대두는 식물의 뿌리에 서식하는 박테리아와 자연스러운 파트너십을 형성합니다. 설탕과 교환하여 박테리아는 대기의 질소를 식물이 사용할 수 있는 형태로 전환하여 성장과 곡물 발달에 필요한 많은 양의 질소를 공급합니다.
역사적으로 이러한 공급은 토양의 질소와 함께 식물의 질소 필요량을 충족시키는 것으로 받아들여져 왔지만, 계속 증가하는 수확량 잠재력은 이것이 여전히 유효한지에 대한 의문을 제기한다고 작물 과학부 및 일리노이 확장부 연구진은 말합니다. ; 두 단위 모두 일리노이주 농업, 소비자 및 환경 과학 대학(ACES)의 일부입니다.
수확량이 많은 대두는 질소 비료 필요성에 대한 의문을 제기합니다
대두는 고단백 작물이므로 단백질 가격이 저렴하지 않습니다. 질소는 단백질의 구성 요소인 아미노산의 주요 구성 요소입니다. 콩 수확량이 증가함에 따라 식물은 더 많은 단백질을 생산해야 하며, 이는 결국 더 많은 질소를 필요로 합니다. 따라서 일부 연구자와 농부들은 질소 비료를 첨가하면 식물이 증가된 수요를 충족하는 데 도움이 된다고 믿습니다.
“지속적인 유전적 개선으로 대두 수확량 잠재력과 질소 필요성이 꾸준히 증가하면서 비료 공급을 보충하는 것에 대한 의문이 제기되었습니다”라고 작물과학 명예교수인 Emerson Nafziger는 말했습니다. "사람들은 콩이 많은 양의 질소를 고정하는 데 필요한 에너지뿐만 아니라 높은 수확량을 위한 모든 에너지를 공급할 수 없을지 궁금해했습니다."
Nafziger는 이러한 개념은 종종 질소 비료를 포함한 집약적인 관행에 기인하는 널리 알려진 "기록적인" 수확량에 의해 촉발되었다고 말합니다. 이러한 일화적인 주장은 이용 가능한 연구에 의해 뒷받침되지 않으며 Nafziger와 그의 동료인 Giovani Preza Fontes 및 Joshua Vonk가 이 문제를 해결하게 된 계기가 부분적으로 있었습니다.
현장 시험에서는 질소 적용으로 인한 최소한의 수율 이점을 제시합니다.
대두가 추가 질소에 반응하는지 여부를 테스트하기 위해 일리노이주 연구팀은 2014년부터 2017년까지 일리노이주의 4개 지역에서 9번의 현장 시험을 실시했습니다. 그들은 파종, 개화 등 4가지 성장 단계 각각에 질소 비료를 적용했을 때 대두 수확량을 조사했습니다. , 꼬투리 설정, 종자 채우기 및 이 네 단계 모두에서 수행됩니다.
연구자들은 4단계 모두에서 작물에 질소를 적용하면 대부분의 경우 수확량이 증가하지만 비료 비용을 충당하기에는 충분하지 않다는 것을 발견했습니다. Nafziger는 반복적인 적용을 통해 확인한 수확량 향상은 농부들이 이를 따를 것을 권장하지 않는다고 강조합니다.
"반복적인 적용으로 인한 이러한 증가는 흥미롭지만, 추가 생산 가치의 2~3배에 달하는 비용이 드는 치료는 확실히 돈을 잃을 수 있는 방법입니다."라고 그는 말했습니다. "수율 기록을 세우려는 사람들은 어쨌든 그렇게 할 수 있지만 일반 생산 현장에서는 절대 해서는 안 됩니다."
모든 연도와 지역에서 대두 수확량은 질소 적용 여부에 관계없이 우수하거나 뛰어났습니다. 개화, 꼬투리 설정 또는 종자 충전 중 단일 질소 적용으로 인한 일관된 수확량 이점은 없었습니다.
"우리는 꼬투리가 형성되고 종자 채우기가 시작되면서 작물 수요가 높은 기간을 포괄한다는 사실에도 불구하고 개화부터 종자 채우기에 이르는 개별 생식 단계에서 질소를 적용하는 것에 대한 반응을 거의 발견하지 못했습니다. 이는 식물의 중요한 단계에서 질소 가용성을 나타냅니다. 작물 과학 조교수인 Preza Fontes는 수확량 형성이 수확량에 심각한 제한이 되지 않았다고 말했습니다.
특정 토양 및 재배 조건에서 발견된 예외
그러나 한 가지 예외가 있었습니다. 일리노이 주 칠리코시 근처 농부의 밭에 있는 양토 토양에서 파종 시 단일 질소 시비로 대두 수확량은 3년 중 2년 만에 크게 증가했습니다. 다른 연구에서 식재 중에 질소를 적용하면 식물이 질소 고정 박테리아와의 공생 관계에 덜 투자하여 때로는 시즌 후반에 결핍이 발생한다는 사실이 밝혀졌기 때문에 이는 예상치 못한 일이었습니다.
Nafziger는 부분적으로 이러한 수확량 증가가 해당 지역의 가벼운 토양 질감과 낮은 유기물 때문이라고 생각합니다. 이는 다른 지역에 비해 초기 성장에 덜 유리했을 수 있습니다. 2년 중 1년 동안 단일 질소 처리는 토양 매개 곰팡이 질병인 돌연사 증후군의 증상도 완화하는 것으로 보였습니다.
Nafziger는 “질병 통제를 위해 이것을 믿을 수는 없지만 이번 경우에는 수확량이 증가한 이유 중 일부인 것 같습니다.”라고 말했습니다. "시즌 초반에 약간의 부양을 했다면 식물과 뿌리의 성장을 앞당기고 남은 시즌 동안 계속 앞서 나가기에 충분했을 것입니다."
식재할 때 한 번만 적용하면 초기에 영양분 가용성이 제한된 토양에 도움이 될 수 있지만 대부분의 경우 농부는 질소 고정 박테리아를 신뢰할 수 있습니다. 자유 생활 토양 박테리아는 또한 토양 유기물에서 질소를 방출함으로써 초기 성장에 기여할 수 있는데, 이는 초기에 시비된 질소가 유기물이 더 많은 토양에 거의 영향을 미치지 않는 이유를 설명할 수 있습니다.
Nafziger는 "질소 비료는 토양 요인으로 인해 작물이 종종 느리게 시작되는 지역에서만 고려해야 합니다. 이는 사람들이 서두르면 안 된다고 생각하는 관행입니다"라고 Nafziger는 말했습니다. "사실, 가벼운 토양을 가진 사람들은 작은 밭에 질소 비료를 손으로 시비하고 그곳에서 작물이 더 잘 자라는지 지켜볼 수도 있습니다. 그렇지 않으면 비료가 아무 소용이 없는 것입니다.
"옥수수 수확량을 높이려면 질소가 필요하지만 대부분의 일리노이 농장에서 대두를 돌려짓기에서 큰 부분을 차지하는 이유 중 하나는 대두가 질소 비료를 적용하는 데 따른 비용이나 환경적 영향 없이 높은 수확량을 생산한다는 것입니다."
저자로는 Joshua Vonk, Emerson Nafziger 및 Giovani Preza Fontes가 있습니다.
추가 정보:Joshua Vonk 외, 다양한 토양에서 질소 비료에 대한 대두의 반응,작물, 마초 및 잔디 관리(2024). DOI: 10.1002/cft2.20304
일리노이 대학교 어바나-샴페인 캠퍼스 농업, 소비자 및 환경 과학 대학 제공
이 이야기는 원래 Phys.org에 게시되었습니다. 최신 과학 기술 뉴스 업데이트를 보려면 뉴스레터를 구독하세요.
