KR100626789B1 - 질소동위원소비를 이용한 유기 농산물의 판별 방법 - Google Patents
질소동위원소비를 이용한 유기 농산물의 판별 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명의 유기 농경지 또는 유기 농산물의 판별 방법은 (a) 경작지 토양 또는 작물 시료의 질소 동위원소를 측정하고, 그 비를 구하는 단계; 및 (b) 얻어진 질소동위원소비의 값을 이용하여 유기 농경지 또는 유기 농산물인지를 판별하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 농경지 토양 또는 작물체 중의 질소 동위원소비를 이용함으로써 유기 농경지인지 여부 또는 유기 농산물인지의 여부를 객관적으로 판별할 수 있다.
질소 동위원소비, 유기농업, 유기 농경지, 유기 농작물
Description
도1은 시중에 유통되고 있는 8종의 화학비료와 27종의 유기질 퇴비의 질소 동위원소 지수의 평균 값을 나타낸 도면이고,
도2는 관행 농경지와 유기 농경지의 질소 동위원소비의 측정 결과를 나타낸 도면이고,
도3은 관행 농경지와 유기 농경지의 질산태 질소 동위원소비의 측정 결과를 나타낸 도면이고,
도4는 유기질 퇴비 또는 화학비료를 시용하여 생육시킨 배추 중의 전질소 동위원소비를 측정한 결과를 나타내는 도면이고,
도5는 유기질 농경지와 관행 농경지에서 자란 작물(배추, 상추, 시금치, 참깨, 오이, 가지, 고추, 양배추, 들깨)의 질소 동위원소비 측정결과를 나타내는 도면이고,
도6은 재배 중인 작물(옥수수)의 질소 동위원소비를 경시적으로 측정한 결과를 나타내는 도면이고,
도7은 유기 농경지와 관행 농경지의 질소 동위원소비와 각 농경지에서 생육 된 작물(배추, 상추, 시금치, 참깨, 오이, 가지, 고추, 양배추 및 들깨) 중의 질소 동위원소비를 측정하고 분석하고, 비교한 결과를 나타내는 도면이다.
본 발명은 농경지의 토양 또는 작물 중의 질소 동위원소비를 이용하여, 경작지가 유기 농경지인지 관행 농경지인지, 또는 농산물이 유기 농산물인지 관행 농산물인지를 판별할 수 있는 방법에 관한 것이다.
증산 위주의 고투입 농업 과정에서 과다 투입된 화학비료와 농약은 토양의 염류 집적, 양분 불균형 초래, 토양 미생물 및 천적 감소 등의 생태계 교란, 수질오염, 농산물의 안전성 문제 등을 야기하고 있다. 이에 국제적으로 지속적인 농업생산성과 식품의 안전성을 보장하기 위해 농업-환경-무역의 연계 논의가 강화되고 관련 국제규범이 제정됨은 물론, 코덱스(Codex)에서는 유기 농산물에 대한 기준을 제정함으로써 향후 유기 농산물의 국제교역이 확대될 전망이며, OECD에서는 13개 부분의 농업환경지표를 개발하여 각국의 농업 정책을 평가할 계획이다.
이러한 국제적 움직임에 부응하고 능동적으로 대처하기 위해 대한민국에서는 "친환경 농업육성법" 과 "동법 시행령"을 제정하여, 친환경 농업을 장려함은 물론 친환경 농산물에 대한 품질인증을 실시하여 고부가가치 농산물 생산을 유도하고 있다. 친환경 농산물 품질기준에 따르면, 농산물은 저농약 농산물(유기 합성 농약 시용기준의 1/2 이하 사용 및 화학비료 권장 시비량의 1/2 이하 사용); 무농약 농산 물(유기 합성 농약 시용 금지 및 화학비료 권장시비량의 1/3 이하 시용); 전환기 유기 농산물(1년 이상 유기 합성 농약 사용 금지 및 화학비료 시용금지) 및 유기 농산물(3년 이상 유기 합성 농약 시용 금지 및 화학비료 시용금지)로 분류하고 있다.
친환경 농산물에 대한 품질인증시 심사 사항은 경영관리 심사(2년 이상 영농자료에 대한 심사); 재배 포장 심사(토양 화학성의 개선 또는 악화 여부에 대한 심사); 재배방법 심사(화학비료와 유기합성 농약의 시용 여부에 대한 심사) 및 품질관리 심사(유통 농산물의 잔류 농약성분 분석)이다. 이러한 유기 농산물과 전환기 유기 농산물 인증에 있어서, 가장 핵심적인 심사 사항은 유기 합성 농약과 화학비료 시용여부를 판별하는 것이다.
현재의 품질인증 심사 체계에서는 유기 합성 농약 시용여부를 심사하기 위해서 토양이나 작물체 중의 잔류 농약 성분을 검사하는데, 그 기준은 농산물의 경우 농약 잔류량이 식품 의약품 안전청장 고시 기준의 1/10 이하로 명시되어 있다. 이에 반해, 화학비료 시용 여부는 영농 자료 심사와 토양 화학성 분석 등의 간접적인 방법으로 심사되고 있는데, 영농 자료는 영농인이 작위적으로 수정할 수 있고, 토양 화학성은 투입된 비료의 양에 의해 직접적으로 영향을 받는 성질이지만, 투입된 비료의 종류(화학비료 또는 유기질 비료)와는 과학적인 인과관계가 없다는 문제점이 있었다. 따라서, 현재의 기술수준에 의하면 화학비료 또는 유기질 비료 시용 여부를 객관적으로 판별하는 것은 불가능한 실정이며, 그에 따라 이들을 신뢰성 있게 측정할 수 있는 방법이 요구되고 있었다. 그러나, 이러한 방법들이 상기와 같은 품 질 인증의 목적에서만 요구되는 것은 아니며, 소비자의 입장에서도 자신이 구입하려는 농산물이 화학비료 또는 유기질 비료를 시용하여 재배된 것인지를 확인할 필요의 측면에서도 요구되고 있었다.
종래 화학비료와 축산 분뇨 중의 질소 동위원소비가 상이하다는 점을 이용하여 수질의 질소 오염원을 구분하고자 하는 시도가 있었다(Kohl 등, 1971, Fertilizer nitrogen: contribution to nitrate in surface water in a corn belt watershed, Science 174: 1331-1334). 또한, 그 이후 질소 동위원소 분석은 지하수의 오염원을 구명하고자는 목적으로 활용되어 왔다(Iqbal 등, 1997, Nitrogen isotope idicators of seasonal source variability to groundwater, Environmental Geology 32: 210-218). 그러나, 이들 질소 동위원소 분석 기술들이 농경지에 화학비료를 사용하였는지 여부, 또는 작물이 화학비료를 사용하여 재배되었는지 여부를 판별하는 데 사용된 적은 없었다.
이에 따라서, 본 발명자들은 화학비료와 유기질 비료 중의 질소 동위원소 분포를 통계적으로 분석하고, 농경지에 사용된 화학비료와 유기질 비료가 농경지 및 작물의 질소 동위원소비에 미치는 영향에 대한 연구를 수행하고, 이를 토대로 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 농경지 토양 중의 질소 동위원소비를 측정하고, 그 결과를 이용하여 화학비료를 사용하는 관행 농경지인지 유기질 비료를 사용하는 유기 농경지인지를 판별할 수 있는 방법 을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 작물 중의 질소 동위원소비를 측정하고, 그 결과를 이용하여 화학비료를 사용하여 재배된 관행 농산물인지 유기질 비료를 사용하여 재배된 유기 농산물인지를 판별하는 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 농경지 토양의 질소 동위원소비 및 작물의 질소동위원소비를 측정하고, 두 결과를 상호 비교하여 화학비료를 사용한 관행 농경지 또는 관행 농산물인지 유기질 비료를 사용한 유기 농경지 또는 유기 농산물인지를 판별할 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 질소동위원소비를 이용한 유기 농경지 또는 유기 농산물의 판별 방법은, 경작지의 토양 또는 작물 중의 질소동위원소비를 측정하는 단계 및 얻어진 질소동위원소비의 값을 이용하여 유기 농경지 또는 유기 농산물인지를 판별하는 단계를 포함하여 이루어진다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특별한 언급이 없는 한 다음과 같은 의미로 사용된다. 본 발명에 있어서 "질소 동위원소"란 15N 및 14N와 같은 질소의 동위 원소를 의미한다. 또한, "질소 동위원소비"란 전체 질소 중 중질소(15N)의 비율을 나타내는 것으로, 질소 동위원소비 = 15N/(14N + 15N)으로 나타낼 수 있다. 시료의 "질소 동위원소 지수(δ15N)(‰)"는 시료의 질소 동위원소비를 표준 물질의 질소 동위원소비에 대하여 표준화하여 지수화한 것으로, 다음과 같이 정의된다:
(1) δ15N= [R시료/R표준-1]×1000
여기서, R시료 및 R표준은 각각 시료 및 표준의 15N/(14N +
15N) 비이다. 질소 표준은 대기 질소이다. 정의상 대기 질소의 δ15N은 0‰이다. 질소 동위원소 지수의 값이 높을 수록 15N의 비율이 높다는 것을 의미한다. 일반적으로, 유기질 비료의 질소 동위원소 지수는 화학비료보다 높다. 도1은 시중에 유통되고 있는 8종의 화학비료와 27종의 유기질 비료의 질소 동위원소 지수의 평균 값을 나타낸 것으로, 각각 -1.54±1.50‰ 및 16.69±2.32‰로 유기질 비료의 값이 높았다. 본 발명은 화학비료와 유기질 비료의 이러한 질소 동위원소 비의 차이를 이용한 것이다.
또한, 본 발명에서 사용된 "유기 농경지"란 유기질 비료를 사용한 농경지를 의미하는 것으로, 유기질 비료만을 사용한 농경지 및 유기질 비료와 화학비료를 혼용한 농경지가 포함된다. "유기 농산물"이란 유기질 비료를 사용하여 수확된 농산물을 의미하며, 현행 농산물 품질 기준상의 유기 농산물과 전환기 유기농산물을 통칭한다. "유기질 비료"란 비료공정규격상의 유기질 비료와 부산물 비료를 모두 포함하는 것으로 주로 동식물성 원료와 같은 생물체로부터 가공생산되는 비료를 의미하는 것이며, 요소는 생물체로부터 유래하면 유기질 비료이나 화학공업적으로 합성하여 생산한 것이면 유기질 비료에 포함되지 않는다.
"관행 농업"이란 일반적으로 시행되고 있는 경작의 형태로서, 화학비료를 사 용하는 것을 의미한다.
상기 본 발명의 경작지의 토양 또는 작물 중의 질소동위원소비를 측정하는 단계에서, 질소 동위원소비의 측정은 질소 동위원소의 측정을 위하여 일반적으로 사용되는 기기를 사용할 수 있다. 예를 들면, 안정동위원소비 질량분석기(stable isotope ratio mass spectrometer)가 사용될 수 있다. 또한, 질소 동위원소비의 측정에 사용되는 토양의 시료는 그 전체 또는 특정 크기의 입자만을 선별하여 사용될 수 있다. 토양 중의 질소 동위원소 측정은 전질소뿐만 아니라, 암모니아태(NH4
+) 질소, 질산태(NO3
-) 질소 및 유기태 질소와 같이 그 일부분을 대상으로 할 수도 있다.
질소 동위원소비의 측정에 사용되는 작물 시료는, 작물의 전체 뿐만 아니라 잎, 뿌리, 줄기 및 알곡과 같은 작물의 일부분이 될 수 있다. 또한, 상기 각 작물 시료 중의 전질소뿐만 아니라, 암모니아태(NH4
+) 질소, 질산태(NO3
-) 질소 및 유기태 질소와 같이 그 일부분을 대상으로 할 수도 있다.
본 발명이 적용될 수 있는 작물의 종류는 예를 들면, 오이, 호박, 수박, 메론, 토마토, 가지, 피망, 딸기, 오크라, 강남콩, 잠두, 완두, 녹색 콩 그리고 옥수수 등의 과채류(果菜類)와 배추, 피클링용 푸른 채소, 브라시카 캄페트리스(Brassica campestris), 양배추, 꽃양배추, 브로콜리, 브뤼셀스 스프라우트, 양파, 파, 마늘, 스캘리언, 리크, 아스파라거스, 상추, 샐러드용 푸른 채소, 셀러리, 시금치, 쑥갓, 파슬리, 트레포일, 미나리, 땅두릅(Aralia cordata의 일종), 생강 및 레비에이트 등의 엽채류(葉菜類) 그리고 무, 순무, 우엉, 당근, 감자, 타로토란, 고구마, 얌, 생강식물 및 연수련근 등의 근채류일 수도 있다. 그외에, 본 발명이 적용될 수 있는 작물로는 벼, 보리, 밀 또는 그것의 한 그룹, 꽃잎 식물 등에 사용될 수도 있으나, 이들 예에 한정되는 것은 아니다. 바람직하기로는, 배추, 피클링용 푸른 채소, 브라시카 캄페트리스, 양배추, 꽃양배추, 브로콜리, 브뤼셀스 스프라우트, 양파, 파, 마늘, 스캘리언, 리크, 아스파라거스, 상추, 샐러드용 푸른 채소, 셀러리, 시금치, 쑥갓, 파슬리, 트레포일, 미나리, 땅두릅, 생강 및 레비에이트 등의 엽채류이다.
본 발명의 상기 유기 농경지 또는 유기 농산물인지를 판별하는 단계는, 얻어진 유기 농경지 토양이나 유기 농산물의 질소동위원소비의 값을 표준이 되는 토양 또는 농작물의 질소동위원소비의 값과 비교하여 유기 농경지 또는 유기 농산물 여부를 판별할 수 있다.
본 발명의 구체적인 한 형태는, 다음 단계를 포함하여 이루어지는 질소동위원소비를 이용한 유기 농경지의 판별 방법에 관한 것이다.
(a) 경작지 토양 시료의 전질소의 동위원소를 측정하고, 그 비를 구하는 단계; 및
(b) 얻어진 질소동위원소비의 값을 이용하여 유기 농경지인지를 판별하는 단계.
상기 (b) 단계에서 질소동위원소 지수의 값이 5‰이하이면 관행농업 경작지로 판별하고, 8‰이상이면 유기 농경지로 판별하는 것이 바람직하다. 이는 화학비 료를 사용한 관행 농업 농경지와 유기질 비료를 사용한 유기 농업 농경지 토양의 전질소의 질소동위원소 지수의 값이 각각, 5.9±0.7‰ 및 8.8±0.9‰이라는 결과에 근거한 것이다(도2 참조).
또한, 본 발명의 또다른 구체적인 형태는, 다음 단계를 포함하여 이루어지는 질소동위원소비를 이용한 유기 농경지의 판별 방법에 관한 것이다.
(a) 경작지 토양 시료의 질산태(NO3
-) 질소의 동위원소를 측정하고, 그 비를 구하는 단계; 및
(b) 얻어진 질소동위원소비의 값을 이용하여 유기 농경지인지를 판별하는 단계.
상기 (b) 단계에서 질소동위원소 지수의 값이 4‰이하이면 관행농업 경작지로 판별하고, 7‰이상이면 유기 농경지로 판별하는 것이 바람직하다. 이는 관행 농업과 유기 농업 농경지 토양 질산태 질소의 동위원소 지수는 각각 4.7±1.1‰과 11.6±4.5‰이라는 실험결과에 근거한 것이다(도3 참조).
또한, 본 발명의 구체적인 한 형태는, 다음 단계를 포함하여 이루어지는 질소동위원소비를 이용한 유기 농산물의 판별 방법에 관한 것이다.
(a) 최종 수확된 농작물 시료의 전질소의 동위원소를 측정하고, 그 비를 구하는 단계; 및
(b) 얻어진 질소동위원소비의 값을 이용하여 유기 농산물인지를 판별하는 단계.
상기 (b) 단계에서 질소동위원소 지수의 값이 3‰미만이면 관행농산물로 판별하고, 8‰이상이면 유기 농산물로 판별하는 것이 바람직하다(도4 및 도5 참조). 바람직한 작물은, 배추, 피클링용 푸른 채소, 브라시카 캄페트리스, 양배추, 꽃양배추, 브로콜리, 브뤼셀스 스프라우트, 양파, 파, 마늘, 스캘리언, 리크, 아스파라거스, 상추, 샐러드용 푸른 채소, 셀러리, 시금치, 쑥갓, 파슬리, 트레포일, 미나리, 땅두릅, 생강 및 레비에이트 등의 엽채류(葉菜類)이나, 여기에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 다른 구체적인 형태는, 다음 단계를 포함하여 이루어지는 질소동위원소비를 이용한 유기 농산물의 판별 방법에 관한 것이다.
(a) 경작지에서 재배되는 농작물 시료의 질소의 동위원소를 경시적으로 측정하고, 그 비를 구하는 단계; 및
(b) 얻어진 질소동위원소비의 값을 이용하여 유기 농산물인지를 판별하는 단계.
상기 (a) 단계에서, "경시적"이라는 의미는 작물 중의 질소 동위원소를 작물 생육 시간의 경과에 따라, 측정하는 것을 의미하는 것이다. 이러한 경시적 측정에 의하여 작물의 재배 중 질소 동위원소의 경시적인 변화 경향을 알 수 있다.
상기 (b) 단계에서, 질소동위원소 지수의 값이 경시적으로 증가하면 화학비료가 기비로 전량 투입된 관행 농산물로 판별하고, 경시적으로 증가하다가 다시 감소하면 화학비료가 기비와 추비로 분시된 관행 농산물로 판별하며, 경시적인 변화가 없거나 소폭 감소하면 유기질비료만 투입된 유기 농산물로 판별하고, 경시적인 변화가 없다가 다시 감소하면 기비로 유기질비료 추비로 화학비료가 투입된 것으로 판별하는 것이 바람직하다. 이는 화학비료와 유기질 비료를 사용한 작물의 생육단계별 질소동위원소 지수의 변화에 관한 실험 결과에 근거한 것이다(도6 참조).
본 발명의 또다른 구체적인 형태는, 다음 단계를 포함하여 이루어지는 질소동위원소비를 이용한 유기 농산물 또는 유기 농경지의 판별 방법에 관한 것이다.
(a) 경작지 토양 시료의 질소와 상기 토양에서 재배되는 농작물 시료의 질소의 동위원소를 각각 측정하고, 그 비를 각각 구하는 단계; 및
(b) 얻어진 토양과 그 농작물의 질소동위원소비의 값을 상대적으로 비교하여 유기 농산물 또는 유기 농경지인지를 판별하는 단계.
상기 (a) 단계에서 측정되는 질소는 전질소 뿐만 아니라, 암모니아태 질소, 질산태 질소 및 유기태 질소와 같이 그 일부분을 측정하여 행하여질 수도 있다.
상기 (b) 단계에서 농작물의 질소동위원소 지수의 값이 토양의 질소동위원소 지수의 값보다 낮으면 관행농업 경작지 또는 관행농산물로 판별하고, 상기 농작물의 질소동위원소비의 값이 토양의 질소동위원소비의 값보다 높으면 유기 농경지 또는 유기농산물로 판별하는 것이 바람직하다(도7 참조).
상기 본 발명의 각 구체적인 형태는, 2 가지 이상의 구체적인 형태가 조합되어 보다 더 신뢰성있게 유기 농경지 또는 유기 농작물을 판별할 수 있다. 예를 들면, (a) 경작지 토양 시료의 전질소의 동위원소를 측정하고, 그 비를 구하는 단계; 및 (b) 얻어진 질소동위원소비의 값을 이용하여 유기 농경지인지를 판별하는 단계를 포함하는 상기 유기 농경지의 판별방법을, (a) 최종 수확된 농작물 시료의 전질 소의 동위원소를 측정하고, 그 비를 구하는 단계; 및 (b) 얻어진 질소동위원소비의 값을 이용하여 유기 농산물인지를 판별하는 단계를 포함하는 상기 유기 농산물의 판별 방법을 조합하여, 만약 작물이 자란 토양이 유기 농경지이면 유기 농산물의 판별방법에 의하여 판별된 작물의 종류에 대한 신뢰성을 보다 높일 수 있다. 또한, 상기 유기 농산물의 판별방법에 의하여 판별된 농산물이, 유기 농산물이면 그에 사용된 농경지는 유기 농경지일 가능성이 높은 것이므로, 유기 농경지의 판별 방법에 의하여 판별된 결과에 대한 신뢰성을 높일 수 있다. 이러한 조합은, 상기한 예에 한정되지 않으며, 본 명세서에서 설명한 본 발명의 구체적 형태를 그 측정결과에 대하여 신뢰성을 높일 수 있도록 조합되는 것이면, 어느 것이나 포함된다.
이하 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예
실시예1
본 실시예에서는 시중에 유통되고 있는 8종의 화학비료와 27종의 유기질 비료의 질소 동위원소비를 측정하여 질소 동위원소 지수의 차이를 확인하였다.
본 실시예에 사용된 화학비료의 종류는 각각 요소, 유안 및 6종류의 복합비료이고, 유기질 비료는 돈분퇴비, 계분퇴비, 우분퇴비를 포함하여 비료공정규격상 유기질 비료 또는 부산물 비료에 해당되는 것이었다. 시료의 질소 함량 및 질소 동위원소 지수 값은 CN 분석기(Limaux 등, 1999; Monaghan 및 Barraclough, 1995)와 연결된 연속-흐름 안전성 동위원소비 질량 분석기(continous-flow stable isotope ratio mass spectrometer(IsoPrime-EA, Micromass, 영국)를 사용하여 결정하였다. 국제원자력 에너지 기구(IAEA)로부터 구입한 표준 물질(RM 8548: IAEA-N2)로 상기 방법의 정확도 및 재현성을 검사한 결과, 각각, 0.4% 및 0.2%보다 좋았다.
질소 동위원소비의 측정결과를 도1에 나타내었다. 도1에 나타낸 바와 같이, 화학비료와 유기질 비료의 질소 동위원소 지수는 각각 -1.54±1.50‰및 16.69±2.32‰로 유기질 비료의 값이 높았다. 본 발명은 이러한 화학비료와 유기질 비료의 질소 동위원소 비의 차이가, 토양 및 작물에도 적용되는지를 확인하고, 이용하여 유기 농작물 또는 유기 농경지을 판별하는 방법에 응용한 것이다.
실시예2
화학비료를 사용하여 온 관행 농업 경작지와 유기질 퇴비를 사용하여 온 유기 농업 경작지의 토양을 시료로 하여, 전질소의 동위원소를 측정하고 그 비를 구하였다.
본 실시예에 사용된 관행 농업 농경지는 요소와 기타 화학비료를 최근 20년간 200∼400 kgNha-1수준으로 시용한 토양이고, 유기 농업 경작지는 돈분 퇴비를 비롯한 다양한 유기질 비료를 최근 5년간 300∼600 kgNha-1수준으로 시용한 토양이다.
토양 시료는 표층(표면으로부터 0~15cm 범위 내의 토양층)으로부터 채취하여 사용하였다. 시료의 전질소 함량 및 질소 동위원소 지수 값은 CN 분석기(Limaux 등, 1999; Monaghan 및 Barraclough, 1995)와 연결된 연속-흐름 안전성 동위원소비 질량 분석기(continous-flow stable isotope ratio mass spectrometer(IsoPrime-EA, Micromass, 영국)를 사용하여 결정하였다. 국제원자력 에너지 기구(IAEA)로부터 구입한 표준 물질(RM 8548: IAEA-N2)로 상기 방법의 정확도 및 재현성을 검사한 결과, 각각, 0.4% 및 0.2%보다 좋았다.
질소 동위원소비의 측정 결과를 도2에 나타내었다. 도2에 나타낸 바와 같이, 관행 농업 경작지의 질소 동위원소 지수는 5.9±0.7‰이었고, 유기 농업 경작지의 질소 동위원소 지수는 8.8±0.9‰이었다. 이 결과로부터 질소동위 원소의 비율이 높은 유기질 비료의 시용에 의하여 토양의 질소 동위원소비가 증가하였음을 알 수 있었다. 또한, 이러한 질소 동위원소 지수의 차이를 이용하여, 유기 농경지와 관행 농경지를 분별할 수 있음을 알 수 있었다. 즉, 질소동위원소 지수의 값이 5‰이하이면 관행농업 경작지로 판별하고, 8‰이상이면 유기 농경지로 판별할 수 있다.
실시예3
토양 시료의 질산태(NO3
-) 질소를 대상으로 한 것을 제외하고는 실시예2와 동일하게 실시하여, 토양 중의 질산태 질소의 동위원소 지수를 측정하였다.
질산태 질소의 동위원소 지수의 측정 결과는 도3에 나타내었다. 도3에 나타낸 바와 같이, 관행 농업 경작지의 질산태 질소 동위원소 지수는 4.7±1.1‰이었고, 유기 농업 경작지의 질산태 질소 동위원소 지수는 11.6±4.5‰이었다. 이 결과로부터 질소동위 원소의 비율이 높은 유기질 비료의 시용에 의하여 토양의 질산태 질소 동위원소비가 증가하였음을 알 수 있었다. 또한, 이러한 질산태 질소 동위원 소 지수의 차이를 이용하여, 유기 농경지와 관행 농경지를 분별할 수 있음을 알 수 있었다. 즉, 상기 질소동위원소 지수의 값이 4‰이하이면 관행농업 경작지로 판별하고, 7‰이상이면 유기 농경지로 판별할 수 있다.
실시예4
작물 중의 질소 동위원소비를 이용하여 유기 농산물인지 관행 농산물인지를 판별하기 위하여 유기질 비료와 화학비료를 시용하여 생육시킨 작물 중의 질소동위원소비를 측정하였으며, 아울러 실제 유기 농경지와 관행 농경지에서 자란 작물의 질소동위원소비를 측정하였다.
(1) 유기질 비료와 화학비료를 시용하여 생육시킨 작물 중의 질소 동위원소비의 측정
작물 중의 전질소의 동위원소비를 이용하여 유기 농산물과 관행 농산물을 분별하기 위하여, 동일한 토양에 작물을 유기질 비료 또는 화학비료를 시용하여 생육시키고, 얻어진 작물 중의 전질소 동위원소비를 측정하였다.
본 실시예에 사용된 작물은 배추이었고, 관행농경지에서 채취한 토양에서 각각의 비료를 500 kgNha-1 수준으로 시비한 후 70일 동안 생육시킨 후 수확하여 전질소의 동위원소비를 측정하였다. 수확된 배추의 전부분을 가는 분말로 갈아서 시료로 사용하였다. 이때 질소 동위원소 분석에 사용된 기기는 실시예2에 사용된 것과 동일한 것이었다. 이때 대조구는 화학비료나 유기질 비료를 시용하지 않은 무비구이고, 유기질 비료 A, B, C는 서로 다른 원료와 퇴비화 과정을 통해 생산된 퇴비로 각각 용인축협, 군위축협, 삼비에서 생산된 퇴비이며, 화학비료는 공업적으로 생산 된 요소를 사용하였다.
이와 같이 측정된 배추 중의 질소 동위원소 분석결과를 도4에 나타내었다. 도4에 나타낸 바와 같이, 유기질 비료 A, B 및 C를 시용한 배추의 질소 동위원소비는 각각 17.8±1.57‰, 21.2±0.6‰및 20.8±1.1‰이었고, 대조구는 11.3±1.2‰이었으며, 화학비료 요소를 사용한 배추의 질소 동위원소비는 3.0±1.1‰이었다.
(2) 유기 농경지와 관행 농경지에서 자란 작물의 질소 동위원소비의 측정
유기 농경지와 관행 농경지에서 자란 작물의 질소 동위원소를 상기 (1)과 동일한 방법으로 측정하였다. 본 실시예에 사용된 작물은 배추, 상추, 시금치, 참깨, 오이, 가지, 고추, 양배추, 들깨로서 작물에 따라 30∼60일 간 재배한 것으로, 유기 농경지는 최소 5년 동안 다양한 유기질 비료를 년간 300∼600 kgN ha-1의 양으로 시용하여 온 토양이었고, 관행 농경지는 최소 20년 동안 화학비료(주로 요소)를 년간 200∼400 kgNha-1의 양으로 시용하여 온 토양이었다.
이와 같이 측정된 상기 작물의 질소 동위원소비 측정결과는 도5에 나타내었다. 도5에 나타낸 바와 같이, 관행 농경지 및 유기 농경지에서 자란 작물의 질소 동위원소 지수는 각각 4.1±1.7‰및 14.6±3.3‰이었다.
본 실시예의 (1) 및 (2)의 결과로부터, 상기 질소동위원소 지수의 값이 3‰미만이면 관행농산물로 판별하고, 8‰이상이면 유기 농산물로 판별할 수 있었다. 따라서, 농산물의 질소동위원소비를 측정함으로써, 유기 농산물인지 관행 농산물인 지를 판별할 수 있음을 알 수 있었다.
실시예5
작물의 재배 중에 질소 동위원소비를 경시적으로 측정하여 유기 농산물과 관행 농산물을 분별할 수 있는지 알아 보기 위하여, 화학비료(요소)와 유기질비료(퇴비)를 투입하여 재배 중인 작물의 질소 동위원소를 경시적으로 측정하였다.
본 실시예에 사용된 작물은 옥수수였으며, 비료를 150 kgNha-1 (기비와 추비의 구분이 있는 경우 각각 75 kgNha-1)의 수준으로 시비하여 재배하였으며, 식재 후 30일, 40일 및 60일째에 작물의 전질소의 동위원소를 측정하였다. 측정방법은 실시예4의 (1)과 동일하게 하였다.
측정된 작물의 전질소 동위원소 지수의 경시적 변화는 도6에 나타내었다. 도6에 나타낸 바와 같이, 대조구 작물의 질소 동위원소 지수는 생육단계에 따라 경시적인 변화가 없었으나, 요소를 기비로 전량 처리한 구(요소기비) 작물의 질소 동위원소 지수는 30일째 1.1±0.6‰로부터 60일째 4.9±0.4‰로 지속적으로 증가하였다. 이에 반해, 퇴비를 기비로 전량 처리한 구(퇴비기비) 작물의 질소 동위원소 지수는 30일째 7.7±0.2‰로부터 60일째 7.0±0.2‰로 감소하는 경향을 나타내었다. 기비로 요소와 퇴비를 혼합 처리한 구(요소+퇴비 기비)의 경우, 30일째 4.5±0.6‰로부터 60일째 6.1±0.2‰로 증가하였다. 반면 요소를 기비와 추비로 나누어서 시비한 경우 30일째 1.2±0.6‰로부터 40일째 3.6±0.4‰로 증가하다가 추비가 시용된(생육 40일째 추비 시용) 이후인 60일째 2.1±0.4‰로 다시 감소하는 경향을 나 타내었고, 퇴비를 기비로 시용하고 요소를 다시 추비로 시용한 경우에는 30일째와 40일째 각각 7.8±0.2‰과 7.5±0.3‰로 일정한 값을 유지하다가 요소가 추비로 시용된 (생육 40일째 추비 시용) 이후인 60일째 5.2±0.2‰로 감소하였다.
본 실시예의 결과, 질소동위원소 지수의 값이 경시적으로 증가하면 화학비료가 기비로 전량 투입된 관행 농산물로 판별하고, 경시적으로 증가하다가 다시 감소하면 화학비료가 기비와 추비로 분시된 관행 농산물로 판별하며, 경시적인 변화가 없거나 소폭 감소하면 유기질비료만 투입된 유기 농산물로 판별하고, 경시적인 변화가 없다가 다시 감소하면 기비로 유기질비료 추비로 화학비료가 투입된 것으로 판별하는 것이 바람직하다.
실시예6
농경지의 질소 동위원소비와 거기에서 생육된 작물 중의 질소 동위원소비를 비교함으로써 유기 농산물과 관행 농산물을 분별할 수 있는지를 알아 보기 위하여, 농경지와 거기에서 자란 작물의 질소 동위원소를 각각 측정하고 분석하였다.
본 실시예에 사용된 자료는 토양의 경우 실시예 3, 작물의 경우 실시예 4(2)의 자료이기 때문에 작물의 종류, 재배 기간, 비료 시용 여부 및 양은 실시예 4(2)와 동일하며 질소 동위원소의 측정방법은 상기 실시예3 및 실시예4의 (1)과 동일하게 실시하였다.
각 농경지 및 거기에서 자란 작물의 질소 동위원소 분석 결과는 도7에 나타내었다. 도7에 나타낸 바와 같이, 관행 농경지의 경우, 거기에서 자란 작물의 전질소 동위원소 지수는 토양 전질소의 동위원소 지수 보다 낮은 값을 나타내는 반면, 유기 농경지의 경우, 거기에서 자란 작물체의 전질소 동위원소 지수는 토양 전질소의 동위원소 지수 보다 높은 값을 나타냄을 알 수 있었다.
이러한 본 실시예의 결과로부터, 작물의 전질소 동위원소 지수가 토양 전질소의 동위원소 지수 보다 낮으면, 관행 농경지 또는 관행 농산물로 판별하고, 작물의 전질소 동위원소 지수가 토양 전질소의 동위원소 지수 보다 높으면, 유기 농경지 또는 유기 농산물로 판별할 수 있음을 알 수 있었다.
본 발명에 따르면, 농경지 토양 중의 질소 동위원소비를 이용함으로써 유기 농경지인지 관행 농경지인지 여부를 객관적으로 판별할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 작물체 중의 질소 동위원소비를 이용함으로써 유기 농산물인지 관행 농산물인지 여부를 객관적으로 판별할 수 있다.
Claims (17)
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- (a) 경작지에서 재배되는 농작물 시료의 질소의 동위원소를 경시적으로 측정하고, 질소동위원소비를 구하는 단계; 및(b) 얻어진 질소동위원소비를 이용하여 하기 식(1)에 따라 질소동위원소 지수를 구하여 유기 농산물인지 여부를 판별하는 단계를 포함하여 이루어지는 유기 농산물의 판별 방법으로서,(1) δ15N= [R시료/R표준-1]×1000상기 (b) 단계에서 질소동위원소 지수의 값이 경시적으로 증가하면 화학비료가 기비로 전량 투입되거나 화학비료와 유기질 비료가 기비로 투입된 관행 농산물로 판별하고, 경시적으로 증가하다가 다시 감소하면 화학비료가 기비와 추비로 분시된 관행 농산물로 판별하며, 경시적인 변화가 없거나 감소하면 유기질비료만 투입된 유기 농산물로 판별하고, 경시적인 변화가 없다가 다시 감소하면 기비로 유기질비료가 투입되고 추비로 화학비료가 투입된 농산물로 판별하는 것으로, 상기 질소동위원소 지수의 경시적 측정 기간은 작물의 생육기간 30일로부터 60일인 것을 특징으로 하는, 유기 농산물의 판별 방법.
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- (a) 경작지 토양 시료의 질소와 상기 토양에서 재배되는 농작물 시료의 질소의 동위원소를 각각 측정하고, 질소동위원소비를 각각 구하는 단계; 및(b) 얻어진 토양과 그 농작물의 질소동위원소비를 이용하여 하기 식(1)에 따라 질소동위원소 지수를 구하고, 상대적으로 비교하여 유기 농산물 또는 유기 농경지인지 여부를 판별하는 단계를 포함하여 이루어지는, 유기 농산물 또는 유기 농경지의 판별 방법으로서,(1) δ15N= [R시료/R표준-1]×1000상기 (b) 단계에서 상기 농작물의 질소동위원소 지수의 값이 토양의 질소동위원소 지수의 값보다 낮으면 관행농업 경작지 또는 관행농산물로 판별하고, 상기 농작물의 질소동위원소 지수의 값이 토양의 질소동위원소 지수의 값보다 높으면 유기 농경지 또는 유기농산물로 판별하는 것을 특징으로 하는, 유기 농산물 또는 유기 농경지의 판별 방법.
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- 제7항에 있어서, 상기 농작물은 엽채류인 것을 특징으로 하는, 유기 농산물 또는 유기 농경지의 판별 방법.
- 제11항에 있어서, 상기 농작물은 배추, 피클링용 푸른 채소, 브라시카 캄페스트리스 (Brassica campestris), 양배추, 꽃양배추, 브로콜리, 브뤼셀스 스프라우트, 양파, 파, 마늘, 스캘리언, 리크, 아스파라거스, 상추, 샐러드용 푸른 채소, 셀러리, 시금치, 쑥갓, 파슬리, 트레포일, 미나리, 땅두릅, 생강 및 레비에이트로 이루어지는 군으로부터 선택된 것임을 특징으로 하는, 유기 농산물 또는 유기 농경지의 판별 방법.
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- 제9항에 있어서, 상기 농작물은 엽채류인 것을 특징으로 하는, 유기 농산물 또는 유기 농경지의 판별 방법.
- 제16항에 있어서, 상기 농작물은 배추, 피클링용 푸른 채소, 브라시카 캄페스트리스 (Brassica campestris), 양배추, 꽃양배추, 브로콜리, 브뤼셀스 스프라우트, 양파, 파, 마늘, 스캘리언, 리크, 아스파라거스, 상추, 샐러드용 푸른 채소, 셀러리, 시금치, 쑥갓, 파슬리, 트레포일, 미나리, 땅두릅, 생강 및 레비에이트로 이루어지는 군으로부터 선택된 것임을 특징으로 하는, 유기 농산물 또는 유기 농경지의 판별 방법.
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