유기 및 화학 비료의 통합 적용이 토양 건강과 차나무 품질에 미치는 영향

 

원문:

Miao, P.; Pang, X.; Zhang, M.; Cheng, W.; Zhou, Z.; Li, Y.; Wang, H.; Jia, X.; Ye, J.; Zhang, Q. Enhancing Soil Health and Tea Plant Quality Through Integrated Organic and Chemical Fertilization Strategies. Horticulturae 2024, 10, 1311. https://doi.org/10.3390/horticulturae10121311

 

초록

전 세계적으로 고품질 차에 대한 수요가 증가함에 따라 지속 가능한 농업 관행의 중요성이 강조되고 있다. 본 연구는 다양한 유기 비료 혼합물이 차나무와 뿌리권 토양 특성에 미치는 영향을 조사하였다. 연구 대상은 중국 푸젠성 무이산 지역의 ‘진관음(Jin Guanyin)’ 차나무(Camellia sinensis L.)로, 다섯 가지 비료 처리 조건을 적용하였다: (1) 화학 비료 단독(JCF), (2) 2/3 화학 비료 + 1/3 유기 비료(JTC), (3) 1/2 화학 비료 + 1/2 유기 비료(JHOC), (4) 1/3 화학 비료 + 2/3 유기 비료(JTO), (5) 유기 비료 단독(JOF). 연구 결과, JTC와 JTO 처리가 가장 넓은 잎 면적과 높은 싹 무게를 보였으며, JHOC는 엽록소 함량에서 가장 높은 값을 나타냈다. 토양 분석 결과, 총 질소(TN), 가용 질소(AN), 유기물(OM), pH가 JOF에서 가장 높았으며, 총 인(TP)과 가용 칼륨(AK) 함량은 JCF에서 가장 높았다. 또한, 토양 효소 활성 분석에서 폴리페놀 옥시다제와 유레아제 활성은 JTC에서 가장 높았고, JHOC는 인산가수분해효소 활성이, JTO는 프로테아제 활성이 가장 높았다. 미생물 다양성 분석에서는 유기 비료 혼합이 탄소원 이용을 증가시키며, Shannon 다양성 지수 및 균형도를 향상시키는 것으로 나타났다. 전체적으로 JHOC가 차나무 생육, 토양 화학적 특성, 효소 활성, 미생물 다양성에서 가장 우수한 성과를 보였다. 본 연구는 차밭의 지속 가능한 비료 활용 및 차 품질 개선을 위한 과학적 근거를 제공한다.

서론

차나무는 세계적으로 널리 소비되는 작물로, 그 품질은 토양 특성 및 영양 요소에 의해 좌우된다. 비료 사용은 차 생산량 증가의 핵심 요인이지만, 과도한 화학 비료 사용은 토양 산성화 및 환경 오염을 유발할 수 있다. 따라서 유기 비료와 화학 비료를 적절히 조합하는 것이 필요하다. 본 연구는 차밭의 비료 최적화 전략을 모색하고, 차나무 생육 및 토양 건강에 미치는 영향을 평가하기 위해 진행되었다.

연구 방법

연구는 중국 푸젠성 무이산 성춘(Xingcun) 지역에서 수행되었으며, 연구 대상은 15년생 ‘진관음’ 품종이었다. 다섯 가지 비료 처리(JCF, JTC, JHOC, JTO, JOF)를 설정하고, 차나무 생육 지표(잎 면적, 신초 길이, 엽록소 함량 등), 토양 화학적 특성(TN, TP, TK, AN, AP, AK, OM, pH), 토양 효소 활성(폴리페놀 옥시다제, 유레아제, 프로테아제 등), 미생물 탄소원 이용 분석을 수행하였다.

 

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 결과 및 논의

1. 차나무 생육 특성 분석
   - JTC와 JTO에서 잎 면적과 100개 싹 무게가 가장 높게 나타났다.
   - JCF 처리는 신초 길이와 새싹 밀도가 가장 높았으며, JHOC는 엽록소 함량이 가장 높았다.
   - 종합적으로, 유기 비료가 포함된 처리군이 차나무 생육에 긍정적인 영향을 미쳤다.

2. 토양 화학적 특성 분석
   - JOF에서 TN, AN, OM, pH가 가장 높은 값을 보였으며, 이는 유기 비료의 토양 개량 효과를 시사한다.
   - 반면, JCF에서 TP, AK 함량이 가장 높아, 화학 비료의 단독 사용이 특정 영양소 함량을 증가시키는 것으로 나타났다.

3. 토양 효소 활성 분석
   - JTC에서 폴리페놀 옥시다제와 유레아제 활성이 가장 높았다.
   - JHOC는 인산가수분해효소 활성이 가장 높았으며, JTO에서는 프로테아제 활성이 가장 높았다.
   - 이러한 결과는 유기 비료와 화학 비료의 조합이 특정 효소 활성에 미치는 영향을 반영한다.

4. 토양 미생물 다양성 분석
   - 유기 비료 혼합 처리는 토양 미생물의 탄소원 이용을 증가시키고, Shannon 다양성 지수와 균형도를 향상시켰다.
   - 특히, α-시클로덱스트린, D-갈락투론산, 4-하이드록시 벤조산이 주요 탄소원으로 작용하였다.
   - 이는 유기 비료가 토양 미생물 군집 구조 및 기능적 다양성을 개선하는 데 기여함을 시사한다.

 

 결론

본 연구는 유기 및 화학 비료의 통합 적용이 차나무 생육 및 토양 건강에 미치는 영향을 종합적으로 분석하였다. 특히, 1/2 화학 비료 + 1/2 유기 비료(JHOC) 처리가 생육 지표, 토양 화학적 특성, 효소 활성, 미생물 다양성 측면에서 가장 우수한 결과를 나타냈다. 유기 비료 사용은 차밭의 지속 가능한 관리 및 차 품질 향상에 기여할 수 있으며, 장기적인 토양 건강 개선에도 긍정적인 영향을 미칠 것으로 기대된다. 향후 연구에서는 비료 비율 변화가 장기적으로 미치는 영향을 분석하고, 차밭의 미생물 생태계를 보다 심층적으로 연구할 필요가 있다.