수수 × 수단그라스 예취 후 재생과정에서 바이오에탄올 생산에 적절한 수확시기 및 질소시비 수준 연구
Effects of Additional Nitrogen Application and Harvest Time to Ratooning Sorghum × sudangrass for Bio-ethanol Production
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초록
본 연구는 수수 × 수단그라스 바이오에탄올 생산을 위한 적정 수확 시기 및 수확 후 재생과정에서 요구되는 적정 질소 시비 수준을 파악하기 위해 수행되었다. 포장 실험은 2017부터 2018년까지 실시했으며, 시험구 배치는 난괴법(RCBD)으로 여름 수확 후 질소 추비 수준을 달리하여(0, 50, 100, 150 kg N/ha; 0N, 50N, 100N, 150N) 처리하였다. 재생과정에서 canopy height은 2017년 여름 수확 후(DAT, day after summer harvest treatment) DAT23에서 DAT48로 경과함에 따라 약 3.0배, 2018년 DAT26에서 DAT48로 경과함에 따라 약 2.9배 신장하였다. 엽록소 함량은 재생과정 초기 질소 무처리구와 질소처리구간 유의한 차이가 나타났으나, DAT48 이후 처리 간 차이는 없었다. 여름 수확은 2017년 파종 후 61일 뒤, 2018년 파종 후 83일 뒤 각각 이루어졌으며 건물수량은 8.6Mg/ha, 11.0Mg/ha로 차이를 보였다. 생육시기별 2차 수확의 건물수량은 2017년의 경우 생육이 진전됨에 따라 꾸준히 증가하였으며, 2018년에는 DAT76까지 증가하였다. 2017년 DAT107에서 무처리구(9.0Mg/ha)에 비해 질소 처리구(12.3Mg/ha)에서 1.4배 높았으며, 무처리의 수량이 낮았던 2018년 DAT113에서는 무처리구(2.3Mg/ha)에 비해 질소 처리구(5.6Mg/ha)로 2.5배 높았다. 수확물의 바이오에탄올 품질을 나타내는 바이오에탄올 수율(TEP)는 생육 후기 cellulose와 hemicellulose 비율 감소로 일부 줄어들었으나, 전체적인 TEP변화는 생육시기 나 추비수준과 관계없이 5% 이내로 큰 차이는 없었다. 총 바이오에탄올 수량(total TEY)은 2017년 DAT107에서 7,944L/ha, 2018년 DAT76에서 7,163L/ha로 추정되었다. 따라서 TEY를 높이려면 수확물의 단위면적당 건물중을 증가시키는 재배방법이 필요하다. 여름 수확 후 충분한 재생을 위해서 필요한 질소 추비 수준은 100kg N/ha 이상이었으며, 2차 수확은 여름 수확 실시 후 2개월 이상 경과 한 이후 실시해야 한다.
Abstract
The focus of the study was to investigate biomass yield and theoretical ethanol yield affected by summer harvest and following additional N application to the ratooning crop. The field research was conducted for two years (2017 and 2018) with four different levels of N treatments (0, 50, 100, and 150 kg N/ha; 0N, 50N, 100N, and 150N) after summer harvest (DAT, day after summer harvest treatment). Canopy height increased about 3.0-fold from DAT23 to DAT48 in 2017 and increased about 2.9-fold from DAT26 to DAT48 in 2018. There was a significant difference in chlorophyll contents between the control and N treated within a month after fertilizer application. Summer harvests at 61 days after planting in 2017 (8.6Mg/ha) and 83 days after planting in 2018 (11.0Mg/ha), respectively. Biomass yield was 1.4-folds (avg. of 12.3Mg/ha) greater for N treated comparing to control at DAT107 in 2017; hence, 2.5-folds (avg. of 5.6Mg/ha) greater for N treated comparing to control at DAT113 in 2018. Theoretical ethanol potential (TEP) change was only within range of 5% in the different N level and harvest period. Total TEY was 7,944L/ha at DAT107 in 2017 and 7,163L/ha at DAT76 in 2018. The result indicates that to maximize TEY, additional N application is needed which increase biomass yield. Thus, the appropriate N level was 100kg N/ha or above, the harvest of ratooning crop should be performed after two month or later.
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