가축분뇨는 아주 오래전부터 퇴비로 사용되어 왔으며 기록상으로 2,000여년전 그리이스, 로마시대에 분뇨를 종류별로 나누어 새, 닭>사람>돼지>염소>양>소>말 의 순으로 효과가 좋다고 한 기록이 전해지는 등 유서깊은 토양비옥도 증진 재료이다. 그러나 현재는 가축 사육두수의 엄청난 증가와 축사의 대형화 추세에 따라 오히려 환경오염원으로서 그 처리에 고심하고 있는 실정으로 우리나라에서도 축산농가 증가에 따라 가축분뇨가 연간 47,173천톤(’98년 현재) 생산되어 우리나라 전체 경지면적(1,924천ha)을 300평당 약 2.5톤 수준으로 시용할수 있을 정도로 많은 양이 발생되고 있다.

이와같이 가축분뇨는 이용하기에 따라 퇴비재료와 환경오염원으로서의 양면성을 갖고 있기 때문에 당연히 적극적인 퇴비화로 환경오염 및 작물 유해성분을 제거하여 토양유기자원으로 활용되어야 할것이다.

최근들어 우리나라에서도 시설재배지를 중심으로 가축분 퇴비가 많이 이용되고 있는 실정이나 대부분의 농가에서는 부숙이 제대로 되지 않은 퇴비를 사용하거나 사용량이 지나치게 많거나 하여 오히려 염류집적, 양분 불균형 등의 토양 악화, 유해가스 발생 및 이에 따른 작물 피해 발생으로 농사를 망치는 경우도 종종 있어 양질의 가축분 퇴비제조 방법과 아울러 부숙기간을 달리하여 제조한 퇴비를 사용했을 때에 작물반응에 대한 보다 깊은 이해가 필요하다.

생돈분 등 미부숙 가축분퇴비를 토양에 시용하면 미처 분해되지 못한 이분해성 물질들이 토양 속에서 분해가 진행되어 암모니아 등 작물에 유해한 가스를 발생시키고 병원균이나 기생충 등에 오염될 확률이 높으며 높은 염류 농도에 의한 작물피해도 예상되기 때문에 이들 유해물질들을 안정화 또는 사멸시키고 악취제거나 취급 간편화 등을 위해 반드시 부숙과정을 거쳐야 하는데 그 과정의 주요내용은 다음과 같이 수분함량 및 탄소/질소 비율(탄질비) 조절과 퇴비더미 뒤집기 작업을 통한 공기의 공급, 온도조절 등이다.

○ 수분함량 및 탄질비 조절제 혼합 : 생돈분은 수분함량이 많기 때문에 그대로 발효시키면 퇴비더미 내부에 공기가 부족하여 호기성 미생물의 활동이 억제되어 퇴비화가 늦어지고 혐기성 미생물에 의한 분해로 악취성분이 발생되며 퇴비 원재료의 양분도 유실된다. 따라서 퇴비사의 수분 관리를 위하여 비가림 시설을 하는 것이 필요하다. 퇴비화에 적합한 초기 수분함량은 60% 내외로서 퇴비재료를 혼합하여 손으로 쥐었을 때 물방울이 떨어지지 않고 물기가 묻어 나올 정도면 된다. 생돈분의 수분함량 조절은 보통 톱밥이나 팽화왕겨, 절단볏짚 등을 이용하는데 재료별 수분흡수율은 톱밥을 100으로 했을 때 왕겨 49, 팽화왕겨 96, 절단볏짚 119 정도이다. 이들 수분조절제는 탄소 함량이 높고 질소함량이 낮기때문에 탄소/질소비율이 낮은 생돈분의 탄소/질소 비율을 높여주는 효과도 있다. 탄소는 미생물 활동에 필요한 에너지원이고 질소는 미생물 몸체를 구성하는 영양원으로 이 탄질비(C/N율)가 적당해야 미생물이 왕성하게 활동하여 퇴비발효화를 돕게 되는데 퇴비화를 위한 최적의 C/N율은 35정도이다. 이상의 내용을 감안할 때 생돈분과 톱밥의 적정 혼합비율은 생돈분:톱밥이 7:3 또는6:4 정도한 것으로 밝혀졌다.

○ 퇴비더미 뒤집기 작업 : 퇴비더미 뒤집기 작업은 퇴비원료를 균일하게 부숙시키는 한편 퇴비더미에 공기를 공급하여 퇴비화 과정에 중요한 역할을 하는 호기성 미생물의 활성유지에 도움을 주기 때문에 반드시 필요한 작업이다. 따라서 농가에서 종종 퇴비더미를 비닐 등으로 밀봉하여 뒤집기 작업을 하지 않는 경우가 있는데 이럴 경우 장기간 보관하여도 부숙이 완전히 안되는 경우가 많으니 주의하여야 한다. 뒤집기 작업은 일반적으로 퇴비제조 1개월까지는 1주 1회, 1개월 이후는 1∼2주 간격으로 실시하여 총 7회 이상 실시하는 것이 권장되고 있다. 다만 저온기에는 퇴비더미 온도를 지나치게 낮추는 원인이 될 수 있으므로 퇴비더미의 부숙온도를 감안하여 뒤집기 간격을 조절할 필요가 있다. 수분함량, 가축분과 신선유기물의 혼합비율 등이 적당하고 퇴비 더미 뒤집기 작업을 실시해줄 경우 70℃이상 무난히 상승되며 대체로 45∼65℃의 범위에서 퇴비의 부숙화가 잘 진행된다.

퇴비화의 목적은 가축분과 볏짚 또는 왕겨 등 신선유기물인 퇴비원료를 미생물에 의하여 작물의 생육을 좋게 하도록 미리 분해시키는 것으로서 퇴비의 탄소/질소 비율을 20 전후로 조절하여 토양 시용후의 급격한 분해나 작물의 질소기아 현상을 방지하고, 유해성분을 미리 분해시키며, 병원균, 해충, 잡초종자를 고열(70℃ 이상)로 사멸시키는 과정이 끝나면 퇴비화가 완료되어 완숙된 것으로 한다. 그러나 퇴비원료의 종류에 따라 각각 퇴비성상이 다르게 되므로 일률적으로 완숙기를 판단하는 기준을 만들기는 어렵다. 따라서 적정 부숙기간을 구명코자 상기 제조방법에 따라 퇴비 부숙기간을 달리하며 만들어진 톱밥돈분발효퇴비를 상추에 시용하여 작물 생육반응과 토양에 미치는 시험을 실시한 결과는 다음과 같다.

○ 부숙기간을 달리한 톱밥돈분발효퇴비의 화학성

생돈분과 톱밥을 6:4의 비율로 혼합하여 부숙기간별로 화학성을 조사한 결과는 표 1과 같이 탄질비와 인산, 칼리 함량은 큰 변화가 없으나 부숙기간이 경과할수록 암모니움태 질소(NH4-N)는 감소하고 질산태 질소(NO3-N)는 증가하는 경향으로 NH4-N/NO3-N 비율이 퇴비제조 당일의 253에서 부숙 75일 이상에서는 3.3이 되었다. NH4-N/NO3-N 비율이 10 이하가 된 경우 부숙이 상당히 진행된 것으로 판단할 수 있다.

부숙기간이 다른 톱밥돈분발효퇴비를 비닐하우스에서 300평당 2톤을 시용하여 비닐턴넬을 하지않고 상추를 재배한 결과 표 2에서 보는 바와 같이 60일 이상 부숙된 퇴비에서는 피해 없이 정상생육을 하였으나 45일 이하로 부숙된 퇴비는 부숙기간이 짧을수록 상추의 고사율이 높고 생육이 불량하여 수량이 14∼29% 감소되었다. 한편 비닐하우스 내에서 상추를 턴넬재배 할 경우에는 부숙기간이 75일 이상되어야 정상생육이 되고 60일 이하에서는 피해를 받아 수량이 11∼48% 감소되었다. 따라서 톱밥돈분발효퇴비의 적정 부숙기간은 비닐하우스에서 턴넬재배시 75일 이상, 무턴넬재배시 60일 이상인 것으로 조사되었다. 이상의 결과는 톱밥돈분퇴비를 300평당 2톤 시용하였을 때의 성적이나 실제 농가에서는 300평당 5톤∼70톤까지 시용하는 것으로 조사되고 있는데 이렇듯 과량이 계속 투입되면 염류의 지속적인 축적에 의한 토양악화와 작물피해를 면하기 어려우며 그 피해율도 상기 조사성적보다 더 클 것으로 판단된다. 각종 시험연구 결과 가축분 퇴비의 시용량은 300평당 2톤 이하로 사용하여야 한다.

한편 퇴비가 덜 부숙된 것일수록 퇴비에서 암모니아가스등 유해가스가 발생되어 작물 잎에 가스피해가 나타나고 심하면 작물이 고사하게 된다. 표 2에서 보는바아 같이 미부숙 가축분퇴비일 수록 암모니아가스 발생량이 많아 퇴비100g당 15일부숙퇴비의 경우 25.6㎎ 30일 부숙퇴비 6.2㎎, 60일 부숙퇴비 3.8㎎이었다.

암모니아가스 발생과 작물피해 관계를 분석한 결과 피해 한계농도는 비닐턴널 재배의 경우 2.1㎎이상, 비닐무터널 재배의 경우 3.8㎎이상인 것으로 밝혀졌다. 따라서 작물재배에 안전하게 부숙되었는지를 암모니아가스 발생량을 측정하므로서 판단할수도 있다.

또한 육묘용상토를 만들 때 사용하는 톱밥돈분퇴비에 대해서 얼마간 부숙 시켜야 묘 생육에 안전한가를 밝히기 위해 상추와 고추를 육묘재배하여 시험한 결과 15∼60일간 부숙시킨 퇴비는 물론 75일까지 부숙시킬 경우에도 생육이 크게 저조하여 육묘용으로는 부적당한 것으로 나타났다. 그러나 1년정도 완숙시킨 톱밥돈분퇴비를 사용한 경우에는 작물생육이 왕성하여 정상생육을 하는 것으로 나타나 어린작물을 재배하는 육묘용상토에 돈분퇴비를 활용할 경우에는 1년정도 완숙시켜 사용하여만 안전할 것으로 판단되었다.