스크랩 염류집적 토양 개량방법

[뱅뱅]

염류집적-토양 개량방법

염류란? 

일반적으로 화학에서는 산과 염기(알칼리)가 결합한 것을 염이라 하고, 비료로 사용하는 황산암모니아(유안)는 황산(산)과 암모니아가 결합한 염이며 대부분의 화학비료는 이러한 염으로 구성되어 있다. 토양에 시용한 비료는 그대로 작물에 흡수 이용되는 것이 아니라 이들 비료는 토양 중에서 물에 의하여 녹으면 작물에 흡수 이용되는 주성분과 토양 중에 남는 부성분으로 분해 된다. 주성분은 주로 토양알갱이에 흡착되거나 작물에 흡수·이용되고, 부성분은 토양 중의 여러 가지 성분과 결합하여 토양 중에 남게 된다.

일반적으로 경작지 토양에는 질소비료가 석회와 결합한 형태인 질산칼슘이 가장 많다고 볼 수 있다. 그 이유는 농민들이 오랫동안 질소질 비료를 많이 사용해 왔기 때문이다. 그 다음으로는 염화칼슘과 결합한 형태의 염류가 많고, 일부는 황산과 결합한 황산마그네슘, 황산암모니아 등도 집적되어 있다. 인산은 토양 중의 철이나 알루미늄과 결합되어 고정되기 때문에 물에 녹아 있는 경우가 적어 인산과 결합한 염류는 상대적으로 아주 적다고 볼 수 있다.

염류의 집적과정

토양에 이러한 염류를 집적시키는 자연조건은 기후 외에도 토양을 이루는 모재의 자연풍화, 관개수의 질과 양, 기타 여러 가지 원인에 의하여 토양에 염류가 집적된다. 그러나 시설 재배지 하우스 토양에서 염류가 집적되는 주원인은 주로 화학비료와 가축분뇨의 과다한 시용이 그 원인이다. 우리나라 시설 재배지에서 이제까지 사용해온 주요 화학비료는 요소, 용과린 또는 용성인비, 염화칼리 등이다. 요소를 제외한 질소질비료는 암모니아(NH4)를 포함한 황산(SO4)염, 염소(Cl)염, 질산(NO3)염 등이다.

용성인비의 주성분은 석회, 고토의 규산염이나 다른 염을 부성분 또는 혼합성분을 함유한다. 염화칼륨은 칼리와 염소를, 황산칼륨은 칼리와 황산을 만든다. 이렇게 토양에 시용된 염들은 작물에 흡수되지만, 그 양은 시비한 양에 비하여 아주 적다. 질소는 약 30~40%, 인산은 10~20%, 칼리는 40~50%가 흡수된다고 하지만 실제로는 그 보다 훨씬 더 적게 흡수된다고 생각된다.

자연토양에서는 작물이 흡수하고 남은 양이온과 음이온의 대부분 또는 상당량이 빗물에 씻기어 작토층 밖으로 나간다. 또한 시용한 질소의 일부분은 다시 가스로 변화되어 공중으로 날아간다. 그런데 시설재배지에서는 이런 성분들이 작토층 밖으로 빠져 나가지 못한 상태에서 관수 했을 때 그림 1에서 보는 바와 같이 시용한 비료성분의 일부가 내려갔다가 다시 상승하는 과정을 되풀이한다.

여기에 또 비료가 사용되고 그 사용되는 양도 노지재배의 시비량 보다 적지 않다. 이와 같은 과정이 반복되면서 작물이 흡수하지 못한 과잉의 비료인 염류는 토양에 집적되는 것이다.

또 하나의 염류집적의 주원인은 관수의 부족 때문이기도 하다. 노지 토양은 자연적인 강우에 의해 염류가 세척되므로, 이러한토양에서 염류집적은 상대적으로 큰 문제가 되지 않으나, 시설재배지에서는 작물이 습해를 받지 않는 한계 내에서 관수를 하기 때문에 많은 양을 관수하고 있는 것처럼생각되지만 실제로는 이러한 관수량으로 염류를 세척하기에는 충분하지 못하기 때문에 염류가 계속 집적되는 것이다.

시설하우스에서 사용되는관수량은 대개의 경우 표토를 적시고 작물의 수분을 공급하는데 불과할 뿐 염류를 세척하여 지하수까지 끌고 가는 일은 거의 없다고 볼 수 있다. 그래서 비료로사용된 잉여염류 중에많은 양이 상대적으로 표토에 집적되고, 작물의 증산작용을 하면 지하에서 올라오는 수분이 끌고 올라오는 염류까지 더해서 시설하우스 토양의 염류집적은 빠른 속도로 누적되고 있는 것이다.

노지에서는 실제로 사용한 질소질 비료의 약 절반정도가 손실되고 있기 때문에, 매년 매작기마다 작물별 시비 기준량을 시용 하여도 큰 문제가 없다고 볼 수 있으나, 시설재배지에서는 사용한 비료 성분이 노지처럼 많이 손실되지 않기 때문에 토양 중에 염류농도가 상대적으로 크게 증가하는 것이다.

염류농도의 단위

토양 중에는 많은 종류의 염이 있다. 이들 염류는 일일이 측정하기가 어려워 전기전도도(EC)를 측정하여 염류농도를 표시한다. 염류농도와 토양용액의 전기전도도와의 사이에는 높은 정의 상관관계가 있다. 즉, 토양용액에 들어있는 염류농도에 따라 전기전도도가 달라지므로 용액의 전기전도도를 측정함으로서 염류농도를 추정할 수 있다. 용액의 전기전도도와 전기저항도는 서로 반대의 개념이다. 전도도가 높으면 저항값은 낮고, 전도도가 낮으면 저항값이 높다. 따라서 전기전도도의 저항치 오옴(ohm, ?)의 역수인 모오(mho)를 사용하는데 대개 전기전도도는 그 값이 대단히 작아 종래에는 밀리모오(milimho)단위인 밀리모오스(mmhos/cm)로 나타내었으나, 현재는 국제적으로 디시시맨스(dS/m)로 나타낸다.

염류집적의 원인

시설재배지에 염류가 많이 집적되는 원인으로는 다비재배, 강우차단, 특수한 환경 등이 있다. 특수한 환경이란 시설 내 불량환경을 말하며, 이로 인해 염류가 작토층에 많이 집적된다.

1.다비재배

70 년대부터 많아지기 시작한 비료의 시용량은 다비성 작물의 등장으로 인해매년 증가하여 왔으나, 다행히도95 연도 이후부터는 감소하는 추세를 보이고 있다. 그러나 시설재배지에서 화학비료 사용량은 상상을 초월할 정도로 과용되어 왔다. 심한 경우에는 관수를 하여도 수분이 토양에 전혀 흡수되지 않는 경우도 많다. 시설재배지뿐만 아니라 제주도에서 비료 소비량은 우리나라 평균 소비량에 비하여 약 3배에 이른다고 한다. 또매 작기마다 많은 양의 화학비료와 가축분뇨를 과다하게 시용하는 것이 시설재배지 토양에 염류가 축적되는 최대의 원인이라고 볼 수 있다.

*작물의 양분이용율

토양에 화학비료를 시용 할 경우에 일반적으로 질소는 40%, 인산은 20%, 칼리는 50% 정도 작물이 흡수하고 나머지는 토양 속에 남아 있거나 강우 또는 관수에 의하여 유실되는데 시설재배지는 비료성분이 노지처럼 유실되지 않고 토양에 남아있기 때문에 염류가 집적되는 것이다.

또한 대부분의 농민들은 유기질비료나퇴비 속에는 비료의 성분이 전혀 없는 퇴비라는 생각에서 많은 양을 시용하고 있다.또 시중에서 판매되는 유기질비료나 퇴비는 상당량의 화학비료가 첨가되어 있는 것들이 상당히 많다.그래서 화학비료가 사용된 곳에 이러한 유기질 비료나 퇴비가 이중으로 추가되기 때문에 염류가 집적되기도 한다.

2.강우차단

그림 1에서 설명된 바와 같이 시설재배지와 같이 토양표면이 덮혀 있는 경우에는 표토의 환경이 노지에 비해 크게 달라진다. 특히, 토양 중에 물이 이동하는 양상은 노지와 정반대라고 할 수 있다. 완전히 피복된 상태에서는 빗물이 차단되고 지표에서 지하로 내려가는 물의 이동이 거의 없다고 생각하면 된다. 시설재배지에서도 충분한 수분이 관개되기 때문에 잘못된 생각이라고 할지 모르지만, 노지에서 강우에 의해 누적되는 수분의 양과는 비교할 수 없을 정도로 작은 양이라고 생각하면 된다.

또 시설재배지 내부에서는 온도가 외부보다 항상 높기 때문에 지표에서 상승되는 수분의 증발량이 많게 되어 토양수분은 모세관 현상으로 아래에서 위로 이동함에 따라 토양 중에 누적된 많은 염류들이 물과 함께 표토까지 상승되고, 수분은 다시

고온으로 증발하게 됨에 따라 염류가 표토에 쌓이게 되는 것이다. 그래서 토양은 수분이 아래에서 위로 이동하는 영향을 받아 토양 중의 염류가 표토 근방에 모이는 집적형의 토양이 된다. 많은 농민들이 보통 이런 말을 한다. "토양표면에 하얗게 소금처럼 보이는 것이 뭐죠?" 두말할 것도 없이 그것이 바로 염류가 토양표면으로 올라 온 것이다. 그래서 토양에 물을 주어도 그 물이 토양 밑으로 침투하지 못하고 토양표면에 그대로 있는 것을 우리는 많이 볼 수 있는 것이다.

그림 1. 노지토양과 시설재배지 토양의 차이

3.환경적인 요인

시설재배지는 외부환경의 극단적인 면에서는 보호된 환경이라고 볼 수 있으나, 그 내부는 일반적으로 온도, 광, 수분, 공기 등의 환경이 노지에 비하여 좋은 조건이 아니라고 볼 수 있다. 약광, 탄산가스의 부족 등과 같은 조건이불량한 환경 속에서 작물의 생육은 둔화되고, 연약하게 자라며식물의 양분흡수율이 떨어진다. 또 노지에 비하여 높은 온도는 증발산을 촉진하여 수분이 표층로 상승하면서 토양 속에 존재하는 염류도 함께 표층으로 이동되어 집적된다.

시설재배지 토양은 앞에서 설명한 바와 같이 다비재배, 농약과용, 강우차단, 환경적인 요인 등에 의해서 많은 양의 염류가 집적되어 있다.

이렇게 과다하게 집적된 염류는 작물의 뿌리가 수분과 양분을 흡수하는데 큰 지장을 초래하여 결국 작물은 거의 생장하기가 불가능해지는 것이다.

이러한 토양을 개량하는 방법은 다음과 같이 3 가지로 나누어 볼 수 있다.

첫째, 객토를 하는 것이다.

이것은 좋은 방법이지만 농가의 여러 측면을 고려해 본다면 어려운 실정이고, 객토를 한다 할지라도 약 3-5년 후에는 또다시 객토를 해야 하는 실정에 이르게 된다(표 2).

둘째, 시설재배지 토양에 다량의 물을 관개하여 토양을 논과 같은 상태로 만든 후 장기간 방치하여 집적된 염류를 토양 밑으로 빠져나가게 하는 방법이다.(그림 1).

이 방법은 농가에서 할 수 있는 가장 일반적이고 비용이 들지 않는 좋은 방법이라고 할 수 있다.

다만 염려되는 것은 토양 밑으로 빠져나간 염류가 지하수로 흘러 들어가 결국 우리의 식수에 까지 올 수 있기 때문이다(표 2).

셋째, 독립영양농법에서 이용하는 독립영양토와 독립영양미생물을 활용하는 방법이다.(표 2).

독립영양토는 독립영양미생물인 남조류와 광합성세균을 선택적으로 토양에 배양시키는 배지이다.

그래서 독립영양토가 토양에 사용되면 독립영양미생물인 남조류와 광합성세균이 번성하면서 이들의 각종 대사작용을 통해 많은 양의 토양염류가 제거되고, 한편으로는 가용화되어 식물에게 효과적으로 이용되는 것이다.

그러나 일반적으로 시설재배지 하우스 토양은 우리가 예상할 정도 보다 훨씬 더 많은 염류가 누적되어 있기 때문에 단 한번 독립영양토를 시용하여 독립영양미생물을 활성화시키기가 그리 쉬운 일은 아니며, 누적된 염류를 다 제거하거나 가용화시키기 위해서는 보통 약 3회 정도까지 독립영양토가 사용되면 개량되리라고 생각한다.

이러한 염류제거 효과를 가능한 빠르게 해결하기 위해서 독립영양농법에서는 두번째 방법을 병행한다.

이 방법은 독립영양토를 투입하고 로터리를 2-3회 친 후에 토양에 물을 관개하여 논과 같이 물로 채운 후 하우스 출입구를 차단하고 장기간 방치하는 방법이다.

이 방법은 독립영양토만을 사용했을 때 보다 더 좋은 효과를 거둘 수 있다(표 2).

출처 : https://cafe.daum.net/pinocchi/Lz0y/786?svc=cafeapi

[출처] 염류집적-토양 개량방법|작성자 친환경과학농법

[뱅뱅]

황산칼리를사용하면 염류집적이 덜하다