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20세기는 화석연료에 의존한 화학 자재의 이용과 품종개량으로 작물의 다수확 생산 기술이 개발되면서 작물 의 수량성을 획기적으로 향상시켰다. 그러나 집약적인 다수확 생산기술은 합성 비료와 농약에 대한 의존도가 높아지게 되었고, 특히 속효성 화학 비료에 의존한 단일 작물의 연작은 농경지의 지력을 저하시키면서, 작물생 산을 위한 잠재력을 감소시키는 원인이 되었다. 그 개선책의 하나로 볏짚, 작물잔유물, 가축분뇨 등의 농축산 부산물의 이용과 녹비작물의 이용 등 유기물을 보다 효율적으로 이용하는 것에 대해 재인식하게 되었다. 농경지에서 유기물 시용은 토양의 물리 화학적 특성이나 생물학적 특성을 양호하게 유지시키는 중요한 역할을 한다. 유기물로 이용 가능한 자원은 대표적인 것이 녹비작물이며, 국내에서는 헤어리베치와 자운영에 대한 연구가 많이 이루어졌다. 녹비작물은 근류균과 공생하여 공중 질소를 고정하는 콩과작물이 잘 알려져 있으며, 후작물에 양분을 공급해 줌은 물론 토양의 생물다양성을 높이고, 비옥도 증진, 수분 보유력 증진 등의 다양한 효과를 가지고 있다. 그러나 녹비이용에 있어서 전후작물의 질소동태나 녹비환원 후에 일시적으 로 일어나는 생육억제 현상 등은 작물의 특성에 따라 다르며 명확하게 밝혀지지 않은 점이 많다. 토양의 물리성 개선, 선충 밀도 저감, 피복에 의한 잡초 억제 등의 효과가 있는 것으로 알려진 Crotalaria(네마황), Sesbania(전심초), 베치(Vicia) 등의 녹비작물은 특성이 충분히 평가되지 않은 채 이용하고 있는 실정이다. 특히 지금까지 녹비작물의 지상부 수량에 중점적으로 관심을 가졌기 때문에 근류를 형성하는 지하부의 기능 및 역할에 대한 연구가 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 근류의 질소고정능력의 경시적인 변화와 관련하여 다양한 생육기간에 환원한 콩과녹비작물 이 후작물의 질소흡수에 미치는 영향을 평가하였다. 또한 녹비작물의 환원에 의해 발생할 수 있는 생육억제효 과로서 상추의 유식물 생장에 미치는 영향을 평가하였다. 여름작물인 Crotalaria, Sesbania, 그리고 겨울작물인 헤어리베치 등 녹비작물의 이용에서 후작물의 질소흡 수가 녹비작물의 뿌리 및 근류(지하부)의 기능으로서 질소고정 능력과 관련이 있음을 확인하였다. 각 작물 모두에서 지하부로부터 환원한 질소량은 지상부 환원구와 비교하여 현저히 적었음에도 불구하고 후작물에의 질소 공헌도(녹비에 의해 환원된 질소량에 대한 후작물에 의해 흡수된 질소량의 비율)는 지하부 환원구에서 현저히 높았다. 그 기작으로서 녹비환원시 지상부가 제거되는 것에 의해 급격하게 탄수화물(근류의 에너지 원)의 공급이 정지되어, 이 시기에 질소고정 능력이 높았던 근류로부터 무기태질소나 이분해성 질소 화합물이 방출되었고, 이러한 질소의 상당량이 후작물에 의한 흡수에 이용되었다는 것을 증명해준다. 이러한 결과는 질소고정 능력이 높은 줄기 근류를 형성하는 Sesbania의 지상부를 녹비환원 했을 경우에도 후작물의 생육 촉진 효과를 확인 할 수 있었다. 한편 모든 작물에서 지상부 환원에 의한 후작물의 생육 억제가 나타났는데 이것은 부숙되지 않은 유기물인 녹비의 분해초기에 일어나는 미생물과 후작물과의 질소 경합에 의한 것으로 판단되며, 지하부 축적 질소가 이러한 경합을 완화시키는 가능성이 시사되어 녹비를 환원 할 때 근류의 활성 상황이 매우 중요하다는 것을 확인하였다. 또한 녹비환원에 의한 후작물의 초기생육 억제는 녹비작물의 종류, 생육 단계, 환원 부위에 따라 다르기 때문에 저투입 작물생산을 위한 다양한 작부체계에서 녹비작물의 적절한 선택과 후작물을 위한 적절한 환원 시기의 구명을 통하여 보다 효율적으로 이용할 수 있도록 녹비작물과 후작물 간의 특성을 충분히 고려해야 할 필요가 있다. 지속농업의 목적은 화학적으로 합성한 물질의 과용으로부터 나타나는 피해를 최소한으로 줄이고, 자연자 원의 순환 및 보존, 생물다양성의 유지를 통해 농업생태계의 생산성을 유지하는 동시에 농업환경을 오염시키 지 않아야 한다. 본 연구결과들은 콩과녹비작물의 지하부 축적 질소가 후작물의 질소 흡수를 촉진시켜 생육이 양호해졌으며, 이들 콩과녹비작물의 잠재력이 바이오매스 생산량 뿐 만아니라 생육기간동안 뿌리의 질적인 변화(질소고정능력)에 의존한다는 것을 의미한다. 향후 연구에서는 이들 녹비작물에 의해 생산된 질소량의 평가, allelochemicals의 동정을 통하여 후작물에 영향을 미치는 생육억제효과와 고정된 공중질소를 후작물이 효율적으로 이용하기 위한 기술 및 이산화탄소 흡수 등 공익적인 기능도 규명되어야 할 것이다.
