정확한 관개수와 질소 관리로 옥수수 보존 농업에서 물과 질소 사용 효율성이 향상됩니다.

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 12060(2023) 이 기사 인용

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지하수 고갈의 위협과 농식품 시스템의 지속 가능성을 다루기 위해 3년간의 현장 실험이 시작되었습니다. 보존 농업 기반(CA) 옥수수-밀 시스템(MWS)에 따른 질소 관리와 결합된 지하 점적 관개(SDI) 시스템은 작물 수확량, 관개 수 생산성(WPi), 질소 사용 효율성(NUE) 및 수익성에 영향을 미칩니다. 100% 권장 N을 사용하는 SDI에서 옥수수, 밀 및 MWS의 곡물 수확량은 기존 고랑/홍수 관개(CT-FI) 시스템보다 각각 15.8%, 5.2% 및 11.2% 크게 높았습니다. 시스템 관개용수 절약(~55%)과 평균 WPi는 CT-FI 시스템보다 SDI에서 옥수수, 밀, MWS에서 더 높았습니다. 옥수수와 MWS에서는 비료 N이 25% 절약된 반면 밀에서는 N 절약이 관찰되지 않았습니다. MWS의 순수익은 생산 비용이 높음에도 불구하고 CT-FI 시스템보다 100% N(보조금 없음)을 사용하는 SDI에서 훨씬 더 높았습니다(USD 265). SDI 시스템 구축에 대한 보조금 80%를 고려하면 순수익은 47% 증가했습니다. 우리의 결과는 CA를 SDI 및 N 관리로 보완하여 생산성, NUE 및 WPi를 극대화할 수 있는 큰 잠재력을 보여주었습니다. 이는 남아시아 Trans-IGP의 MWS에서 경제적으로 유익하고 환경적으로 건전할 수 있습니다.

옥수수-밀 시스템은 쌀-밀 및 목화-밀 시스템1에 이어 세 번째로 중요한 경작 시스템(~2.90 M ha)으로, 남아시아의 인도-갠지스 평원에서 새롭게 떠오르는 물 위기를 고려할 때 잠재력이 있습니다. 벼에 대한 전통적인 홍수 관개에서는 증발과 토양 삼출을 통해 상당량의 관개수가 손실됩니다2,3. 최근 몇 년 동안 인도 북서부(NW)에서 옥수수 재배 면적이 증가한 것은 귀중한 관개용수와 전기 비용을 절약하기 위해 옥수수 재배를 촉진하려는 우호적인 정부 정책 덕분입니다4. 평지에서 전통적인 옥수수와 밀을 재배하려면 홍수 관개와 함께 6~7회의 경작 작업이 필요하며, 이는 높은 에너지 투입량과 관개수 및 비료 질소(N)의 비효율적인 사용을 수반하며 경제적 이익이 적습니다5. 물을 절약하고 관개수 생산성(WPi)과 비료 질소 사용 효율(NUE)을 높이는 대체 기술은 영구 고상 기반 보존 농업(CA) 관행(무경운 및 짚 멀칭), 관개 계획 및 관수로의 전환을 포함합니다1, 6.

옥수수-밀 시스템에서는 생산성을 높이고 재배 비용을 낮추는 것이 큰 과제입니다. 고랑 관개 영구 융기층의 채택으로 수확량이 증가하고 NUE는 노동 및 물 문제를 해결하고 환경을 절약했습니다7,8,9,10. 영구 고랑 재배 시스템에서는 옥수수와 밀이 모두 30cm 너비의 고랑이 있는 37.5cm 너비의 모판 위에 심고 이전 작물 잔재물을 토양 표면에 유지합니다11. 이전 연구에 따르면 잔류물이 남아 있는 영구 재배단에 옥수수를 심으면 기존 재배에 비해 관개수를 11% 절약하고 WPi를 16% 더 높은 것으로 나타났습니다8,12.

정확한 물과 영양분 적용과 결합된 보존 농업은 남아시아의 농식품 시스템을 변화시키는 데 필요한 변화를 위해 곡물 시스템을 강화할 수 있는 기회를 제공할 것입니다. CA 시스템에서 질소 비료와 결합된 점적 관개 계층화는 WPi 및 NUE를 증가시키기 위해 옥수수13,14,15 및 밀15,16,17,18과 같은 농작물에 경제적으로 실행 가능한 선택이 될 수 있습니다. 표면 점적 관개는 처음에 측면을 고정하고 각 작물 수확 후 제거하는 복잡한 과정으로 인해 연중 현장 작업을 방해하기 때문에 심각한 제한이 있습니다. 표면 점적 관개와 달리 지하 점적 관개(SDI) 시스템은 토양 증발을 줄이고 물과 비료를 식물 뿌리 영역에 직접 더 잘 전달하여 식물 수요를 충족하고 동기화하여 WPi 및 NUE를 높이고 노동력도 절약합니다. 비용이 들고 정상적인 경작 관행이 가능합니다13,18,19. 요소로 N을 기존 표면에 적용하면 특히 작물 잔재물이 뿌리덮개로 유지될 때 N의 휘발 손실이 촉진됩니다20,21. SDI를 통한 여러 분할의 정확한 N 비료는 침출 및 휘발을 통한 N 손실을 줄여 CA 기반 영구 재배층 옥수수-밀 시스템에서 NUE를 개선할 수 있습니다19,22,23. 따라서 SDI를 통한 활성 작물 뿌리 영역의 관개수와 함께 정확한 N 배치는 CA 기반 영구 재배층 옥수수-밀 시스템에서 NUE 및 WPi를 향상시킵니다.