토양 중의 무기성분 알아보기

  토양 중에는 각종 무기성분이 함유되어 있어 작물생육의 영양원이 된다. 따라서 그 함양을 알맞게 할 필요가 있다.  작물의 생육에 필요불가결한 원소를 필수원소라고 하는데, 다음 16가지 원소를 가리킨다. 16가지 필수원소는 탄소(C), 산소(O), 수소(H), 질소(N), 인(P), 칼륨(K), 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg), 황(S), 철(Fe), 망간(Mn), 구리(Cu), 아연(Zn), 붕소(B), 몰리브덴(Mo), 염소(Cl)이다. 이 중에서 탄소, 산소, 수소는 이산화탄소와 물에서 공급되고, 나머지는 토양성분 중에서 공급되는데 탄소, 산소, 수소의 3원소를 제외한 13원소를 필수무기원소라고 한다. 이 중 질소, 인, 칼륨, 칼슘, 마그네슘, 황의 6원소 때로는 6원소에 탄소, 산소, 수소를 포함한 9원소는 다량으로 소요되므로 다량원소라 하고 철, 망간, 구리, 아연, 붕소, 몰리브덴, 염소의 7원소는 미량만 공급해도 되기 때문에 미량원소라고 한다. 규소(Si), 알루미늄(Al), 나트륨(Na), 요오드(I), 코발트(Co) 등은 필수원소는 아니지만 식물체 내에서 검출되며 특히 규소는 벼를 비롯한 화곡류에서는 중요한 생리적 역할을 한다. 필요한 원소 중에서 토양 중의 자연함량으로는 부족하여 인공적으로 보급할 필요가 있는 것을 비료요소라고 하며 이에는 질소, 인, 칼륨, 칼슘, 마그네슘, 철, 망간,붕소, 아연,규소 등이 있다. 이 중에서 인공적 보급의 필요성이 가장 큰 질소, 인, 칼륨을 비료의 3요소라고 하며 이에 칼슘을 더하여 비료의 4요소라 하기도 한다.

  대표적인 필수원소의 생리작용을 살펴보면 탄소, 산소, 수소는 식물체의 90~98%를 차지하고 엽록소의 구성원소이며 광합성에 의하여 생성되는 여러가지 유기물의 구성재료가 된다. 질소는 엽록소, 단백질, 효소 등의 구성성분이며 질산태와 암모니아태로 식물에 흡수되고 원형질의 건물은 40~50%가 질소이다. 결핍하면 황백화현상이 일어나고 작물의 생장, 개화, 결실을 지배한다. 질소화합물은 늙은 조직에서 젊은 생장점으로 전류되므로 결핍증세는 늙은 부분에서 먼저 나타난다. 과잉하면 도장하거나 엽색이 짙어지며 한발, 저온, 기계적 상해, 병충해 등에 약하게 된다. 인은 세포핵, 분열조직, 효소 등의 구성성분으로 어린 조직이나 종자에 많이 함유되어 있다. 광합성, 호흡작용, 녹말과 당분의 합성분해, 질소동화 등에 관여한다. 결핍하면 뿌리의 발육에 나빠지고 잎이 암녹색이 되어 둘레에 오점이 생기며 심하면 황화하고 결실이 나빠진다. 칼륨은 특정 화합물보다는 이온화하기 쉬운 형태로 잎, 생장점, 뿌리의 선단에 많이 함유되어 있다. 광합성, 탄수화물 및 단백질 형성, 세포내의 수분공급, 증산에 따른 수분상실을 조절하여 세포의 팽압을 유지하게 하는 등의 기능에 관여한다. 이밖에 여러가지 효소반응의 활성제로서 작용한다. 결핍되면 생장점이 말라죽고 줄기가 연약해지며 잎의 끝이나 둘레가 황화하고 아랫잎이 떨어지며 결실이 나빠진다. 칼슘은 세포막 중 중간막의 주성분으로 잎에 많이 존재하고 체내에서의 이동이 어렵다. 단백질의 합성과 물질전류에 관여하며 질소의 흡수와 이용을 촉진한다. 체내의 유독한 유기산을 중화하고 알루미늄의 과잉 흡수를 억제하여 그 독성을 줄여준다. 분열조직의 생장, 뿌리 끝의 발육과 작용에 반드시 필요하며 결핍하면 뿌리가 눈의 생장점이 붉게 변하여 죽는다. 토양 중에 석회가 과다하면 마그네슘, 철, 아연, 코발트, 붕소 등의 흡수가 억제된다. 마그네슘은 엽록소의 구성원소로서 잎에 많다. 체내 이동이 용이하며 부족하면 낡은 조직에서 새 조직으로 이동한다. 광합성, 인산대사에 관여하는 효소의 활성을 높이고 종자 중의 자유의 집적을 돕는다. 결핍하면 황백화현상이 일어나고 줄기나 뿌리에 있는 생장점의 발육이 나빠진다. 체내의 비단백태질소가 증가하고 탄수화물이 감소되며 종자의 성숙이 나빠진다. 석회가 부족한 산성토양과 사질양토의 경우 또는 칼리, 염화나트륨, 석회 등을 과다하게 사용한 토양에서 결핍현상이 나타나기 싶다.

  작물의 생육에 필요한 무기성분이라도 토양 중에 과다하면 피해가 나타난다. 농경지 토양에 유해한 각종 중금속이 과잉 축적되어 직접 또는 간접적으로 다른 성분의 흡수이동을 방해하여 농작물의 생육을 해치는 데까지 이르는 경우를 농경지의 토양오염이라고 한다. 해로운 중금속의 주된 배출원은 광산, 제련소, 공장, 소각장, 자동차 등에서 나오는 각종 폐수나 배기가스이다. 농경지 토양오염 방지대책으로서 오염물질에 따른 우려기준과 대책기준을 정하여 관리한다. 구리의 과잉은 뿌리의 신장을 저해하고 철의 결핍증과 비슷한 황화현상을 일으킨다. 알루미늄의 과잉은 뿌리의 신장을 저해하며 맥류의 잎에서는 엽맥 사이의 황화를 일으키고 토마토, 당근 등에서는 지상부에 인산결핍증과 비슷한 증세를 나타낸다. 그리고 칼슘, 마그네슘, 질산의 흡수와 인의 체내 이동을 저해한다. 망간 과잉은 뿌리가 갈색으로 변하며 줄기, 잎에 갈색의 반점이나 무늬가 생기고 잎의 황백화와 만곡도 발생한다. 사과의 적진병은 망간과다가 원인이다. 아연 과잉은 잎이 황백화하며 콩과작물에서는 잎줄기나 잎의 뒷면이 자갈색으로 변한다. 몰리브덴의 과잉은 토마토, 감자에서 황색 또는 청색의 무늬가 나타나고 삼에서는 황백화현상이 나타난다. 2가철의 과잉증상은 벼의 잎에 갈색의 반점이나 무늬가 나타나고 이것이 점차 확대되어 끝에서부터 흑변, 고사한다. 리튬, 베릴륨, 티탄, 크롬, 게르마늄, 납, 비소, 설렌 등도 잎의 황백화 등 다양한 과잉증상이 알려져 있다. 일반적으로 중금속류는 토양중에서 이동성이 적고 침투수를 따라 쉽게 용탈되지 않기 때문에 오양된 토양은 제거하고 새 흙으로 바꾸는 것이 좋다. 토양산도를 교정하고 인산을 시용하면 카드뮴의 활성을 낮추어서 흡수를 억제할 수 있다. 중금속류를 특히 많이 흡수하는 식물을 심어서 제거하는 방법도 있다.

출처: 삼고 재배학원론(채제천, 박순직, 강병화, 김석현 지음)