[스크랩] 토양학

유기물이 토양에 투여되었을 때 미생물에 의해 탄소와 질소가 어떻게 변하는지 기술하시오.

 

- 이하 과제 작성

 

토양 질소

토양 중 질소 성분. 토양 질소는 암석에서 유래한 것은 없으며 대기 질소에서 유래함. 토양 질소는 유기태 질소와 질산, 암모니아 등 무기태 질소로 존재하나 대부분 유기태로 존재함.

 

유기태는 토양 중 동, 식물과 미생물의 유체로부터 유래된 질소.

 

유기태 질소

퇴비, 두엄, 깻묵 등의 유기질비료에 섞여 있는 형태의 질소. 주로 단백질과 인축의 배설물에 들어 있는 요산의 형태로서 분해되면 암모니아가 되어 작물에 흡수, 이용된다. 중요한 유기태질소는 요소, 단백질, 시안아미드 등.

 

 

 

 

 

 

토양생물 중에서 미생물은 토양환경과 작물생육에 큰 영향을 미친다. 그 이유는 미생물이 유기물을 분해하면서 생성되는 여러 물질들이 토양의 물리적 성질과 화학적 성질을 개선시켜 주기 때문이다.

- 이 장에서는 1) 토양미생물의 종류, 2) 토양 미생물이 잘 활동할 수 있는 조건, 3) 미생물의 먹이가 되는 토양유기물과 부식, 4) 토양유기물이 분해되는 과정과 물질 순환 마지막으로 토양유기물의 기능을 다루었다.

- 토양미생물은 크게 세균, 방선균, 진균으로 나눌 수 있으며, 크기 세포형태가 다르다. 이들 미생물들은 탄소, 질소 등 식물양분 물질순환의 주역이며, 유기물이 분해되면서 식물이 흡수할 수 있는 형태로 변화시켜 준다. 이 과정에 대해 질소를 중심으로 암모니아화작용, 질산화작용, 탈질작용, 공중질소 고정 등을 강의했다. 이 외에 탄질비와 질소기아현상을 이해하는 것은 미생물의 역할을 이해하는데 도움이 될 것이다.

- 토양유기물의 기능은 미생물의 작용을 받아 형성되는 것으로 1) 식물에 대한 무기양분공급원, 2) 미생물에 의하여 분해될 때 생성되는 유기산의 난용성 성분의 용해도와 양분유효과 증가, 3) 미량원소와 킬레이트(Chelate)화합물을 만들어 양분의 유효도 증가, 4) 식물의 생육을 촉진하는 생리활성물질 생성, 5) 토양의 양이온 교환용량을 높여 양분저장능력 증대, 6) 내수성 입단을 형성하여 물과 양분의 공급을 원활하게 하고 경운을 쉽게 하는 등의 물리성을 개량, 7) Al 또는 기타의 유독성 중금속과 킬레이트를 만들어 독성을 감소시켜 주는 완충작용을 한다. 이들 기능은 미생물이 유기물을 분해하는 과정에서 생성되는 효과이기 때문에 유기물의 효과라기 보다는 미생물의 역할이라고 할 수 있을 것이다.

 

질산화작용(nitrification): 암모늄화작용으로 생긴 암모늄태 질소 또는 비료로서 토양에 들어간 암모니아태 질소가 미생물에 의해 아질산태 질소를 거쳐 질산태 질소로 변하는 과정을 질산화작용이라 한다. 이때 암모니아태 질소가 아질산태 질소로 변하는 것은 아질산균의 작용이다.

2NH3+3O2 → 아질산균(Nitrosomonas) →2HNO2+2H2O+에너지 2HNO2+O2 → 질산균(Nitrobacter) →2HNO3+에너지

위 반응식을 보아서 알 수 있는 바와 같이 질산화작용은 호기적 조건에서 일어나며, 아질산균과 질산균은 자급영양세균으로 암모니아를 산화할 때 나오는 에너지를 이용한다. 질산화작용은 pH 7.0∼8.0에서 잘 일어나며, 강산성이거나 강알칼리성일 때는 거의 일어나지 않는다. 대부분의 식물은 암모니아태 질소뿐 아니라 질산화작용으로 발생한 질산태 질소를 직접적으로 흡수 이용한다. 통기성이 좋은 토양에서는 질산화작용이 활발하게 일어나 암모니아태 질소가 쉽게 질산태 질소로 변환된다. 질산은 호기적 조건에서 안정된 형태로 존재하며, 토양용액내에서 뿌리표면으로 쉽게 이동한다. 그러나 질산이 음이온이기 때문에 토양콜로이드 입자에 거의 흡착되지 않아 쉽게 용탈되어 유효태 질소의 손실을 가져오며 동시에 지하수오염문제를 발생한다. 또한 질산화작용은 수소이온을 발생시켜 토양산성을 증대시키기도 한다. 암모니아화작용과 잘산화작용은 온도의 영향을 심하게 받는다. 암모늄화 균은 50℃ 전후하여 활동이 가장 활발하지만 질산화균은 26℃를 전후하여 활동이 가장 활발하다.

 

탈질작용은 물이 차 있는 논에서와 같이 산소가 부족하고 유기물이 많은 곳에서 일어나기 쉽다. 이것은 탈질균이 질산을 환원시켜 방출되는 산소로서 유기물을 산화시킬 때 나오는 에너지를 이용하기 위한 작용이다.

↑ C6H12O6+4NO3-→6CO2+6H2O+2N2

탈질작용은 농업상 손실을 가져오는 작용인데, 우리나라 논에서 많이 일어난다. 즉, 요소비료를 표층에 시비했을 때 논토양의 산화층에서 암모니아가 산화되어 질산태 질소로 되면 이동성이 빨라지면 밑에 있는 환원층으로 내려온 질산태 질소는 N2 가스로 변하여 공기 중으로 되돌아가는 탈질작용이 일어나 토양의 질소가 손실된다.

 

 

 

토양 중에 존재하는 유기물의 총칭. 이 중 대부분을 차지하고 암갈색 내지 흑색을 띠며 토양 중에서 새로 형성된 토양 고유의 유기물을 부식(腐植)이라고 한다. 토양 중의 부식량은 강수량, 토성(土性), 토양 모재, 지형, 지하 수위 등의 조건에 따라 규정된다. 보통 토양 탄소량을 2배 하여 토양 부식량이라고 한다. 토양의 탄소 함량은 1% 이하에서 20% 이상에도 미치며, 이탄토(泥炭土), 흑니토(黑泥土), 화산재토 등은 탄소 함량이 풍부하다. 토양 중의 탄소 함량과 질소 함량의 비를 탄소율(탄질소비)이라 하며, 일반적으로 고온 지방에서 낮고 저온 지방에서 높다. 습윤 온대 지방에서는 10 전후가 많지만, 화산재토, 흑니토(黑泥土), 이탄토 등에서는 20을 넘는 일도 있다.

 

토양 중에서 탄소율이 높은 유기물이 분해하면 토양 중의 무기태 질소가 미생물에 흡수되어 불가흡태(不可吸態)로 되고 식물은 이른바 질소 기아를 일으킨다. 탄소율이 낮은 유기물의 경우에는 분해시 잉여 질소가 무기화(無機化)되어 유효태 질소로 된다. 토양 중 부식의 해당 부분은 유리 상태로 존재하지 않고 점토와 결합하거나 또는 점토를 피복(被覆)하고 있다. 이 상태의 것을 점토 부식 복합체라고 한다. 이 점토 부식 복합체의 결합 양식이나 생성 과정, 농업상의 의의 등에 대하여는 현재 거의 밝혀지지 않았으나 토양 비옥도를 해명하는 하나의 열쇠라고 생각된다. 토양에서 부식을 분리하려면 수산화나트륨, 피로인산나트륨 용액 등으로 토양에서 침출(浸出)한다. 침출액을 무기산에 의해 산성으로 하면 흄산이 암갈색의 침전으로 분리된다. 산에 의해 침전하지 않는 담황색 내지 적동색의 상층액이 풀보산인데 용제에 의해 침출되지 않고 잔류하는 부식이 휴민이다.

 

부식이 토양의 생성과 진전 및 식물의 생육에 있어서 하는 역할은 크다. 풀보산, 흄산 기타 저분자의 유기산은 암석의 풍화를 촉진하고 풀보산 및 각종 유기산은 토양 단면에서의 물질 이동, 집적에 관여한다. 흄산 및 미생물 기원의 폴리우로니드 등은 석회와 마그네시아와 공동으로 입단(粒團) 구조의 형성에 도움이 된다. 또 토양 유기물은 분해에 의해 식물에 대한 양분 공급자가 된다. 또 토양 중에 존재하는 각종 유기 화합물 중에는 식물의 생육을 촉진 또는 저해하는 것이 있다. 생물 유체(遺體)의 일부는 유기화를 면하여 부식화하고 또 무기 염기와 결합하여 안정화된다. 이렇게 하여 부식화는 토양권에 있어서 탄소 안정화의 하나의 방향이지만, 한편 육지 토양의 조건에서는 탄소의 가장 안전된 형태는 탄산이다. 그 때문에 토양권에서는 탄소는 부식화 방향을 더듬어 가는 동시에 생성된 부식은 끊임없이 분해를 받아 소실한다. 따라서 부식은 탄소의 동적인 농축 형태라고 생각되며 토양의 탄소 함량은 그 토양의 내적 및 외적 조건에 의해 규정되는 일정값을 유지하게 된다. 석탄이 암석권에서 탄소의 하나의 안정 형태인 데 대하여 부식은 준안정 형태라 할 수 있다

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

출처 : 달맞이 꽃의 사고와 공부

글쓴이 : 달맞이 꽃 원글보기

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