106. 최소양분율과 수량점감의 법칙, 비료요소의 형태와 특성

 

 

재배학 공부 편입니다. 이번 포스팅은 ‘최소양분율과 수량점감의 법칙, 비료요소의 형태와 특성’입니다.

 

<<목차>>

 

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최소양분율과 수량점감의 법칙, 비료요소의 형태와 특성

최소양분율과 수량점감의 법칙, 비료요소의 형태와 특성

최소양분율과 수량점감의 법칙, 비료요소의 형태와 특성에 대해 알아보겠습니다.

 

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최소양분율

작물의 생육에는 여러 종류의 양분이 필수적으로 필요하지만, 실제 재배에서는 모든 종류의 양분이 동시에 작물의 생육을 제한하는 것은 아니다. 양분 중에서 필요량에 대해 공급이 가장 적은 양분에 의하여 작물생육이 제한되는데, 이 양분을 ‘최소양분(minimum nutrient)’이라고 한다. 리비히(LIEBIG / 1840)는 최소양분의 공급량에 의하여 작물의 수량이 지배된다고 하는 ‘최소양분율(law of minimum nutrient)’을 제창하였다.

 

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수량점감(체감)의 법칙

비료는 시용량이 일정 한계 내에서는 수량의 증가량이 크지만, 비료 시용량이 어느 한계 이상으로 많아지면 수량의 증가량이 점점 작아지며, 마침내는 시비량을 증가해도 수량은 증가하지 못하는 상태에 도달하게 된다. 이러한 현상을 ‘수량점감(체감)의 법칙(law of diminishing return)’이라고 하며, 이는 비료공급에 따르는 보수(수량증가)란 견지에서 ‘보수점감의 법칙’이라고도 한다.

 

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비료요소의 형태와 특성

① 질소

질산태질소(NO₃^--N)를 함유하는 것으로 질산암모늄, 칠레초석, 질산칼륨, 질산칼슘, 함질황산암모늄 등이 있다. 질산태질소는 물에 잘 녹고, 속효성(효과가 빠르게 나타나는 성질)이다. 질산은 음이온이므로 토양에 흡착되지 않고 유실되기 쉽다. 논에 질산태질소를 시용하면 그 효과가 암모니아태질소를 100으로 할 경우 질산태질소는 47% 정도이며, 심할 때에는 2%에 불과할 경우도 있다. 논에서 질산태질소의 비효(비료가 작물에 미치는 효과)가 적은 이유는 탈질균(질산염 또는 아질산염을 환원하여 질소 가스를 만드는 세균을 통틀어 이르는 말)에 의하여 아질산염으로 되어 유해작용을 나타내기 때문이다. 

암모니아태질소(NH₄⁺-N)를 함유하는 것에는 황산암모늄, 질산암모늄, 염산암모늄, 인산암모늄, 부숙인분뇨, 완숙퇴비 등이 있다. 암모니아태질소는 물에 잘 녹고 속효성이지만, 질산태질소보다는 속효성이 아니다. 그러나 암모니아는 양이온이므로 토양에 잘 흡착되어 유실되지 않는 이점이 있으며, 논의 환원층에 주면 비효가 오래 지속된다. 밭토양에서는 속히 질산태로 변하여 작물에 흡수된다.

유기물을 함유하지 않은 암모니아태질소를 해마다 사용하면 지력소모를 가져올 뿐만 아니라 암모니아 흡수 후 산근(무기산이나 유기산의 분자에서 금속 원자와 치환할 수 있는 수소 원자를 뺀 나머지의 원자나 원자단. 질산의 -NO₃, 황산의 -SO₄, 아세트산의 CH₃COO- 등이 있다)이 남게 되므로 토양을 산성화시키는 불리한 점이 있다. 특히, 황산암모늄은 질소의 3배에 해당하는 황산을 부성분으로 함유하고 있어 농업상 불리하므로 유기질의 병용으로 직접적, 간접적인 해를 덜어야 한다.

요소[(NH₂)₂CO]는 물에 잘 녹으며, 이온이 아니기 때문에 토양에 잘 흡착되지 않으므로 시용 직후에 유실될 우려가 있다. 그러나 요소는 토양 중에 미생물의 작용을 받아 속히 탄산암모늄[(NH₄)₂CO₃]을 거쳐 암모니아태로 되어 토양에 잘 흡착되므로 요소의 질소효과는 암모니아태질소와 비슷하다.

시안아미드(cyanamide)태질소를 함유하는 것에는 석회질소가 있다. 이 질소는 물에 녹으나 작물에 해롭다. 시안아미드태질소는 토양 중에서 디시안디아미드(dicyandiamide)로 변화되어 유독하고, 또 분해하기 힘들게 되므로 밭상태로 하여 시용하도록 한다.

유기태(단백태)질소를 함유하는 비료에는 어비, 깻묵, 골분, 녹비, 쌀겨 등이 있다. 이들은 토양 중에서 미생물의 작용에 의하여 암모니아태 또는 질산태로 된 다음에 작물에 흡수, 이용된다. 유기태질소는 지효성(효력이나 효능이 늦게 나타나는 성질)으로 논과 밭에 모두 알맞은 비료이다.

② 인

인산질 비료는 그 화학적 성분의 형태, 즉 용해성에 따라 수용성, 구용성(묽은산에 녹는 성질) 및 불용성으로 구분되고, 사용상으로 볼 때에는 유기질 인산비료와 무기질 인산비료로 구분된다.

유기질 인산비료에는 동물 뼈, 물고기 뼈, 구아노(guano,  바닷새의 배설물이 바위 위에 쌓여 굳어진 덩어리. 질소분이나 인산분이 많아 비료로 쓰며, 남미의 칠레 연안이나 남태평양 제도에 많이 생긴다), 쌀겨, 보리겨 등이 있다.

무기질 인산비료의 중요한 원료는 인광석(rock phosphate)이다.

과인산석회(과석)와 중과인산석회(중과석)는 인산의 대부분이 수용성이고 속효성이며, 작물에 잘 흡수된다. 그러나 산성토양에서는 철, 알루미늄과 반응하여 불용화하고 토양에 고정되기 때문에 흡수율이 극히 낮다.

용성인비는 구용성 인산을 함유하며, 작물에 속히 흡수되지 못하므로 과인산석회 등과 병용하는 것이 좋다. 한편, 토양 중에서의 고정은 적으며 규산, 석회, 마그네슘 등을 함유하는 염기성 비료이기 때문에 산성토양을 개량하는 효과도 있다.

③ 칼리(칼륨)

칼리질 비료로서 사용되는 칼리의 형태는 무기태칼리와 유기태칼리로 나뉠 수 있으며, 거의 수용성이고 비효가 빠르다. 황산칼륨과 염화칼륨이 칼리질 비료의 주된 것이다. 유기태칼리는 쌀겨, 녹비, 퇴비, 산야초 등에 많이 함유되어 있으며, 지방산과 결합된 칼리는 수용성이고 속효성이나, 단백질과 결합된 칼리는 물에 난용성(물이나 그 밖의 용매에 잘 녹지 않는 성질)이어서 지효성 칼리로 볼 수 있다.

④ 칼슘

칼슘(Ca)은 직접적으로는 다량으로 요구되는 필수원소이나 간접적으로는 토양의 물리적, 화학적 성질을 개선하며, 일반적으로 토양 내에 가장 많이 함유되어 있다. 비료에 함유되어 있는 칼슘은 CaO, Ca(OH)₂, CaCO₃, CaSO₄ 등의 형태로 되어 있으며, 가장 많이 이용되는 석회질 비료는 Ca(OH)₂이다. 이 밖에 부산물로 얻어지는 부산소석회, 규회석, 용성인비와 규산질 비료에도 칼슘이 많이 함유되어 있다.

 

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