재배학 3장 재배환경 - 토양(7) : 토양반응과 산성토양, 개간지 사구지

3-2-8 토양반응과 산성토양

(1)토양반응의 표시법

토양의 반응은 토양용액 중의 수소이온농도, 즉 [H+]와 수산이온농도, 즉 [OH_]의 비율에 따라 결정되며, 보통 pH로 반응표시를 한다. 물은 적으나마 H+과 OH- 으로 해리한다. 순수한 물이 해리 할 때 [H+]와 [OH-]는 같으며, 이들 이온농도는 모두 10-7mol/l 이고, 이 상태가 중성(中性)이다. 양자의 적(積)은 22°C 에서 일정하고, 한쪽이 감소하면 다른 쪽이 증대하여 언제나 [H+][OH-]=10-4 이다. 중성인 경우는 1L의 물속에 H+과 OH-이 각각 10-7g 당량을 함유한다. 표시를 간편화하기 위하여 [H+] 의 역수의 대수치를 취한 것이 pH (potential of hydrogen ion)이다. pH 는 1~14 의 수치로 표시되는데, 7이 중성이고, 7이하가 산성이며，7 이상이 알칼리성이다.

(2) 토양반응과 작물생육

토양 중의 작물양분의 가급도(可給度)는 토양의 pH 에 따라 크게 다르며, 중성~미산성 에서 가장 높다. 강산성이 되면 P, Ca, Mg, B, Mo 등의 가급도(可給度)가 감소되어 작물생육에 불리하고, Al, Cu, Zn, Mn 등은 용해도가 증대하여 그 독성 때문에 작물생육이 저해된다.

강알칼리성이 되면 N, B, Fe, Mn 등의 용해도(溶解度)가 감소해서 작물생육에 불리하다. 그러나 B는 pH 8.5 이상에서는 용해도가 커지는 특징이 있다.

토양유기물을 분해하거나 공기질소를 고정하여 유효태양분을 생성하는 대다수의 활성박테리아는 중성 부근의 토양반응을 좋아한다.

곰팡이는 넓은 범위의 토양반응에 적응하나 산성토양에서 잘 번식하는데, 사물기생(死物寄生)을 하는 곰팡이 종류는 유기물의 최초 분해에 가담하포활물기생 (活物寄生)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 pH 6~7의 범위가 알맞고, 강산성(pH 5 이하)이나 강알칼리성(pH 9 이상)에 알맞은 작물은 거의 없다.

알칼리성 토양에 대해서는 사탕무, 수수, 유채(油菜，평지), 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

(3) 활산성과 잠산성

토양의 산성에는 두 가지가 있다. 토양용액에 들어 있는 H+ 에 따른 것을 활산성(active acidity)이라 하고, 토양교질물에 흡착된 H+과 Al 이온에 따라 나타나는 것을 잠산성( potential acidity) 또는 치환산성(exchange acidity) 이라고 한다.

활산성은 토양에서 침출된 물에 대하여 산도를 측정하고, 치환산성(잠산성)은 토양에 따라 KCl, CaCl2 또는 BaCl2-triethanolamine 으로 침출한 액에 대하여 산도를 측정한다.

식초산석회〔Ca-acetate, (CH3COO)2Ca〕와 같은 약산염의 용액으로 침출한 액에 용출된 수소이온에 기인된 산성을 가수산성( hydrolytical acidity)이라고 하여 구분하기도 한다. 강산성 토양에서 AI 이온은 산도를 높인다.

 

(4) 토양산성화의 원인

토양콜로이드가 Ca2+, Mg2+, K+, Na+ 등으로 포화된 것을 포희교질(saturated colloid)이라 하고, H+도 함께 흡착하고 있는 것을 미포화교질(unsaturated colloid)이라고 한다. 토양 중에 미포화교질이 많은 경우에 중성염이 들어가면 H+이 생성되어 산성을 나타낸다.

따라서, 토양 중의 Ca2+, Mg2+, Kf 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 관개를 하면 토양은 점점 산성으로 진행된다. 또한, 유기물이 분해할 때 생기는 각종 유기산이 토양염기의 용탈을 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 토양광물 중의 Al3+이 용출되고, 물과 만나면 다량의 H+을 생성한다.

산성비료, 즉 황산암모늄, 염화칼륨, 황산칼륨, 인분뇨, 녹비 등을 연용하면 토양이 산성화된다. 화학공장에서 배출되는 산성물질, 제련소 등에서 배출되는 아황산가스 등도 토양의 산성화를 조장한다.

(5) 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. 용성인비는 산성토양에서도 유효태인 구용성 인산을 함유하고, 또 마그네슘의 함량도 많으므로 효과가 크다. 붕소는 10a 당 0.5 ~ 1.3kg 의 붕사를 주어서 보급하도록 한다.

(6) 알칼리성 토양의 생성

해안지역의 새로운 간척지나 바닷물 침입지대는 알칼리성 토양이 된다.

강우량이 적은 건조지대에서는 규산염광물이 가수분해하여 방출된 강염기가 알칼리성 토양을 만든다.

 

3-2-9 개간지와 사구지

(1)개간지

새로 개간한 토양은 대체로 산성이며, 치환성 염기가 적고, 토양구조가 불량하며, 인산을 비롯한 비료성분도 적어서 토양의 비옥도가 낮다. 따라서, 산성토양의 개선책과 같은 대책이 필요하다. 또한, 개간지는 경사진 곳에 많으므로 토양보호에 유의해야 한다.

(2) 사구지

사구지(砂丘地)는 점토와 부식의 함량이 극히 적고, 수분과 양분이 부족하며, 풍식을 받기 쉽다. 따라서 작물재배에 극히 부적당하다. 그러나 지하에 중점토, 비닐, 아스팔트 등을 깔고 누수를 방지한 다음 관개, 시비하여 작물을 재배하는 방법이 있다.

이 밖에 점적관개(trickle irrigation)시스템을 설치하여 작물을 재배하는 방법도 있는데, 지하에 비닐파이프를 설치하고 양분, 수분을 파이프를 통하여 공급함으로써 작물을 재배하는 방식으로 시설재배에서 널리 이용하는 방식이다.

사구지 토양을 개량하려면 방풍시설과 관개시설을 하고, 점토와 부식을 공급해야 한다. 사구지 토양에서도 생육이 가능한 진주조(pearl millet), 위핑러브그래스(weeping lovegrass), 헤어리베치(hairy vetch) 등의 피복작물을 먼저 심어서 토양부식의 증대를 피하는 것도 한 방법이다.