고농도 및 저농도 비소 시험포장 토양에 여러 유기물을 처리한 후 토양용액의 비소 농도를 모니터링하였다. 결과적으로, 유기물 처리 토양에서 비소 농도가 무처리구에 비해 최대 1.7배 높았으며, 이는 이앙 후 67-112일 기간 동안도 비슷하게 유지되었다. 또한, 유기물 처리구의 비소 농도는 시간이 지남에 따라 감소하는 경향을 보였다. 고농도 비소 토양의 경우 토양용액의 비소 농도와 철 농도, 용존유기탄소(DOC)와 유의한 상관관계를 보였으며, 저농도 토양에서는 철과의 상관관계가 유의하였다.
<h1>결과 및 고찰</h1> <h2>유기물 시용에 따른 토양환경 변화</h2> <p>시험포장 조성 후 탄질비가 서로 다른 유기물(미강, 볏짚, 돈분 퇴비, 우분퇴비, 계분퇴비 및 가축분뇨액비)을 토양 중 충 비소 농도가 \( 53 \mathrm{mg} \mathrm{kg}^{-1} \) (고농도) 및 \( 28 \mathrm{mg} \mathrm{kg}^{-1} \) (저농도)인 시험포장 토양에 처리구별로 시용 후 벼 생육기간 중 토양용액의 비소 농도를 모니터링한 결과, 고농도 비소 토양의 경우 벼 이앙 후 55일(유수형성기 초기)- 110 일(등숙기) 기간의 비소 농도는 유기물 처리구에서 평균 \( 0.44-1.15 \mathrm{mg} \mathrm{L}^{-1} \) 의 범위로 무처리구의 평균 \( 0.42-0.66 \mathrm{mg} \mathrm{L}^{-1} \) 에 비해 최대 약 1.7 배의 농도를 나타냈다. 이앙 후 경과일수에 따라 돈분퇴비, 가축분뇨액비, 미강 처리에서 무처리구와 유의한 농도 차이를 보였으며 특히, 돈분퇴비의 경우 이앙 후 55일과 77 일에 평균 \( 1.07-1.15 \mathrm{mg} \mathrm{L}{ }^{-1} \) 로 다른 처리에 비해 상대적으로 높은 농도를 나타내었다(Fig. 1). 이와 같은 결과는 이앙 후 67-112일 기간 유기물 처리구의 토양용액 중 비소 평균 농도가 무처리구의 \( 0.2-1.0 \mathrm{mg} \mathrm{L}^{-1} \) 와 비교하여 undefined 농도 차이는 다소 낮았으나 유사한 유기물 처리의 영항을 보여주었다. 시간 경과에 따른 유기물 처리구의 토양용액 중 비소의 평균 농도는 이앙 후 55일의 \( 0.88 \mathrm{mg} \mathrm{L}^{-1} \) 에서 이앙 후 110 일의 \( 0.57 \mathrm{mg} \mathrm{L}^{-1} \) 로 감소하는 경향이었다.</p> <p>같은 기간 저농도 토양의 경우 토양용액 중 평균 비소 농도는 유기물 처리구에 따라 \( 0.12-0.50 \mathrm{mg} \mathrm{L}^{-1} \) 로 무처리구의 \( 0.14-0.30 \mathrm{mg} \mathrm{kg}^{-1} \) 에 비해 다소 높은 경향이었으나 유의한 차이는 나타나지 않았으며, 처리구별로 비교 시 고농도 토양의 토양용액 중 비소 농도는 저농도 토양의 약 1.9-3.6배로 상대적으로 높은 농도를 나타내었다. 시간 경과에 따른 저농도 토양 유기물 처리구의 토양용액 중 비소의 평균 농도는 이앙 후 55 일의 \( 0.35 \) \( \mathrm{mg} \mathrm{L}^{-1} \) 에서 이앙 후 110 일의 \( 0.14 \mathrm{mg} \mathrm{L}^{-1} \) 로 점차 감소하였다 (Fig. 1).</p> <p>고농도 비소 토양에서 이앙 후 55-110일 기간의 토양용액 중 비소 농도는 토양용액의 철 농도와 고도의 유의한 정의 상관관계를 보였고 망간과는 이앙 후 93-110일 기간에 유의한 정의 상관관계를, 용존유기탄소(DOC)와는 이앙 후 93 일에 유의한 정의 상관관계를 보였으며, 저농도 토양의 경우에는 전체 기간에서 철과 고도로 유의한 정의 상관 관계를 보였다(Table 4, Fig. 2). 담수 토양에서 용출된 비소와 철의 높은 상관 관계는 미생물이 유기물을 탄소원으로 이용, 산소를 소모함에 따라 산화환원전위가 낮아지고 그 결과 철 (수)산화물의 환원적 용해로 비소가 용출-1 되었기 때문으로 판단된다. 고농도 비소 토양에서 이앙 후 93일에 토양용액 중 비소와 DOC 사이에 유의한 정의 상관을 보인 것은 다른 연구결과와 유사하며, 용존 유기물이 비소와 가용성 착물을 형성 하거나 유기물이 토양 표면에 있는 이온교환 자리의 비소를 탈착하였기 때문으로 판단된다. 그러나 저농도 비소 토양에서는 고농도 토양에서 나타난 토양용액 중 비소와 망간 및 DOC 사이의 정의 상관관계는 관찰되지 않았으며(Table 4), 토양용액 중 비소와 DOC의 농도분포를 벼의 생육 시기별 구분 없이 통합하여 상관분석을 수행한 결과 고농도 토양의 경우 고도로 유의한 정의 상관을 보인 반면, 저농도 토양의 경우에는 상관성이 나타나지 않았다(Table 4, Fig. 3). 망간 (수)산화물과 결합한 비소는 철 (수)산화물의 경우보다 낮은 산화환원전위에서 망간 (수)산화물이 환원 될 때 담수 토양의 용액으로 용출되어 유효도가 증가한다. 고농도 비소 토양에서 토양 용액 중 비소와 망간 농도 사이에 이앙 후 93일 이후에 유의한 정의 상관관계를 보인 것은 이 시기의 환원전위가 망간 (수) 산화물의 횐원을 유발하는 수준으로 더 낮아짐에 따라 결합 상태에 있던 비소가 용출된 결과로 추측되며, 저농도 비소 토양의 경우 토양용액 중 비소와 망간의 농도분포를 시기별 구분없이 통합하여 상관분석을 수행한 결과 고농도 토양과 마찬가지로 고도로 유의한 정의 상관을 보였다(Table 4). 이와 같은 결과로부터 유기물 시용에 따른 논토양 중 비소의 용출에는 철 및 망간 (수)산화물의 환원적 용해가 비소와 가용성 착물을 형성하거나 토양 표면의 이온교환에 의해 비소를 탈착하는 DOC 보다 상대적으로 큰 영향을 미친 것으로 판단된다.</p> <p>시간 경과에 따른 고농도 토양 무처리구 토양용액의 \( \mathrm{pH} \) 는 이앙 후 55일의 6.6 에서 이앙 후 110 일의 6.8 로 미미하게 상승하였고 유기물 처리구의 \( \mathrm{pH} \) 는 같은 기간 6.5-6.7에서 6.7-6.8로 상승하여 처리구 사이에 큰 차이는 나타나지 않았다. 저농도 토양의 경우에도 무처리구 토양용액의 \( \mathrm{pH} \) 는 이앙 후 55일의 6.7 에서 이앙 후 110 일의 6.9로 소폭 상승하였고 유기물 처리구의 \( \mathrm{pH} \) 는 같은 기간에 6.6-6.7에서 6.8로 상승하여 처리구 사이에 큰 차이는 나타나지 않았다. Marin 등은 \( \mathrm{pH} \) 가 낮을수록 토양 내 용존 비소의 농도는 증가한다고 하였으며, 본 연구에서 도 처리구의 \( \mathrm{pH} \) 변이는 크지 않았으나 벼 이앙 후 55-110일 기간에 \( \mathrm{pH} \) 와 토양용액의 비소 사이에 유의한 음의 상관을 보였다(Pearson \( \mathrm{r}=-0.573 \sim-0.719, p=0.004 \sim 0.032 \) ).</p>