대두 재배 시 다양한 방법으로 결정된 토양 성분 함량에 대한 스트루바이트(Crystal Green) 시비의 영향

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 12702(2023) 이 기사 인용

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Struvite는 광물질 비료를 대체할 유망한 인 비료로 간주됩니다. 그러나 비료를 주기 전에 토양 테스트를 수행하여 비료 권장 사항을 결정해야 합니다. 2022년 5월, 브로츨라프 대학과 환경생명과학부에서 설치된 인을 적용한 화분 실험에서 토양을 샘플링했습니다. 토양의 화학적 분석에는 Egner-Riehm, Mehlich 3 및 Yanai 방법에 의해 결정된 전체 및 유효 인, 칼륨, 마그네슘이 포함되었습니다. 이 기사의 목적은 스트루바이트 시비 하에서 세 가지 다른 방법에 의한 토양 성분 추출과 대두 재배에서의 사용을 비교하는 것입니다. 이러한 방법을 적용하면 스트루바이트 적용 후 토양 Mg 함량이 명백하게 증가하는 것으로 나타났습니다. 방송 대두 시비는 토양의 인 함량에 영향을 미쳤습니다. 연구 결과에 따르면 추출 방법에 따라 토양의 인 함량이 달라지는 것으로 나타났습니다. Mehlich, Yanai 및 Egner-Riehm 방법에 따르면 이용 가능한 인의 함량은 각각 약 122–156 mg kg−1 dm, 35.4–67.5 mg kg−1 dm 및 100–159 mg kg−1 dm이었습니다. Mehlich 3 방법과 Yanai 방법에 의해 결정된 토양 내 Mg 및 K 함량 사이에는 양의 상관관계가 발견되었으며, 이는 Yanai 방법이 폴란드의 표준 토양 화학 분석에 도입될 수 있음을 시사할 수 있습니다. 이러한 상관관계는 인의 경우 발견되지 않았는데, 이는 가용성에 영향을 미치는 다양한 요인으로 인해 결정하기 어려운 요소입니다.

인은 토양의 영양분 풍부함과 비옥함을 향상시키는 중요한 요소입니다. 이는 또한 식물의 적절한 기능을 담당하고 높은 수량과 우수한 품질의 수확량을 가져오는 중추적인 구성 요소이기도 합니다. 상업적으로 이용 가능한 전 세계 인광석 매장량의 실제 규모는 최근 몇 년간 상당한 불확실성의 대상으로 남아 있습니다1. 현재의 사용률로 볼 때 전 세계 인(P) 매장량은 600~1000년 동안 충분한 것으로 추산됩니다2,3. P 암석 매장량은 고갈되고 있으며, 이에 따라 장기적인 세계 식량 안보를 위협하고 있습니다. 따라서 P에 대한 대안이 연구되고 있습니다.

유망한 가능성은 하수 슬러지에서 회수할 수 있는 스트루바이트(MgNH4PO46H2O)입니다. 스트루바이트 회수는 농업 부문뿐만 아니라 폐수 처리장에서도 몇 가지 추가적인 장점을 가지고 있습니다4,5,6. 이는 스트루바이트가 농업 목적을 위한 인, 질소, 마그네슘과 같은 원소의 대체 공급원으로 간주되기 때문입니다7,8,9. Struvite는 인광석의 이론적 인 함량(12.6% 건조 중량[DW])에 가까운 이론적 인 함량을 가지며 특히 산성 토양에서 효과적인 인 비료로 나타났으며 토양으로의 인 손실을 줄일 수 있는 서방형 비료로 간주됩니다. 환경10,11. Struvite에는 또한 일부 중금속이 포함되어 있습니다. 폐수에는 이러한 요소가 상당량 포함되어 있기 때문입니다. 그러나 이러한 현상은 당사 자체 연구에서 입증된 바와 같이 허용 가능한 한도 내에서 발생합니다12. 다양한 식물 종의 실험 데이터에 따르면 스트루바이트 시비로 인해 광물 시비가 달성된 것과 유사한 식물 수확량을 얻을 수 있음이 입증되었습니다7,8,12,13,14,15.

영양소 중 토양 내 인은 토양 용액에 용해된 인(P)과 같은 다양한 형태로 인해 분석하기 가장 어려운 것 중 하나입니다. P는 점토 광물, Fe 및 Al(수산화물)에 흡수됩니다. 1차 광물 중 P, 유기 P; 및 미생물 P 풀16. 인 함량은 일반적으로 지난 60년 동안 개발된 토양 테스트를 통해 분석됩니다17,18,19. 토양의 인 테스트 해석은 상당한 불확실성을 안고 있습니다. 토양 인 테스트는 식물이 이용할 수 있는 이 요소의 전부 또는 비례량을 추출하여 식물 흡수를 나타내려고 시도합니다. 토양의 인 함량을 조사하면 적절한 인 투여량을 결정하는 데 도움이 됩니다20. 토양 인 함량을 결정하기 위해 전 세계적으로 수많은 테스트가 사용되며, 미국에서는 농경학적 권장 사항을 위해 13개 이상의 인 테스트가 개발되었습니다. 테스트 선택은 일반적으로 지역 토양 조건에 따라 달라집니다(예: 일부 테스트는 다른 테스트보다 높거나 낮은 pH 조건에 더 잘 준비되어 있음). 그러나 역사적, 제도적 요인이 주로 다양한 지역의 테스트 선택에 영향을 미칩니다. 원래 모든 토양 테스트는 Murphy와 Riley21가 고안한 몰리브덴 블루 방법과 같은 비색법으로 분석되었습니다. 유도 결합 플라즈마(ICP) 분광법을 구현한 후 1970년대와 1980년대에 새로운 토양 테스트가 개발되어 단일 토양 추출물16에서 많은 원소를 동시에 측정할 수 있게 되었습니다. 폴란드에서는 수년 동안 Egner-Riehm 방법을 사용하여 식물에서 이용 가능한 인과 칼륨의 토양 풍부도를 결정했습니다. 여기에는 염산 산성화 젖산칼슘(CH3-CHOH-COO)2Ca)을 사용하여 토양에서 인 화합물을 추출하는 작업이 포함됩니다. 추출에 사용되는 용액은 젖산칼슘에 대해 0.04N, 염산에 대해 0.02N입니다22. 그러나 이 방법은 높은 비료 효율을 보장하고 최소한 평균 토양 풍부도를 유지하기 위한 최적의 식물 인 함량을 정확하게 결정하기에는 정확성이 부족한 경우가 많습니다. 식물에서 이용 가능한 인. 그러므로, 다양한 인 함량에서 토양의 풍부함을 측정할 수 있는 더 복잡한 다른 방법을 사용해야 합니다.

5‰). Struvite fertilization causes a decrease in salinity. Our study indicates a P sorption increase. In our experiment, the application of struvite reduced the phosphorus content in the soil. Under the influence of the application of struvite, the soil reaction decreased further. Phosphorus fertilization can cause a not dissimilar increase in the content of the available forms of phosphorus in the soil. In acidic and slightly acidic soils, phosphorus in the forms of leachable and P–Al can occur. This needs further research to determine the different forms (including fractions: easily soluble, exchangeable, bound to organic matter, bound to stable organic-mineral and mineral compounds, residual) of P. The available contents of P, K, Ca and Mg can decrease over time after fertilization as a result of their absorption and uptake by plants./p>