34. 토양 중의 무기성분과 필수원소의 생리작용

- 토양 중의 무기성분과 필수원소의 생리작용

 

- 토양구조 및 토층은 다음과 같다(2).

 

- 토층

토양이 수직적으로 분화된 층위(지층이 쌓인 순서. 아랫부분에서부터 오래된 순서대로 층을 이루어 겹쳐 있다)를 ‘토층’이라고 한다. 토양학적인 토층의 분류는 복잡하지만, 경작지에서는 다음의 세 가지 토층으로 흔히 분류한다.

 

1. 작토

‘작토’는 경토라고도 부르며, 계속 경운(논밭을 갈고 김을 맴)되는 층위로서 작물의 뿌리는 주로 이곳에 발달한다. 부식(흙 속에서 식물이 썩으면서 만들어지는 유기물의 혼합물)이 많고, 흙이 검으며, 입단의 형성도 좋다. 작토는 작물의 생육과 가장 밀접한 관계가 있기 때문에 심경(땅을 깊이 가는 일)을 실시하고, 유기물을 충분히 시용(농약이나 비료 따위를 논밭과 채소밭에 뿌려 이용하는 일)하며, 토양산도(흙이 산성, 중성 또는 염기성 따위의 성질을 나타내는 일. 중성 반응을 보이는 흙이 농작물 재배에 가장 알맞다)를 재배작물에 맞도록 교정하여, 좋은 작토층이 깊게 형성되도록 해야 한다. 미경지(경작하지 아니한 땅)에는 경지의 작토와 같은 부식이 풍부한 층위가 표면에만 얕게 형성되어 있는데, 이것을 흔히 ‘표토’라고 부른다. 우리나라 논 토양에서 작토층의 깊이는 보통 12cm 정도이다.

 

2. 서상

서상은 작토 바로 밑의 층이며, 작토보다 부식이 적다.

 

3. 심토

‘심토’는 서상 밑의 하층이며, 일반적으로 부식이 극히 적고 구조가 치밀하다. 심토도 작토와 같이 작물의 생육과 밀접한 관계가 있다. 심토가 너무 치밀하여 투수와 통기가 불량하면 과수 등의 뿌리가 깊게 뻗지 못하여 생육이 불량해진다. 논에서도 심토가 과도하게 치밀하여 투수가 몹시 불량하면 토양공기가 부족하여 유기물 분해가 억제되고, 유해가스가 발생하며, 경우에 따라서는 지온이 낮아져 벼의 생육이 나빠진다. 따라서, 지하배수를 적당히 꾀하여야 한다.

 

- 토양 중의 무기성분은 다음과 같다.

토양 중에는 각종 무기성분이 함유되어 있어 작물생육의 영양원이 된다. 따라서, 그 함량을 알맞게 할 필요가 있다.

 

- 필수원소

작물의 생육에 필요불가결한 원소를 ‘필수원소’라고 하는데, 다음의 16 원소를 가리킨다.

 

즉, 탄소(C), 산소(O), 수소(H), 질소(N), 인(P), 칼륨(K), 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg), 황(S), 철(Fe), 망간(Mn), 구리(Cu), 아연(Zn), 붕소(B), 몰리브덴(Mo) 및 염소(Cl)이다.

 

이 중에서 탄소, 산소, 수소는 이산화탄소(CO2)와 물(H2O)에서 공급되고, 나머지는 토양 성분 중에서 공급되는데, 탄소, 산소 및 수소의 3 원소를 제외한 13 원소를 ‘필수무기원소’라고도 한다. 이 중 질소, 인, 칼륨, 칼슘, 마그네슘 및 황의 6 원소(때로는 탄소, 산소, 수소를 포함한 9 원소)는 다량으로 소요되므로 ‘다량원소’라 하고, 철, 망간, 구리, 아연, 붕소, 몰리브덴 및 염소의 7 원소는 미량만 공급해도 되기 때문에 ‘미량원소’라고 한다. 규소(Si), 알루미늄(Al), 나트륨(Na), 요오드(I), 코발트(Co) 등은 필수원소는 아니지만 식물체 내에서 검출되며, 특히 규소는 벼를 비롯한 화곡류(씨를 맺는 볏과 식물을 통틀어 이르는 말. 벼, 보리, 조 따위가 있다)에서는 중요한 생리적 역할을 한다.

 

필요한 원소 중에서 토양 중의 자연 함량으로는 부족하여 인공적으로 보급할 필요가 있는 것을 비료 요소라고 하며, 이에는 질소, 인, 칼륨, 칼슘, 마그네슘, 철, 망간, 붕소, 아연, 규소 등이 있다. 이 중에서 인공적 보급의 필요성이 가장 큰 질소, 인 및 칼륨을 ‘비료의 3요소’라고 하며, 이에 칼슘을 보태어 ‘비료의 4요소’라 하기도 한다.

 

- 필수원소의 생리작용

1. 탄소, 산소 및 수소

탄소(C), 산소(O) 및 수소(H)는 식물체의 90~98%를 차지한다. 엽록소의 구성 원소이며, 광합성에 의하여 생성되는 여러 가지 유기물의 구성 재료가 된다.

 

2. 질소

질소(N)는 엽록소, 단백질, 효소 등의 구성성분이다. NO3-(질산태)과 NH4+(암모니아태)으로 식물에 흡수되고 원형질의 건물은 40~50%가 질소이다. 결핍하면 황백화현상(잎이 황백색으로 변하는 현상. 엽록소의 구성 성분인 질소, 마그네슘 따위가 결핍되거나 엽록소 생합성에 필요한 철과 망간이 결핍되어 나타난다)이 일어나고, 작물의 생장, 개화(풀이나 나무의 꽃이 핌), 결실을 지배한다. 질소화합물은 늙은 조직에서 젋은 생장점으로 전류 되므로 결핍증세는 늙은 부분에서 먼저 나타난다. 과잉하면 도장(질소나 수분의 과다, 일조량의 부족 따위로 작물의 줄기나 가지가 보통 이상으로 길고 연하게 자라는 일)하거나 염색이 짙어지며 한발(심한 가뭄), 저온, 기계적 상해, 병충해 등에 약하게 된다.

 

3. 인

인(P)은 세포핵, 분열조직, 효소 등의 구성성분으로, 어린 조직이나 종자(식물에서 나온 씨 또는 씨앗)에 많이 함유되어 있다. 광합성, 호흡작용(에너지의 전달), 녹말과 당분의 합성 분해, 질소동화(식물이 대기 중의 기체 질소 또는 토양이나 물속의 무기 질소 화합물을 사용하여 각종 유기 질소 화합물을 만드는 작용) 등에 관여한다. 결핍하면 뿌리의 발육이 나빠지고(특히, 생육 초기) 잎이 암녹색이 되어 둘레에 오점이 생기며, 심하면 황화(빛이 부족하여 식물의 세포가 엽록소를 형성하지 못하는 현상)하고 결실이 나빠진다.