재배학 3장 재배환경 - 토양(9) : 토양미생물

 

3-2 12 토양미생물

토양미생물의 종류와 생태는 복잡한데, 작물의 생육과 밀접한 관계가 있다.

 

(1) 작물에 유익한 활동

① 유기물의 분해

미생물은 유기물을 분해하여 불필요한 유기물의 집적을 막고 무기화작용으로 유리되는 양분을 식물이 이용할 수 있게 한다. 유기태 질소화합물을 무기태로 변환하는 것을 질소의 무기화작용이라고 하며, 그 첫 단계가 암모니아화작용(amide 물질로부터 암모니아가 생성)이다. 점성의 분해중간물은 토양입단의 안정성을 높인다. 유기물의 분해에서 생기는 유기 및 무기산(질산, 황산, 탄산)은 석회석과 같은 암석이나 인산, 철, 망간과 같은 양분의 유효도를 높인다.

② 유리질소의 고정

유리(遊離)상태인 분자질소는 대기 중에 풍부하지만 고등식물이 직접 이용할 수 없으며, 반드시 암모니아와 같은 화합한 형태가 되어야만 양분이 된다. 이 과정을 분자질소의 고정작용이라고 하며, 자연계에서 물질순환이나 식물에 대한 질소의 공급 또는 토양 비옥도의 향상을 위하여 매우 중요한 현상이다.

이들 공중질소고정 생물군에는 생활양식에 따라 공생적인 것과 단독생활을 하는 것이 있다. 공생적인 관계란 숙주식물은 세균에게 영양을 공급하고, 세균은 숙주식물에 게 질소를 공급하는 것이다( 콩과식물의 세균과 콩과식물이 아닌 식물 일부가 있음). 단독생활 질소고정균류는 주로 토양유기물을 영양원으로 하지만, 일부는 유리질소(遊離室素)를 고정하여 균체조직을 형성하였다가 생명을 잃으면 분해하여 무기화되면 질소를 고등식물이 이용할 수 있게 되는 것이다. 단독생활 질소고정균으로 호기성 고정균에는 Azotobacter 가 있고, 혐기성 고정균에는 Clostridium이 있다.

③ 질산화작용

질산화작용(室酸化作用; nitrification)이란 암모늄이온이 아질산(NOT)과 질산(NQT)으로 산화되는 과정을 말하며, 암모니아를 질산으로 변하게 하여 밭작물에 이롭게 된다.

유기물이 무기화되어 생성되었거나 비료로 주었거나 간에 모두 NH4-N 의 산화는 두 단계로 일어난다.

④ 무기물(무기성분)의 산화

토양 중의 암모늄화합물과 질산염은 단백질 또는 다른 질소화합물에서 유래된 것(여러 단계의 생화학적 반응을 수반함)이다. 암모니아와 질산은 식물이 흡수하여 이용하는 양분이기 때문에 절대 필요한 것이다. 또 다른 무기성분의 산화는 토양환경의 산화와 미생물의 활동으로 화학적 형태가 바뀌기 때문에 인산 등의 용해도는 높아진다.

⑤ 무기물 유실 경감

가용성 무기성분을 동화하여 유실을 적게 한다(미생물이 직접 이용).

⑥ 입단형성

균주 등의 점질 물질은 토양의 입단형성(점성의 분해 중간물질이 남아서)에 기여 한다.

⑦ 길항작용

미생물간의 길항작용(JStS作用; antagonism)은 물질의 유해작용을 경감한다. 철(Fe)과 망간(Mn)은 배수가 잘되고 산화상태에 있게 되면 자양성 미생물이 작용하여 산화되는데, 이들 물질은 약산성 내지 중성 가까운 pH 에서는 용해도가 매우 낮아 과잉으로 인한 독성이 나타나지 않는다. 또한, 토양생태계에서 미생물의 다양성은 그들 간의 길항작용으로 토양전염 병원균의 활동을 억제한다.

⑧ 생장촉진물질

호르몬성 의 생장촉진물질을 분비 한다.

⑨ 근권형성

식물의 뿌리는 많은 유기물질을 밖으로 분비하거나, 근관(根冠) 및 잔뿌리〔細根〕가 탈락되어 새로운 유기물질이 되는데, 이러한 물질은 다른 생물의 먹이가 되어 뿌리 가까이에 강력한 생물학적 활동의 영역, 즉 근권(根圈; rhizosphere)을 형성하여, 뿌리의 양분의 홉수를 촉진하고 뿌리의 신장생장을 억제하며 뿌리의 효소활성을 높인다.

⑩ 균근의 형성

뿌리에 사싱균 등이 착생하여 공생하표 아울러 내생균근(內生菌根; endomycorrhi-zae)이 특수형태를 형성하게 되면 식물은 물과 양분(특히 미의 홉수가 용이하고, 뿌리의 유효표면이 확장되며, 내염성, 내건성, 내병성 등이 강해진다. 토양양분을 유효하게 하여 외생균근(담자균류, 자낭균 등)이 왕성해지면 병원균의 침입을 막는데, 이는 균사가 펙틴질, 탄수화물을 섭취하여 뿌리의 외부에 연속적으로 자라면 하나의 피복(被覆; mantle)을 이루어 뿌리를 완전히 둘러싸기 때문이다.

(2) 작물에 유해한 활동

1) 병의 발생 : 토양에서 유래되는 병으로는 토마토의 세균병, 감자의 시들음병, 채소의 무름병, 점무늬병, 뿌리썩음병, 모잘록병 등이 있으며, 방제하기 위해서는 소토 열소독 . 약제소독 등의 토양소독을 해야 한다.

2) 탈질작용(脫室作用)을 일으킴

3) 황산염을 환원하여 황화수소(H2S) 등의 유해한 환원성 물질을 생성함 : 토양에 처음 황함유 아미노산이 생기고, 이것이 계속 분해되면 SOs와 같은 가급 태로 변한다.

4) 작물과 미생물 간의 양분쟁탈

5) 해로운 토양동물 : 두더지, 달팽이, 굼벵이 등이 있다.

 

(3) 토양조건과 미생물

토양유기물이 많고 토양통기가 양호하기 위해서는 토양반응이 중성에서 미산성이며, 토양온도가 20~30°C 이고, 토양수분 함량이 적절해야 하며, 이때 미생물의 활동이 왕성하다.

유해한 토양미생물은 윤작(輪作)이나 담수(湛水)，때로는 배수(排水) 등으로 조건을 바꾸어주거나 토양을 소독하면 경감된다.

콩과작물을 새로운 땅에 재배할 때에는 순수배양한 뿌리혹박테리아의 우량계통을 종자와 혼합하거나, 직접 토양에 바로 주거나 또는 그 콩과작물의 생육이 좋았던 밭의 그루 주변의 표토를 채취하여 40~60kg/10a 정도 첨가 하는데, 이를 뿌리혹박테리아의 접종(接種; inoculation)이라고 하며, 이는 종자접종(種子接種)과 토양접종(土種)으로 구별되기도 한다. 뿌리혹박테리아의 접종효과는 토양에 석회를 주어 반응을 미산성~중성으로 조절하였을 때 크다.

Azotofaacter 와 같은 단독질소고정균, Bacillus megatherium 과 같은 질소나 인산을 가급태화하는 세균, 뿌리혹박테리아, 미생물의 길항작용에 관여 하는 항생물질, 세균의 영양원 등을 혼합하여 시용함으로써 작물의 생육촉진을 피하는 경우도 있는데, 이것을 세균비료(細菌肥料; bacterial fertilizer)라고 한다. 세균비료의 효과는 토양 중에 유기물이 많아서 세균의 영양원이 풍부하고, 그 밖의 조건들도 알맞을 때 크다.