1. 서 론
현재 우리나라는 도로공사 및 각종 건설공사로 인해 급격히 비탈면 발생이 증가되고 있어 경관적, 생태적으로 국토의 훼손이 심각한 수준에 이르고 있다. 고속도로 비탈면 공사에서는, 안정성을 기하기 위하여 계단식 옹벽, 콘크리트 격자틀 붙이기, 숏크리트, 낙석방지망덮기 등의 인공구조물이 이용1)되고 있으나, 구조적인 안정을 가지는 범위 안에서 인공적인 구조물보다는 주변경관과 조화를 이룰 수 있는 생태적인 녹화공법이 선호되고 있다.2)
국내 고속도로의 비탈면 경사도는 대부분 녹화식물의 생장이 불량한 35-60° 경사로서 초본류를 이용한 초기녹화에 치중함으로, 장기적 유지 관리가 부족한 실정이다. 이때, 훼손된 비탈면의 친환경적인 복원을 위하여 사면안정성 및 생육 기반이 용이한 녹화소재 개발이 필요하다.3)
비탈면 식생기반재를 구성하는 원료 중 토양안정을 위한 녹화용 접착제로 guar tackifier, polyacrylamide tackifier, cellulose methyl starch 등이 주로 사용되며, 토양을 안정시키고, 수분이 증산되는 것을 억제함으로써 수분공급을 원활히 하여 종자의 발아를 촉진시켜주는 역할을 한다. 또한 식물의 생육조건이 불량한 절토 및 성토비탈면에서 강우 시에도 토양의 유실 또는 붕괴가 발생하지 않도록 토양구조의 점착력과 결속력을 지니게 하는 기능적 특성을 가져야 한다.4) 폐기되는 종이류는 충분한 fiber를 함유하고 있으므로, 보조자재로 이용된다면 자원의 재활용 및 원료의 원가 절감에도 도움이 되리라 판단된다.
Choi 등5)은 다양한 채소 작물 재배 시, 제지 슬러지의 적용 가능성 여부를 확인하고자 원예용 상토와 제지슬러지의 배합에 따른 들깨 생육반응을 연구하였고, Choi와 Park6)은 도시농업에 제지 슬러지의 상토로서의 적용 가능성을 검토하기 위하여 원예용 상토와 제지 슬러지의 혼합비율이 상추의 생육에 미치는 영향을 연구하였다. 또한 Lee 등7)은 제지슬러지를 이용하여, 플라스틱 공정 육묘 포트를 대체하기 위한 연구를 수행하였고, Kim 등8)은 제지슬러지 소각재를 이용한 비닐멀칭 대체 소재를 개발하고자 하였으며, Jeong 등9)은 제지슬러지의 육묘용 상토로서의 이용 가능성을 알아보기 위한 연구를 수행하였다. 이와 같이 폐기되는 제지를 이용한 인공상토 개발에 대한 연구는 다양하게 이루어졌으나, 실제 현장 적용에 따른 물리화학적인 특성 변화, 시간 경과 시 안정성 등에 대한 검토는 미진한 상황이다.
본 연구에서는 폐골판지를 이용하여 식생기반재를 제조하고, 40°의 토양 비탈면에 적용 후, 시간경과에 따른 물리화학적 특성 및 생육 특성을 모니터링 하고, 토양 질지수(soil quality index)를 평가함으로써, 비탈면 녹화용 소재로서의 적용가능성을 검토하였다.
2. 재료 및 방법
2.1 공시재료 및 공시종자
사용된 폐지는 G대학교 구내에서 수집된 폐골판지(old corrugated container, OCC)를 표준해리기(SJTM-011, SEJIN, Korea)를 이용하여 3,000 rpm에서 30분간 해리 후, 기건시켜 이용하였으며, 피트모스(20-80 mesh size sphagnum, Sunshine, Canada), 목재톱밥(20-80 mesh size, Y사, Daegu, Korea) 및 펄라이트(0.2-0.8mm, 삼손, Seoul, Korea)는 시중에 판매하는 제품을 구입하여 사용하였다.
공시종자는 목본류인 싸리(Lespedeza bicolor, D사, Seongnam, Korea)를 구입하여 사용하였다.
2.2 식생기반재 조제
식생기반재는 톱밥식생기반재 및 폐골판지식생기반재 2종으로 조제하였다. 톱밥식생기반재는 피트모스, 펄라이트, 톱밥을 각각 3:1:6(w/w/w) 비율로 혼합하여 조제하였고, 폐골판지식생기반재는 피트모스, 펄라이트, 톱밥, 해리한 폐골판지를 각각 3:1:3:3(w/w/w/w) 비율로 혼합하여 제조하였다. 제조된 톱밥식생기반재 및 폐골판지식생기반재에 각각 현장 토양 50%씩 혼합하여, 톱밥식생기반재 50% 혼합토양 및 폐골판지식생기반재 50% 혼합토양 2종을 조제하였으며, 대조구는 비탈면 야외포트 실험구 조성지의 현장 토양으로 하였다.
2.3 비탈면 소규모 야외포트 실험구 조성
국내의 고속도로 비탈면 경사도와 유사한 실험구 조성을 위하여 경남 진주시 가좌동 1056-1번지의 경사지(동향사면 40°)에 비탈면 야외포트 실험구를 조성하였으며, 포트조성을 위하여 40° 경사지 지면에 7.5×7.5×7.5 cm 정사각형 모양의 육면체 포트 8개를 1세트로 하여, 총 6세트를 설치하였다.
토양(soil), 톱밥식생기반재(sawdust-growing me-dia; 100%), 폐골판지식생기반재(waste paper-grow-ing media; 100%), 톱밥식생기반재 50% 혼합토양(soil + sawdust-growing media mixture; 50%+50% (w/w)) 및 폐골판지식생기반재 50% 혼합토양(soil + waste paper-growing media mixture; 50%+50% (w/w))을 각각의 포트에 투입하였다. 각 포트에는 목본류인 싸리 종자 50립을 각각 파종하였으며, 비탈면 야외포트 실험구의 배치도는 Fig. 1에 나타냈다.
2.4 물리화학적 특성 분석
토양 및 식생기반재의 물리화학적 특성은 농촌진흥청의 표준분석법10)에 의거하여 분석하였다.
수분 함량은 105°C 건조기에 24시간 이상 건조한 후 측정하였고, 가비중, 진비중 및 공극률은 높이 및 직경 7.62 cm, 그리고 내부용적 347.5 mL인 알루미늄 실린더를 이용하여 측정11)하였다. 토양 및 식생기반재의 pH 및 전기전도도(electrical conductivity, EC) 측정을 위하여, 시료와 증류수를 1:5(w/v)로 혼합하고, 30분 진탕하여 현탁액을 제조하였다. 현탁액의 pH는 pH meter (HI-8418, HANNA Instrument, USA)로 측정하였고, 추출한 현탁액의 여액은 EC meter(Orion 3-Star Plus, Thermo Fisher Scientific, USA)를 사용하여 전기전도도를 측정하였다. 치환성 양이온 K, Ca, Mg 및 양이온 치환용량(cation exchange capacity, CEC)은 1 N NH4OAc 용액으로 추출한 후, ICP spectrometer (OPTIMA 4300DV, PerkinElmer) 및 pH meter (HI-8418, HANNA Instrument, USA)로 측정하였다. 유기물 함량은 550°C의 회화로에서 완전히 탄화시킨 후 측정하였고, 유효인산은 Lancaster법12)에 따라 측정하였으며, 탄질비(C/N ratio)는 원소분석기(Flash 2000 Series, Thermo Fisher Scientific Inc., USA)로 탄소 및 질소의 함량을 측정 후 탄소함량에 대한 질소 함량의 비율로 계산하였다.
2.5 생육 특성 분석
투입된 싸리 종자(Lespedeza bicolor)의 발아율은 유근이 1 mm 정도 자랐을 때를 기준으로, 파종한 싸리 종자 립수에 대해 발아한 싸리 종자 립수로 계산하였고, 초장은 토양과 지상부의 경계(지제부)로부터 정단부위까지 길이를 측정하였다.
2.6 토양 질 지수(soil quality index) 평가 방법
토양 질 지수는 주성분 분석을 통해 minimum data set(MDS)를 구성하여 분석하였다. 주성분 분석은 R program(3.2.2 version)의 principal component analysis를 이용하여 분석 후, 고유값(eigenvalue)의 값이 1 이상인 주성분을 선별하였고(Principle compo-nents, PC1, PC2, PC3) 주성분 중 각각에서 가중치가 높은 지표들을 선정하여 MDS 지표로 설정하였다. 상관분석을 통해 MDS의 지표 중 다른 지표들과 상관계수가 높은 항목은 중복성을 피하기 위하여 통합식에 포함시키지 않았다.
MDS 지표를 이용한 토양 질 지수의 등급화는 curve expert program(2.0 version)을 이용하였으며 등급은 발아율을 기준으로 선정하였고, 등급화범위는 최소 0점에서 최대 1점으로 평가하였다.
2.7 통계 분석
통계분석을 위하여 각 계통의 5반복 값을 Excel을 이용하여 표준편차를 나타내었으며, 각 실험구 사이의 유의성은 SAS(Statistical Analysis System) 프로그램을 이용하여 p≤0.05 수준의 Duncan 다중 검정(Duncan’s Multiple Range Test)을 실시하였다.13)
3. 결과 및 고찰
3.1 물리적 특성
일반적으로 식생기반재는 통기성, 보수성, 흡수력, 침투속도 등의 물리성이 적절하여야 하며14) 식물 생장에 적합한 식생기반재의 물리성은 수분 함량 40-60%, 가비중 <0.4 g·m-3, 진비중 <1.4-2.0 g·m-3, 공극률 >85% 으로 알려져 있다.15)
비탈면 야외포트 실험구에 조성된 토양, 톱밥식생기반재, 폐골판지식생기반재, 톱밥식생기반재 50% 혼합토양, 폐골판지식생기반재 50% 혼합토양의 싸리종자 파종일과 30일 후, 이들의 수분 함량, 가비중, 진비중 및 공극률의 변화를 Table 1에 나타냈다.
대조구인 비탈면 토양의 수분 함량, 가비중, 진비중, 공극률은 12.5%, 1.03 g·m-3, 1.29 g·m-3, 34.75%로 불량한 물리성을 나타냈으며, 제조된 톱밥식생기반재 및 폐골판지식생기반재는 수분 함량 48.7-63.7%, 가비중 0.58-0.47 g·m-3, 진비중 0.48-0.79 g·m-3, 공극률 80.18-84.95%의 범위로 대조구인 토양에 비해 적합한 물리성을 나타냈다.
Table 1.
Physical properties of slope revegetation base materials on the field for 30 days
| Substrates | 0 day | 30 days | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Moisture (%) | Bulk density (g·m-3) | True specific gravity (g·m-3) | Porosity (%) | Moisture (%) | Bulk density (g·m-3) | True specific gravity (g·m-3) | Porosity (%) | |
| Soil (control) | 12.5±0.1d1) | 1.03±0.00a | 1.29±0.30a | 34.75±10.35b | 6.5±0.1e | 0.99±0.00a | 1.27±0.09a | 21.95±5.82b |
| Sawdust-growing media (100%) | 48.7±0.1b | 0.28±0.00c | 0.78±0.00ab | 84.95±4.39a | 52.7±4.3b | 0.18±0.02d | 0.45±0.08b | 58.22±7.84a |
| Waste paper-growing media (100%) | 63.7±1.3a | 0.47±0.00b | 0.79±0.20ab | 80.18±9.75a | 56.4±5.0a | 0.13±0.00e | 0.44±0.08b | 69.80±5.68a |
| Soil + sawdust-growing media mixture (50%+50%) | 32.0±0.5c | 0.11±0.00e | 0.78±0.30ab | 34.88±26.85b | 28.8±0.2c | 0.34±0.01c | 0.93±0.11a | 63.02±5.04a |
| Soil + waste paper-growing media mixture (50%+50%) | 61.1±0.9a | 0.13±0.00d | 0.76±0.30b | 35.82±2.76b | 30.7±6.3c | 0.46±0.01b | 1.26±0.38a | 60.60±13.49a |
톱밥식생기반재 50% 혼합토양 및 폐골판지식생기반재 50% 혼합토양에서는 수분 함량 32.0-61.1%, 가비중 0.11-0.13 g·m-3, 진비중 0.76-0.78 g·m-3, 공극률 34.88-35.82% 범위로, 토양에 톱밥식생기반재 및 폐골판지식생기반재를 각각 50% 혼합할 경우, 수분 함량, 가비중, 공극률은 감소되는 결과를 나타냈으나, 진비중은 혼합에 따른 유의성을 나타내지 않았다.
싸리 종자 파종 후, 30일이 경과한 시점에 토양, 톱밥식생기반재 및 폐골판지식생기반재의 수분 함량, 가비중, 진비중 및 공극률은 싸리 종자 파종일에 비해, 급격히 감소한 결과를 나타냈으며, 톱밥식생기반재 50% 혼합토양 및 폐골판지식생기반재 50% 혼합토양에서는 수분 함량은 감소하였으나, 가비중, 진비중 및 공극률은 증가한 결과를 나타냈다.
비탈면에서 시간이 경과함에도 우수한 물리성을 나타내는 톱밥식생기반재 50% 혼합토양 및 폐골판지식생기반재 50% 혼합토양이 식물재배에 효과적일 것으로 판단된다.
3.2 화학적 특성
식생기반재의 화학적 특성은 식물의 생장에 직접적으로 영향을 주는 인자로 안정된 pH를 유지해야 하고, 불필요한 무기양분과 유기성분의 함량이 적으며, 양이온치환용량(CEC)이 높아 완충력이 크고, 장기간 안정되어야 한다.16)
Table 2에 싸리종자 파종일과 30일 후의 토양, 톱밥식생기반재, 폐골판지식생기반재, 톱밥식생기반재 50% 혼합토양 및 폐골판지식생기반재 50% 혼합토양의 pH, 전기전도도(EC), 치환성 양이온(K, Mg, Ca), 양이온치환용량(CEC), 유기물 함량, 유효인산 및 C/N비 변화를 나타냈다.
Table 2.
Chemical properties of slope revegetation base materials on the field for 30 days
| Substrates | 0 day | 30 days | ||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| pH (1:5) | EC1) (dS· m-1) | Exchangeable cations (cmolc·kg-1) | CEC2) (cmolc· kg-1) | Organic matter (%) | Av. P2O53) (mg·kg-1) | C/N ratio | pH (1:5) | EC(dS· m-1) | Exchangeable cations (cmolc·kg-1) | CEC (cmolc· kg-1) | Organic matter (%) | Av. P2O5 (mg·kg-1) | C/N ratio | |||||
| K | Mg | Ca | K | Mg | Ca | |||||||||||||
| Soil (control) | 4.87± 0.20a4) | 0.03± 0.00e | 2.3± 0.1d | 12.3± 0.1d | 20.6± 0.2e | 25.30± 0.00d | 6.4± 0.1e | 100± 20c | 0.6e | 3.64± 0.10a | 0.03± 0.00d | 2.1± 0.2c | 11.7± 0.1e | 18.7± 0.4e | 0.59± 0.13c | 7.0± 2.2d | 100± 0.0c | 0.3e |
| Sawdust-growing media (100%) | 2.87± 0.02a | 0.29± 0.00a | 8.6± 0.1b | 18.1± 0.2b | 65.8± 0.9b | 29.11± 0.13b | 86.3± 2.5a | 2,300± 40a | 34.2a | 3.52± 0.12a | 0.26± 0.00a | 8.4± 0.3a | 18.6± 0.4b | 64.7± 0.7b | 5.94± 4.28b | 78.2± 11.1a | 2,400± 40a | 30.0b |
| Waste paper-growing media (100%) | 3.46± 0.07a | 0.17± 0.00c | 8.6± 0.1b | 18.1± 0.2b | 65.8± 0.9b | 30.29± 0.13a | 80.7± 3.3b | 2,500± 30a | 33.6b | 3.96± 0.20a | 0.08± 0.00c | 8.4± 0.3a | 18.6± 0.4b | 64.7± 0.7b | 20.97± 2.62a | 78.0± 8.3a | 2,400± 20a | 31.6a |
| Soil + sawdust-growing media mixture (50%+50%) | 3.36± 0.01a | 0.26± 0.00b | 5.7± 0.0c | 16.0± 0.1c | 46.3± 0.7d | 26.55± 0.13c | 53.5± 4.7c | 700± 10b | 5.9c | 3.72± 0.26a | 0.11± 0.00b | 5.5± 0.4b | 14.9± 0.3c | 41.8± 0.5d | 0.66± 0.38c | 37.6± 1.7b | 600± 10b | 5.5c |
| Soil + waste paper-growing media mixture (50%+50%) | 4.01± 0.08a | 0.07± 0.00d | 5.7± 0.1c | 16.7± 0.2a | 52.1± 0.4c | 26.40± 0.00c | 48.8± 1.5d | 400± 20b | 4.8d | 3.78± 0.01a | 0.07± 0.00c | 5.0± 0.2b | 13.5± 0.4d | 48.5± 0.8c | 4.84± 0.22bc | 28.2± 2.7c | 300± 10b | 4.7d |
식생기반재의 pH는 식물 양분의 유효성 및 독성원소의 용해도 조절에 영향을 미치는 인자로, 일반적으로 식물은 약산성(pH 5.0)에서 생육이 가장 좋은 것으로 알려져 있다.17) pH는 토양, 톱밥식생기반재, 폐골판지식생기반재, 톱밥식생기반재 50% 혼합토양 및 폐골판지식생기반재 50% 혼합토양 시료 간에 유의성을 나타내지 않았으나, 톱밥식생기반재 및 폐골판지식생기반재는 각각 pH 2.87과 3.46으로 대조구인 토양의 pH에 비해 강산성을 나타냈고, 톱밥식생기반재 50% 혼합토양 및 폐골판지식생기반재 50% 혼합토양에서는 약산성(pH 3.36-4.01)으로, 토양과 혼합되지 않을 경우는 초기생육에 문제를 일으킬 것으로 판단된다. 싸리 종자 파종 후, 30일이 경과한 시점에 토양, 톱밥식생기반재 및 폐골판지식생기반재, 톱밥식생기반재 50% 혼합토양 및 폐골판지식생기반재 50% 혼합토양의 pH는 3.52-3.96의 범위로 약산성을 나타냈으며, 시간이 경과함에도 안정적으로 유지되는 것으로 나타났다.
싸리 종자 파종 일의 토양, 톱밥식생기반재 및 폐골판지식생기반재, 톱밥식생기반재 50% 혼합토양 및 폐골판지식생기반재 50% 혼합토양의 전기전도도(EC)는 생육에 장해를 일으키지 않은 범위인 <0.5 ds·m-1 이내로 나타났고,15) 싸리종자 파종 후, 30일이 경과한 시점에도 유사한 결과를 나타냈다.
치환성 양이온 K, Mg, Ca는 대조구인 토양이 가장 낮은 수치를 나타냈고, 토양, 톱밥식생기반재 및 폐골판지식생기반재, 톱밥식생기반재 50% 혼합토양 및 폐골판지식생기반재 50% 혼합토양의 치환성 양이온은 싸리 종자 파종 후, 30일 경과 하여도,큰 변화를 나타내지 않았다.
토양, 톱밥식생기반재 및 폐골판지식생기반재, 톱밥식생기반재 50% 혼합토양 및 폐골판지식생기반재 50% 혼합토양의 양이온치환용량은 25.30-30.29 cmolc·kg-1 범위로 우리나라 표토의 평균 양이온치환용량인 8.79 cmolc·kg-1보다 높았으며 이것은 양이온이 쉽게 용출되지 않음을 의미한다.18) 그러나 싸리종자 파종 후, 30일이 경과하였을 때, 폐골판지식생기반재를 제외한 나머지 시료에서 현저히 감소된 양이온치환용량 수치를 나타냈다.
유기물 함량은 지상부 생산력을 좌우하는 지력 및 식물 생육에 있어서 매우 중요한 인자로서,19) 80% 이상의 유기물을 함유하는 것이 식물의 생육에 적합하며, 톱밥식생기반재 및 폐골판지식생기반재는 적합한 범위의 유기물을 함유하는 것으로 나타났다(80.7-86.3%). 톱밥식생기반재 50% 혼합토양 및 폐골판지식생기반재 50% 혼합토양의 유기물 함량은 토양의 혼합으로 인해, 톱밥식생기반재 및 폐골판지식생기반재에 비해 현저히 감소한 것으로 나타났다. 싸리 파종 후, 30일이 경과한 시점에는 톱밥식생기반재 50% 혼합토양 및 폐골판지식생기반재 50% 혼합토양이 싸리 파종일에 비해 유기물 함량이 감소된 결과를 나타냈다.
유효인산은 논토양의 적정 유효인산 함량이 140 mg· kg-1, 밭토양 300-500 mg·kg-1과 비교했을 때, 톱밥식생기반재 및 폐골판지식생기반재는 현저히 높은 수치를 나타냈고, 톱밥식생기반재 50% 혼합토양 및 폐골판지식생기반재 50% 혼합토양는 400-700 mg·kg-1로 적정 수준의 유효인산 함량을 나타냈다. 싸리 종자 파종 후, 30일이 경과하였을 때, 토양을 제외한 모든 시료에서 싸리 파종일에 비해 소량 감소하는 결과를 나타냈다.
탄질비는 미생물에 의한 유기물 분해도 지표로 활용되는 중요 인자로서 식생기반재로 사용하기 위해서는 50-70 수준의 C/N비가 적합하다고 알려져 있으며 탄질비는 50 이상인 경우, 질소의 drafting 현상(미생물이 질소를 이용하는 현상)이 초래되므로, 식물 재배 전 질소 비료를 첨가하여 조절하여야 한다.20) 제조된 톱밥식생기반재와 폐골판지식생기반재는 적정한 수준의 탄질비를 나타냈으나, 토양에 혼합할 경우, 토양으로 인해 4.8-5.9의 낮은 탄질비를 나타냈다. 싸리 종자 파종 후, 30일이 경과하였을 때, 톱밥식생기반재 및 폐골판지식생기반재의 탄질비는 각각 30.0 및 31.6, 톱밥식생기반재 50% 혼합토양 및 폐골판지식생기반재 50% 혼합토양의 경우 4.7-5.5로 싸리 종자 파종 일에 비해 감소된 결과를 나타냈는데, 이는 유기물의 분해로 인한 것으로 판단된다.
3.3 생육 특성
Table 3과 Fig. 2는 비탈면 야외포트 실험구에서 30일 동안 생육시킨 싸리종자의의 발아율과 초장을 나타냈다.
싸리 종자의 발아율은 톱밥식생기반재 50% 혼합토양 및 폐골판지식생기반재 50% 혼합토양에서 각각 20.8% 및 31.5%로 높게 나타났고, 톱밥식생기반재 및 폐골판지식생기반재는 대조구인 토양에 비해 낮은 발아율을 나타냈으며, 생육상태를 나타내는 초장에서도 발아율과 유사한 결과를 나타냈다. 육안적으로 관찰된 싸리 종자의 생육상태는 톱밥식생기반재, 폐골판지식생기반재, 톱밥식생기반재 50% 혼합토양 및 폐골판지식생기반재 50% 혼합토양에 비해 대조구인 토양에서 불량한 것으로 확인되었다(Fig. 2).
비탈면에서 싸리종자의 생장은 토양 및 제조된 식생기반재의 물리적 특성과 화학적 특성에 영향을 받았다고 판단된다.
Table 3.
The effect of slope revegetation base materials on the growth responses of L. bicolor
| Substrates | Germination (%)1) | Stem length (mm) |
|---|---|---|
| Soil (control) | 17.5 | 43.4 |
| Sawdust-growing media (100%) | 5.8 | 19.8 |
| Waste paper-growing media (100%) | 13.8 | 24.8 |
| Soil + sawdust-growing media mixture (50%+50%) | 20.8 | 54.9 |
| Soil + waste paper-growing media mixture (50%+50%) | 31.5 | 56.4 |
3.4 토양 질 지수 평가
싸리종자의 생장에 영향을 미치는 상호 영향을 분석하기 위하여 토양 질 지수 분석을 실시하였다. 토양 질 지수 평가에 있어서 모든 토양 인자를 고려하는 것은 불가능하므로 토양의 이용 목적에 적합한 인자를 선별하는 것이 중요하며, 토양의 특성을 대표할 수 있는 최소한의 인자인 MDS(minimum data set)를 이용하여 토양 질 지수를 평가 하는 방법이 요구 된다.21)
비탈면에서 싸리 종자의 발아율에 영향을 미치는 토양 및 제조된 식생기반재의 물리화학적 특성 인자를 선별하기 위하여, 주성분 분석(PCA)을 실시한 결과는 Table 4에 나타냈다.
Table 4.
Principal component analysis (PCA) for slope revegetation base materials on slope surface1)
주성분 분석에 사용한 인자들은 토양 및 식생기반재의 물리화학적 특성인 수분, 가비중, 진비중, 공극률, pH, 전기전도도(EC), 치환성양이온 K, 치환성양이온 Mg, 치환성양이온 Ca, 양이온치환용량(CEC), 유기물, 유효인산, 탄질비 13개로 하였고, 초기 활착의 지표가 되는 발아율에 대한 영향을 분석하였다(초장 제외). 상기 13개의 인자들에 대한 주성분 분석 결과, 고유값(eigenvalue)이 1 이상인 주성분(PC)은 총 3개(PC1, PC2, PC3)로 선별하였으며, PC1부터 PC3에서 가장 높은 고유 벡터값(ei-genvector)을 가지는 인자들은 가비중(0.69), 유기물(0.58), 수분(-0.62)으로, 이들 인자들을 MDS로 선정하였다.
비탈면에서 싸리 생육에 대한 주요 인자들로 선정된 수분, 가비중 및 유기물에 대하여 fit plot으로 점수화(score)하였으며(Fig. 3), 토양은 대체로 낮은 등급을 나타냈다. 점수(score)를 이용하여 도출된 토양, 톱밥식생기반재, 폐골판지식생기반재, 톱밥식생기반재 50% 혼합토양 및 폐골판지식생기반재 50% 혼합토양의 토양 질 지수는 각각 33.1, 97.2, 97.4, 57.1, 75.4로 대조구인 토양에서 가장 낮은 값을 나타냈으며, 토양이 혼합되지 않은 톱밥식생기반재 및 폐골판지식생기반재에서 높은 토양 질 지수를 나타냈다. 그러나 토양 질 지수 결과와 싸리종자의 발아율(Table 3)을 비교했을 때, 상이한 결과를 나타냈으며, 토양 질 지수 산출 방법에 있어서 비탈면의 영향을 고려하지 않고, 물리화학적 특성만으로 토양 질 지수를 평가한 것에 기인하는 것으로 판단된다.
Kim 등22)은 토양 질 지수 평가에 있어서 물리화학적 특성만으로 접근하는 것은 한계를 나타내며, 장기간의 토양 환경변화, 작물생산 지속성, 경운방법 등 다양한 구성 요소들을 고려한 재평가가 필요하다고 하였다.
4. 결 론
본 연구는 폐골판지가 첨가된 식생기반재의 비탈면 녹화용 소재로서의 적용가능성을 검토하고자, 국내 고속도로 비탈면의 경사도와 유사한 경사면(40°)에 실험구를 조성한 다음, 시간 경과에 따른 물리화학적 특성, 생육 특성 및 토양 질 지수를 연구하였다.
폐골판지식생기반재 50% 혼합토양은 대조구인 토양에 비해, 시간이 경과하여도, 우수한 물리화학적 특성을 나타냈으며, 초기 생육 특성도 우수한 결과를 나타냄에 따라, 비탈면 녹화용 소재로서 적합할 것으로 판단된다. 그러나 토양 질 지수는 폐골판지식생기반재에 비해 폐골판지식생기반재 50% 혼합토양에서 낮은 토양 질 지수를 나타내어, 물리화학적 특성 및 생육특성 결과와 상이한 결과를 나타냈다. 이는 비탈면에서의 토양 질 지수 산출 모델에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.
