Effects of Combined Application of Goat Dung Manure and NPS Fertilizers on the Growth and Yield Parameters of Hot Pepper

기술 요약: 고추의 생육 및 수확량 매개변수에 대한 염소 분변 퇴비와 NPS 비료의 혼합 적용 효과

문제 제기
고추(Capsicum annuum L.)는 에티오피아, 특히 티그라이(Tigray) 지역에서 매우 중요한 현금 작물이자 주요 식량 자원이다. 그러나 이 지역의 농업 생산성은 집약적 경작, 과도한 방목, 비료 사용 감소로 인한 토양 비옥도 저하로 인해 제약을 받고 있다. 무기질 비료는 작물 생산에 필수적이지만, 이를 지속적으로 고율로 사용할 경우 토양 성능을 저하시킬 수 있으며, 높은 비용과 희소성으로 인해 소농들이 접근하기 어렵다. 반면, 염소 분변 퇴비와 같은 유기질 비료는 현지에서 조달 가능하고 비용이 저렴하며 토양 건강에 유익하지만, 무기질 원천에 비해 즉각적인 영양 밀도가 부족할 수 있다. 본 연구는 토양 특성, 작물 생육 및 수확량을 향상시키면서도 농민들이 감당할 수 있는 경제적이고 최적화된 유기질(염소 분변 퇴비) 및 무기질(NPS) 비료의 조합을 식별할 필요성을 다룬다.

연구 방법
본 연구는 에티오피아 티그라이 주 탄콰 믈라쉬(Tanqua Mlash) 지구에서 관개 조건 하에 "마레코 파나(Mareko fana)" 고추 품종을 대상으로 수행되었다. 실험 설계는 3반복의 난괴법(Randomized Complete Block Design, RCBD)을 사용하였다.

• 처리구: 국가 권장 무기질 비료 시비량(NPS: 질소, 인, 황)의 다양한 백분율과 염소 분변 퇴비(GD)를 기준으로 16가지 처리 조합을 구성하였다. 무기질 시비량은 권장량(84 kg N, 76 kg P₂O₅, 14 kg S ha⁻¹)의 25%에서 100% 사이였으며, 유기질 시비량은 10 t ha⁻¹ 대비 25%에서 100% 범위였다.
• 토양 분석: 처리 적용 전과 수확 후에 토양 샘로를 채취하여 질감, pH, 유기 탄소, 총 질소, 가용 인, 양이온 교환 용량(CEC) 및 교환성 양이온을 포함한 물리화학적 특성을 분석하였다.
• 데이터 수집: 생육 단계 매개변수(개화 일수, 결실, 수확 기간), 생장 특성(초장, 캐노피 직경, 가지 수), 수확 성분(과실 수, 길이, 너비, 무게, 총 수확량, 상품 수확량 대 비상품 수확량)에 관한 데이터를 수집하였다.
• 경제성 분석: 각 처리구의 총 현장 이익(GFB), 순 이익(NB), 한계 수익률(MRR)을 결정하기 위해 CIMMYT(1988) 지침에 따른 부분 예산 분석을 실시하였다.

주요 결과

• 토양 특성: 실험 부지는 초기에 사양질 양토(sandy clay loam)를 보유하고 있었으며, 유기 탄소(1.3%)와 총 질소(0.1%)는 낮았으나 pH(8.04)와 CEC는 높았다. 혼합 비료의 적용은 유기물, 총 N, 가용 P 및 교환성 양이온(K, Ca, Mg)을 증가시켜 토양 특성을 유의미하게 개선하였다.
• 생육 단계 및 생장: 혼합 적용은 개화 일수와 수확 기간에 유의미한 영향을 미쳤다. 높은 비율의 혼합 비료(특히 100% NPS + 10 t ha⁻¹ GD)는 낮은 비율(65.4일)에 비해 개화(69.2일)를 지연시켰는데, 이는 강화된 영양 생장에 기인한다. 초장과 가지 수는 높은 시비량에서 유의미하게 증가하였으며, 가장 높은 초장(50.28 cm)과 가장 많은 가지 수는 100% NPS + 10 t ha⁻¹ GD 처리구에서 관찰되었다.
• 수확 성분:
  • 총 수확량: 가장 높은 총 과실 수확량(5,822.6 kg ha⁻¹)은 75% NPS(63 kg N ha⁻¹)와 10 t ha⁻¹ 염소 분변 퇴비를 조합한 처리구(T5)에서 달성되었다.
  • 과실 무게: 가장 무거운 개별 과실(7.85 g)은 100% NPS + 7.5 t ha⁻¹ GD 처리구에서 기록되었다.
  • 과실 길이: 가장 긴 과실(8.40 cm)은 50% NPS + 10 t ha⁻¹ GD 처리에 의해 생산되었다.
  • 유의성: 대부분의 수확 매개변수는 혼합 적용 시 유의미한 개선을 보였으나, 과실 너비와 비상품 수확량은 처리구 간 유의미한 차이를 보이지 않았다.
• 경제적 타당성:
  • 가장 높은 순 이익(1,004,068 ETB ha⁻¹)을 보인 처리는 75% NPS + 10 t ha⁻¹ GD였다.
  • 그러나 한계 수익률(MRR) 분석 결과, 권장 무기질 비료의 50%와 7.5 t ha⁻¹ 염소 분변 퇴비를 조합한 처리가 농민들에게 가장 유리한 경제적 수익을 제공하는 것으로 나타났다. 이 처리는 23,197.4%의 MRR을 기록하였다(1 ETB를 투자할 때마다 약 231.97 ETB의 수익을 의미).
  • 몇몇 고투입 처리구들은 "지배(dominated)"되는 것으로 확인되었는데(낮은 비용의 대안보다 순 이익이 낮음), 이는 투입량이 특정 지점을 넘어서면 비례적인 경제적 이득을 가져다주지 못함을 시사한다.

의의 및 주장
본 논문은 염소 분변 퇴도와 NPS 비료의 혼합 적용이 단독 적용보다 농학적으로 우월하며, 토양 비옥도와 고추 생산성을 유의미하게 향상시킨다고 결론짓는다. 구체적으로, 본 연구는 다음과 같이 주장한다:

1. 농학적 우월성: 10 t ha⁻¹ 염소 분변 퇴도를 75%의 권장 무기질 비료(63 kg N + 57 kg P₂O₅ + 10.5 kg S)와 함께 적용하는 것이 가장 높은 생장 및 수확 매개변수를 제공한다.
2. 경제적 실행 가능성: 더 높은 수확량은 100% 무기질 비료와 높은 유기질 투입량에서 달성되지만, 7.5 t ha⁻¹ 염소 분변 퇴도와 권장 무기질 비료 50%를 조합한 처리가 농민들에게 가장 경제적으로 실행 가능한 옵션으로 식별되었다. 이 조합은 높은 투자 수익을 제공하며 소농들이 채택하기에 합리적인 것으로 간м된다.
3. 지속 가능성: 본 연구는 염소 분변 퇴도가 값비싼 화학 비료의 지속 가능하고 비용 효율적인 대안이 될 수 있으며, 이를 통해 생산성을 저해하지 않으면서도 무기질 비료 사용을 줄여 연구 지역의 토양 퇴화와 경제적 제약을 해결할 수 있다고 상정한다.

저자들은 많은 비료 조합이 농학적으로 우월하지만, 그 수용 여부는 경제적 실행 가능성에 달려 있으며, 따라서 50% 무기질 + 7.5 t 유기질 조합이 해당 연구 지역을 위한 권장 관행임을 강조한다.