재배학 3장 재배환경 - 토양(8) : 논토양, 논밭토양 특징

3-2-10 논토양

(1) 논토양의 일반특성

① 토충 분화와 탈질현상

담수(湛水)된 논토양이라도 산소가 함유된 수분의 침투에 따라 어느 정도의 산소는 공급된다. 논물에는 대기 중 산소와 조류(藻類)나 잡초 등의 광합성으로 배출된 산소가 용존되어 있다. 담수 후 유기물 분해가 왕성할 때에는 미생물이 소비하는 산소의 양이 논물에서 공급되는 산소보다 훨씬 많아서 논토양은 전층(全層)이 환원상태가 된다. 그러나 시일이 경과하여 유기물 분해가 진전되고 토양 중에 분해되기 쉬운 유기물이 줄어들면 토양의 상층부에서는 논물에서 공급되는 산소가 미생물이 소비 하는 산소의 양보다 우세하게 된다. 그리 하여 표층 수mm 에서 l~2cm 의 층은 산화제 2철로 적갈색을 면 산화층이 되고, 그 이하의 작토층은 산화제 1 철로 청회색을 띤 환원층이 된다. 그리고 심토는 유기물이 극히 적어서 산화층을 형성한다. 이를 논토양의 토충분화(土層分化)라고 한다.

토양의 산화, 환원상태를 흔히 Eh〔산화환원전위)]로 표시한다. 산화(酸化; oxidation)란 전자(電子)를 잃는 것이고, 환원(還元; reduction)이란 전자를 얻는 것이다. 산화, 환원이 일어나는 용액에 전극을 삽입하면 전극의 표면과 용액 사이에 전위차(影超)가 생기는데,이것이 Eh 이며, 보통 mV(mimvolt)로 나타낸다.

Eh의 상승은 산화방향, 하강은 환원방향을 표시 하며 , 또 pH의 값이 올라감에 따라 Eh의 값은 내려가는 경향이 있다. 따라서 Eh 는 pH를 첨부하여 표시하며, pH6 일 때의 Eh를 Eh 6으로 표시한다.

암모니아태질소를 산화층에 주면 질화균이 질화작용(nitrification) 을 일으켜 질산으로 된다. 질산은 토양입자에 흡착되지 않고, 아래의 환원층으로 씻겨 내려가면 탈질균의 작용으로 환원되어 가스태질 소로 바뀌어(，대기 중으로 나가는데, 이를 탈질현상(脫室現象)이라고 한다.

암모니아태질소를 환원층에 주면 절대적 호기균(인 질화균의 작용을 받지 않으며, 또 암모니아는 토양에 잘 흡착되므로 비효가 오래 지속된다. 이와 같이 암모니아태질소를 논토양의 심부환원층에 주어서 비효의 중진을 피하는 것을 심층시비(深層施肥)라고 한다. 심층시비의 실제적 방법으로서 암모니아태질소를 논을 갈기 전에 논 전면에 미리 뿌린 다음에 갈고 써려서 작토의 전층(대부분이 환원층)에 섞이도록 하는 것을 전충시비(全層施肥)라고 한다. 그러나 누수가 심한 논에 심층시비를 하면 오히려 질소의 용탈을 크게 해서 불리하다.

질산태질소를 논에 주면 탈질현상과 용탈이 심해서 비효가 암모니아태질소보다 떨어지므로_ 논에서는 질산태질소를 사용하지 않는다.

② 유기태질소의 무기화

논토양에는 벼가 그대로 이용할 수 없는 유기태질소가 많으며, 적당한 처리를 하면 유기태질소의 무기화가 촉진되어 다량의 암모니아가 생성되므로 이를 잠재지력(潛在地力)이라고 하기도 한다.

㉠ 건토효과

토양이 건조하면 토양유기물은 그 성질이 변하여 미생물이 분해하기 쉬운 상태로 된다. 여기에 가수(加水)하면 미생물의 활동이 촉진되어 다량의 암모니아가 생성되는 데, 이를 건토효과라고 한다. 토양이 얼 때에도 건조와 같은 탈수효과로 담수 후 암모니아가 생성된다. 건토효과는 유기물 함량이 많을수록 크며, 또 건조가 충분해야 효과가 크다. 건토효과로 생성되는 암모니아는 벼에 일시에 과다하게 흡수되지 않고 뿌리의 발육에 따라 서서히, 그리고 충분히 이용되므로 비효가 높다. 벼재배기간 중에도 심한 가뭄으로 논에 균열이 졌다가 비가 와서 담수상태가 되면 건토효과가 나타난다. 이 경우에 시비의 양과 시기를 조절하지 않으면 비료과다현상으로 도열병 등의 병을 유발하게 된다.

㉡ 지온상승효과

한여름 논토양의 지온이 높아지면 유기태질소의 무기화가 촉진되어 암모니아가 생성되는데, 이를 지온상승효과(地:S소昇ㅃ)라고 한다. 26°C 일 때보다 40r 에서 암모니아생성량이 훨씬 많다. 지온상승에 따른 암모니아생성량의 증가는 습토(濕土)와 풍건토 사이에 큰 차이가 없다.

㉢ 알칼리효과

토양에 알칼리 (alkali)나 산을 첨가하여 토양반응을 바꾼 다음에 담수하면 유기태질소의 무기화가 촉진되는데, 이는 토양반응의 변화로 난분해성 유기물을 분해할 수 있는 미생물의 종이 활동하여 분해하기 때문이다. 특히, 알칼리의 처리로 나타나는 효과를 알칼리효과라고 한다. 논에 수산화칼슘 100~200kg/10a 정도를 시용하면 알칼리효과가 나타난다.

③질소의 고정

논에는 질소의 천연공급량이 많을 뿐만 아니라 조류(藻類)의 대기질소고정작용도 나타난다. 표면산화층에 질소고정남조가 번식하면 햇볕을 받아 대기 중의 질소를 고정하여 질소를 공급한다. 석회 ? 인산을 시용하면 남조의 번식이 왕성 3-2 토 양 153하여 질소고정량도 증대하며, 많을 때에는 벼농사기간 중 2kg/10 a 정도의 질소를 고정한다.

④ 인산의 유효화

논토양이 담수 후 환원상태가 되면 밭상태에서는 난용성인 인산알루미늄, 인산철 등이 유효화 한다. 또한, 논에는 어느 정도 인산의 천연공급량이 있으므로 논토양에서는 인산비료의 요구량이 적은 편이다. 그러나 한랭지에서는 저온으로 인하여 생육초기에 미생물의 활동이 부진하여 논의 환원상태가 발달하지 못하므로 인산시용의 효과가 크게 나타난다.

(2) 노후답

① 토양의 노후화와 추락

Fe, Mn, K, Ca, Mg, Si, P 등이 작토에서 용탈되어 결핍된 논토양을 노후답(특수성분결핍답)이라고 하며, 특수성분결핍토나 퇴화염토 등은 노후답에 속하는 것으로 볼 수 있다.

담수조건에서 작토의 환원층에서는 철분, 망간이 환원되어 녹기 쉬운 형태로 되는 데, 이들이 침투수를 따라 내려가 심토의 산화층에 도달하면 다시 산화상태가 되어 축적된다. 이러한 작용으로 논의 작토층에는 철, 망간, 그 밖의 성분이 점차 결핍되어 가는데, 이를 논토양의 노후화라고 한다.

특히, 토양모재가 철, 마그네슘 등의 함량이 적고 투수가 잘되는 특성을 지닌 경우, 작토에서 철 등의 용탈이 일어나면 철의 심한 부족이 나타나는 노후답이 된다.

담수조건에서 작토의 환원층에서는 황산염이 환원되어 황화수소(H2S)가 생성되는 데, 여름철 유기물 분해가 왕성할 때 많이 발생한다. 철분이 많을 때에는 벼 뿌리가 적갈색 산화철의 두꺼운 피막을 입고 있는데, 이때에는 황화수소가 철과 반응하여 황화철(FeS)로 되어 침전하므로 해가 없다. 그러나 철분이 적고 벼 뿌리가 회백색을 보일 때에는 황화수소와 결합될 충분한 철이 없으므로 황화수소가 벼 뿌리를 상하게 하여 벼의 양분흡수가 부진하게 된다. 그렇게 되면 늦여름, 초가을부터 벼의 잎이 아래서부터 위로 마르고 깨씨무늬병 등이 많이 발생하여 추해져서 끝내 수량이 떨어지는데, 이를 추락현상(秋落現象)이라고 한다. 이 현상이 일찍이 여름철에 나타날 때에는 하락현상(夏落現象)이라고도 한다.

이러한 현상은 노후답뿐만 아니라 누수가 심해서 양분의 보류력이 적은 사질답이나 역질답에서도 나타난다. 또한, 습답에서 유기물이 과다하게 집적될 때에도 나타난다

② 노후답의 개량

㉠ 객 토

철분. 점토가 많이 함유되어 있는 산의 붉은흙(山赤土), 연못의 밑바닥흙(河泥土)，바닷가의 질흙(海泥土) 등을 객토(客土)한다. 양질의 점토와 철, 규산, 마그네슘, 망간 등의 보급효과가 크다. 10a 당 10~20ton 을 객토한다.

㉡심 경

심토층까지 심경을 하여 침적된 철분 등을 다시 작토층으로 되돌린다.

㉢ 함철자재의 시용

함철자재et했資材)로서 갈철광(福目)의 분말, 비철토(肥鐵土), 퇴비철(堆肥鐵) 등을 시용한다. 갈철광의 분말은 10a 당 50~100kg 을 시용한다. 퇴비철은 볏짚 ? 청초등과 철분을 4:1 비율로 섞어 3 개월 이상 부숙과정을 거친 것인데, 10 a 당 lton 정도를 시용한다.

㉣ 규산질 비료의 시용

규산석회, 규회석 등은 규산과 석회뿐만 아니라, 철, 망간, 마그네슘도 함유하고 있으며, 10a 당 100~200kg 을 시용한다.

 

③노후답의 재배대책

㉠ 저항성 품종의 취택

황화수소에 저항성이 강한 품종을 취택(取擇)한다.

㉡ 조기재배

일찍 수확할 수 있게 재배하면 추락이 덜하다.

㉢ 무황산근 비료의 시용

황화수소의 발생원이 되는 황산근(黃酸根)을 가진 비료의 사용을 피한다.

㉣ 덧거름 중점의 시비

후기의 영양을 확보하기 위하여 덧거름[追肥〕강화, 완효성 비료의 시용, 입상 및 고형비료의 시용 등이 시도되고 있다.

㉤ 엽면시비

후기영양의 결핍상태가 보일 때 엽면시비를 한다.

 

(3) 간척지답

간척지(干拓地) 토양의 모재(母材)는 육지에서 운반된 암석풍화성분의 퇴적물이기 때문에 일반적으로 비옥하지만, 간척 당시에는 벼농사에 불리한 여러 조건을 가지고 있다. 간척지처럼 염류가 많은 토양을 염류토라고도 한다.

간척 당시의 토양의 특징을 보면 다음과 같다.

1) 높은 염분농도 때문에 벼의 생육이 저해된다. 토양의 염분농도가 염화나트륨(NaCl)으로서 0.3% 이하이면 벼의 재배가 가능하지만, 0.1% 이상이면 염해(鹽害)의 우려가 있다.

2) 해면 아래에 다량 집적되어 있던 황화물은 간척하면 산화과정을 거쳐 황산이 되는데, 이 황산이 토양을 강산성으로 만든다. 유기물, 황 등이 표층토에 집적되어 강산성을 띠는 토양을 특이산성토라고 한다.

3) 지하수위가 높아서 쉽게 심한 환원상태가 되어 유해한 황화수소 등이 생성된다.

4) 점토가 과다하고 나트륨이온이 많아서 토양의 투수성과 통기성이 나쁘다.

간척지 토양을 개량하려면

1. 관,배수시설을 하여 염분과 황산을 제거하고 이상적 환원상태의 발달을 방지하며,

2. 석회를 시용하여 산성을 중화하고, 염분이 쉽게 용탈되도록 하며,

3, 석고, 토양개량제, 생고(生基) 등을 시용하여 토양의 물리성을 개량하고,

4. 염생식물을 심어 염분을 홉수하게 한 다음 제거한다.

 

염분제거법으로서 1.담수법(湛水法)은 물을 10여 일 간씩 대어 염분을 녹여서 배수하는 조처를 반복하는 방법이고, 2.명거법은 5~10m 간격으로 도랑을 내서 염분이 도랑으로 씻겨 내리도록 하는 방법이며, 3.여과법은 땅속에 암거를 설치하여 염분을 걸러냄과 아울러 토양통기도 촉진하는 방법이다. 염분이 많은 간척지 토양에 적응하는 재배법을 내염재배라고 하는데, 그 요점은 다음과 같다.

1) 내염성이 강한 작물을 선택한다.

2) 우리나라에서는 거의 벼농사가 이루어지고 있는데, 내염성이 강한 벼품종을 선택한다(계화벼, 서해벼, 섬진벼, 영산벼 등).

3) 조기재배(루M栽培) ? 휴립재배(aiiSli평)를 한다.

4) 논물을 말리지 않으며 자주 환수한다.

5) 석회, 규산석회, 규회석을 시용하고 황산근을 가진 비료를 시용하지 않는다.

작물의 내염성

(4) 습답

논토양의 적정 투수량은 1일 15~25mm 라고 하며, 증발산까지 합친 적정 감수량은 1일 20~30mm 라고 한다. 습답은 지하수위가 높고, 1년 중 건조하지 않으며, 침투되는 수분의 양이 적어서 유기물 분해도 적다.

습답에는 미숙유기 물이 집적 되는데, 환원상태이므로 유기물이 혐기적으로 분해하여 유기산을 생성하나 투수가 적으므로, 작토 중에 유기산이 집적되어 뿌리의 생장과 흡수작용에 장해를 준다. 그리고 한여름 고온기에는 유기물 분해가 왕성하여 심한 환원상태를 이루고, 황화수소 등의 유해한 환원성 물질이 생성, 집적되어 뿌리가 상한다. 또한, 지력질소가 주로 지온상승효과로 공급되므로 벼는 생육후기에 질소과다가 되어 병해, 도복 등을 유발한다. 이상과 같은 원인에 의하여 습답에서도 추락현상이 유발된다. 그러나 유기물 과다의 피해가 나타나지 않는 습답은 수량이 상당히 많다.

한편, 담수상태의 논토양에서 벼의 근권토양은 항상 환원상태로 된다. 이때 유기물은 혐기성 균인 메탄생성균(methanogenic bacteria)이 분해하여 메탄을 생성한다. 이 메탄은 벼의 통기조직을 통하여 대기로 배출되고, 대기 중에서는 지구온난화의 원인기체, 즉 온실가스로 작용하기 때문에 물걸러대기 등 메탄배출을 저감하는 재배법을 권장하고 있다. 더구나 습답인 경우에는 물걸러대기가 거의 불가능하기 때문에 미숙유기물시용을 금하는 등 근본적 대책이 필요하다.

습답을 개량하려면 암거배수 등을 피하여 투수를 좋게 하고 유해물질을 배제해야 한다. 그리고 철분 등의 성분을 보급하기 위해 객토를 하는 것도 좋다. 재배상으로는 석회, 규산석회 등을 주어서 산성의 중화와 부족성분의 보급을 피하고, 이랑재배를 하며, 질소의 시용량을 줄이는 것이 알맞다.

지하 50cm 이내에 이탄층이 있는 이탄답은 일반적으로 습답의 특성을 지니며, 또 유기물 과다로 인하여 인, 칼륨, 규소 등이 결핍된다.

그러므로 배수 및 객토, 그리고 부족한 성분의 공급 등이 필요하다.

(5) 중점토답

중점토로 된 논은 토양구조가 나빠서 젖으면 끈기가 많고, 마르면 단단해서 경운이 힘들고, 천경(淺耕)이 되기 쉽다. 또한, 작토 바로 밑에 점토의 경반(硬盤)이 형성되어 배수가 불량할 경우가 많다.

중점토답을 개량하려면 심경과 배수를 피하고, 규산질 비료와 퇴비철을 시용하며, 유기물과 토양개량제를 시용하여 입단의 형성을 도모한다. 답전윤환, 추경, 이랑재배 등도 효과가 있다.

(6) 사력질답

사력질답은 누수가 심하므로 누수답이라고도 한다. 투수가 심하여 수온 . 지온이 낮고, 한해를 입기 쉬우며, 양분의 함량이 적고 보류력이 낮아서 토양이 척박하다. 우량한 점토를 객토하고, 유기물을 증시하여 토성개량을 피한다.

(7) 퇴화염토답

퇴화염토답은 제염이 진전된 염류토로서, 투수성과 투기성이 나쁘고, 규산, 철 등의 무기성분이 용탈되었기 때문에 습답이나 노후답에 준한 개량이 필요하다.

 

3-2-11 논토양과 밭토양의 특징

밭토양은 표면이 항상 대기와 접촉하고 있어 산화상태에 있고, 논토양은 벼를 재배하는 동안 담수상태에 있어 산소의 공급이 매우 적으며, 유기물을 분해하는 미생물이 산소를 소비하므로, 환원상태가 더욱 조장된다(미생물의 산소소비가 논물이 공급하는 양보다 클 때).

따라서 논과 밭 사이에는 성분이나 이온의 화학적 형태에 있어서 차이가 있다. 그리고 논에서도 유기물의 양이 줄어들고, 온도가 낮아지면 산화상태가 발달한다.

논토양과 밭토양의 특색 및 차이점을 살펴보면 다음과 같다.

1) 양분의 존재형태의 차이 : 밭토양에서는 호기성 균(好氣性菌)의 산화작용으로 암모니아는 질산으로으로 된다.

2) 토양의 색깔 : 논토양은 청회색이나 회색을 띠고, 밭토양은 황갈색이나 적갈색을 띤다.

3) 산화물과 환원물의 존재 : 논토양에서는 환원물이 존재하나, 밭토양에서는 산화물(NO3, S04)이 존재한다. NO3는 밭토양과는 달리 논토양에서는 홉착되지 않고 침투수를 따라 하부 환원층(還元層)으로 용탈되어 탈질작용(脫室作用)을 일으킨다.

4) 양분의 유실과 천연공급 : 논에서는 관개수에 녹아 들어오는 양분의 천연공급이 많으나, 밭에서는 빗물로 인한 양분의 유실이 많다.

5) 토양 pH: 논의 pH 는 담수상태에서도 낮과 밤에 따라 차이가 있고, 담수기간과 낙수기간에 따라서도 차이가 있으나, 밭토양은 그렇지 않다.

6) 산화환원전위 : 논토양에서는 Eh[산화환원전위(酸化還元電ffi; mV, volt〕가 여름에 환원이 심할수록 작아지고 가을부터 이듬해 봄까지 산화가 심할수록 커진다. 즉, 토양이 산화될수록 Eh 는 높아지고(mV 값이 커지고), 환원될수록 Eh는 낮아진다.