[1차-3과목] 재배학 및 원예작물학(2) - 재배환경(토양)

2) 토양환경

(1) 토성 (토양의 구성)

① 토양입자의 입경 구분

토양입자의 구분			입경(mm)
			미국농무성법	국제토양학회법
자갈			2.00 이상	2.00 이상
세토	모래	매우 거친 모래	2.00 ~ 1.00
		거친 모래	1.00 ~ 0.50	2.00 ~ 0.20
		보통모래	0.50 ~ 0.25
		고운 모래	0.25 ~ 0.10	0.20 ~ 0.02
		매우 고운 모래	0.10 ~ 0.05
	미사		0.05 ~ 0.002	0.02 ~ 0.002
	점토		0.002 미만	0.002 미만

** 국제토양학회법을 중심으로 보기 **

- 점토는 토양 중 가장 미세한 입자로서, 화학적, 교질적 작용을 하며 물과 양분을 흡착하는 힘이 크고, 투기, 투수를 저해함

- 점토나 부식은 입경이 1nm이하이며, 특히 0.1nm이하의 입자는 콜로이드(colloid,교질)로 되어있다. 

- 콜로이드는 음이온(-)을 띄고있어서 토양 중 콜로이드가 많아지면 치환성 양이온을 흡착하는 힘이 강해진다.

 

② 토성 (토양의 구성에 따라 분류한 토양의 종류)

---------ㅣ------------------------------ㅣ------------------------------ㅣ--------------------------------ㅣ--------------------

         12.5%                              25%                               37.5%                                 50%

 사토                    사양토                           양토                                  식양토                            식토

  (                                          작물 생육에 적합                                             )

 

(2) 토양의 삼상분포

① 토양은 고상인 토양입자, 액상인 토양수분, 기상인 토양공기로 구성되어 있다.

고상에 의지하여 기계적인 지지를 받으며, 액상에서 양분과 수분을 흡수하고, 기상에서 이산화탄소를 흡수한다.

② 가장 바람직한 토양

-> 고상 50%, 액상 25%, 기상 25% 

-> 고상 50% = 무기성분 45% + 유기성분 5%

 

(3) 토양의 구조 및 밀도

① 토양의 구조

- 단립구조 : 뭉쳐지지 않은 개개의 토양입자들로만 형성된 토지구조

( 공기와 수분의 투과성이 좋으나 보수력이 약함 )

 

- 입단구조 : 토지입자가 모여 입단이 되고 입단들이 모여서 형성된 토지구조

( 지력의 향상을 위해 가장 바람직한 토지구조 )

>> 소공극(=모관공극) / 발달시 지하수의 상승이 양호하여 토양의 함수상태가 좋아짐

>> 대공극 / 발달시 통기가 좋아지고, 빗물의 지하침수가 많아지나, 지하수 증발이 억제되어 빗물의 이용도가 높아짐

 

** 입단구조 파괴 원인 **

건조와 습윤이 반복되어 입단의 수축과 팽창도 반복되는 점

나트륨이온의 첨가로 인해 점토의 결합력이 약해짐

기타 경운(토지를 갈아엎음)

비와 바람에 의한 기계적 타격

 

** 입단형성 촉진및 파괴 방지 **

유기물사용으로 유기물이 분해될 때 미생물로부터 점질물질이 분비되므로 토양입자 결합에 도움이 됨

석회는 유기물 분해를 촉진하며 칼슘이온은 토양입자를 결합하는 작용을 함

콩과작물은 잔뿌리가 많고 석회분이 풍부

토지개량제는 입단형성을 촉진함

 

- 이상구조 : 미세한 토양입자가 단일형태로 집합되어 있는 토지구조

 

② 토양의 밀도

                                                        건조한 토양의 질량
알갱이밀도(진밀도) =    ㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡ
                                                토양알갱이가 차지하는 부피
                                                    건조한 토양의 질량
부피밀도(가밀도) = ㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡ
                                      (토양알갱이가 차지하는 부피+토양공극)

- 같은토양이어도 부피밀도는 일정하지 않으나, 알갱이밀도는 일정하다.

- 공극의 발달정도는 공극률로 측정된다

>                                     부피밀도

      공극률(%) = (1 ㅡ  --------------------)  X 100

                                       알갱이밀도

 

(4) 토양수분

① 토양의 수분장력

: 토양입자의 표면과 토양수분간에 작용하는 인력 (=수분흡착력)

- 수분함량이 감소할수록 커짐 / 수분장력을 pF로 표현

 

② 토양의 용수량

- 최대용수량 : 모든 공극에 수분이 꽉 찬 상태 / pF=0

- 포장용수량 : 중력의 힘에 의해 토양공극을 통해 빠져나간 후 토양에 남아있는 수분의 총량 / pF=1.7~2.7

- 초기위조점 : 포장용수량에서 점차 수분이 감소되면 식물이 낮에는 시들다가 밤에는 증산이 억제되어 다시 회복되고 하는 상태 / pF=4.2

- 영구위조점 : 식물이 완전히 시들어서 토양에 수부을 공급하지 않는 한 회복될 수 없는 상태 / pF=4.2

 

③ 토양수분의 형태

 

- 중력수 : 포장용수량 이상의 수분을 말하며, 잉여수분을 뜻함 

// 중력에 의해 쉽게 하층으로 빠져버리므로 작물에 흡수,이용되기 어려운 수분이다.

 

- 모관수 : 중력에 저항하여 토양에 남아있는 수분으로 유효수분을 뜻함 / pF=2.7~4.2

// 점토함량이 많은 토지일수록 유효수분이 많다.

 

- 흡착수 : 토양입자에 흡착되어 있는 수분으로서, 작물이 흡수하지못하는 무효수분을 뜻함 / pF=4.5~7

// 105도이상으로 가열하면 토양입자와 분리가 가능하다.

 

- 결합수 : 점토에 결합되어 있어 분리할 수 없는 수분으로 작물에는 이용할 수 없다.

// 105도이상으로 가열하여도 토양입자와 분리가 불가능하다.

 

(5) 토양공기

① 토양의 용기량(air capacity) : 공극 중 공기로 차 있는 공극량

- 소공극은 수분으로 차있고, 대공극은 공기로 차있음

- 토양의 공기는 식물의 호흡에 의해 생기는 이산화탄소 때문에 지상의 공기에 비하여 산소의 함량은 낮고 이산화탄소의 함량은 높다.

- 지온이 높아지면 토양의 용기량이 감소한다.

 

② 최적용기량

- 함공기공극이 토양면적의 20~30%정도인 것이 적합

- 오이, 토마토, 수박, 배추 : 산소부족의 영향을 받기 쉬운 작물이므로 용기량이 많아야함

- 가지, 양파, 고추 : 통기의 요구도가 적은 편

 

(6) 토양유기물

① 의미 : 토양유기물은 동물과 식물의 잔재이며,

유기물의 주요한 공급원은 퇴비, 구비(외양간에서 쳐낸 두엄), 녹비(마르지않고 충분히 썩히지 않은 거름), 고간류(곡류 수확 후 남은 잎과 줄기) 등

② 기능

- 유기물은 미생물에 의해 분해되며, 분해시 미생물이 분비하는 폴리우로니드라는 점액물질로 인하여 입단구조 형성을 촉진

 - 양분을 흡착하는 힘이 강하며, 토양의 보비력, 보수력을 증대시킨다.

- 유기물은 분해되어 토양에 질소, 인, 칼륨, 망간, 구리 등의 양분을 공급한다.

- 유기물은 분해되면서 이산화탄소를 방출하며, 광합성을 촉진한다.

- 토양반응의 변화에 완충적 작용을 한다(산성화 or 알칼리화 될 때 완충적 효과有)

- 유기물의 부식과정에서 얻어지는 흑갈색색소인 멜라닌에 의해 토양의 색깔이 변하며 따라서 지온상승효과가 있다.

 

(7) 토양미생물

① 작물생육에 미치는 유리한 작용

- 토양미생물은 유리질소를 고정한다. 

// 독립생활을 하는 단서질소고정균 : 아조토박터(azotoqacter), Azotomonas, 크로스트리디움(clostridium)

// 다른 생물과 공생하는 공서질소고정균 : Rhizobium(뿌리혹박테리아=근류균)

//Azotobacter,Azotomonas등은 호기상태에서 유리질소를 고정, Clostridium은 혐기상태에서 고정

- 유기물을 분해하여 암모니아와 여러가지 양분을 생성한다. (암모니아화/암모늄화)

- 암모니아를 질산으로 변화시킨다. (질산화)

- 인산의 용해도를 높여준다.

- 가용성 무기성분을 동화하여 유실을 방지한다.

- 토양의 입단 형성을 촉진한다.

- 호르몬성 생장촉진물질을 분비한다.

 

② 작물생육에 미치는 유해 작용

- 작물에 병을 발생케한다.

- 유해한 환원성 물질을 생성한다.

- 탈질작용을 일으킨다.

- 미생물과 작물 간에 양분의 쟁탈이 생긴다.

 

(8) 토양 중의 무기성분

① 필수원소

- 다량원소 : 다량으로 소요되는 원소

//질소(N), 인(P), 칼륨(K), 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg), 황(S)

 

- 미량원소 : 소량으로 소요되는 원소

// 철(Fe), 망간(Mn), 구리(Cu), 아연(Zn), 붕소(B), 몰리브덴(Mo), 염소(C1)

 

- 비료요소 : 필수원소 중 자연함량이 부족하여 인위적으로 공급할 필요가 있는 것

// 질소(N), 인(P), 칼륨(K), 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg), 철(Fe), 망간(Mn), 아연(Zn), 붕소(B) 등

-> 질소(N), 인(P), 칼륨(K),을 비료의 3요소

 

② 필수원소의 생리작용

- 엽록소의 구성원소 : 탄소(C), 산소(O), 수소(H)

' 질소(N) '

녹색식물의 엽록소, 단백질, 각종 분열조직, 종자의 중요한 구성요소

질소가 결핍 ⇒ 잎이 작고 황색으로 변하며 작물의 생장 및 발육이 저하된다.

질소결핍증상은 늙은 부분에서 먼저 나타나고 생장점에서는 마지막으로 나타난다.

질소가 과다 ⇒ 세포벽이 얇아져 작물의 저항력이 떨어지고, 개화가 지연된다.

 

' 인(P) '

뿌리의 발육을 촉진하는 역할

인의 결핍 ⇒ 뿌리생장 정지, 잎이 암록색으로 변하며 말라서 떨어짐. 과실류는 신맛이 강하고 단맛이 적은 불량과가 된다.

 

' 칼륨(K) '

세포 내에 수분을 공급하거나 제어하는 역할

칼륨 결핍 ⇒ 잎에 갈색 반점, 줄기가 연약, 결실이 저하 된다.

칼륨 과다 ⇒ 칼슘과 마그네슘의 흡수가 저해된다.

 

' 칼슘(Ca) '

세포막의 주성분

칼슘은 식물의 잎에 함유량이 많으며 체내에서 이동하기 힘들다.

칼슘 결핍 ⇒ 뿌리나 눈의 생장점이 붉게 변하고, 배추의 잎마름병, 사과의 고두병, 토마토의 배꼽썩음병, 땅콩의 공협 칼슘 과다 ⇒ 마그네슘, 철, 아연 등의 흡수가 저해된다.

//고두병:파이면서 썩는 병

 

' 마그네슘(Mg) '

엽록소의 구성원소

마그네슘 결핍 ⇒ 황백화 현상이 나타나고, 종자의 성숙이 저하된다.

 

' 황(S) '

단백질, 아미노산, 효소 등의 구성성분이며 엽록소의 형성에 관여황의 결핍 ⇒ 엽록소의 형성이 억제됨

 

' 철(Fe) '

호흡효소의 구성성분이며, 엽록소의 형성에 관여한다.철의 결핍 ⇒ 어린 잎부터 황백화하여 엽맥 사이가 퇴색되며 양수분의 이동이 저해된다.

 

' 망간(Mn) '동화물질의 합성,분해, 호흡작용, 광합성 등에 관여한다.망간 결핍 ⇒ 엽맥에서 먼 부분이 황색으로 변함망간 과다 ⇒ 줄기, 잎에 갈색의 반점이 생기고 뿌리가 갈색으로 변함, 사과의 적진병

 

' 구리(Cu) '엽록소의 생성 촉진구리 결핍 ⇒ 황백화, 괴사, 조기낙과

 

' 아연(Zn) '엽록소 형성에 관여아연 결핍 ⇒ 황백화, 괴사, 조기낙엽 , 감귤류에서는 잎무늬병, 소엽병, 결실불량 등

 

' 붕소(B) '촉매 또는 반응조절물질로 작용하며 석회결핍의 영향을 감소시킨다.붕소 결핍 ⇒ 분열조직이 괴사

 

' 몰리브덴(Mo) '질소환원효소의 구성성분몰리브덴 결핍 ⇒ 모자이크병

 

' 염소(Ci) '광화학반응의 촉매

 

(9) 토양반응

① 토양반응의 의의

토양반응이란 토양이 산성인가,알칼리성인가를 뜻하며, 토양의 산도(pH) 7을 기준으로 7보다 작으면 산성, 7보다 크면 알칼리성, 7은 중성이다. 토양의 염류농도가 클수록 알칼리성을 띄게 되고 전기전도도(EC)가 크다.

 

② 토양의 산성화 원인

- 공장의 폐수가 토양으로 흘러들어오거나 아황산가스(SO2)가 공중에서 빗물에 녹아 토양에 떨어지는 경우

- 침엽수의 잎이 썩게되면 토양이 산성으로 변하고, 이렇게 변한 토지를 산성부식토라고 한다.

- 토양의 염기(석회Ca++, 고토Mg++, 칼리 K++) 가 빠져나가서 토양이 산성화될 수 있다. 

 

③ 산성토양에 대한 작물의 적응성

산성토양에 대한 적응성	작물
아주 강한 것	벼, 밭벼, 귀리, 토란,아마, 기장, 땅콩,감자, 수박(아주강함)
강한 것	완두, 호박, 토마토, 밀, 조,,,
약한 것	보리, 클로버, 양배추, 가지, 고추
아주 약한 것	앨팰퍼, 콩, 자운영, 시금치, 사탕무, 부추, 양파(아주약함)

 

④ 산성토양의 피해

- 산성토양속에는 알루미늄이나 망간의 성분이 많아 작물에 해를 준다.

- 철분이 물에 녹아 작물의 뿌리를 둘러싸게 되어 뿌리의 양분흡수를 방해한다.

- 필수원소가 부족하게 되어 작물의 생육이 나빠진다.

- 근류균(뿌리혹박테리아)이나 미생물의 활동을 어렵게 한다.

- 유기물의 분해가 나빠지고 토양의 입단형성이 저해된다.

 

⑤ 산성토양의 개량

- 석회가루, 백운석가루, 탄산석회가루, 조개껍질가루, 규회석가루 등과 같은 알칼리성 물질을 보충해준다.

- 퇴비나 녹비같은 유기물을 토양에 주면 미생물이 잘 자라게 되어 산성토양의 피해를 줄일 수 있다.

- 용성인비, 석회질소 등 염기성 비료를 시비한다.

 

(10) 과수원의 토양관리

/	청경재배	초생재배	멀칭재배	절충재배
의미	과수 이외의 모두 제거, 잡초 없이 깨끗하게 관리	풀을 골라서 키우는 것 (캔터키블루그라스, 자운영, 독새풀, 클로버 등)	볏짚, 보릿짚, 풀 등을 지표면에 덮어주는 방법	청경,초생,멀칭재배 방법 중 둘 또는 세가지 방법을 절충 혼용하는 방법 >> 평지 과수원에서 나무밑은 청경재배, 줄사이는 초생재배 /  경사지 과수원에서는 나무사이를 초생재배 나무밑은 멀칭
장점	잡초와의 양수분 경합이 X 병해충의 잠복장소가 X	침식 방지, 유기물 증가, 지력 증진, 과실의 당도가 높아지고 착색이 좋아짐	수분 증발억제, 유실방지,유기물 증가
단점	토양 유실 가능성 높고, 토양유기물 및 영양분 소실 입단형성이 어려움 제초제를 사용하여 약해의 우려가 有	병해충의 잠복장소 O 과수의 양분이나 수분 경합 있을 수 있음