서론
질소는 잔디 생육과 품질을 결정하는 중요한 성분으로 식물체를 구성할 뿐 아니라 인산, 칼륨 및 칼슘 등과 같은 다른 원소의 흡수를 촉진하는 매우 중요한 원소이다(Kussow et al., 2012). 잔디관리에 필요한 질소의 공급은 질소질 비료를 시비함으로써 이뤄지게 된다. 질소질 비료는 식물에 비효 기간에 따라 완효성 질소 비료와 속효성 질소 비료로 나뉘게 된다
속효성 질소 비료는 주로 요소, 황산암모늄 및 석회질소와 같이 수용성으로 되어 있어 시비 시시비효과가 빠르게 나타나지만 비효의 기간이 짧고, 손실률이 높다(Lee et al., 2005). 반면에 완효성 질소 비료는 속효성 질소 비료인 요소에 탄화수소 유기물을 결합하여 질소의 공급을 조절하며, 대표적인 완효성 질소 비료는 isobutylidene diurea (IBDU), crotonylidene diurea (CDU), methylene urea (MU), urea formaldehydes (UF) 등이 있다(Lee et al., 2001).
골프장의 그린 그라운드 근권토양은 사토(모래)이며, 배수성과 통기성이 높고, 보수력과 보비력이 약한 것이 특징이다(Kim et al., 2010). 이러한 모래토양의 특징을 개선하기 위해 토양개량제를 이용하고 있으며, 골프장 조성 시 토양개량제를 혼합하여 그라운드를 조성한다. 골프장에서 속효성 질소 비료와 완효성 질소 비료의 처리 후 토양 중 질소의 이동을 조사하였을 때, 속효성 질소 비료 처리 시 용탈이 증가하여 토양 중 비효 기간이 짧으나 완효성 질소 비료는 용탈이 적고(Guillard and Kopp, 2004), 비효의 기간이 길며, 잔디 생육과 품질이 증가한다고 알려져 있다(Kim et al., 2009a). 완효성 질소 비료는 여러 토양 중 모래 토양에서 가장 효과가 우수하며, 작물의 지상부와 지하부 생육을 개선시키는 것으로알려져 있다(Park and Choy, 1986).
완효성 질소 비료를 처리한 벼(Oryza sativa L.)는 토양의 근권층에서 식물에 필요한 가용성 질소(암모니아태 질소, 질산태 질소) 함량을 증가시켜 토양의 비옥도를 높여 줌으로써 벼의 질소 흡수가 증가하는 것으로 알려져 있다(Cheong,1996; Lee et al., 2005). 또한 Lee et al. (2001)은 조생종 양파(Allium cepa L.)에서 생산량이 17% 증가하며, 생육기간 중 병발생율이나 저장 중 부패율 및 맹아율 등도 감소한다고 보고하였다. Kim et al. (2009a, b)는 IBDU와 MU 처리 시 토양 중 가용성 질소 함량이 증가하여 한지형 잔디 생육과 품질을 증대시킨다고 보고하였다. 현재까지는 주로 완효성 질소 비료의 형태에 따른 질소 비료의 특성과 식물 생육 효과 등을 조사하여 완효성 질소 비료 종류별 차이를 확인하였다(Kim et al., 2009a, b; Lee et al., 2001). 각각의 완효성 질소 비료는 제조방법에 따라 비효 발생 시기 및 특성이 다르게 나타나므로(Kim et al., 2009a, b) 이를 혼합하여 제형화하는 경우 그 효과가 증대될 것으로 판단된다.
따라서 본 연구는 IBDU, CDU 및 MU와 같은 완효성 질소 성분의 비율을 다르게 제형화한 2종의 완효성 질소 비료를 크리핑 벤트그래스(Agrostis palustris H.)에 처리하였을 때, 잔디의 지상부 및 지하부 생육에 미치는 영향을 조사하고자 연구를 수행하였다.
재료 및 방법
시험기간 및 공시재료
본 연구는 2015년 10월부터 2016년 3월까지 6개월 동안 대전광역시 소재의 충남대학교 연구용 온실(시험 기간 동안의 실내온도 10-28℃)에서 수행되었다. 공시잔디는 동지역의 대덕사이언스CC에서 1997년 파종되어 약 17년간 관리된 크리핑 벤트그래스(A. palustris H.) Penncross’ 품종을 이용하였다. 시험 포트의 토양은 USGA 규격에 적합한 모래로 조성되었고, 상토층의 깊이는 약 15 cm였다. 토양화학성은 pH와 전기전도도는 각각 7.2와 0.16 dS m-1을 나타내어 잔디생육에 적합하였다(Table 1). 잔디 생육에 필요한 양분을 공급하기 위해 공시비료는 대조비료로서 복합비료(straight fertilizer; SF, N-P2O5-K2O=21-17-17, Namhae Chemical Corp., Yeosu, Korea)를, 완효성 질소 비료(slow release fertilizer; SRF) 로서 SRF-1 (N-P22O5-K2=10-5-20; IBDU 12%, CDU 12%, MU 36%; C&L Chemical Co. Ltd., Seoul, Korea)와 SRF-2 (N-P2O5-K2=20-5-8; IBDU 5%, CDU 5%, MU 15%; C&L Chemical Co. Ltd., Seoul, Korea)를 각각 사용하였다.
처리구 설정
처리구는 비료의 종류에 따라 대조구(control; straight compound fertilizer; CF), 완효성 질소 비료 1 처리구(SRF-1; 3 g Nai. m-2 time-1, 4회 처리), 완효성 질소 비료 2 처리구(SRF-2; 3 g N ai. m-2 time-1, 4회 처리)로 구분하였다.
실험 포장의 실험구 단위는 1/6000a (ø15 cm)크기의 시험용 포트였고, 실험구 배치는 완전임의배치법(3반복)으로 배치하였다. 시험포트의 조성은 2014년 10월 1일에 시험용 모래를 포트에 충진하고, 2일간 물다짐 후 자체 제작한 홀커터 (ø10.8 cm, depth 5 cm)를 이용하여 대덕사이언스CC에서 채취된 크리핑 벤트그래스를 10월 15일에 포트에 이식하였으며, 활착이 완료된 11월 5일부터 재배시험 및 생육조사를 수행하였다. 각 처리구별 공시비료는 5.0 g N ai. m-2를 포트조성 시 1회 모래에 전층시비 하였고, 잔디재배 시험기간 중에는 2015년 11월 7일, 12월 14일, 2016년 1월 26일 및 2월 26일에 3.0 g N ai. m-2씩 4회 시비하여 총 12.0 g N ai. m-2을 시비하였다. 시험기간 중 예초는 알코올로 잘 소독된 가위를 이용하여 20.0 mm 높이로 수행하였고, 시험기간 중 병해충은 발생하지 않았다.
생육 조사 및 분석 방법
잔디 생육 조사는 처리구별 잔디의 가시적 품질, 초장, 엽록소 함량, 예지물, T/R ratio, 잔디 잎 조직 중 양분 함량 및 흡수율을 조사하였다. 잔디의 가시적 품질은 National Turfgrass Evaluation Program (NTEP)에서 제시한 방법에 준하여 2015년 11월 5일부터 7-10일 간격으로 총 20회 조사하였다(1=worst, 9=best and 6=acceptable). SRF의 시비에 따른 잔디의 생육속도와 상태를 조사하기 위해 2015년 12월 14일, 2016년 1월 26일, 및 2월 26일에 시비 후 주 1회 4주동안 자를 이용하여 지면으로부터 잔디의 초장을 3회 측정하였다. 잔디의 생육을 평가하기 위해 2015년 12월 14일, 2016년 1월 26일, 2월 26일, 3월 31일에 잔디 예지물을 총 4회에 걸쳐 수거하여 조사하였고, 이 때 채취된 시료를 이용하여 엽록소 함량을 분석하였다. 시험이 종료된 2016년 3월 31일에는 잔디 부위별 생장량을 조사하기 위해 지상부(shoot), 지하부(root) 및 T/R ratio를 조사하였다. 수거된 잔디 예지물은 시료의 이물질을 제거한 후 70℃ 드라이오븐(JSON-150, JSR, Gongju, Korea)에서 24시간 건조하여 건물중을 측정하였다. 잔디의 엽록소 함량의 측정은 일정량의 잔디시료를 DMSO (dimethyl sulfoxide) 를 추출용매로 냉암소에서 48시간 추출하여 UV-spectrophotometer (X-MA 1200, Human, 서울, 한국)를 사용하여 645 nm와 663 nm에서 흡광도를 측정하고, 아래와 같은 식으로 엽록소 a와 b 및 총 엽록소 함량을 계산하였다(Arnon, 1949).
Chlorophyll a = 12.7 A663-2.69A645
Chlorophyll b = 22.9 A645-4.68A663
Total Chlorophyll (a+b) = 20.21 A645+8.02A663
포트시험에 사용된 토양의 특성을 조사하기 위해 2015년 10월 1일에 토양시료를 채취하였다. 채취된 토양시료는 분석을 위해 음지에서 풍건한 후 그물망 2 mm체를 통과한 시료를 이용하였다. 분석 항목은 pH, 전기전도도(electrical conductivity; EC), 유기물(organic matter; O.M) 함량, 전질소(total nitrogen; T-N), 유효 인산(available phosphate; Av-P2O5) 및 치환성 칼륨(exchangeable potassium; Ex-K) 등 이었고, 분석 방법은 토양 화학 분석법(NIAST, 1998)에 준하여 실시하였다. pH와 EC는 1:5법으로, O.M은 Tyurin법으로, T-N은 Kjeldahl 증류법으로, Av-P2O5는 Bray No. 1법으로, 치환성 칼륨은 1N-NH4OAc 침출법으로 각각 분석하였다.
식물체 분석은 시험 종료시기인 10월 31일 채취된 잔디 예지물을 건조하여 분석시료로 이용하였다. 분석 영양소는 잔디 생육의 주요 구성성분인 질소, 인 및 칼륨 등을 포함하였다. 잔디 식물체 분석은 식물체 분석법(NIAST, 1998)에 준하여 실시하였고, 질소는 Kjeldahl 증류법으로, 인은 UV-spectrophotometer (X-MA 1200, Human, Seoul, Korea)를 이용하여 바나도몰리브덴산법으로, 칼륨은 염광광도계(flame photometer; PFP7, JENWAY, Staffordshire, UK)를 이용하여 각각 분석하였다. 양분 흡수는 건물중과 잔디 조직 분석 결과를 이용하여 아래 식과 같이 조사하였다(Kang et al., 2011; Kim et al., 2001).
양분 흡수량(g m-2) = 건물중(g m-2) × 잔디 중 양분 함량(%)통계처리는 SPSS 12.1.1 (ver. 12.1, IBM, NewYork, USA)을 이용하여 Duncan 다중검정을 통해 처리구간 평균값의 유의차 및 상관성을 검정하였다.
결과 및 고찰
잔디 생육 및 품질
시험기간 중 완효성 질소 비료의 처리에 따라 크리핑 벤트그래스의 가시적 품질을 조사하였다(Table 2). 무처리구(NF)와 비교하였을 때, 대조구(CF)와 완효성 질소 비료 처리구(SRF-1, SRF-2)는 증가하였고, CF와 비교할 때, 11월 조사에서 SRF-2에서 CF보다 증가한 것을 제외하고는 SRF-1과 SRF-2는 CF와 통계적으로 유의적인 차이를 나타내지 않았다.SRF-1과 SRF-2는 통계적으로 유의적인 차이를 보이지 않아 CDU와 MU의 배합비율에 따른 잔디품질의 변화는 확인할 수 없었다. Kim et al. (2009b)은 크리핑 벤트그래스에서 SRF의 종류에 따라 잔디 엽색의 차이를 확인할 수 없었다고 보고하여 본 연구와 유사한 결과를 얻을 수 있었다.
SRF처리 후 크리핑 벤트그래스 초장의 변화를 3회 조사하였다(Table 3). NF와 비교할 때, CF, SRF-1 및 SRF-2의 초장은 증가하였다. 12월 14일부터 1월 12일까지의 1차 조사에서 시비 후 14일경 SRF-2는 CF 와 비교하였을 때 통계적으로 유의적인 차이를 보일 만큼 초장이 길기도 하였으나 21일 이후에는 SRF처리구는 CF와 차이를 나타내지 않았다. 1월 26부터 2월 24일까지의 2차 조사와 2월 24일부터 3월 23일까지 3차 조사에서 SRF처리구의 초장은 1차 조사때와 달리 전반적으로 CF와 통계적으로 유의적인 차이를 나타내지 않았다. 완효성 비료의 처리 후 Kim et al. (2009b)는 크리핑 벤트 그래스에 IBDU나 MU와 같은 SRF를 처리하였을 때, 토양 중에서 가용성 질소가 증가하고, 잔디의 생육이 증가하는 경향은 나타나나 생육증대 효과는 확인할 수 없다고 보고한 바 있어 본 연구 결과와 유사한 결과를 나타내었다. 그러나 Kim et al. (2009a, b)는 한지형 잔디의 생육에 미치는 영향이 적으나 잔디 밀도가 증가한다고 보고하여 SRF 시비는 잔디 관리 시 품질 개선 효과가 나타나는 것으로 판단된다
SRF 처리구의 엽록소 a, 엽록소 b 및 총엽록소 함량의 평균값은 각각 2,256-2,384 μg g-1, 706-816 μg g-1, 2,961-3,200 μg g-1의 범위로 조사되어 NF (1,917 μg g-1, 569 μg g-1, 2,487 μg g-1) 보다 높았다. SRF와 CF (2,057 μg g-1, 674 μg g-1, 2,730 μg g-1)와 비교 시 SRF-1와 SRF-2의 엽록소 a 함량은 CF보다 9.7%와 15.9%씩 높았고, 엽록소 b 함량과 총 엽록소 함량은 SRF-2에서 약 17.2% 정도 증가하였다. Kim et al. (2009a)는 SRF를 켄터키 블루그래스(Poa pratensis)에 처리하였을 때, 엽록소지수가 증가한다고 보고한 바 있어 본 연구 결과와 유사한 결과를 나타내었다. Lee et al. (2007)은 질소 비료의 처리 후 요소는 1주에 전량 용출되나 SRF의 처리시 토양 중 용출율이 1주에는 약 10%이나 8주후에는 63%로 비효 기간이 증가한다고 보고한 바 있다. 비효 기간의 증가는 잔디의 엽색이나 엽록소 함량의 변화에 영향을 미치므로 SRF의 처리 시 비효 기간 동안 토양 중 가용성 질소 함량의 증가로 엽록소 함량이 증가한 것으로 판단된다(Kim et al., 2012).
SRF 처리에 따른 잔디 생육량을 조사하기 위해 잔디 예지물량을 조사한 결과, 총 예지물량은 20.4-202.1 g m-2으로 조사되었다(Table 5). NF와 비교하였을 때, SRF-1과 SRF-2는 각각 9.0배와 9.9배씩 증가하였고, CF와 비교하였을 경우 SRF-1은 통계적으로 유의적인 차이를 나타내지 않았고, SRF-2는 6% 증가하였다. 또한 SRF-1과 SRF-2의 잔디 예지물량 비교(t검정)에서 통계적으로 유의적인 차이를 나타내지 않아 SRF성분 및 조성에 따른 차이를 확인할 수 없었다. Kim et al. (2009a, b)은 IBDU나 MU비료의 처리가 한지형 잔디의 생육에 미치는 영향이 미미하다고 보고하여 본 연구 결과와 유사한 결과를 나타내었다. Lee et al. (2007)은 SRF를 처리하는 경우 토양 중 비효 기간의 개선에 영향을 주어 기비만으로 고추의 생육기간에 필요한 양분을 공급할 수 있어 SF의 분시에 의한 노동력 절감 효과가 있다고 보고하였고, 분시를 진행하였을 경우 SF와 SRF처리구의 생육 차이는 확인할 수 없다고 보고하였다. 골프장 잔디의 시비 관리는 경기장의 플레이 조건과 환경 조건 등에 의해 시간적으로 다소 제한이 있으므로 잦은 분시의 경우 관리 노동력 및 비용의 증가로 이어질 수 있기 때문이다(Ahn et al., 1992; Yoo et al., 2009). 따라서 골프장의 잔디 관리 비용을 줄이기 위해서는 잔디의 깎기작업이나 시비작업과 같은 노동력을 줄일 수 있는 질소 비료를 선정해야 한다고 보고하였다(Lee et al., 2010).
시험 종료 후 잔디의 지상부와 지하부의 건물중을 조사하여 T/R ratio를 조사하였다(Table 6). 지상부의 건물중은 235-1,266 g m-2로 조사되었고. 지하부의 건물중은 806-980 g m-2로 조사되어 SRF-1과 SRF-2는 NF보다는 높으나 CF와는 통계적으로 유의적인 차이를 나타내지 않았다. Lee et al. (2010)은 질소 성분의 종류에 따라 켄터키 블루그래스의 지하부 생육의 변화는 나타나지 않는다고 보고하여 본 연구 결과와 유사하였다.
시험 종료 후 잔디의 지상부와 지하부의 건물중을 조사하여 T/R ratio를 조사하였다(Table 6). 지상부의 건물중은 235-1,266 g m-2로 조사되었고. 지하부의 건물중은 806-980 g m-2로 조사되어 SRF-1과 SRF-2는 NF보다는 높으나 CF와는 통계적으로 유의적인 차이를 나타내지 않았다. Lee et al. (2010)은 질소 성분의 종류에 따라 켄터키 블루그래스의 지하부 생육의 변화는 나타나지 않는다고 보고하여 본 연구 결과와 유사하였다
잔디 잎 내 무기 성분 함량 및 흡수량
SRF 처리 후 잔디 중 함유된 무기 성분 함량 조사 결과, 질소, 인 및 칼륨은 각각 1.63-1.85%, 0.14-0.25% 및 0.53-2.02%의 범위를 나타내었다(Table 7). SRF처리구에서 질소와 인은 NF와 통계적 유의차를 보이지 않았고, 칼륨은 NF보다 높았다(Table 7). CF와 비교할 때, SRF-1과 SRF-2의 질소, 인 및 칼륨은 통계적으로 유의적인 차이를 나타내지 않았다.
시험종료 후 각 처리구별 질소, 인 및 칼륨의 흡수량은 0.34-3.64 g m-2, 0.03-0.48 g m-2, 0.11-3.85 g m-2로 조사되었고, SRF 처리구에서 질소, 인 및 칼륨은 NF보다는 증가하였으나 CF와는 통계적으로 유의적인 차이를 나타내지 않았다(Table 7).
SRF의 처리에 따른 잔디의 생육 특성을 조사하기 위해 크리핑 벤트그래스의 질소 흡수량과 잔디 생육 지수들 간의 상관관계를 조사하였다 (Table 8). 질소 흡수량은 잔디의 가시적 품질, 엽록소 함량, 잔디 예지물량, 잔디의 지상부 생육, 잔디의 인과 칼륨의 흡수에 정의 상관성(P<0.01)을 나타내었다. 이 결과를 통해 SRF-2 처리구에서 잔디의 엽록소 함량(Table 4)이나 예지물량(Table 5)이 증가한 것은 잔디의 질소 흡수량이 증가하였기 때문으로 판단된다(Lee et al., 2015). Guillard and Kopp (2004)는 SRF나 유기질비료(organic fertilizer)를 처리할 때 골프장에서 관수 시 질소의 용탈이나 유거가 적게 나타난다고 보고하였고, Kim et al. (2009b)은 SRF를 처리할 때 골프코스의 토양 중 가용성 질소 함량이 SF보다 오랫동안 지속되어 SRF의 비효 기간이 증가한다고 보고하였다. 또한 Kussow et al. (2012)는 토양의 가용성 양분 함량은 잔디 생육과 품질에 영향을 미치며, 특히 질소 흡수량의 증가는 잔디 생육과 품질 개선에 중요한 요인이라고 보고하였다. 이러한 내용을 종합할 때, 크리핑 벤트그래스에서 SRF의 시비는 토양 중 가용성 질소 함량을 증가시켜 잔디의 질소 및 양분 흡수가 촉진됨으로써 잔디의 생육과 품질을 개선되는 것으로 판단된다.
