 들잔디 재배지의 경우 12-24 10a-1 시비량 처리구간의 생육량은 유의한 차이를 나타내지 않아 12 10a-1 시비량으로도 생육이 향상되는 것을 확인할 수 있었다. 인산비료 무처리구에 비해 높은 밀도를 유지하므로 들잔디 생육을 고려하였을 때 인산비료 12 10a-1가 적정 시비량으로 판단되었다.
Fig. 1.Growth characteristics of zoysiagrass (Zoysia japonica Steud.) depending on phosphate fertilizer application rates in the Wagner pot experiment. Fused superphosphate and potassium chloride were applied at 0, 6, 12, 18 and 24 kg 10a-1 levels each in plots. Urea was applied at 0 and 28 kg 10a-1 levels.
Fig. 2.Shoots and stolons biomass of zoysiagrass (Zoysia japonica Steud.) depending on phosphate fertilizer application rates in the Wagner pot experiment. Fused superphosphate (P2O2) and potassium chloride (K2O) were applied at 0, 6, 12, 18 and 24 kg 10a-1 levels each in plots. Urea was applied at 0 and 28 kg 10a-1 levels. Bars indicate standard error of the mean. Different letters are significantly different by Duncan’s multiple range test, p=0.05.
Fig. 3.Number of shoots of zoysiagrass (Zoysia japonica Steud.) depending on nitrogen fertilizer application rates in the field experiment. Fused superphosphate and potassium chloride were applied at 0, 6, 12, 18 and 24 kg 10-1 at a ratio of 1:1. Urea was applied at 28 kg 10-1 each in all plots. Fertilizer was treated for a total 4 times, on April 11, May 2, May 23 and June 20. The growth characteristics were measured 158th day after first fertilizer application. Bars indicate standard error of the mean. Different letters are significantly different by Duncan’s multiple range test, p=0.05.
인산비료 농도별 처리에 따른 무기성분 함량 및 토양 화학성 특성 변화
들잔디 재배지에서 인산비료 농도별 처리에 따른 들잔디의 무기성분 함량을 조사한 결과 인산비료 농도가 높을수록 식물체 내 인산 함량이 유의하게 증가하였고, 인산비료 24 10a-1 시비량에서 인산(P2O5) 함량이 11.3 g kg-1으로 가장 높게 나타났다(Table 2). 식물체 내 질소와 칼슘 인산비료 농도별 처리구간 유의한 차이를 보이지 않았고, 식물체 내 칼륨은 인산비료 농도가 높을수록 유의하게 증가하였고, 인산비료 24 kg 10a-1 시비량에서 칼륨(K2O) 함량이 16.6 g kg-1으로 가장 높은 결과를 나타내었다. 식물체 내 마그네슘은 인산비료 농도가 높을수록 증가하였으나 인산비료 18 kg 10a-1 시비량에서 마그네슘(MgO) 함량이 6.4 g kg-1 으로 가장 높게 나타났다.
인산비료 농도별 처리에 따른 들잔디 재배지 토양의 화학적 특성을 분석한 결과 토양 내 유효인산 함량은 인산비료 농도가 높을수록 유의하게 증가하였다(Table 3). 인산비료 0 kg 10a-1 시비량에 비해 인산비료 6-24 kg 10a-1 시비량은 각각 1.6, 2.2, 2.6, 2.7배로 유효인산 함량이 증가하였고, 인산비료 24 kg 10a-1 시비량이 가장 높은 결과를 나타내었다. 전질소, 유기물 함량, 치환성 양이온 K+은 인산비료 농도별 처리구간 유의한 차이를 보이지 않았다. 치환성 양이온 Ca2+과 Mg+은 인산비료 24 kg 10a-1 시비량에서 가장 낮은 결과를 나타내었다. 토양 내 pH는 인산비료 농도별 처리구간 유의한 차이가 없었고, 토양 내 EC는 인산비료 농도가 높을수록 감소하였으며, 인산비료 24 kg 10a-1 시비량에서 가장 낮은 결과를 보였다.
본 연구결과를 통해 인산비료 24 kg 10a-1 시비량에서 치환성 양이온 Ca2+, Mg+ 같은 양분이 감소하는 결과를 보였고, 양분의 감소로 인해 토양 내 EC 함량이 낮은 결과를 나타내는 것으로 판단되었다. 이러한 결과로 과도한 인산비료 시비는 토양의 화학성이 악화되는 경향을 보였다. 이는 과도한 화학비료 시비에 따른 토양 화학성의 악화로 잔디 생육에 영향을 미친다는 보고와 유사하였다(Hwang and Choi, 1999). 인산염 시비가 토양 입단 파괴 및 침식을 가속화 시킨다는 보고된 바 있다(Li et al., 2017). 따라서 들잔디의 생육과 토양 화학성을 고려하였을 때 인산비료 적정 시비량은 12 kg 10a-1로 판단되었다.
Acknowledgements
This research was funded by the Forest Biomaterial Research Center, National Institute of Forest Science (Project No. FG0900- 2020-01).
Authors Information
Eun-Ji Bae, http://orcid.org/0000-0003-4597-8873
Jae-Gyeong Jung, Forest Biomaterials Research Center, National Institute of Forest Science, Postmaster researcher
Jun-Hyuck Yoon, Forest Biomaterials Research Center, National Institute of Forest Science, Researcher
Eon-Ju Jin, Forest Biomaterials Research Center, National Institute of Forest Science, Postdoctoral researcher
Kwon-Seok Jeon, Forest Biomaterials Research Center, National Institute of Forest Science, Researcher
Young-Sun Kim, Daegu University, Professor
