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Contents
국문 초록 8
Chapter 1. Abstract 10
Chapter 2. Introduction 12
Chapter 3. Materials and methods 14
Chapter 4. Results & discussion 26
Section 1. Effects of organic fertilizer derived from livestock waste on plant growth antioxidants, feeding value, and soil microbial population for forage maize(Zea mays L.) 26
Subsection 1. Results 26
Subsection 2. Discussion 41
Section 2. Effects of organic liquid fertilizer developed from livestock manure on plant growth, antioxidant activities and soil microbial population for Chinese cabbage 43
Subsection 1. Results 43
Subsection 2. Discussion 59
Chapter 5. References 62
Figure 1. Growth difference of corn (no-treatment [NT], commercial manure [CM], Hanwoo manure [HM], chemical fertilizer [CF], Hanwoo manure + chemical fertilizer [HM+CF]). The plant height and width of leaves, and the stem diameter and No. of... 29
Figure 2. Difference of Feed value after different fertilizer supplies (no-treatment [NT], commercial manure [CM], Hanwoo manure [HM], chemical fertilizer [CF], Hanwoo manure + chemical fertilizer [HM+CF]). The values are the mean ± standard... 31
Figure 3. Differences in the contents and activities of antioxidants after different fertilizer supplies (no-treatment [NT], commercial manure [CM], Hanwoo manure [HM], chemical fertilizer [CF], Hanwoo manure + chemical fertilizer [HM+CF]).... 32
Figure 4. The amplicon sequence variant (ASV) approach of bacteria in the soils after different fertilizer supplies (no-treatment [NT], commercial manure [CM], Hanwoo manure [HM], chemical fertilizer [CF], Hanwoo manure + chemical fertilizer... 34
Figure 5. Compare bacteria in each sample at the phylum level. The box colors represent the phylum of bacteria (no-treatment [NT], commercial manure [CM],... 35
Figure 6. The comparison of differentially distributed bacteria in the soils after different fertilizer supplies (no-treatment [NT], commercial manure [CM], Hanwoo... 36
Figure 7. Correlation analysis between soil properties and bacterial community structures in the soils after different fertilizer supplies (no-treatment [NT], commercial manure [CM], Hanwoo manure [HM], chemical fertilizer [CF], Hanwoo manure +... 39
Figure 8. Taxonomic composition of significant bacteria analysis in the soils after different fertilizer supplies (no-treatment [NT], commercial manure [CM], Hanwoo manure [HM], chemical fertilizer [CF], Hanwoo manure + chemical fertilizer... 40
Figure 9. Growth difference of Chinese cabbage. (A) Phenotypes by different fertilizer supplies (chemical liquid fertilizer [CLF], fermented liquid manure [FLM], and liquid Bio-fertilizer [LBF]). (B) The plant length, chlorophyll contents, the length and... 47
Figure 10. Color measurement in the leaves of Chinese cabbage after harvest (chemical liquid fertilizer [CLF], fermented liquid manure [FLM], and liquid Bio-... 48
Figure 11. Differences of functional plant materials after different fertilizer supplies (chemical liquid fertilizer [CLF], fermented liquid manure [FLM], and liquid Bio-... 50
Figure 12. The amplicon sequence variant (ASV) approach of bacteria in the soils after different fertilizer supplies (chemical liquid fertilizer [CLF], fermented liquid... 53
Figure 13. Compare bacteria in each sample in the phylum level. The box colors represent the phylum of bacteria (no-treatment [NT], commercial manure [CM],... 54
Figure 14. Correlation of soil properties with bacterial community composition (chemical liquid fertilizer [CLF], fermented liquid manure [FLM], and liquid Bio-... 56
Figure 15. The relative abundances of significantly correlated bacteria in CLF, FLM, and LBF compared to NT. Circle size represents the number of bacteria for ASV. The color indicates the log 2-fold change of ASV with p-adjust 〈0.05. Arrow... 58
초록보기
유기물 비료의 사용은 환경적 측면 뿐 아니라 적절한 사용 시 작물의 생장과 토양의 물리적, 화학적 및 토양 미생물에 긍정적인 영향을 가져온다. 이에 유기물 비료의 사용은 화학비료의 사용을 저감 시킬 수 있는 방안으로 많은 연구가 이루어져 왔으며, 미래의 친환경적 농업을 위한 많은 연구가 필요한 시점이다. 따라서 본 실험은 한우 가축분뇨를 사용한 옥수수 (Zea mays L.) 와 유기물 액체 비료를 사용한 얼갈이 배추 (Brassica rapa subsp. pekinensis (Lour.) Hanelt)의 생육 그리고 항산화 작용 및 토양 미생물을 분석하였다. 본 실험에서는 유기 비료인 한우비료 (Hanwoo manure; HM)와 농가에서 사용하는 서로 다른 종류의 비료 (Commercial manure; CM, Chemical fertilizer; CF)를 2년간 재배실험에 사용하여 다양한 효과를 비교하였다. HM과 CF를 혼합하여 사용한 처리구에서 초장, 경경, 엽폭, 엽장, 생체중, 건물중에서 가장 높은 수치를 확인하였고 HM과 CF 사이의 생육에서는 유의미한 차이는 확인되지 않았다. 또한 두 처리구에서는 available P와 O.M.가 미생물 군집과 유의한 상관관계를 보였다. 사료가치로서의 정성적 분석에서는 HM, CM에서 인의 함량이 높은 수치를 보였다. 항산화 물질에서는 DPPH 및 FRAP에 대해 CF가 높은 수치를 보였지만 많은 항산화 물질에서는 차이를 보이지 않았다. 결과적으로 각 처리구의 특이적인 화학적 성분과 토양 미생물 간의 상관 분석을 통해 두개의 화학적 성분(O.M. available P)과 상관관계를 가지는 13개의 박테리아 속을 확인하였다. 그리고 무처리구(NT)와 비교하여 각 처리구에서 특이적인 차이를 보인 박테리아 3종(Ohtaekwangia, Acidibacter, Algisphaera)을 확인하였다. 유기물 액체 비료에 대한 연구에서는 화학비료 (Chemical liquid fertilizer; CLF) 처리에서 생장이 가장 높게 확인되었다. 반면 당도와 비타민 함량, 그리고 항산화 물질에서는 LBF가 높은 수치를 확인하였다. 단기적으로 액비가 처리되었음에도 토양의 미생물 현상은 특이적인 차이를 보였으며 이를 파악 하기위해 상관분석을 확인한 결과 7가지의 화학적 성분과 18개의 박테리아 속의 상관관계를 확인하였으며, 그 중 Nocardioides, Sphingomonas, Litorilinea가 처리구간 특이적인 차이를 보이는 것으로 확인되었다. 이러한 결과는 가축분뇨와 유기 액체비료가 친환경 농업에 미치는 영향을 이해할 수 있는 정보를 제공하며, 가축분뇨를 재활용하여 개발한 유기자원을 효과적으로 활용하는데 긍정적인 영향을 제공할 것이다.
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