식물은 토양 용액으로부터 뿌리를 통해 영양분을 섭취하며, 성장을 유지하기 위해 뿌리 표면에서 지속적으로 영양분을 공급 받아야 한다. 뿌리가 영양분을 섭취하기위해서는 확산, 집단유동, 뿌리가로채기 과정의 기회를 갖는다. (사진10-1,2,3)

 

뿌리가로채기

뿌리가 양분이 함유되어있는 토양용액(교질입자) 안으로 뻗어나가 이온과 접촉하게 되는 것을 뿌리가로채기(root intercept)라 한다. 뿌리 표면에 이온 교환작용이나 흡착작용으로 도달한 자유이온(교질입자, 양이온)들과 뿌리에서 분비되어 나온 H⁺ 이온이 접촉치환하여 양분을 흡수하는 것으로 이를 접촉치환(contact exchange)이라한다. (사진10-1)

 

*사진 10-1. 뿌리와 토양의 계면에서 일어나는 이온의 접촉치환

 

집단유동

 

식물은 근압과 증산작용을 통해 물을 뿌리에서 잎으로 이동시킬 때 하나의 물기둥이 연결되어 이동하게 되는데 이런 흐름을 집단유동(mass flow)이라고 한다. 즉 뿌리가 물을 섭취할 때 물에 녹아 있는 영양분이 뿌리를 통해 이동되는 것과 같다. 이와 같은 집단유동현상은 수동적인 양분흡수과정으로 물과 함께 이온이 자유공간에 침입하여 이루어지며 질소, 칼륨, 마그네슘, 황 이온이 이 같은 방법으로 비교적 높은 흡수율을 보인다.

 

*사진 10-2. 집단유동에 의한 이온의 토양 내 이동과 흡수

확산

 

뿌리근처에 있는 양분(이온)들이 집단유동과 뿌리가로채기에 의해 작물내에 흡수되면 근권부 이온 농도는 낮아지게 된다. 이때 높은 농도의 이온들이 농도가 낮은 근권부위로 이동하게되는데 이처럼 농도의 차이에 따라 이온이 이동하는 것을 확산(diffusion)이라한다. 마치 잉크 한방울을 비이커에 떨어트렸을 때 퍼져나가는 현상과 같다. 이처럼 이온들이 확산으로 이동하는 조건은 낮은 온도와 건조 상태에서 토양입자에 의한 흡착성이 커짐으로 느리게 확산된다.

 

*사진 10-3. 확산에 의한 이온의 토양 내 이동과 흡수

이처럼 대부분 토양내 이온들이 집단유동과 확산작용에의해 뿌리쪽으로 이동해 뿌리표면에 이동하여 접촉, 흡수된다. 그러므로 토양에 공급된 비료의 유효도는 그의 이동도(mobility) 가 결정적인 인자 역할을 하게 된다. 즉 토양 내 이온의 이동에 영양을 주는 수분상태, 비료의 농도, 토양온도 등이 양분흡수를 결정하므로 적량시비, 적정온도, 적정 수분관리를 하여야 다수확 할 수 있다.

* 출처 : 비료학, 일신사 p.63-68

 

 

토양의 완충능력

토양의 완충 능력은 토양 용액의 농도 변화를 흡수할 수 있는 능력을 말하는 것으로 높은 함량의 점토와 유기질을 지닌 토양처럼 전기적 위치가 많은 토양은 완충 능력이 높다. 반면 완충능력이 낮은 모래는 한여름 낮에 맨발로 서 있기에 어려울 정도로 뜨겁지만 밤에는 쉽게 차가워지는 것과 같이 변화가 심하게 이루어진다. 그러므로 사질토양의 완충능력을 높이고 보비력을 높이기 위해서 점질토를 객토하고 유기물을 시여하도록 한다.

일반적으로 과채류위 경우 수확기에 접어들면서 작물이 주로 양이온(K⁺, NH₄⁺, Ca²+, Mg²+)을 많이 흡수하게 되는데 이때 식물 뿌리로 부터 토양 내에수소이온(H+)을 많이 방출하기 때문에 근권내 pH가 낮아지는 경향이 있다. 반면 재배작물이 음이온(NO₃⁻, SO²⁻, H₂PO₄⁻)을 상대적으로 많이 흡수하게 되면 식물뿌리로 부터 OH⁻이온을 방출하게 되어 근권내 pH는 높아진다. 일반적으로 국내 토양은 잦은 비로인해 질산태질소등 음이온 유실이 많아 산성화되는 경향이므로 생리적 알카리성을 띄는 나이트라보(NO₃⁻ 구성된 칼슘비료)를 토양기비로 활용하면 근권부의에 pH을 중성으로 안정화 시키면서 칼슘을 작물에 공급하는 효과가 있어 작물을 튼튼하게 잘 자라게 한다.

 

 

 

 

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