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ISSN : 1229-3571(Print)
ISSN : 2287-819X(Online)
Korean Journal of Organic Agricultue Vol.20 No.2 pp.201-209
DOI :

녹비작물을 이용한 윤작이 잡초 제어에 미치는 영향*

이상민**, 이병모**, 이 연**, 이용환***, 성좌경****, 윤홍배****, 최현석*****
** 국립농업과학원 유기농업과, *** 국립식량과학원 작물환경과, **** 국립농업과학원 토양비료관리과, ***** 교신저자, 국립농업과학원 유기농업과

Effect of Green-Manure Crop Rotation on Weed Control

Hyun-Sug Choi, Lee Sang-Min, Lee Byung-Mo, Lee Youn, Lee Yong-Hwan, Sung jwa-Kyung, Yun Hong-Bae

Abstract

This study was conducted to evaluate the effects of crop rotation on the weedoccurrence in green onion and red pepper cultivation. Rye and hairy vetch wereannually seeded for winter season. The reduction of weed germination was pronouncedby about 50% in green onion field, but was not significant in red pepperfield through rye cropping. Among weed species, the germination of Abutilontheophrasti, Cyperus iria and Digitaria ciliaris was distinctly inhibited by exudateof rye root, but not by that of hairy vetch in vitro experiment. The return of ryebiomass into onion field decreased amount of weed biomass but increased index ofweed diversity.

7. 녹비작물을 이용한 윤작이 잡초 제어에 미치는 영향(이상민 외 6명).pdf372.5KB

Ⅰ. 서 언

 1990년대 후반부터 지속가능한 농업(sustainable agriculture)이란 개념이 도입되면서 사회적, 경제적 측면뿐만 아니라 환경보전 측면에서도 농업의 중요성이 점차 강조되고 있는 실정이다. 그에 따라 각 국가별로 친환경농업 정착을 위한 행동강령을 수립하여 실천하고 있다. 선진국을 중심으로 한 많은 나라들이 장기적인 유기농업 육성 목표를 설정하고 있으며, 1998년부터 2006년 사이에 세계친환경 농업 면적은 305%가 증가하였다(농림수산식품부, 2011). 국내 유기농산물 시장규모도 연평균 26% 성장세로 향후 지속적으로 확대될 전망이다. 유기농업의 실천기술의 일부인 윤작은 토양비옥도의 유지 보전은 물론 양분의 합리적인 관리, 토양환경의 개선, 토양 미생물의 활성 증대, 병해충의 제어, 농업생태계의 건전성 확보, 소득 감소의 위험성 분산, 토양유실의 감소, 수량증대 등과 같은 다양한 효과를 가시화할 수 있는 가장 유기농업적이고 효율적인 영농방법이다(이 등, 2005). 정부는 2015년까지 겨울철 유휴지 녹비작물 재배면적을 2010년 144,000ha에서 200,000ha로 확대할 예정(농림수산식품부, 2011)으로 윤작도입에 녹비작물의 활용이 기대되고 있다.

 화본과인 호밀(Secale cereale L.)은 생육이 왕성하고 흡비력이 좋아서 양분용탈을 방지하며 토양의 물리성을 개선한다. 두과작물인 헤어리베치(Vicia villosa Roth)는 토양중 질소를 고정하고 분해율이 좋아서 주작물(cash crop)의 양분공급원의 역할을 하므로, 호밀과 헤어리베치의 혼파는 토양의 화학성과 물리성을 개선할 수 있다(Lim 등, 2012). 윤작을 도입하거나 피복작물을 재배하여 잡초를 제어하기 위해 밀, 호밀(농촌진흥청, 1996) 등을 대상으로 실험을 수행한 바 있고, 알팔파, 베치, 잡초 종자의 추출물을 이용하여 타감작용을 분석하는 등(Chung 등, 1993; Kim 등, 1993) 다양한 형태로 타감물질에 대한 검토가 이루어지고 있다. 하지만 유기농경지에서 특히 원예작물을 주작물로 한 녹비작물의 장기간 윤작이 잡초발생 양상에 어떠한 영향을 미치는지에 관한 보고는 거의 없다.

 본 연구는 화본과작물인 호밀과 두과작물인 헤어리베치를 겨울철 휴한기에 재배하고 이듬해 여름 토양에 환원하여 잡초발생량을 조사함으로써 유기농업 실천시 녹비작물의 윤작 도입효과를 구명하고자 수행하였다.

Ⅱ. 재료 및 방법

 시험은 농업과학원 농업생물부 시험포장에서 2002년 가을부터 2005년까지 3년간 수행하였다. 토양은 미사질 식양토인 고평통이었고, 주작물은 파(Allium fistulosum L.)와 고추(Capsicum frutescens L.)를 대상으로 하였으며, 처리구로는 겨울철 휴한기에 녹비작물로서 화본과작물인 호밀과 두과작물인 헤어리베치를 윤작한 유기농업구(organic farming, OF)와 농약과 화학비료를 사용하고 주작물을 연작한 관행처리구(conventional farming, CF)를 두었다(Table 1). 파를 주작물로 하는 관행I은 관행농업-파-연작처리로, 유기I은 호밀과 헤어리베치를 격년윤작 한 처리를 두었다. 고추재배의 경우, 파 관행농업구(관행I)와 마찬가지로 관행농업으로 고추를 연작재배 한 처리(관행II)를 대조로 하여, 유기농업으로 고추를 재배한 3개의 처리구, 즉 고추 재배 후 겨울철 휴한기에 헤어리베치를 윤작한 처리(유기II), 고추재배 후 호밀을 윤작한 처리(유기III) 및 고추 재배 후 헤어리베치와 호밀을 격년으로 윤작한 처리(유기IV)를 두었다. 시험구의 면적은 66m2이며, 재식거리는 고추는 90cm×40cm로 하였으며, 파는 7.5cm×90cm로 하였다.

Table 1. Treatments and cropping systems from 2002 to 2005

 녹비작물의 재배는 가을철 주작물의 수확이 완료된 후 10월 상순에 녹비작물인 호밀과 헤어리베치를 1ha 당 각각 100kg, 80kg을 조파하였다. 이듬해 5월 상순에 생육한 호밀과 헤어리베치를 수확하여 지상부의 생산량을 조사하였다. 수확된 녹비작물을 약 5cm 정도 크기로 절단하여 전량 시험구에 고르게 펼친 후 경운을 하여 토양과 잘 섞이도록 하였다. 호밀 환원구의 경우 3년 평균 ha당 25,920kg를 헤어리베치는 26,090kg의 지상부 생체량을 수확하였다.

 처리구별 양분시용량은 관행농업구의 경우 토양분석을 통한 작물별 시비처방기준(국립농업과학원, 2010)과 토양 유효인산 비옥도에 따른 가축분퇴비 및 화학비료 시용량 결정 방법(국립농업과학원, 2010)에 따라 화학비료 및 계분퇴비의 시용량을 결정하여 유기농업구의 녹비 시용시기와 동일한 날짜에 시용하였다. 유기농업구의 경우 관행농업구와 마찬가지로 작물별 시비처방기준에 따라 토양검정 시비량을 산출하여 호밀과 헤어리베치의 지상부에 포함된 양분의 양을 제하였으며, 그럼에도 불구하고 부족한 양분은 질소를 기준으로 유박을 시용하였다.

 녹비시용에 의한 잡초발생 억제 효과를 조사하기 위하여 2003년에 잡초의 발생량, 중요도 및 잡초의 종 다양성을 분석하였으며 이 후 수작업으로 제초하였다. 잡초의 상대우점도(importance, %)는 (어느 한 종의 우점도/모든 종의 총 우점도)×100으로 산출하였다(농촌진흥청, 2003). 잡초의 상대빈도(frequency, %)는 (어느 한 종의 빈도/모든 종의 총 빈도)×100으로 산출하였다. 각 처리구에서 채집된 잡초의 종다양성을 비교하기 위하여 Shannon’s index의 공식((NlogN-Σnilogni)/N, N: 총개체수, ni: 각 종의 개체수)을 이용하여 구하였다(Shannon과 Weaver, 1949).

 잡초종자에 대한 호밀 및 헤어리베치의 타감효과를 검증하기 위하여 몇 가지 초종에 대하여 기내에서 발아시험을 하였다. 여지를 놓은 페트리디쉬 위에 호밀 및 헤어리베치 종자 20립을 정치시키고 20일 경과 후 호밀과 헤어리베치를 제거한 후 잡초종자 8종을 파종한 후 발아 종자 개체수를 계수하였다. 대조구로는 여지에 증류수만 넣은 페트리디쉬를 검증 실험에 이용하였다.

Ⅲ. 결과 및 고찰

 본 연구는 유기농업에서 녹비작물을 윤작하여 토양에 환원할 경우 잡초의 발생 경감효과를 분석한 결과이며, 파 및 고추 재배기간 중에 발생된 잡초의 biomass와 수는 Fig. 1과 같다. 파의 경우, 재배 전에 호밀을 환원한 처리구(유기I)에서 호밀을 환원하지 않은 처리구(관행I)에 비해 잡초의 수와 생물량이 약 50% 경감됨을 알 수 있었다(Fig. 2). 이는 Barns와 Putnam(1986)은 호밀이 잡초의 생체중을 93%까지 감소시키고 잡초의 발아 및 생육을 억제한다는 연구결과와 호밀을 피복한 후 30~60일까지 80% 이상의 잡초발생 억제효과가 있었다는 연구결과와 유사한 결과이다(농촌진흥청, 1996). 고추의 경우는 본 시험에서 뚜렷한 잡초발생 경감효과는 없었다. 이는 고추재배 시 흑색비닐을 멀칭하였기 때문에 녹비작물의 윤작효과가 미미하였던 것으로 판단되었다.

Fig. 1. Weed occurrence observed in green onion and red pepper fields with different farming systems in 2003. * C.F: Conventional farming, O.F: Organic farming.

Fig. 2. Weed occurrence observed in green onion and red pepper fields treated with nonreturn and return of rye in 2003.

 파 재배에 있어서 호밀환원이 잡초의 초종과 우점도 및 종다양성 지수에 미치는 영향에 대한 결과를 Table 2에서 제시하였다. 호밀을 환원하지 않았던 처리구에서 11종이 발생되었으며, 중요도는 쇠비름(Potulaca oleracea)이 36.6%, 빈도는 중대가리풀(Centipeda minima)이 66.0%로 가장 높았다. 호밀을 환원한 처리구는 14종의 잡초가 발생되었으며, 중요도는 쇠비름이 68.5%, 빈도는 중대가리풀이 57.5%로 가장 높았다. 호밀 환원에 상관없이 중대가리풀과 나도방동사니(Cyperus nipponicus)의 빈도수가 높은 경향을 나타내었다. 호밀을 환원한 처리구에서 잡초의 발생수는 적었으나 종다양성을 나타내는 Shannon 지수는 0.606으로환원하지 않은 처리구의 0.524에 비해 높았다. 따라서 호밀을 윤작하여 토양에 환원하는 것은 잡초의 발생량을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 종다양성을 증가시켜 바람직한 생태적 환경조성이 가능하리라 판단되었다.

Table 2. Weed species and diversity observed in green onion plots treated with non-return and return of rye

 잡초는 주작물과의 토양 내의 양분 경합으로 양분을 수탈 할 수 있다. 하지만 호밀을 재배하여 녹비로 시용하면 잡초의 발생량을 경감시킬 수 있으므로 잡초에 의하여 수탈되는 양분을 줄일 수 있다. 잡초의 발생량을 경감시켜 수탈되는 다량 무기양분의 양을 분석한 결과 Table 3에서 보는바와 같이 호밀을 환원하지 않은 처리구에 비해 1년 동안 ha당 질소와 인산 칼리를 각각 3, 3, 10kg을 경감시켰다. 따라서 호밀 환원구는 양분보존 효과로 양파의 수량을 13% 정도 증가시킨 것에 일부 기여한 것으로 판단된다(이 등, 2005).

Table 3. Nutrient contents in various weed observed in green onion plots treated with return and non-return of rye

 어떠한 잡초종에 대하여 타감효과가 있는지 밝혀내기 위하여 호밀과 헤어리베치를 파종하여 생육시킨 용기 내에서 몇 가지 잡초종자에 대한 발아력을 검정한 결과는 Table 4에서와 같다. 호밀 뿌리에서 타감물질이 분비되었을 것으로 추정된 용기 내에서는 어저귀(Abutilon theophrasti), 참방동사니(Cyperus iria) 및 바랭이(Digitaria ciliaris)가 0~20%의 발아율을 나타내어 이들 초종에 대한 발아억제 효과가 있는 것으로 판단되었다. 그러나 헤어리베치의 뿌리에서는 이들 잡초종자에 대한 뚜렷한 발아억제 효과를 발견하기 어려웠다. 농촌진흥청(1996)은 대표적인 타감작물로 알려진 호밀은 syringic acid와 salicylic acid 등과 같은 phenol 화합물에 의하여 타감작용을 나타내는 것이라 보고하였다. 따라서 호밀의 뿌리에서 이들 화합물이 분비되었기 때문에 특정 잡초에 대하여 타감작용을 나타낸 것으로 추측되었다.

Table 4. Effect of exudation of hairy vetch and rye root on weed germination in vitro experiment

 이상의 결과로 보아 헤어리베치를 윤작하여 녹비로 환원하였을 경우 잡초발생 억제에 미치는 효과는 미미한 것으로 관찰되었다. 하지만 호밀을 녹비로 토양에 환원하였을 경우에는 녹비시용에 의한 잡초의 발생량을 크게 경감시킴으로써 잡초에 의한 양분 수탈을 줄이고 잡초의 재배적 생태주기를 늦춰 주게 되어 잡초제거를 위한 생산비 절감을 기대할 수 있을 것으로 판단된다.

Ⅳ. 적 요

 본 시험은 유기농업 파 및 고추재배를 위하여 호밀과 헤어리베치를 겨울에 윤작하여 잡초 발생량 억제에 미치는 효과를 검토하기 위하여 수행되었다. 파 재배구에서 호밀을 토양에 환원하지 않은 처리구에 비해 호밀을 환원하였을 경우 잡초발생량을 52% 경감시켰다. 고추 재배구에서는 그러한 효과가 뚜렷하게 관찰되지 않았다. 파 재배시 어저귀, 참방동사니, 바랭이와 같은 초종은 호밀뿌리 분비물에 의해 발아가 억제되는 경향이었으나 헤어리베치는 그러한 발생억제 효과가 크지 않았다. 파 재배시 호밀 환원은 잡초발생량을 경감시켰고 잡초의 종 다양성 지수를 증가시켰다.

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