Assessment of Sewage Sludge Application with Beneficial Microbial Inoculants on Fenugreek Productivity in Sandy Loam Soil

기술 요약: 사양토에서 유익한 미생물 접종제가 포함된 하수 슬러지 살포가 호로파 생산성에 미치는 영향 평가

문제 제기
현대 농업 생태계는 생물량 축적과 비료 이용 효율을 최적화하기 위해 주요 다량 원소인 질소(N), 인(P), 칼륨(K)의 균형 잡힌 공급을 필요로 한다. 우타르 프라데시주 상부 강가 평원과 같은 지역에서 흔히 볼 수 있는 사양토는 유기물 함량이 낮고 영양분 보유 능력이 제한적이라는 특징이 있다. 합성 비료가 영양 결핍을 해결해주기는 하지만, 환경 저해 없이 토양 비옥도를 높이기 위해 유기물 개량제와 바이오 비료를 통합하는 지속 가능한 전략이 필요하다. 식용 및 약용 가치가 높은 콩과 작물인 호로파(Trigonella foenum-graecum L.)는 이러한 통합 영양 관리 관행을 조사하기 위한 모델 역할을 한다. 본 연구는 하수 슬러지, 화학 비료, 미생물 접종제의 시너지 효과를 통해 사양토에서의 호로파 생산성을 극대화하는 과제를 다룬다.

연구 방법
본 현장 실험은 2023–24년 라비(Rabi) 시즌 동안 우타르 프라데시주 프라야그라지에 위치한 샘 히긴보텀 농업 기술 과학 대학교의 토양 과학 연구 농장에서 수행되었다. 해당 지역은 아열대 기후와 사양토를 특징으로 한다. 연구에는 세 번의 반복구가 포함된 난괴법(Randomized Block Design, RBD)이 사용되었다.

실험 설계에는 NPK 비료 시비율(권장량의 0%, 50%, 100%), 하수 슬러지(0, 15, 30 t ha⁻¹), 그리고 미생물 접종제(Rhizobium 및 인산 가용화균 - PSB)의 변동을 포함한 18가지 처리가 포함되었다.

• 접종: Rhizobium은 종자 1kg당 2g의 비율로 종자 처리되었으며, PSB는 파종 시 토양에 3 kg ha⁻¹의 비율로 적용되었다.
• 슬러지 살포: 하수 슬러지는 현장에 균일하게 살포되었다.
• 측정 항목: 생장 특성(초장, 분지 수)은 파종 후 30일(30 DAS)과 50일(50 DAS)에 기록되었다. 수확 특성으로는 꼬투리 길이, 식물체당 꼬투리 수, 꼬투리당 종자 수, 천립중(1000알 종자 무게), 종자 수율(q ha⁻¹)을 측정하였다.

주요 기여 및 결과
본 연구는 통합 영양 관리가 호로파의 성장과 수확에 미치는 영향을 평가하였다. 결과에 따르면, 도시 하수 슬러지와 바이오 접종제의 병용 살포는 특히 생물학적 이용이 가능한 인과 질소의 원소 영양분 가용성을 유의미하게 높였으며, 이는 대조군에 비해 식물 생장 발달과 종자 품질의 뚜렷한 개선으로 이어졌다.

• 생장 특성: 100% NPK, 30 t ha⁻¹ 하수 슬러지, 그리고 Rhizobium을 결합한 처리구(T18)는 최대 초장(30 DAS에서 39.1 cm, 50 DAS에서 54.1 cm)과 식물체당 최대 분지 수(30 DAS에서 4.1개, 50 DAS에서 5.2개)를 기록하였다. 이 값들은 대조구(T1: 0% NPK + 0 슬러지 + 0 접종제)가 기록한 초장(각각 28.2 cm 및 47.1 cm)보다 유의미하게 높았다.
• 수확 특성: T18 처리는 꼬투리 길이(12.5 cm), 식물체당 꼬투리 수(27.8개), 꼬투리당 종자 수(14.9개), 천립중(12.47 g)에서 가장 높은 값을 나타냈다.
• 종자 수율: 최대 종자 수율인 19.92 q ha⁻¹는 T18 처리구에서 달성되었다. 이는 대조 처리(T1)에서 관찰된 최소 수율인 13.27 q ha⁻¹보다 유의미하게 높았다. T17(100% NPK + 30 t SS + PSB)이 19.78 q ha⁻¹로 그 뒤를 바짝 쫓았다.

데이터는 NPK, 하수 슬러지, 바이오 비료의 수준이 높아질수록 성장 및 수확 매개변수가 향상되는 양의 상관관계를 보여주었다. 무기물 투입, 유기물 개량제, 바이오 접종제 간의 시너지 상호작용은 근권(rhizosphere)의 영양분 가용성, 엽록소 합성 및 광합성 능력을 최적화하였다.

의의 및 주장
본 논문은 화학 비료, 하수 슬러지, 유익한 미생물 접종제의 통합 관리가 사양토에서 토양 비옥도와 농업 생산성을 높이는 지속 가능한 경로를 제공한다고 주장한다. 구체적으로, 본 연구는 다음과 같이 제안한다:

1. 시너지 효과: 하수 슬러지와 Rhizobium 및 PSB의 결 조합은 유기물 분해, 불용성 인산 가용화, 그리고 생물학적 질소 고정에 대한 시너지 효과를 유도한다.
2. 환경 지속 가능성: 이러한 관리 관행은 환경에 위협을 가하지 않으면서 작물 수율과 토양 비옥도를 높일 수 있으며, 잠재적으로 합성 비료에 대한 의존도를 줄일 수 있다.
3. 최적 전략: 100% NPK와 30 t ha⁻¹ 하수 슬러지 결합 및 Rhizobium 접종(처리 T18)은 연구된 조건 하에서 호로파 생산성을 극대화하는 데 가장 효과적인 전략이다.

저자들은 이러한 통합 영양 관리 관행이 토양의 생물학적 기능과 물리적 구조를 크게 향 향상시켜, 호로파와 같은 콩과 작물의 영양 요구를 충족시키면서 생태적 탄력성을 키울 수 있다고 결론짓는다.