40. 토양반응과 작물의 생육, 산성 토양과 알칼리성 토양

- 토양반응과 작물의 생육, 산성 토양과 알칼리성 토양

 

- 토양반응과 산성토양은 다음과 같다(2).

 

- 토양반응과 작물생육

토양 중의 작물양분의 가급도(可給度/옳을 가, 줄 급, 법도 도/식물이 양분을 흡수하거나 이용할 수 있는 유효도)는 토양의 pH에 따라 크게 다르며, 중성~미산성에서 가장 높다.

 

강산성이 되면 P(인), Ca(칼슘), Mg(마그네슘), B(붕소), Mo(몰리브덴) 등의 가급도가 감소되어 작물생육에 불리하고, Al(알루미늄), Cu(구리), Zn(아연), Mn(망간) 등은 용해도가 증대하여 그 독성 때문에 작물생육이 저해된다.

 

강알칼리성이 되면 N(질소), B(붕소), Fe(철), Mn(망간) 등의 용해도가 감소해서 작물생육에 불리하다. 그러나 B(붕소)는 pH8.5 이상에서는 용해도가 커지는 특징이 있다.

 

토양유기물을 분해하거나 공기질소를 고정하여 유효태양분(식물이 흡수하여 이용할 수 있는 형태의 양분)을 생성하는 대다수의 활성박테리아는 중성 부근의 토양반응을 좋아한다.

 

곰팡이는 넓은 범위의 토양반응에 적응하나 산성토양에서 잘 번식하는데, 사물 기생(식물이 생물의 사체나 배설물 따위에서 양분을 얻어 사는 일. 세균이나 균류에서 볼 수 있다)을 하는 곰팡이 종류는 유기물의 최초 분해에 가담하고, 활물 기생(살아 있는 생물이 다른 동식물에 기생하는 일)을 하는 곰팡이는 대부분 병원균이다.

 

강산성·강알칼리성은 점토와 부식을 분산하여 토양입단의 생성을 방해한다. 강산성 토양에서 과다한 수소이온[H+]은 그 자체가 작물의 양분흡수와 생리작용을 방해한다.

 

종합적으로 작물의 생육에는 pH6~7 의 범위가 알맞고, 강산성(pH5 이하)이나 강알칼리성(pH9 이상)에 알맞은 작물은 거의 없다.

 

알칼리성 토양에 대해서는 사탕무·수수·유채·양배추·목화·보리·버뮤다그래스 등이 적응성이 높다.

 

산성토양에 대한 작물의 적응성은 다음과 같다.

 

1) 극히 강한 것 : 벼·밭벼·귀리·루핀·토란·아마·기장·땅콩·감자·봄무·호밀·수박 등

2) 강한 것 : 메밀·당근·옥수수·목화·오이·포도·수수·호박·딸기·토마토·밀·조·고구마·베치·담배 등

3) 약간 강한 것 : 유채·피·무 등

4) 약한 것 : 보리·클로버·양배추·근대·가지·삼·겨자·고추·완두·상추 등

5) 가장 약한 것 : 앨팰퍼·자운영·콩·팥·시금치·사탕무·셀러리·부추·양파 등

 

- 활산성과 잠산성

토양의 산성에는 두 가지가 있다. 토양용액에 들어 있는 [H+]에 따른 것을 ‘활산성’이라 하고, 토양교질물( 토양 교질을 이루는 물질. 무기 교질물로는 점토 광물이, 유기 교질물로는 부식이 있다. 이들은 미립자로서 분산상의 입경이 1~2마이크로미터(㎛)이다)에 흡착된 [H+]과 [Al] 이온에 따라 나타나는 것을 ‘잠산성’ 또는 ‘치환산성’이라고 한다. 활산성은 토양에서 침출된 물에 대하여 산도를 측정하고, 치환산성(잠산성)은 토양에 따라  KCl, CaCl2 또는 BaCl2-triethanolamine으로 침출한 액에 대하여 산도를 측정한다. 

 식초산석회[Ca-acetate, (CH3COO)2Ca]와 같은 약산염의 용액으로 침출한 액에 용출된 수소이온에 기인된 산성을 ‘가수산성’이라고 하여 구분하기도 한다. 강산성 토양에서 Al이온은 산도를 높인다. 

- 토양산성화의 원인

토양콜로이드가 Ca2+,Mg2+,K+,Na+ 등으로 포화된 것을 ‘포화교질’이라 하고, H+도 함께 흡착하고 있는 것을 ‘미포화교질’이라고 한다. 토양 중에 미포화교질이 많은 경우에 중성염이 들어가면 H+이 생성되어 산성을 나타낸다. 

따라서, 토양 중의 Ca2+,Mg2+,K+ 등의 치환성 염기가 용탈되어 미포화교질이 늘어나는 경우가 토양산성화의 보편적인 원인이다.

 

토양유기물이 분해할 때 생기는 이산화탄소나 공기 중의 이산화탄소는 빗물·관개수 등에 용해되어 탄산을 생성하는데, 이 탄산이 치환성 염기의 용탈을 조장한다. 따라서, 강우량이 많거나 관개(농사를 짓는 데에 필요한 물을 논밭에 댐)를 하면 토양은 점점 산성으로 진행된다. 또한, 유기물이 분해할 때 생기는 각종 유기산이 토양염기의 용탈(토양 속을 유동하는 물이 토양의 가용성 성분을 용해하여 운반ㆍ제거하는 일. 또는 그런 현상. 토양의 구성 요소나 사용한 비료 성분 따위가 물의 하강 운동에 의해 하층으로 이동하는 것이 한 예이다)을 조장한다.

 

토양 중의 탄산·유기산은 그 자체가 산성의 원인이 되며, 부엽토는 부식산 때문에 산성이 강해지는 경우가 많다. 또한, 토양 중의 질소나 황이 산화되면 질산 또는 황산으로 됨에 따라 토양이 산성화되고 염기의 용탈을 조장한다. 토양염기가 줄어들면 토양관물 중의 Al3+이 용출되고, 물과 만나면 다량의 H+을 생성한다.

 

산성비료, 즉 황산암모늄·염화칼륨·황산칼륨·인분뇨·녹비 등을 연용(퇴비나 약제 따위를 해마다 또는 작물을 재배할 때마다 연속적으로 뿌려주는 방식)하면 토양이 산성화된다. 화학공장에서 배출되는 산성물질, 제련소 등에서 배출되는 아황산가스 등도 토양의 산성화를 조장한다.

 

- 산성토양의 개량과 재배대책

산성토양에는 석회와 유기물을 넉넉히 주어서 토양반응과 토양구조를 개선하는 것이 개량의 근본대책이다. 석회만 주어도 반응은 조정되지만, 유기물을 함께 주는 것이 석회의 지중침투성을 높여서 석회의 중화효과를 더욱 깊은 토층까지 미치게 할 수 있다. 또한, 유기물의 시용으로 토양구조가 개선되고, 부족한 미량요소들이 공급되며, 완충능이 증대되어 알루미늄이온 등의 독성이 경감된다.

 

산성토양에는 앞에서 설명한 바와 같은 산성에 강한 작물을 심는 것이 안전하고, 산성비료의 시용을 피하는 것이 좋다. 용성인비(인광석에 광석을 넣고 가열하여 만드는 인산 거름. 화산 땅이나 무논에 좋다)는 산성토양에서도 유효태(식물이 흡수할 수 있는)인 구용성(묽은산에 녹는 성질) 인산을 함유하고, 또 마그네슘의 함량도 많으므로 효과가 크다. 붕소는 10a(약 300평) 당 0.5~1.3kg의 붕사를 주어서 보급하도록 한다.

 

- 알칼리성 토양의 생성

해안지역의 새로운 간척지나 바닷물 침입지대는 알칼리성 토양이 된다. 강우량이 적은 건조지대에서는 규산염광물이 가수분해(무기 염류가 물과 작용하여 산 또는 알칼리로 분해되는 반응)하여 방출된 강염기(Na2CO3, K2CO3,CaCO3,MgCO3)가 알칼리성 토양을 만든다.