<h1>서론</h1><p>최근 양분총량제 도입을 앞두고 양분수지(양분의 투입과 소모 간 차이)에 대한 관심이 높아지고 있으나, 그간 우리나라는 OECD 국가 중에서 질소성분 기준 가장 많은 양분 투입국으로 알려져 있다. 이미 Lim(1996)은 화학비료를 적절하게 관리하고 사용하여 과다 투입된 양분이 없다면 토양과 수질 오염이 없는 진정한 친환경 농업을 할 수 있으며 화학비료를 사용하지 않고 유기성 부산물비료에만 의존하는 지금의 환경농업은 농업 수량 감소뿐 아니라 토양의 질 변화, 불량한 비료에 의한 토양오염 및 농산물의 안정성, 외인성 잡초 및 병원균의 도래 등을 초래할 수 있어 토양 별, 작물생육 별 최적, 최소의 사용과 환경 친화적인 비료의 개발이 필요하다고 하였다.</p><p>이번 연구는 이러한 시대적 요구에 부응하여 우리나라에서 가장 많이 사용하고 있는 요소비료의 효율성을 높이고자 하는 것이다. 요소비료는 \( 45 \% \) 이상의 질소성분으로 질소비료 중 가장 질소성분이 높지만 살포시 각종 식물 및 토양미생물에서 분비되는 요소 가수분해 효소인 urease에 의해 가수분해되어 탄산암모늄을 거쳐 이산화탄소와 암모니아로 분해된다. 특히 첨가된 질소 중 약 \( 40 \% \)가 특정 환경 조건하에서 \( \mathrm{NH_{3}} \)로 손실되며 합성 비료에서 약 \( 10\)-\(14 \% \)의 질소가 휘발을 통해 손실된다. 이와 같은 질소의 손실은 경제적으로 문제가 될 뿐만 아니라 \( \mathrm{N_{2}O} \)의 발생으로 이어져 온실효과를 일으키기도 한다. 토양에서 암모니아의 방출은 부영양화를 일으킬 수 있으며 작물의 발아와 성장에 대하여 저해 작용을 유발하며 아질산태와 암모니아에 의한 독성을 나타내게 한다.</p><p>따라서 토양에서 암모니아의 휘산을 감소시키기 위해 적절한 시기에 적절한 양의 질소 비료 사용, 관개수 조절 등 여러 가지 방안들이 연구되었으며 완효성 질소질 비료에 대한 연구도 진행되고 있다. 완효성 질소질 비료는 속효성 질소질 비료와는 달리 암모니아태 질소, 질산태 질소로의 분해가 늦은 것이 특징으로 작물 생육 후기까지 작물요구에 충분한 양분을 공급하고 환경에 유해한 영향을 감소시킬 수 있다.</p><p>최근까지 요소 시비 후 urea의 가수분해를 조절하여 토양에서 질소가 유출되는 것을 막기 위해 urease 활성을 저해하기 위한 연구가 활발히 수행되고 있다. 토양 중 urease는 부식물 혹은 토양 교질물에 의하여 보호되어 그 활성을 나타내기에 안전한 형태로 존재하는 것으로 알려져 있다. 또한 토양에서 urease 활성은 환경적 조건에 의해 영향을 받는데 \( \mathrm{pH} \), 온도, 수분함량, 유기물 함량, 총 질소 함량, CEC, 점토와 미사 함량 등에 의해 영향을 받는다. 토양에 시용되는 다양한 토양 개량제, 비료, 농약류, 중금속 등에 의해서도 그 활성이 증가 또는 억제 되는 것으로 알려져 있다. 현재까지 개발된 urease 활성 저해제로는 p-benzoquinone류, hydroxyquinone, heterocyclic sulfur 화합물류, substituted urea herbicide 류, phosphoroamide류 등이 있다. 또한 결명, 쑥, 목재타르 추출물 등 천연물에서 urease 활성 저해제를 찾고자 하는 연구도 있었다. 하지만 기존에 수많은 요소분해 저해제 중 고독성 화학합성물은 사용이 금지되었으며 천연물로서 사용되는 요소분해 저해제는 아직까지 없는 실정이다.</p><p>현재 세계적으로 가장 안정되게 사용되는 urease inhibitor는 N-(n-butyl) thiophosphoroic triamide (NBPT)로 주로 외국에서 대단위 농장규모에서 사용되고 있으며 요소중량 대비 약 \( 0.045 \% \)의 낮은 농도에서도 사용가능하나 우리나라에서는 아직까지 사용된 실적이 없다. 따라서 본 연구에서는 목초액의 요소분해 억제 효과를 평가하여 NBPT와 같이 실제적으로 농업에 사용할 수 있는 친환경 천연 urease inhibitor 개발에 보탬이 되고자 한다. 목초액의 urease 억제효과를 발표한 바 있으나 암모니아 분석을 Kjeldahl 증류법으로 하였기 때문에 정확하나 많은 시간과 노력이 소모되어 재검증과 목초액 내 성분을 탐색할 때 어려움이 있었다.</p><p>이번 연구에서는 indophenol blue법을 활용하여 정확하면서도 쉽고 빠른 측정방법을 확립하여 urease 저해효과를 갖는 목초액 내 성분뿐만 아니라 다양한 천연물질을 탐색하는데 도움이 되고자 하였다. 요소비료와 함께 목초액을 사용하면 암모니아 휘산으로 인한 손실을 줄일 수 있어 식물에 공급되는 질소의 효율을 증진시킴과 동시에 토양에 공급되는 질소비료의 총량을 절감하여 친환경 농업에 도움이 될 것으로 판단된다. 본 연구에서는 천연물질인 목초액의 토양 중 urease 활성 저해, 반응속도 측정 및 저해 기작과 토양 내 요소가수분해 억제에 대한 효과를 종합적으로 평가하였다.</p>
요소비료는 무엇으로 분해되나요?
이산화탄소와 암모니아