나. 토양환경과 영양장애

   (1) 토양온도

토양온도가 양분흡수에 미치는 영향은 현저하다. 저온에서는 뿌리의 호흡이 감소하여 양분흡수에 필요한 에너지를 많이 얻을 수가 없고 뿌리세포의 원형질 유동성이 감소하며 이온의 가동성과 양분의 이동이 감소하여 생리대사에 영향을 준다.

수분흡수도 토양온도에 영향을 받는 경우가 많고 하우스재배 오이는 지온의 급저하에서 시드는 일이 있다. 저온에서는 세포막의 투과성이 감소하고 원형질이나 세포질의 점성이 높아져 물의 점성증가, 토양으로부터 뿌리로의 수분 운동속도가 감퇴하여 뿌리 신장이나 생리대사의 감퇴가 수분흡수를 적게 한다. 온도의 영향을 받는 정도는 작물에 따라 다른 것은 말할 것도 없지만 양분의 종류에 따라 크게 다르다.

토마토와 가지의 뿌리를 10℃에서 30℃까지 5℃간격으로 암모니아태 질소(NH₄-N)와 질산태질소(NO₃-N)의 흡수특성(그림 4)을 보면 암모니아태질소에 비하여 질산태질소는 현저하게 온도의 영향을 받는다.

양파는 토양온도가 저온이 됨에 따라 인산흡수율이 감소하고, 뿌리로부터 흡수한 인산이 잎이나 지하부로의 이행률도 현저하게 적어 저온기는 인산부족의 영향이 큰 것으로 알려져 있다. 또한 인산의 흡수가 온도에 영향을 받는, 특히 저온기나 정식 또는 유묘(幼苗) 초기에 인산이 부족하면 그 영향이 크다. 10∼25℃의 범위에서는 근부의 온도가 높은 쪽이 지상부의 생육이 양호하여 인산의 흡수가 많고, 또 배지에 인산이 많으면 지상부의 인산 함량은 저온에서도 많다.

 양분농도과 온도를 달리한 양액에 토마토를 재배하여 생육과 양분흡수 상태를 보면 지상부나 뿌리의 생육은 15℃보다 25℃의 액온쪽이 좋고, 양분흡수에 대한 온도의 영향은 인산, 질산태질소, 칼리에서 크다.

   (2) 토양수분

일반적으로 토양수분이 적은 곳에서 재배되는 작물의 양분함량은 적습하의 것보다 질소가 많고 칼리가 적다. 질소는 건조상태에서 흡수에 비해 체내에서의 이용이 적고, 칼리는 토양건조에 따라 흡수가 억제되기 때문이다. 또한 붕소도 토양이 건조하면 흡수되기 어렵다.

건조가 고온조건과 함께 오면 칼슘, 붕소 등의 흡수가 저해되며 붕소결핍은 오이의 주름과, 토마토의 난형과, 칼슘부족은 토마토의 창문과와 배꼽썩음과, 오이와 멜론의 어깨빠진과, 가지의 비대불량과 딸기의 종부과(種浮果)가 발생한다.

(3) 토양공기

토양내 산소부족은 수분흡수에 영향을 주며 또한 통기가 양분흡수에 미치는 영향은 크다. 수경재배에서 통기가 나빠 용존산소량이 적으면 용액중 질산태질소를 많이 흡수하여 질소흡수량의 증가를 가져오지만 인산이나 칼리는 현저하게 흡수가 저해된다. 통기가 좋은 상태에서는 뿌리의 분포가 넓어져 토양중에서 이동이 적은 양분도 흡수 이용하게 되며, 토양미생물의 번식과 산화 또는 환원에 의한 양분형태가 변화해서 간접적으로 뿌리의 양분흡수에 영향을 준다.

철과 망간은 산화상태보다 통기가 나쁜 환원상태 쪽이 가용도가 높고 뿌리에 의한 흡수도 많다. 3가철(Fe³⁺)보다 2가철(Fe²⁺)은 뿌리에 흡수되기 쉽고 아산화철은 뿌리를 상하게 한다.

한편 수경(水耕)에서 통기를 잘하면 철의 시용량을 많이 하지 않을 경우 철 결핍이 되어 백화현상(Chlorosis)을 일으키는 일이 있다. 특히 비교적 산화적인 뿌리를 가진 가지, 딸기 등에서 현저하다.

(4) 토양산도

토양산도는 토양속에 들어있는 양분의 성질과 행동에 영향을 주며 작물의 양분흡수와 생육을 규제하게 된다. 우리나라의 토양은 거의가 산성이며, 지방에 따라서는 상당히 강한 산성을 나타내어 채소의 생육이 억제되는 예가 있다.

토양의 산성화는 토양교질 입자의 표면에 흡착되어 있던 치환성 염기가 많이 떨어져 나가고 그 대신 수소이온들이 흡착됨으로써 이루어진다. 이와 같은 현상은 강우량이 많아서 토양이 계속 탄산을 함유하고 있는 물에 의해 씻기는 경우에 일어난다.

또한 토양중에서 유기물이 부패되거나 황(S)을 함유하고 있는 비료에 미생물이 작용할 때에는 황산과 질산이 생성되는데 이들은 토양에 수소이온을 공급하므로 토양은 산성으로 된다. 그 밖에 시설재배지는 다비로 인한 질산태질소의 증가가 토양산도를 낮춘다.

토양의 산성이 강해지면 수소이온농도가 높아져 이것이 직접적으로 작물생육에 해(害) 작용을 할 수 있으나 극단적인 산성이 아니면 이 해 작용은 대수롭지 않다.

산성토양에서는 칼슘과 마그네슘 등의 염기가 용탈되어 염기가 부족하게 된다. 그리고 작물의 염기흡수도 곤란하게 되므로 작물은 소요량의 염기성분을 흡수하지 못하게 된다.

또한 산성이 강해지면 활성의 알루미늄(Al)이 과다하게 용출되어 작물 생육을 해치게 되며, 철(Fe), 망간(Mn), 아연(Zn), 구리(Cu), 코발트(Co)와 같은 중금속류도 가용성이 높아져서 이들의 흡수에 의한 과잉해가 일어나고, 인산과 결합하여 불용성의 인산화합물을 만들기 때문에 인산 결핍증이 나타나기 쉽다. 토양 산도에 따른 각종 양분의 유효도는 그림 5와 같다.

산성토양을 개량하기 위해서는 소석회나 재를 사용하여 산성을 중화하고 퇴비 등의 유기물을 시용하여 토양의 완충능을 증대시켜 반응의 변화를 완화시키며, 생리적 산성비료 시용을 억제하고 염기성비료를 시용하는 것이 바람직하다.

채소는 대개 약산성 내지 미산성토양에서 잘 자란다. 채소를 토양 반응에 대한 적응성에 따라 구분하면 표 8과 같다.

〈표 8〉생육에 적당한 토양산도의 범위에 따른 채소의 분류 (Thompson kelly, 1957)

＊: 감자는 산성에 잘 견디며, pH 5.5이상에서는 더뎅이병에 걸리기 쉽다.

(5) 토양염류

노지재배나 여름에는 벼를 재배하고 겨울철에만 하우스를 만들어 작물을 가꾸는 비 고정식하우스에서는 염류의 집적이 이루어지지 않는다. 그러나 고정된 하우스재배에서는 계속적인 비료의 다량시비와 용탈되지 않는 온실내 특성 때문에 염기함량이 집적되어 식물체에 해를 입히게 되는데 이것을 염류집적장해라고 한다. 토양에 집적되는 염기는 암모니아태질소, 칼리, 칼슘, 고토 등인데 이들은 단독으로 영향을 끼치거나 염류농도가 높은 곳에서는 성분간의 길항작용에 의하여 흡수장해가 이루어지기도 한다.

작물에 흡수되는 양분은 그 종류나 농도에 따라 흡수량이 다르다. 일반적으로 칼리와 질소의 흡수량이 많고 마그네슘과 인산의 흡수량이 적다. 칼슘의 흡수량은 이들 성분의 중간정도라고 볼 수 있다. 칼리, 인산, 마그네슘은 용액의 농도가 높을수록 많이 흡수하는데 특히 칼리가 그렇다.

질소는 어느 정도 흡수된 후부터는 식물체내의 질소농도 증가가 현저하게 둔해진다. 어 느정도 흡수된 후부터는 식물체내의 질소농도 증가가 현저하게 둔해진다. 칼슘은 어느 농도까지 용액의 농도에 따라 흡수량이 증가하다가 그 이상의 농도에서는 점차 줄어든다.

시설재배에서는 재배횟수가 증가할수록 토양용액에 질산이온(NO₃^-)과 칼슘이 증가한다. 그 결과 토양 내 칼슘의 농도가 위에서 말한 것 이상으로 높아져서 작물에 대한 흡수가 저해될 가능성도 있어 오히려 칼슘의 토양 내 과잉집적에 이한 식물체내 칼슘결핍증상이 발생할 수도 있다.

칼슘은 칼리나 나트륨 이온과는 길항작용이 있어 나트륨이 많이 존재하면 칼슘흡수가 현저히 억제된다. 염류의 종류가 토마토의 칼슘흡수와 배꼽썩음과 발생에 미치는 영향은 그림 6과 같다.

여러 염류 중에서도 염안(NH₄CI)이 잎의 칼슘함량을 가장 낮추고 배꼽썩음과의 발생을 가장 심하게 하였으며, 염화마그네슘(MgCl₂)이 다음으로 배꼽썩음과 발생이 많았다. 여기서 보면 토마토의 칼슘흡수 저해는 암모늄이온(NH4+)의 영향이 가장 크고 고토이온(Mg²⁺)도 칼슘흡수를 방해하며 질산이온(NO₃^-)도 칼슘이온(Ca²⁺)에 대한 결합력이 커서 칼슘흡수를 저해하는 것으로 보인다.

한편 인산과 마그네슘간의 상호작용은 이미 잘 알려져 있다. 알루미늄과 철을 처리하면 뿌리에는 인산의 흡착이 많지만 잎으로의 이행이 적고, 마그네슘을 시용하면 인산의 흡수와 잎으로의 이행이 많다.

시설재배에서 내부는 외부와 차단되어 있기 때문에 가스에 의한 장애를 받기 쉽다. 시설원예에서 문제가 되기 쉬운 가스는 암모니아와 아질산가스이다. 이들은 주로 질소의 유효화 과정에서 일어나기 때문에 이들 가스의 발생은 질소원의 종류와 양, 질소원의 유효화나 유효질소의 탈질을 지배하는 토양조건 등에 따라 영향이 있다.

토양염류의 장해를 막기 위해서는 우선 비종(肥種)과 시비량에 유의해야 하며, 관수를 많이 해서 용탈시켜 주는 동시에 대형트랙터를 이용하여 50㎝이상 깊이 갈아서 표토와 심토를 혼합시켜 주는 방법이 있다. 또한 토양유기물을 다량 투여하여 토양의 완충능을 높여 일시적으로 염류장해를 줄일 수 있다.