시설재배지와 조림지 토양 및 천층지하수 영양물질 환경평가

Abstract

우리나라 농업유역에서는 토양침식, 유출, 침투 등의 다양한 경로로 영양물질이 배출되고 있으며, 일부 농업유역은 과다시비로 인한 영양물질 과잉현상이 심화되고 있다. 본 연구에서는 농업유역 중 최근 면적 및 규모가 증가하고 있는 시설재배지 및 바이오매스 생산, 과실수 생산 및 종자보존 등에 활용되는 조림지에서 관비 및 액비시용에 따라 토양 내 영양물질 지하침투 환경영향을 분석하기 위하여 모니터링 시스템을 구축하고 토양수, 토양 지하수 등의 수질에의 영향을 분석 하였다. 시설재배지와 조림지에서 영농에 따른 영양물질 지하침투 환경영향평가를 위하여 SALTMED 및 RZWQM 모형의 적용성을 평가하였다. 시설재배지에서는 SALTMED 모형을 이용하여 점적관개에 따른 토양 내 수분 거동 특성을 파악하고, 질소 및 염분의 변화를 분석하였으며, 천층지하수로의 영향을 파악하였다. 조림지에서는 RZWQM 모형을 이용하여 강우에 따른 산림에서의 토양수분 변화를 모의하고, 저농도액비 시용에 따른 영양물질 거동을 모의하여, 액비시비에 따른 영향을 평가하였다. 시설재배지에서 모니터링 결과, 토양 및 토양수에서 전반적으로 영양물질의 농도가 높았다. 특히, 토양수 모니터링 결과, NO3-N 및 EC 가 전 토층에서 높았으며, 일부 하부토층에서는 상부토층보다 농도가 높은 경우도 있었다. 시설재배지에서 SALTMED 모형 모의 결과, 토양수분, 질소가 150 cm 토층에서 질소 및 EC가 과다 추정 되었으나, 모델 검보정 결과가 토층 내 패턴을 반영하고 있었다. 시설재배지에서 모니터링 분석결과 기반 과거 토지이용, 천층지하수위, 기비와 추비, 관개간격을 고려한 시나리오를 구성하여 모델링 기반 영양물질 환경을 평가 한 결과, 일정한 주기로 관개 및 시비하는 것이 영양물질 지하침투량 및 집적량을 감소시키고 생산량을 유지시켰다. 논에서 시설재배지로 전환 시 심토의 논토양에서 배수 불량으로 인한 영양물질 집적 가능성이 컸으며, 천층지하수위가 높은 지역에서과다관개시 지하수로의 직접적인 영향이 클 것으로 판단되었다. 조림지에서의 토양 모니터링 결과, 전반적으로 표층에서는 무처리구와 비교하여 저농도액비처리구에서 영양물질 농도가 높았으나, 통계적으로 유의미한 차이는 없었다. 조림지 토양수 모니터링 결과, NO3-N 농도는 3개 모니터링 지역에서 저농도액비 처리구에서 높게 나타났으며, 특히, 부숙이 덜된 액비를 수목의 생육이 정지된 시점에 과다 시비할 경우 일부 영양물질이 천층지하수로 침투될 가능성도 배제할 수 없었다. 조림지에서 RZWQM 모형 모의 결과, 토양수분은 전체적인 모의치가 실측치를 잘 반영하였다. 질소의 경우, 모의치가 실측치의 최솟값과 최댓값사이에 존재하면서 경향성을 잘 반영하였다. 조림지에서 모니터링 분석결과를 기반으로 부숙이 잘된 저농도 액비와 부숙이 덜된 고농도 액비 시용과 장기 모의, 강수사상, 시비시기를 고려하여 시나리오를 구성하여, 모델링 기반 영양물질 환경평가를 하였다. 저농도액비를 시비할 경우에는 부숙여부를 판단하여야 하며, 강수 발생일과 전·후에 시비할 경우 영양물질 지하침투량을 증가시켰으며, 선행토양수분함량이 높은 여름철 시비는 저농도액비의 유출을 증가시키므로, 강수가 많은 시기에는 저농도액비 시비를 피하는 것이 좋을 것으로 판단된다. 본 연구 결과는 향후 농업유역의 수질보전대책 수립에 있어 시설재배지와 조림지의 현황과 관리 가이드라인을 제시할 수 있을 것이다.