쑥 추출물(抽出物)의 밭토양중(土壤中) 요소분해(尿素分解), 질산화(窒酸化) 작용(作用) 억제효과(抑制效果)

Inhibition of Urea Hydrolysis and Nitrification in Upland Soils by Artemisia asiatica Extracts

본 연구에서는 합성 요소억제제나 질산화억제제와는 달리 쑥(Artemisia asiatica)과 같은 천연물에 의한 토양중 요소분해와 질산화작용에 대한 저해효과를 검토하고저 하였다. 이를 위 위하여 쑥의 열수추출액과 유기용매 분획추출물을 준비하여 밭토양에 처리하였고 2일, 5일 동안 배양후에 요소태질소와 암모늄태질소, 질산태 질소를 측정하고 요소분해균과 urease 효소활성에 대한 각 추출액과 분획추출물의 영향도 검토하였다. 이번 실험을 통하여 얻은 결과를 요약하면 다음과 같다. 쑥잎의 열수추출액은 요소분해를 미약한 수준으로 촉진하였으나 반면 질산화작용은 억제하였고, 쑥잎 열수추출액을 0.5ml, 3.0 ml를 가하였을 때 질산태 질소함량은 무처리구에 비하여 각각 65.2%, 68.8% 줄어들었다. 쑥잎의 유기용매 분획추출물 중, chloroform분획을 제외한 모든 분획물이 요소분해에 대해 저해효과를 나타내었고 chloroform/methanol 분획을 2.0 ml 가했을 때, 잔존한 요소태질소 함량은 무처리구의 5.8배로 요소분해억제효과가 가장 좋았다. 한편 유기용매 분획추출물들의 질산화작용 억제효과 유무는 불명확 하였다. urease activity의 경우, 요소분해율이 무처리구와 비교시 97.5%에서 99.50%로 높게 나타났기 때문에 분획물이 urease의 활성을 저해하지 않는 것으로 생각되었다. 요소분해 bacteria 수는, 쑥의 chloroform 분획을 처리한 경우를 제외하고 모든 처리에 의해 감소하였다 (적요 2의 결과와 일치). 이로서 요소분해 저해효과는 urease의 활성을 저해하기 보다는 요소분해균을 저해하기 때문에 나타나는 것으로 생각되었다. 각 추출물 성분에 대한 예비시험과 박층 chromatogram을 통해, 그 조성이 복잡하고 다양한 화합물들이 요소분해와 질산화작용 억제과정에 관여할 것으로 추측되며 이를 분획 또는 단일활성 물질을 추적하여 그 효과를 확인할 일이다.

Nitrogen fertilizers such as urea are readily hydrolyzed in soils to produce ammonium ions which pass through nitrification and denitrification processes. These serial processes have drawn attention due to nitrogen losses, eutrophication, blue baby syndrome, and ozone depletion problems. The purpose of this study was to test the inhibitory effects of hot-water extract and organic solvent fractions of Artemisia asiatica leaves on soil urea hydrolysis and nitrification. In addition, the effects of organic solvent fractions on urease activity and ureolytic bacterial population were also investigated. First, hot-water extract of Artemisia asiatica leaves inhibited soil nitrification substantially with a marginal stimulatory effect on soil urea hydrolysis. Soils treated with hot-water extract of Artemisia asiatica leaves showed significant decreases in the accumulation of soil $NO_3-N$ (~68% decrease) compared with the control soil without the treatment of hot-water extract. In contrast, $CHCl_3$/MeOH fraction and basic aqueous layer of Artemisia asiatica leaves inhibited soil urea hydrolysis very strongly, causing 5.8 and 4.3-fold higher accumulation in amounts of remaining urea-N compared with the non-treated soil. Meanwhile, non of the organic solvent fractions showed any significant effects on soil nitrification inhibition. The inhibition of ureolytic bacterial activity by $CHCl_3$/MeOH fraction and aqueous basic layer of Artemisia asiatica leaves without any effects on urease activity itself led us to conclude that the inhibitions of soil urea hydrolysis were caused by the antagonistic effects on ureolytic bacterial activity.