1. 시설재배의 토양특성

시설재배는 노지에 비해 집약적으로 재배하고 화학비료와 가축분뇨를 많이 사용하여 토양에 많이 남게 되어 염류가 집적하게 된다. 그것은 노지 토양과는 다른 특이한 토양이며, 염류집적된 토양은 작물 생육에 악 영향을 미친다.

강우가 차단된 시설 내의 토양조건은 제한된 관수에 의해 지표에서 지하로의 물의 이동이 적고 관수에 의한 작토층의 수분 이동만 상하로 미약하게 있을 뿐이다. 따라서 작토층의 염류가 표토에 집적하게 되어 결과적으로 염류장해가 발생하게 된다.

가. 염류의 집적 : 앞서 언급한 데로 강우가 차단된 시설에서의 염류집적은 불가피한 장해인 것이다. 폐쇄된 시설환경에서 재배횟수가 많고 고 농도의 화학비료 시용, 가축분의 과다시용, 작물생육에 알맞은 제한된 관수량 등의 원인으로 토양 내의 염 농도를 높이며 결과적으로 작물의 양분 흡수를 방해하여 수량을 감소시킨다.

나. 양분의 불균형 : 시설내에서는 시비한 비료가 용탈이 적어서 대부분의 비료가 토양내에 집적된다. 집적된 염류는 유용미생물의 활성을 떨어뜨리고 작물이 흡수이용할 수 없게 비료성분이 무효화되어 작물의 활력이 떨어져서 생육이 불량하게 된다.

다. 가스장해 : 시설 내에서의 가스장해는 염류집적에 의한 미생물의 활성이 저하되어 많은 양의 암모니아가 아질산으로 전환되지 못하고 암모니아 가스로 발생되고 아질산에서도 질산으로 전환되지 못하고 아질산 가스가 발생한다.

라. 병해충 발생 : 시설재배는 연작에 의한 병 해충이 만연하게 되는데 병은 시들음병, 잿빛곰팡이병, 역병, TMV, 노균병, 바이러스 등이 많이 발생하며, 해충은 뿌리혹선충의 발생이 증가되고 있다.

2. 연작장해 발생원인

연작장해 발생원인은 병해 65%, 유사병해 6%, 충해 6%, 생리장해 5%, 토양화학성 불량 9%, 토양물리성 불량 5%, 기지현상 1% 로 발생한다고 일본 야채다업시험장에서 보고하고 있다.

가. 토양 물리성의 악화 : 시설재배지는 거의 매일 또는 수일간격 관수로 토양구조가 파괴되고 빈번한 재배관리나 수확작업으로 토양이 견고해지며, 전후작 사이의 토양건조는 경운에 의해 토양구조가 파괴되므로 통기성과 투수성 등이 불량해진다.

나. 토양의 화학성 : 시설재배지의 토양은 과다한 화학비료 시용으로 악순환이 계속되는 것이다.

3. 연작장해 경감대책

가. 토양물리성의 개량

나. 토양화학성이 개량

다. 염류집적 대책

(1) 내염성 작물의 재배

염류농도에 대한 작물의 저항성은 작물의 종류에 따라 다르다. 염류농도가 높은 동일포장에서 딸기, 오이, 토마토, 가지 등을 재배하면 제일 먼저 딸기에 염류장해가 오고 다음에 오이, 토마토의 순으로 증상이 나타나지만 가지는 비교적 강하다. 그 외에도 카네이션의 경우 연작을 하면 잎이 좁아지고 잎 표면에 흰가루(白紛)가 점차 적어진다.

토양의 염류농도가 작물별 수량의 감수정도는 표2-5를 참고하면 된다. 수량이 50%정도 감수되는 토양의 염류농도는 시금치가 8.6dS/m인데 비하여 딸기는 2.5dS/m로서 시금치는 딸기보다 3.4배나 염류농도에 대한 저항성이 강하다.

따라서 딸기는 연작지와 같이 염류농도가 높은 데서는 생육이 어려우며 논 뒷그루로 재배할 때 관수를 하여 염류농도를 낮추면 작물이 잘 자란다.

(2) 비종(肥腫)의 선택

토양에 비료를 시용할 때 여러 가지의 고려사항이 있으나 그중에서도 염류집적지에서 비종의 선택이 대단히 중요하다. 황산암모니아(유안)나 황산칼리와 같은 황산근 비료를 논에 시용하면 황산이 환원되어 황화수소(H₂S)라는 유독한 물질로 변하고 노후답에서는 벼의 뿌리 발육을 해치며 심하면 벼뿌리를 썩게 한다. 한편 요소, 염화칼리 등은 황산근을 갖고 있지 않아 노후답 에 시용해도 좋다. 반대로 밭에 서는 염화칼리는 황산칼리보다 토양의 염류농도를 높이는 성질이 있기 때문에 밭작물의 비료로 사용하기에는 적합하지 않다.

따라서 외국 특히 일본에서는 밭농사에 염화칼리 보다는 황산칼리를 시용한다. 같은 칼리질비료인 황산칼리와 염화칼리를 토양에 각기 시용하면 황산칼리의 경우 비료성분은 토양용액에 녹아 칼리와 황산으로 갈라져서 칼리는 토양입자에 흡착되고 부성분인 황산은 토양 중의 석회나 탄산석회와 반응하여 물에 녹기 어려운 황산석회(석고)로 되기 때문에 시비량이 증가해도 토양의 염류농도는 증가하지 않는다.

한편 염화칼리의 경우는 칼리가 토양입자에 흡착하는 것은 황산의 경우와 같지만 염산은 토양 중의 석회나 탄산석회와 결합하여 만들어지는 염화석회는 물에 잘 녹기 때문에 토양의 염 농도가 높아진다. 즉 염소를 함유하는 비료는 황산근이 들어있는 비료보다 토양의 염 농도를 더 높이는데 그 원인은 물에 대한 용해도가 높기 때문이다.

(3) 염류의 제거

하우스재배에서 염류집적은 숙명적이지만 비료형태와 시비량에 주의하면 집적속도를 지연시킬 수 있다. 보통 제염이라면 토양의 염류농도를 낮추는 것을 말한다. 제염방법으로는 크게 나누어 물을 이용한 제염, 작물을 이용한 제염, 환토, 객토등에 의한 제염방법 그리고 유기물 시용에 의한 제염이 있다.

(가) 물을 이용한 제염

보비력이 낮은 모래땅은 염류가 적게 집적되어도 바로 염류장해가 발생하고, 담수하면 비교적 빨리 제염되지만, 점토함량이 높은 토양은 모래땅보다 염류집적이 느리고 담수하여도 제염효과가 느리다.

최근 물을 쉽게 얻을 수 있는 지대에서는 관수 또는 담수 제염하는 곳이 많다. 하층으로 침투가 잘되지 않는 곳에서는 다시 염류가 표층으로 상승할 우려가 있으므로 사전에 배수시설을 하는 것이 좋다. 즉 작토밑 일정한 깊이에 배수관을 묻고 다소 과잉으로 관수하여 세척수가 그 관을 통하여 배수되도록 하면 자연토양에서 보다 훨씬 많은 염류를 세척하여 그 집적을 막을 수 있다. 담수는 1회에 100㎜내외를 하여 2회이상 반복해야 한다.

일본의 연구결과를 보면 논을 밭으로하여 비닐하우스를 짓고 토마토, 상추, 토마토 순으로 3회 재배한후 1회에 100㎜의 관수를 시켜 제염한 후 오이를 재배한 결과 오이는 13%, 그 다음 작물로 토마토를 심어 27%증수 하였다.

그러나 염두에 두어야 할 것은 제염효과는 크지만 석회 및 고토의 유실이 많으므로 이를 보충해 주어야 한다.

〈표〉관수에 의한 제염효과

(나) 흡비작물 재배에 의한 제염

하우스재배의 휴한기를 이용하여 단기간 흡비력이 큰 작물을 재배하는 방법이 효과적이다. 연구결과에 의하면 시설재배지에서 토마토를 재배한 후 7월초에 옥수수를 파종하여 8월에 수확한 후 토양의 염류 제염효과를 분석한 결과 옥수수 재배의 효과가 가장 좋았다.

하우스 휴한기에 풋베기옥수수를 재배하여 염류를 제거한 결과 옥수수 생초 1톤당 질소 3㎏, 인산 0.5㎏, 칼리 4㎏, 칼슘 2㎏, 마그네슘 1㎏이 제거된다고 한다. 만일 10a당 7톤의 생초가 얻어진다면 하우스 밖으로 반출되는 양은 질소 21㎏, 칼리 28㎏으로 상당한 양에 달하며, 이것을 반출하면 제염효과가 커진다

(다) 유기물 시용에 의한 제염

토양에 유기물을 시용하고 적당한 온도와 수분이 있으면 토양속의 미생물은 바로 활동하기 시작하며 유기물을 분해한다. 이때의 유기물 성분조성은 미생물체에서 합성된 것과 에너지로서 소비되는 것을 합하면 질소1에 대한 탄소 25의 비율이 적당하다. 만일 이 비율보다 탄소가 많을 때는 부족한 질소를 토양에서 취하기 때문에 토양속의 질소농도가 저하하게 된다. 특히 염류농도와 관계가 깊은 질산태질소의 함량을 현저히 감소시켜 토양의 염류농도를 감소시킨다.

〈표〉볏짚시용과 염류농도

(라) 환토, 심토이 반전, 객토등에 의한 농도 감소

토양의 염류는 표층에 많이 집적되어 있고 아래층에 적게 집적되어 있다. 따라서 표층의 흙을 새흙으로 바꾸거나 아래층의 흙을 위로 올리는 심토 반전, 새 흙을 표토의 흙과 혼합하는 객토등의 방법이 있다.

염류가 집적된 시설하우스 토양을 작물 휴한기에 토양의 염류가 표토에 축적되도록 건조시켜 표층토 3㎝를 환토한 결과 그림 2-9와 같이 농가관행에 비하여 표토의 염류농도가 60%정도 낮아 졌으며 국화의 생육이 현저히 증가 하였다. 또한 표층토 60㎝를 심토반전하여 표토와 심토의 염류농도 및 질산태질소의 농도변화를 조사한 결과 표 2-22와 같이 관수에 의한 제염방법보다 제염효과가 현저하게 높았다.

〈표〉심토반전에 의한 제염효과

＊표토 : 0∼20㎝, 심토 : 21∼40㎝

객토등의 방법으로 새 흙이 혼입될 때에는 작토의 비옥도가 낮아지므로 또다시 비료를 시용해야 한다. 4∼5년을 계속해서 과다 시비하게 되면 다시 염류가 집적되어 많은 비용을 투입한 작업의 효과가 없게 된다.

(마) 피복제거

여름에는 기초 피복을 벗겨 자연강우에 노출시키면 염류농도가 크게 감소된다. 따라서 고온으로 작물재배가 어려운 여름에 피복물을 제거하여 토양중 염류농도를 낮추는 방법이 있으나 작물을 재배하지 못하여 발생하는 경제적인 손실이 크기 때문에 바람직한 방법은 아니다.

(바) 합리적인 시비

시설재배와 같은 염류 집적지에서는 비료의 잔효성분 함량을 고려한 시비를 해야한다. 선진국에서는 오래전부터 토양중에 남아있는 비료성분 함량을 검정하고, 그 함량에 따라 적정시비를 하는데 노력하고 있다.

토양중 양분함량을 고려한 적정시비를 함으로써 토양에 양분이 과다하게 축적되는 것을 방지하고, 낭비적인 시비를 막아 영농비를 절감하여 농가소득을 올릴 수 있도록 노력해야 한다.