토양환경에 영양을 주는 주요인은 수분, 온도, 공기, 빛, 유기물 등이다. 토양의 고체 상태(유기물 포함)를 제하고 물 관리를 비롯한 토양내부 환경관리를 어떻게 할지 그 원리와 방법에 대해 알아본다.

 

토양 공기와 수분

토양 공기는 물이 채워지지 않고 남아 있는 공간으로 포장에 수분 함유량과 반비례로 존재하며 대기 중 보다 산소와 질소는 약간 낮은 수준이지만 이산화탄소는 10배가량 많다. 만약 기공이 10% 미만이면 혐기적 상태에 놓이는데 통기조직을 갖은 벼를 제외하고 대다수 작물들의 뿌리 호흡이 정지하고 그 결과 영양분과 수분 섭취를 위한 에너지를 잃게 되므로 성장이 멈추게 된다. 심하면 토양용액 내에서 철과 망간의 중독성 농도를 야기할 수도 있다.

토양 기공은 물, 공기, 그리고 토양 내부 미생물들의 도관 역할과 뿌리 성장을 위한 통로 역할을 하기 때문에 식물이 좋은 토양을 찾을 수 있도록 하는 데에 결정적인 역할을 한다.

기공 공간은 토양 입자의 모양과 크기가 일정하지 않고 서로 다른 구조물끼리 집성되거나 서로 끌어당김으로 생기는데 구조가 잘 이루어진 토양은 약 50% 정도의 기공 공간을 가지고 있다. 점토의 경우 사토보다 전체적으로 더 많은 기공 공간을 갖지만 실제 기공 크기는 작아 뿌리가 뻗어나가기 어려울 수 있다.

 

토양 수분은 토양 입자 주변의 기공 내에 보유되며 수용성 염분과 불용성 이산화탄소와 산소를 함유하고 있다. 무기질 토양의 수분 함량은 약 50% 정도 이지만 유기질, 이탄이 많은 토양은 수분을 좀 더 함유할 수 있다. 그러나 토양 내의 모든 물이 식물성장을 위해 이용될 수 있는 것은 아니다.

토양내 존재하고 있는 물의 형태에는 포화수, 중력수, 결합수 등 다양한 형태의 물이 있다.

밭(포장)에 비가 많이 내려서 포장에 물이 가득 찬 상태를 “포화”라 한다. 이런 경우 토양 내부에 10% 이하의 공기 공간만이 남아 있고 물로 가득 차 있어서 수도작 및 수생식물을 제외하고는 대다수의 작물들은 괴사를 야기할 수 있다. 이후 자연적으로 배수된 후 존재하는 물의 양을 “포장용수(FC)” 라 한다. 마치 수건을 물에 적셨다가 들으면 “중력수”는 바닥으로 떨어지고 나머지 물은 수건에 묻어있는 상태의 것과 같다. 이런 포장용수가 공기, 수분, 토양 미생물들이 이동할 수 있는 공간이다. 이처럼 토양에 적합한 수분상태가 되도록 물 관리를 해야 작물이 건강하게 자랄 수 있다. 한편 토양이 계속 건조되어 식물이 더 이상 자라지 못하고 회복되지 못할 때 남은 물의 양을 측정하는 것을 “위조점(시드는점:WP)”이라하는데 이 FC와 WP 사이의 차이점이 바로 식물이 최대로 이용할 수 있는 물의 양이다. 물론 토양광물에 강하게 결합하여 도저히 이용 할 수 없는 “결합수”도 토양내에 존재한다. (사진5-1) 

사진 5-1 토양 수분 형태(좌:포화, 중:포장용수, 우:위조)

 

사질 토양은 기공부피가 적고 배수는 잘 되는 경향이 있고, 점토 토양의 경우 총 기공(물)부피는 높지만 미세한 기공 내부 힘에 의해 강하게 보유되어 식물에서 실제 이용할 수 있는 수분은 생각보다 많지 않다. 한편 실트양토의 경우가 포장용수량의 이용률이 높음을 알 수 있다. (표5-1)

표 5-1 토양질감에 따른 기공의 크기 및 이용률

 

질 감	FC(%) 0.2~50㎛ 에서 이용가능한물	공기보유량 (%) >50㎛	작물에서 이용할 수 없는 물(%) <2㎛	총 기공 부피 (%)
사 토	9	24	3	36
사질양토	17	15	10	42
실 트	25	10	9	44
실트양토	24	7	13	44
양 토	19	9	18	45
점 토	15	4	39	58

 

그러므로 가뭄이 심한 지역, 꾸준한 관수가 필요한 작물, 특히 사질토양에서는 근권부 수분유지를 위해 소량으로 관주시비가 가능한 관개시설을 갖추면 물과 비료의 낭비를 줄이고 공급의 효율성을 높일 수 있다.

 

토양 온도

종자의 발아율과 더불어 식물(뿌리) 성장은 토양 온도와 수분 이용 활용도에 따라 달라지며 일반적으로 온대 작물의 최적토양온도는 약 20℃정도이다. 토양온도의 상승변화에 따라 토양내 질소의 무기질화(질산화 작용)가 빠르게 진행된다.(그래프5-1)

 

                                 시간(주)

                a 24℃, b 11℃, c 8℃, d 5.5℃, e 3℃

그래프 5-1 토양온도와 시간이 질산화에 미치는 영향

 

a 24℃에서 2주만에 질산화 율이 100% 이루어진 반면 c 8℃에서는 9주가 되어도 질산화율이 40% 정도에 그침을 볼 수 있다. 질산화 율을 pH 6~8, 지온 25~35℃일 때 최대로 이루어지며 온도가 35℃가 넘어서면 또한 급감하기 시작한다. 그러므로 겨울철에는 지온을 최소 12℃ 이상 올릴 수 있도록 하고 여름철에는 토양 표면온도를 35℃ 아래로 유지해야 양분 흡수율을 높일 수 있다. 이처럼 흡비력이 떨어지는 시기에는 양분흡수가 용이한 질산태질소로 구성된 델타스프레이 비료를 이용하는 것이 유리하다.

 

 

(주)도프 기술지원팀 이호진 팀장 031-683-9444