5) 인 산(P2O5)
(1) 인산의 형태와 변화
① 토양 중 인산 형태 : 무기인산염, 수용성 인산, 유기인산염, 흡착된 인산
② 난용성인산염 = 특이적 흡착
- 강산성토양(pH5.5이하)에서는 Al3+, Fe3+ 이온과 강하게 결합한 인산염.
- 알카리성(염기성) 토양에서는 Ca++ 이온과 결합
③ 환원상태의 논에서는 토양의 Eh(산화환원전위)가 낮고, pH가 높아지면서
인산고정이 약해져서 용해도가 높아 난용성인산염이 유효인산으로 된다.(논에서는 흡수가 잘됨)
(2) 특성과 기능
- H₂PO₄⁻, HPO₄⁻² 상태로 흡수한다.
- 식물체(건물)의 0.1~0.4%(N의 1/10 수준)이며,
- 식물체의 가장 중요한 식물에너지(ATP~ADP) 저장, 전환, 공급물질이며,
- DNA, RNA 등의 핵산과 보효소, 뉴크레오티드(nucleotides), 인단백, 인지질, 인산당 등의 중요한 구성원소이다.
- 인산은 광합성작용, 호흡작용, 전분 및 당의 합성과 분해에 관계하며,
새순과 가는 뿌리 등 분열작용이 왕성한 조직에 많이 들어있다.
- 인산은 새순과 잎을 튼튼하게 하고, 과실의 단맛을 많게 하며, 신맛을 적게 하여 품질이 좋고,
과실 결실이 좋아 잘 익게 한다. 과일 향기에도 효과가 있다.
- 인산은 년중 필요하나, 그 중 꽃필 때 가장 많이 필요하다.
- 결실이 잘 안 되는 품종, 만할병에 약한 품종은 인산비료 효과가 매우 크다.
- 과거에는 지나치게 많이 주어도 해가 없다고 하였으나,
최근에는 과잉증상의 피해와 환경오염의 문제점들이 제기되고 있다.
(3) 결핍증상
- 잎색이 어두운 녹색, 적자색, 적갈색, 청동색을 띠며, 심하면 황화고사.
- 이동이 쉬운 원소로 하위엽부터 시작하여 상위엽으로 옮겨간다.
- 세포분열 억제로 뿌리 발달 불량으로 생육부진.
- 개화결실, 종자의 성숙이 나빠지고, 품질과 수량이 감소한다.
- 토양 pH(산도)의 영양이 커서 토양이 산성(pH 6.0 미만)에서는 Fe, Al에 의해 고착되어 난용성으로 되고,
- 알카리성(pH 7.0 이상)에서는 Ca에 의해 고착되면서 토양 속에 인산염으로 고정되어 작물이 흡수하지 못하게 된다.
- 작물의 인산 흡수율은 pH(산도) 6.5 ⇒5.5 52%로 감소하고, 6.5 ⇒4.5 34%로 감소한다.
(4) 과잉증상
- 인산염이 많을 경우엔 다른 양분의 흡수를 억제시킴으로 저장력과 상품의 질이 저하된다.
- 인(P)은 “철(Fe), 칼륨(K), 구리(Cu)”과는 길항작용을, “마그네슘(Mg), 규산(SiO₂)”과는 상승작용을 한다.
- 과다할 경우 생식생장의 촉진으로 작물이 일찍 늙어버린다(조락현상).
- 인산함량이 450mg/kg(=ppm)까지는 당도가 증가하고 신맛은 감소시키나, 그 이상 과다할 경우는 당도와 저장성이 떨어진다.
★ 조락현상 (토양의 노화) - 토양에 인산이 과잉축적이 되면 왜 수량이 적어지는 것일까? - 인산 축적이 안된 토양에 인산질비료를 다량 시비하면, 작물은 초기 생육시기부터 생육이 아주 좋아지는데, 이러한 방법으로 4∼5년간 계속하게 되면, 인산이 과잉 축적되어 초기 생육이 너무 왕성해져 진짜 영양생장을 계속할 시기에 이미 영양생장이 정지되고 생식생장으로 이행되어 결과적으로 수량이 떨어지게 되는 것이다. - 이런 경우가 토양의 노화이며, 질소와 칼리, 마그네슘의 흡수도 저하. - 또한 인산의 축적은 아연의 흡수도 저해하여 결국 인산의 과잉축적은 다른 미량요소나 비료의 흡수를 저해하여 인산의 다년간 축적에 의한 토양의 노화로 비료의 효율도 떨어뜨리게 되는 것이다. - 즉 영양생장이 충분치 못한 상태에서 구(球)의 비대가 일찍 시작되며 도복도 빨라지게 된다. - 또한, 영양생장량이 충분히 확보되지 못하여 인해 구(球)의 비대기간도 짧아지게 되어 결국 구(球)의 비대 생장이 나빠지게 되는 것이다. - 결국 토양 표층에 인산축적이 많아지게 되면 인산흡수가 촉진되면서 식물체 내의 질소/인산 비율이 낮아져 생육의 이상 진전으로 인한 조락현상(토양노화)이 나타나게 되는 것이다. - 이러한 결과로 밭토양의 노화현상, 인산의 고농도 축적 등의 문제는 다시 질소와 인산의 과잉 시용이라는 문제로 나타나고, 나아가 채소의 저장성 불량, 부패 증가라는 결과로 나타나게 된다. - 양파의 경우 인산의 축적량이 증가할수록 양파가 부패하는 구가 많아진다. 또한 인산이 많이 축적되면 구의 비대가 억제된다. 이것은 인산의 흡수가 많아짐에 따라 생식생장 상태가 정상보다 더 빨리 진행되기 때문이다. |
(5) 공정규격과 시비법
비 료 종 류 | 함유하여야 할 최소 성분량 |
용 성 인 비 | 구용성 인산 : 17 구용성 고토 : 12 알칼리분 : 40 가용성 규산 : 20 구용성 붕소 : 0.05 |
용 과 린 | 구용성 인산 : 17, 구용성 고토 : 2.5 |
과 린 산 석 회 | 가용성 인산 : 16, 수용성 인산 : 13 |
중과린산석회 | 가용성 인산 : 30, 수용성 인산 : 28 |
토마스 인비 | 구용성 인산 : 16 |
1) 용성인비
가)성질(특징)
♠용성인비는 구용성 인산과 고토, 알카리분(석회), 규산을 다량함유하고 망간, 붕소, 철, 동 등의 미량요소도 함유하고 있으며,
♠인산질 비료로 분류는 되고 있으나 실은 종합적 토양개량 비료이다.
♠특히 알카리분이 들어 있기 때문에 산성토양의 교정에 아주 적합하다.
즉, 토양의 염기(석회,고토)를 높임으로 채소, 개간지 등에 효과가 높다.
주) 알카리분=산성토양의 중화능력(석회성분+고토성분)
〈용성인비의 비료 성분함량〉
구 분 | 구성용 인산 | 고 토 | 알카리분 | 규산 | 망간 | 붕소 |
공정규격상 실성분함량 | 17% 20%정도 | 12 12~18 | 40 40~50 | 20 15~25 | 1 1 | 0.05 0.05 |
주) 고토 함유량은 황산고토 비료와 비슷한 수준(고토는 과실의 당도에 관여)
〈고토 함유 비종과 성분 함량〉
황산고토 | 용성인비 | 용과린 | 규산질 |
수용성 14% | 구용성 12% | 구용성 2.5% | 구용성 2.0% |
주) 수용성 고토는 속효성이고, 구용성 고토는 완효성이다.
♠ 규산질 함량은 규산질비료보다 조금 못 미치나, 작물이 흡수하기 좋은 구용성규산을 15~25%나 되는 많은 양을 함유하고 있기 때문에 벼의 잎이나 줄기를 튼튼하게 하며 도복을 방지 하여 도열병 등의 피해를 경감시킨다.
〈규산질 함유비종과 성분 함량〉
규산질 비료 | 용성인비 | 규회석 |
가용성 25% | 구용성 15~25% | 8~10% |
♠ 용성인비의 산성중화능력(알카리분) 즉 토양개량 효과는 규산질, 석회질과 비슷한 수준이다.
- 석회가 고토와 가리의 결핍이 유발되는 수가 있으나 석회와 고토가 일정비율로 함유되어 있기 때문에
토양산도교정은 물론 양이온(석회, 고토) 균형시비로도 좋다.
- 그러나 경제적으로 용성인비가 석회질비료보다 가격이 비싼 단점이 있다.
♠ 볏짚, 풋베기작물과 동시에 사용하면 분해를 촉진시켜 부숙촉진 효과를 얻을 수 있다. (석회와 같은 효과)
〈비종별 알카리분 함유율〉
용성인비 | 석회고토 | 소석회 | 석회석 | 부산석회 | 규산질 | 규회석 |
40~50% | 53 | 60 | 45 | 45 | 40 | 35~40 |
주) 알카리분=산성토양의 중화능력 / (석회성분+고토성분) × 1.3914로 계산.
♠ 용성인비는 약알카리성 비료로서
- 물에는 녹지 않으나 작물의 뿌리에서 분비하는 유기산이나 유기물의 분해에서 생성되는 유기산 또는
탄산수에서는 잘 분해(구연산 2% 용액에 인산99% 녹는다)되는 구용성 인산비료로 작물의 뿌리에 의해 흡수 이용된다.
♠ 물에 녹지 않기 때문에 농한기에 시비하여 성분이 유실되지 않고 오히려 작물이 이용할 수 있는
호조건을 만들어 주기 때문에 노동력 절감에 효과적인 비료이다.
♠ 용성인비는 완효성으로 비옥도를 높이기 위한 비료로 적합하나
인산이 축적된 토양에서는 속효성인 수용성 인산비료가 더 효과적이다.
나)시비방법
♠ 용성인비는 작물에 해를 입힐 우려가 없는 비료로 시비에 특별한 주의는 필요 없다.
- 또한 저장 중 고결되지도 않고 다른 비료와 배합해도 용성인비의 비효가 감소되거나 변질되지 않는다.
♠ 파종 당일이든, 10일, 또는 한달 전에 시비하든 비효에는 변함이 없다.
- 때문에 농한기에 기비로서 뿌리기에 적합한 비료이다.
- 즉 물에 녹지 않으므로 벼가 익을 무렵에 살포하는 것이 가장 적당하나
가을, 봄 또는 눈 위에 살포해도 되기는 하나, 흙으로 덮어주어야 뿌리가 흡수할 수 있게 되는 것이다.
♠ 부성분으로 석회, 고토, 규산을 다량 함유하여서 산성이 강한 토양이나,
제주도의 화산회토양 등 인산고정이 강한 토양을 개량하는 역할을 한다.
- 또 미숙논, 사질논, 부식이 과다한 토양에 시비하면 효과가 크다.
♠ 용성인비는 토양에 고정되기 어려우며, 비료효과가 오래 간다.
- 특히 화산회토양(제주도)에서 효과가 뛰어난다.
♠ 10a당 시비량은 토양의 조건, 작물 등에 따라 다르나 일반적으로 다음과 같이 사용하면 된다.
벼 | 보리 | 야채 | 과수 | 사료작물 | 비고 |
40~80 | 40~60 | 100~140 | 80~120 | 80~120 | 실중량 kg |
2) 용과린(산인비)
① 제법
♠ 과석(과린산석회)에 용성인비를 섞어 두비종의 장점을 제조된 비료이다.
② 성질
♠ 중성에 가까울 정도로 약한 산성비료이다.
수용성(속효성) 인산과 구용성(완효성)인산이 함께 들어있고
고토, 석회 유황과 규산 그리고 약간의 미량요소를 함유하고 있는 종합적 비료이다.
- 1975년 전에는 유안과 중과석 사용으로 토양에 유황이 공급되었으나, - 1975년 이후에는 유황분이 없는 요소비료를 오랫동안 사용하여 일부 토양에서 유황결핍현상(질소결핍과 유사하게 잎이 황색 또는 황갈색으로 되는 현상)이 나타나고 있으므로 유황을 토양에 사용해야 한다. |
♠ 특히 유황은 작물의 다량요소로 단백질 합성과 식물의 산화환원에 관여하고,
파, 마늘 등의 휘발성분의 주성분이며 목초가지를 증가시켜 가축의 털(모) 생성에 효과적이다.
〈용과린의 함유성분〉
구분 | 인산 | 구용성 고토 | 석회 | 규산 | 유황 | 미량 요소 |
구용성 | 수용성 |
공정규격 현제품 | 17 20 | 2 2~8 | 2.5 3~6 | - 27~30 | - 5~9 | - 6~7 | - 약간 |
③ 시비방법
♠ 논, 밭의 모든 작물에 사용이 가능한데 가능한 기비로 사용한다.
특히 추운 지방이나 월동작물에 효과적이며 신개간지, 객토답, 산성토양, 노후화답, 사질토양, 채소 등의
단기 작물에 효과가 높다. 밭에는 퇴비와 함께 시용하면 효과가 더 좋다.
♠ 신개간지에서 토양개량을 위하여 150kg/10a당 정도, 객토답에는 100kg 정도 시용하는 것이 좋다.
4) 과석(과린산 석회 · 과인산)
♠원료 인광석의 인산을 황산으로 분해하여 만든다.
♠황산근을 함유한 수용성 인산을 주성분으로 한 산성비료(생리적 중성비료)이며,
보통 가용성인산 17% 수용성인산14%를 함유하고 있다.
♠수용성, 속효성비료로 시비 1일 후에는 토양에 흡착되며 관개수에 의한 유실이 없다.
♠ 여름보다 겨울에 비효가 좋다.
♠ 생리적 중성비료이므로 토양을 산성화를 촉진하지는 않으며 부성분으로 60%의 석고를 함유하므로
간척지 등의 알카리성 토양 개량에도 좋다.
♠황산근을 가진 산성비료로 노후화된 논, 산성논에는 적당하지 않다,
♠ 종자와 섞어 사용하면 종자의 발아가 불량하고 뿌리근처에 사용하면 작물이 말라 죽는다.
♠논에 시용시 전량기비로 물을 얕게 하여 초청시비하며 밭에는 전량 기비로 하고 질소와 가리를 배합해 시용하는 것이 좋다.
4) 중과석(중과린산 석회)
♠인광석을 황산 대신 인산으로 분해해 만든다.
♠가용성 인산 30%, 수용성인산 28%의 공정규격이 설정되어 있다.
수용성 | 어떤 물질이 물에 용해되는 성질 / 수용성 인산, 수용성 비타민 |
가용성 | 물이나 그 밖의 액체, 또는 낮은 온도에서도 잘 녹는 물질들 |
구용성 | 일반적으로 물에는 녹지 않고, 구연산 함유 용액에 녹는 성질을 갖는 화합물의 총칭(뿌리나 미생물이 분비함) |
♠ 성질은 과석과 비슷하나 석고와 황산근이 거의 함유하고 있지 않은 것이 과석과 다른 점이다.