양평군 토양의 비옥도와 질 평가 및 친환경적 관리 방안

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 1998년 전국 최초로 친환경농업을 추진해 온 양평군의 토양분석 자료를 기반으로 농경지 토양의 비옥도를 진단 평가하여 지역단위 토양관리 방안을 체계적으로 구축하고자 수행하였다. 농업 현장에서 토양관리는 대부분 농장주의 개별단위로 이루어 지고 있으며 대부분 생산성을 높이기 위하여 따라서 과도한 투입이 이루어지고 있다.
지속가능한 농업 발전을 위해서는 토양관리 대안의 제시가 필요한 실정이다. 따라서 그동안 개별 농가 지도용에 국한되어온 토양분석 결과들을 모아 통계적으로 해석하여 지역의 토양의 문제를 도출하여 하여 공동의 관심사항으로 유도하고자 하였다.
농촌지도기관에서 농업인 토양분석을 실시하고 있으나 토양 검정결과는 주로 해당 농가의 영농 상담용으로 사용되고 있는 형편이다. 이에 본 연구는 오랫동안 축적된 토양분석 자료를 지역의 공공의 문제해결을 위한 자료로 활용하고자 했다.
이를 위하여 양평군농업기술센터가 2002~2012년에 토양을 분석하여 보유하고 있는 약 52,000점의 자료를 제공 받아 연구를 수행하였다. 분석 항목은 pH, 토양유기물(SOM), 유효인산(Av. P2O5), 치환성 양이온(K, Ca, Mg), 양이온치환용량(CEC), 전기전도도(EC), 유효규산(Av. SiO2) 등 토양의 화학적 특성을 분석하였으며, 분석방법은 농촌진흥청 토양화학분석법에 준하여 수행하였다.

연구 방법은 토양분석 자료를 토대로 양평군의 논, 밭, 시설토양에 대하여 연도별 변화, 읍면 지역별 비교, 그리고 관행, 무농약, 유기 등 재배유형별 비교를 통하여 토양의 비옥도 상태를 진단 평가하였다. 또한 농경지 토양의 화학적 특성간의 상관관계를 분석하고 회귀관계에 있는 화학적 특성에 대하여는 다중회귀분석을 통하여 함수식을 산출하였다.
토양의 질을 평가하기 위하여 pH, 유기물, 유효인산, CEC, EC, 유효규산 등을 평가 지표로 선발하였다. 선발된 지표의 값들은 0~1로 표준화 한 후 지표의 값들을 표준화 점수로 환산하여 합산한 뒤 평균값을 구하였다. 또한 토양의 상태를 시각화 할 수 있도록 토양의 지표값을 지수로 환산한 점수를 5단계로 분류하여 GIS 지번 지질도에 표시하였다.
토양의 비옥도를 평가 결과 논토양은 2002년도 이후 pH의 변화는 거의 변화가 없었으나 마그네슘과 칼리의 함량이 가장 크게 감소하였다. 반면에 칼슘 함량은 증가 폭이 컸다. 이러한 결과로 10a당 벼 생산량도 감소 추세인데 전국, 경기도에 비하여 감소추세선의 기울기가 전국, 경기도, 양평군이 각각 ?0.134, -2.100, -2.804로 양평군의 감소 속도가 가장 빠르게 나타났다. 또한 친환경인증 농가의 벼 수매량과 그 토양의 화학성 지표들 간의 다중회귀분석의 stepwise backward 기법으로 분석하여 회귀식을 얻은 결과에서 Exc. Mg가 생산량 증가에 가장 중요한 성분으로 나타났는데 이는 양평군 토양 화학성 중에서 가장 심하게 감소된 성분이 마그네슘인것과 일치하는 결과를 얻었다.

밭토양의 화학적 성분도 모두 감소하는 추세가 뚜렷하였다. 그중에서도 논 토양에서 같이 Exc. K, Exc. Mg가 큰 폭으로 감소를 하였다.
시설토양에서는 2002년을 기준으로 Exc. K가 큰 폭으로 감소하는 추세를 보였고, 유효인산은 증가 추세에서 감소추세로 나타났다. 칼슘과 전기전도도가 지속적으로 높아지는 추세를 보였다.

토양의 비옥도를 진단한 후 논, 밭, 시설 토양의 질을 평가하였다. 각 토양을 대표하는 지표들 즉, pH, 유기물, 유효인산, 양이온치환용량, 유효규산함량(논토양), 전기전도도(밭토양) 등 각 5가지 질 지표에 대하여 지표값을 표준화 하여 모델식을 산출하여 0~1값으로 점수를 부여하였다. 점수는 시설토양<밭토양<논토양 순서로 높았다. 평균 점수의 분포는 읍면 지역별로 논토양은 0.68~0.93 점, 밭토양은 0.72~0.90 점, 시설토양은 0.49~0.71 점으로 나타났다. 이러한 이 평가 기준은 토양을 단순히 생산성 중심으로만 평가하지 않고 환경에 미치는 영향을 최소화하고 지속가능한 토양관리를 객관적인 기준을 제시하였다고 본다.
토양의 질 평가를 통해서 GIS 지도를 작성하였다. 지도의 작성은 지번별, 법정리별로 작성하였으며, 표시 방법은 토양의 질 평가에 따라 0~1.0 범위를 0.2점 단위로 5개 등급으로 나누되 우량 등급을 1등급으로 하여 5등급까지 식별이 용이하도록 지도에 표시하였다. 지방자치단체가 원할 경우 GIS Web 서비스를 구축하여 지역 농업 발전에 이용할 수 있도록 할 계획이다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서 론 1
• Ⅱ. 연 구 사 3
• 1. 연구동향 3
• 2. 토양질 평가의 이론적 배경 6
• 1) 토양 질 지표의 선정 6
• 2) 토양질 지표의 해석 9
• 3) 토양질 지표의 지수화 10
• 3. 한국의 토양질 평가 연구 사례 10
• 1) 논과 밭토양의 질 평가 연구 사례 10
• 2) 표토의 복합적 질 평가 연구 사례 11
• Ⅲ. 재료 및 방법 13
• 1. 공시 재료 13
• 1) 분석 대상 토양 13
• 2) 분석 항목 및 방법 13
• 2. 연구 방법 14
• 1) 토양 비옥도의 진단 14
• (1) 논토양의 비옥도 14
• (2) 밭 토양의 비옥도 15
• (3) 시설 토양 비옥도 15
• (4) 토양비옥도 고찰 15
• 2) 농경지 토양의 질 평가 15
• (1) 최소단위군 선정 15
• (2) 토양질의 점수화 16
• 3) 토양 비옥도 GIS 구축 16
• 4) 친환경적 토양관리 전략 17
• 5) 통계 분석 17
• Ⅳ. 결과 및 토론 18
• 1. 토양의 비옥도 진단 18
• 1) 논토양의 비옥도 18
• (1) 논토양 개요 18
• (2) 토양산도(pH) 22
• (3) 토양 유기물(SOM) 25
• (4) 유효인산(Av. P2O5) 27
• (5) 양이온치환용량(CEC)과 치환성양이온(Exc. Cation) 29
• (6) 유효규산(Available SiO2) 34
• 2) 밭 토양의 비옥도 37
• (1) 밭토양 개요 37
• (2) 토양산도(pH) 38
• (3) 토양유기물(OM) 41
• (4) 유효인산(Av. P2O5) 43
• (5) 양이온 치환용량(CEC)과 치환성 양이온(Exc. Cation) 46
• (6) 전기전도도(EC) 50
• 3) 시설 토양의 비옥도 53
• (1) 시설토양 개요 53
• (2) 토양산도(pH) 54
• (3) 토양유기물(SOM) 56
• (4) 유효인산(Av.P2O5) 59
• (5) 양이온치환용량(CEC)과 치환성 양이온(Exc. Cation) 62
• (6) 전기전도도(EC) 66
• 4) 토양 비옥도의 고찰 67
• (1) 논, 밭, 시설 토양 비교 67
• (2) 토양의 화학적 특성 고찰 68
• 2. 농경지 토양의 질 평가 78
• 1) 최소단위군 선정 78
• (1) 논토양 78
• (2) 밭 토양 79
• (3) 시설토양 80
• 2) 토양질의 점수화 81
• (1) 논토양의 점수 82
• (2) 밭 토양의 점수 84
• (3) 시설토양의 점수 86
• 3. 토양 비옥도 GIS 구축 88
• 1) 지리정보체계(GIS) 도입 88
• 2) GIS Map 구축 88
• 3) Web Program을 통한 활용 방안 95
• 4. 친환경적 토양관리 전략 95
• 1) 논토양 95
• (1) 논토양의 상태(Status) 95
• (2) 논토양의 관리 전략 96
• 2) 밭 토양 100
• (1) 밭 토양의 상태 100
• (2) 밭 토양의 관리전략 101
• 3) 시설토양 103
• (1) 시설토양의 상태 103
• (2) 시설토양의 관리 전략 104
• Ⅴ. 종합 고찰 105
• 참고문헌 111

참고문헌 (Reference)

1 조성진, "삼정 비료학", 향문사, 향문사, 1995

2 박천서, 조성진, 엄대익, "삼정 토양학", 향문사, 2002

3 정광모, 최용석, "SAS를 활용한 다변량 분석 기법과 응용", 자유아카데미. 36쪽, 2006

4 김유학, "토양의 비옥도 및 시비. 농경지 토양관리와 시비", 농촌진흥청 국립농업과학원, 2010

5 금동혁, 양재의, 홍영규, 한정호, 정영훈, 장춘화, 임경재, 이지민, 이상필, 이병주, 이법열, 이동준, 이관재, 오승민, 오세진, 박샛별, 김주희, 김성철, 김록영, 강현우, "표토의 복합적 질 평가 및 최적관리 시스템 구축에 관한 연구", 환경기술개발사업 연차보고서.환경부, 2014

6 박용하, 정영상, 유경열, 옥용식, 양재의, 박철수, "지속가능한 토양환경 관리를 위한 토양질 지표의 선정과 평가체계", 한국환경정책평가연구원, KISTI연계 환경정책연구 4(1), 93-111, 2005

7 윤홍배, 장병춘, "토양 유기물의 역할과 동태. 부산물?유기질비료의 친환경적 활용워크숍", 한국토양비료학회 세미나. 19-41, 2010

8 정연태, "우리나라 토양조사사업의 성과와 발전방안. 우리나라 토양조사사업의 성과와 발전 방향", 농업과학기술원, 2005

9 김유학, 황재종, 현병근, 최승출, 최문태, 조광래, 이영한, 이계준, 연병열, 안병구, 서영진, 김현우, 김영상, 김명숙, "논토양의 토성에 따른 치환성 양이온의 함량과염기포화도. 한국토양비료학회 춘계학술발표회 논문초록집", PC-43, 2008

10 김재덕, 정지호, 양창휴, 류철현, "하해혼성충적층 논토양에서 유기물 연용효과. 친환경농업 실천을 위한 토양비옥도 관리방안. 동일비료 연용 시험 50년차 기념 심포지엄", 농촌진흥청 농업과학기술원, 2003

11 김창배, "논 ? 밭 토양에서 장기적 관점에서의 환경친화적 토양관리 개선방안-과거와 미래를 바라보는 친환경 토양비옥도 관리. 친환경농업 실천을 위한 토양비옥도관리방안", 농촌진흥청 농업과학기술원. p145-191, 2003

12 곽한강, 연병렬, 서장선, 김유학, 김상효, "비료?토양개량제 연용에 따른 벼수량과 토양특성 변동양상 및 토양 비옥도 관리 발전방향. 친환경농업 실천을 위한 토양비옥도관리방안. 동일비료 연용 시험 50년차 기념 심포지엄", 농촌진흥청 농업과학기술원, 2003