최근 우리 농업이 논농사 위주에서 밭농사 특히
소득작목 위주로 대폭 전환됨에 따라 채소류나 화훼류에 대한 비중이 증가되고 있다. 채소류에서 가장 요구되는 것은 신선 채소류의
연중 공급이며, 이것은 시설재배의 도입으로 가능하게 되었다.
한편 시설작물은 연중 계속 재배할 수 있게 되었다고
하지만 재배환경의 변화에 대한 기술체계가 확립되어 있지 않아 여러 가지의 문제(장해)가 발생되고 있으며, 이의 주요 원인은
토양관리나 시비의 불합리에서 오는 경우가 많다.
지금과 같은 시비법이나 토양관리로는 지속적으로 품질과
양을 증가시키지 못한다. 노지에서는 다소 과비(過肥)하여도 과잉된 비료성분이 빗물에 의하여 용탈되어 후작에까지는 그 영향을 미치지
않는다. 그러나 시설재배에서는 과잉으로 시용된 비료성분은 그대로 후작에 영향을 주며 이것이 누적되면 작물은 염류장해를 일으키게
된다.
이웃 일본에서도 불합리한 시비와 토양관리로 시설재배
주산단지가 염류장해로 붕괴되고 있어 이에 대한 대책에 고심하고 있다.
가. 시설재배지의 토양관리
(1) 시설재배지 토양의 특성
시설재배지 토양은 염류농도가 높고 인산과 칼리의
축적현상이 심각함을 알 수 있다. 채소재배지의 토양양분 적정범위치와 79-83년에 조사된 시설재배지의 화학성분함량을 비교한 결과
과다축적된 성분은 염류농도, 유효인산, 칼리, 석회 등으로 나타났다.
염류농도 증가에 크게 관여하는 성분으로는
질산태질소(NO3 -- N), 염소(CI -) 및 황산근(SO4 -2 -S) 등을 들 수 있으며, 이들 성분을 다량 시용할 때는
염류장해에 주의하여야 한다.
양분 집적은 비료성분의 과다 시용 때문이고 이는
비료자원을 낭비하는 의미가 된다.
한편 64-95년에 조사한 시설재배지 토양의 화학적
특성을 보면 염류농도는 다소 낮아지고 있지만 인산 및 칼리 등은 그대로 집적된 상태로 유지되고 있다.
< 시설재배지 토양의 양분 과부족률(%) >
성 분 |
과 다 |
적 정 |
부 족 |
적정범위 |
산도(pH)
염류농도(ds/m)
유기물(%)
유효인산(ppm)
질산태질소(ppm)
칼리(me/100g)
석회(me/100g)
고토(me/100g)
석회/고토(Ca/Mg)
고토/칼리(Mg/K) |
13
90
72
88
45
85
91
66
15
3 |
22
10
27
7
18
15
9
19
40
18 |
65
-
1
5
37
0
0
15
45
79 |
6.0-6.5
2.0이하
2.0-3.0
300-500
100-150
0.5-0.7
5.0-6.0
1.5-2.0
3-5
2-4 |
* 적정범위는 잠정치임.
< 연도별 시설재배지 토양비옥도 변화 >
연 도 |
조사
점수 |
산도(pH)
(1:5) |
유기물
(%) |
유효인산
(ppm) |
치환성(me/100g) |
전기전도도(ds/m) |
가리 |
석회 |
고토 |
'64-'68
'76-'79
'80-'89
'90-'95 |
215
391
1,072
216 |
5.8
5.8
6.0
6.1 |
2.2
2.6
3.1
3.0 |
811
945
861
876 |
1.08
1.01
1.07
1.11 |
6.0
6.4
5.9
6.5 |
2.5
2.3
1.9
2.2 |
-
3.7
1.9
2.7 |
(2) 토양의 지력과 염기치환용량(CEC)
(가) 지력(地力)의
의의
지력이란 토양의 생산력을 말하는데 비료의 효율이 높고, 연작장해, 병충해, 한발
등의 피해가 적은 토양을 지력이 높다고 한다. 과거에는 비료의 과잉장해가 거의 없이 수량이 증가하는 토양을 지력이 높은 토양이라
했다.
보비력(保肥力)이 높은 토양은 시비한 비료성분을 토양에
저장하고 저장된 비료성분을 작물이 필요로 하는 시기에 서서히 공급할 수 있다. 따라서 토양의 보비력은 토양이 갖고 있는 가장
중요한 성질의 하나이며 이 성질은 토양의 염기치환용량과 일치한다.
(나)
염기치환용량(鹽氣置換容量)
토양에 암모니아태질소(NH4 -N), 칼리(K),
석회(Ca), 고토(Mg)와 같은 비료성분을 토양에 시용하면 토양의 입자는 이들 양이온을 흡착 보존한다. 이와 같은 힘은 토양중의
점토와 유기물이 분해되어 만들어진 부식의 힘으로 이루어진다. 즉 토양의 점토와 부식은 음이온을 갖고 있으며, 이들 음이온은 전기적으로
양이온의 비료성분을 흡착 보존하는데 이를 염기치환용량이라 한다. 우리나라 토양의 염기치환용량은 10me/100g 정도로
일본의 20me/100g, 필리핀의 40me/100g에 비하면 아주 낮다. 염기치환용량이 높은 토양은 보비력(비료를 간직하는
힘)이 높고, 보비력이 높은 토양은 비료를 어느 정도 많이 시용하여도 과비현상이 적다.
토양에 비료를 시용하면 토양의 염기치환용량만큼
토양입자에 흡착되고 나머지는 토양 용액에 녹아있다가 작물에 바로 흡수 이용되거나(많으면 과잉장해 유발) 혹은 물과 함께 용탈되어
유실되게 된다.
< 우리나라 토양의 보비력(保肥力) >
구 분 |
한 국 |
일 본 |
IRRI |
염기치환용량 (me/100g)
Ex. K (me/100g)
염기함량 Ex. Ca (me/100g)
Ex. Mg(me/100g) |
9.2
0.27
3.8
1.4 |
20.0
0.4
9.3
2.9 |
39.2
2.24
20.0
15.8 |
※ 토양용액중 양분함량(ppm)
N(질소)
P(인산)
K(칼리) |
516
0.25
356 |
-
-
- |
41
0.16
130 |
※ 토양용액 : 시비후 3주
※ IRRI : 국제미작연구소(International Rice Research
Institute)
(3) 물의 이동과 토양의
성질
(가)
노지토양
우리나라는 강우량이 많은 나라로 자연상태에서는 빗물의 1/3이 토양속을
통과하여 지하수로 되어 흘러간다. 이때 토양에 함유된 여러 가지의 성분이 빗물과 함께 흘러 내려가며 이 현상을 용탈(容脫)이라
한다.
이것이 토양 산성화의 주 원인이다. 물론 비료도
비료종류에 따라서는 토양을 산성화시키는 큰 원인이 된다.
또한 질소시비가 많은 채소재배에서는 질소가 토양을
산성화하는 원흉이라 해도 과언이 아니다. 채소를 재배할 때 시용되는 질소의 절반 정도는 빗물과 함께 용탈된다. 이때 질소분만
유실되면 문제는 없지만 용탈될 때 질소가 질산태로 바뀌게 된다. 이 질산은 토양에 포함되어 있는 석회(Ca) 또는 고토(Mg)와 결합하여
함께 용탈되며 이로 인하여 토양이 급속히 산성으로 된다.
예를 들면 채소밭에 질소비료를 10a당 30kg씩 주고
3작을 하면 연간 약 90kg이 시용되는데 작물이 흡수 이용하는 양은 30kg정도이고 60kg은 용탈 또는 유실된다.
이때 질소와 함께 용탈되는 석회(Ca)의 양은 85kg
정도이며 농용석회인 탄산석회(CaCO3)로 계산하면 약 200kg에 달한다. 이와 같이 노지토양은 물이 아래로 흘러 내려감에 따라
여러 가지의 성분이 함께 아래로 녹아 빠지는 용탈형의 토양이다.
(나) 시설재배지의 토양
시설재배지와 같이 토양의 지상이 피복된 경우에는
표토의 환경이 크게 달라진다. 특히 토양중의 물 이동양상은 노지 토양과 정반대이다. 완전히 피복된 상태에서는 빗물이 차단되고
지표에서 지하로 내려가는 물의 이동이 중단된다.
한편 시설내부의 온도가 상승되기 때문에 지표면에서
상승되는 수분의 증발량이 많게 되어 토양수분은 모세관 형상으로 아래에서 위로 이동함에 따라 토양중의 많은 성분들이 물과 함께
표토까지 상승되고 수분이 다시 고온으로 증발하게 됨에 따라 염류가 표토에 쌓이게 된다. 이것이 토양의 염류농도를 높이는
원인이다.
이와 같이 시설재배지의 토양은 물이 아래에서 위로
이동하는 영향을 받아 토양중의 염류가 표토부근에 모이는 집적형(集積型)의 토양이 된다.
시설 노지
여러 가지 성분이 용탈
< 시설재배지토양과 노지토양의 차이 >
(4) 지온과 작물의
양분흡수
시설재배의 불량 환경조건은 기온과 지온의 저하, 태양광선의 부족 등이다.
이중 일광의 부족은 어찌 할 수 없지만 온도의 저하는 인공적으로 보충할 수 있다. 시설재배는 계절을 초월하여 목적하는 작물을 빨리
생산해서 값을 더 받으려는 데에 그 주 목적이 있다. 이를 극복하기 위하여 비료를 많이 시용하면 이로 인하여 토양에 염류가
집적되는 경우가 많다.
지온이 낮을 때에는 작물의 뿌리가 잘 발달되지 않아
비료를 잘 흡수치 못하며, 오히려 비료에 의한 고농도장해를 받게 된다. 따라서 저온기에 시작한 시설재배의 작물은 뿌리의 활력
저하와 과잉양분에 의한 농도장해가 겹친 장해가 일어나는 경우가 많다.
지온이 작물의 양분흡수에 미치는 영향을 보면 양분의
성분에 따라 다르다. 저온에서 흡수가 심하게 억제되는 성분은 인산, 칼리, 질산태질소 등이며 암모니아태질소, 석회, 고토는 비교적
적게 영향을 받는다. 따라서 시설재배는 시설내부의 기온을 높이는 데만 주력할 것이 아니라 지온을 높이는 데도 관심을 가져야 하며
작물이 균형있게 양분을 흡수하기 위해서는 무엇보다도 토양온도를 적절하게 유지하는 것이 중요하다.
< 암모니아 양분흡수의 모형도 >
(5) 연작장해
대부분의 채소는 연작에 의하여 수량이 감소되며, 품질이
나빠진다. 특히 수박, 토마토, 완두콩, 토란 등은 옛부터 연작피해가 큰 작물로 알려져 왔다.
연작장해의 원인은 토양의
이화학성의 악화, 토양 전염성병균, 선충피해, 토양미생물상의 변화, 유해물질의 축적, 이들 여러 가지 원인의 복합(複合)등을 들 수
있다.
실제 포장에서 가장 큰 피해가 되는 것은 토양의
이화학성 악화, 전염성 병·해·선충 등에 의한 피해이다. 이중 토양생물에 의한 피해는 내병충성 대목이나 품종의 이용으로 어느 정도까지는 극복하고
있으나 완전치 못하다.
토양미생물상의 변화에 대하여는 아직 연구중이며,
작물에서 나오는 유해물질의 축적은 뿌리의 분비물, 작물체 중의 독물질, 화학물질을 통한 작물의 상화작용 등이다.
토양의 이화학성 악화로서 염류의 과잉집적, 비료성분의
과잉이지만 불균형 또는 결핍, 토양 pH의 변화, 토양물리성의 악화 등이다. |