농업직 공무원 관련 필수과목 재배학원론 핵심 요약 정리 4장. 토양환경

제3부 재배환경

4장. 토양환경

1.지력
(1)개념
-지력 : 토양의 이학적·화학적·생물학적 성질이 종합되어 작
물생산에 영향을 끼치는 힘 중에서 토양의 작물생산력
-토양비옥도 : 물리·화학적인 지력조건
(2)지력을 향상시키기 위한 토양조건
①토성
-토양의 입경분포
-사양토 내지 식양토가 토양의 수분·공기·비료 성분의 종합
적 조건에 알맞음
②토양구조
-입단구조가 조성될수록 토양의 수분과 공기 상태가 좋아짐
③토층
-심토까지 투수성과 투기가 양호하기 위해서 객토·심경을 하
거나 토양개량제를 시용
④토양반응
-강산성과 알칼리성은 작물 생육을 저해
-중성~약산성이 알맞음
⑤유기물 및 무기성분
-유기물 함량 : 증가할수록 지력이 높음
-무기성분 : 풍부하고 균형있게 함유되어 있어야 지력이 높음
⑥토양수분 및 토양공기
-토양수분 : 부족하면 한해를 받게 되고 과다하면 습해나 수
해를 유발
-토양공기 : 토양 중 유해가스가 많아지면 작물 뿌리의 기능
을 저해하여 생육이 나빠짐
⑦토양미생물
-작물생육을 돕는 유용미생물이 번식하기 좋은 상태로 되는
것이 좋으며, 병충해를 유발하는 미생물이 적어야 함
⑧유해물질
-무기 또는 유기의 유해물질들로 토양이 오염되면 작물의 생
육을 저해하며, 심하면 생육이 불가능하게 됨


2.토양의 기계적 조성
(1)토양의 3상 분포
-공극 : 공기 혹은 물이 존재하는 공간
-토양의 3상 : 고체(고상), 액체(액상), 기체(기상)
-토양 3상의 비율 : 고상-50%, 액상 및 기상-각각 25%
(2)토양입자의 분류
-토양입자의 지름에 따라 구분하는데 그 기준은 국가별로 조금씩 다름

단위(mm)	미농무성법	국제토양학회법
자갈	2.00 이상	2.00 이상
거친 모래(조사)	1.00~0.50	2.0~0.2
가는 모래(세사)	0.25~0.10	0.2~0.02
미사	0.05~0.002	0.02~0.002
점토	0.002 이하	0.002 이하

①자갈
-암석이 풍화해서 맨 먼저 생긴 여러 모양의 굵은 입자
-화학적·교질적 작용이 없고, 비료분·수분의 보유력도 빈약
-투기성·투수성은 좋게 함
②모래
-석영을 많이 함유한 암석이 기계적으로 부서져서 생긴 것
-거친 모래는 자갈과 비슷한 성질을 가지나, 고운 모래는 물
이나 양분을 흡착하고 투기·투수를 좋게 함
③점토
-토양입자 중 가장 미세한 알갱이
-화학적·교질적 작용을 하고 물과 양분을 흡착하는 힘이 강
하며 투기·투수를 저해함
-교질입자 : 음이온을 띠고 있어 양이온을 흡착
-토양 중에 고운 점토와 부식이 증가하면 CEC도 증가함

양이온치환용량(CEC) 또는 염기치환용량(BEC)이 증대하면..

-NH4⁺, K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺ 등의 비료성분을 흡착·보유하는 힘 이 커져서 비료를 많이 주어도 일시적 과잉흡수가 억제됨 -비료의 용탈이 적어서 비효가 늦게까지 지속됨(보비력이 커짐) -토양반응의 변동에 저항하는 힘(완충능)이 커짐

(3)토성
①사토
-모래 함량이 70% 이상인 토양
-장점 : 점착성이 낮으나 통기와 투수가 좋음
-단점 : 지온의 상승이 빠르나 물과 양분의 보유력이 약함
②식토
-점토 함량이 40% 이상인 토양
-장점 : 물과 양분의 보유력이 좋음
-단점 : 지온의 상승이 느리고 투수와 통기가 불량


3.토양구조 및 토층
(1)토양구조
-토양을 구성하는 입자들이 모여 있는 상태
-모양, 크기, 발달 정도를 기준으로 입상(구상, 분상), 판상,
괴상, 주상 등으로 분류
①단립구조
-토양입자가 서로 결합되어 있지 않고 독립적으로 모여 이루
어짐(ex. 해변의 사구지)
-대공극이 많고 소공극이 적어서 투기와 투수는 좋으나, 수
분·비료분의 보유력이 낮음
②입단구조
-단일입자가 결합하여 2차 입자로 되고, 다시 3차, 4차 등
으로 집합하여 입단을 구성하고 있는 구조
-대·소공극이 모두 많고, 투기와 투수, 양분의 저장 등이 알
맞아 작물 생육에 적당함
(2)토양입단의 형성과 파괴
·입단구조의 형성
-소공극과 대공극이 균형 있게 발달
-소공극 : 모세관현상에 의해 지하수의 상승이 이루어짐
-대공극 : 모세관현상이 이루어지지 않음
·모관공극의 발달
-토양통기가 좋아지고 빗물의 지중 침투가 많아지며, 지하수의 불필요한 증발도 억제
①입단의 형성
-유기물과 석회의 시용, 콩과작물의 재배, 토양개량제의 시용, 토양의 피복
②입단의 파괴
-경운, 입단의 팽창 및 수축의 반복, 비와 바람, 나트륨이온(Na⁺)의 첨가
(3)토층
-토양이 수직적으로 분화된 층위

표층 : 부식이 많고 흙이 검으며 입단의 형성도 좋음

심층 : 경운되는 보습밑층이며, 작토보다 부식이 적음

기층 : 부식이 극히 적고 구조가 치밀함

4.토양수분
(1)토양수분함량의 표시법
①토양수분의 함량
-건토에 대한 수분의 중량비로 표시→토양수분장력
②수분장력
-토양이 수분을 지니는 것→토양 내 물분자와 토양입자 사이
에 작용하는 인력에 의해 토양이 수분을 보유함
③토양수분장력의 단위
-임의의 수분함량의 토양에서 수분을 제거하는데 소요되는
단위면적당 힘이며, 기압 또는 수주의 높이로 표시함
-수주높이의 대수를 취하여 pF(potential force)로 나타냄
(pF=logH, H는 수주의 높이)
④토양수분장력이 1기압(mmHg)일 때
-수주의 높이를 환산하면 약 1천cm(10³cm)에 해당하며,
이 수주의 높이를 log로 나타내면 3이므로 pF는 3이 됨
⑤토양수분함량과 토양수분장력의 함수관계
-수분이 많으면 수분장력은 작아지고 수분이 적으면 수분장
력은 커지는 관계가 유지

(2)토양수분의 종류
결합수 : 토양의 고체분자를 구성하는 수분(pF 7.0 이상)
흡습수 : 토양입자에 응축시킨 수분으로, 작물은 거의 이용하지 못함(pF 4.5~7)
모관수 : 물분자 사이의 응집력에 의해 유지되는 것으로, 작물이 주로 이용하는 유효수분(pF 2.7~4.5)
중력수 : 중력에 의해 토양층 아래로 내려가는 수분(pF 0~2.7)

(3)토양의 수분항수
①최대용수량
-토양의 모든 공극이 물로 포화된 상태(pF는 0)
②포장용수량
-중력수를 완전히 배제하고 남은 수분상태(pF 2.5~2.7)
③초기위조점
-생육이 정지하고 하위엽이 위조하기 시작하는 토양의 수분
상태(pF는 약 3.9)
④영구위조점
-시든 식물을 포화습도의 공기 중에 24시간 방치해도 회복
되지 못하는 토양의 수분상태(pF는 4.2)
⑤흡습계수
-건조토양이 흡수하는 수분상태(pF는 4.5)
⑥풍건 및 건토상태
-풍건상태의 토양 : pF≒6
-건조한 토양 : pF≒7
(4)토양의 유효수분
-초기위조점 이하의 수분 : 작물의 생육을 돕지 못함
-최적함수량 : 최대용수량의 60~80%의 범위
-토성별 유효수분함량 : 양토-가장 큼, 사토-가장 작음
-보수력 : 식토-가장 큼, 사토-가장 작음
5.토양공기
①토양의 용기량
-토양 중에서 공기로 차있는 공극량
-모관공극은 수분으로 차 있고, 비모관공극은 공기로 차 있음
-최소용기량 : 토양수분이 최대용수량일 때의 용기량
-최대용기량 : 풍건상태의 용기량
-작물의 최적용기량 : 10~25%

10%	벼, 양파, 이탈리안라이그라스
15%	귀리, 수수
20%	보리, 밀, 순무, 오이
24%	양배추, 강낭콩

②대기와 토양공기의 조성

단위(%)	질소	산소	이산화탄소
대기	79.01	20.93	0.03
토양	75~80	10~21	0.1~10

-토양깊이가 깊을수록 이산화탄소가 많고 산소가 줄어든다


6.무기성분과 작물
(1)토양의 무기성분
①필수원소-16원소
-C, O, H를 제외한 원소 13개 : 필수 무기원소
-C, O, H, N, P, K, Ca, Mg, S, B, Cl, Mo, Zn, Fe,
Mn, Cu
②다량원소-6원소
-N, P, K, Ca, Mg, S
-비료의 3요소 : N, P, K
-비료의 4요소 : N, P, K, Ca
③미량원소-7원소
-B, Cl, Mo, Zn, Fe, Mn, Cu
④비필수원소
-Si, Co, Na
(2)식물의 필수무기원소의 흡수형태 및 주요기능

원소명	흡수형태	주요 기능
질소	O3⁻, NH4⁺	단백질·엽록소·핵산 등 세포화합물의 중요 구성성분
인	H2PO4⁻, HPO4²⁻	핵산 구성성분, 에너지 전달에 중심적 역할을 함
칼륨	K⁺	삼투압 조절, 탄수화물 및 단백질 대사 의 효소기능에 중요
칼슘	Ca²⁺	세포분열에 관여하고 세포벽의 중요 구 성성분
마그네슘	Mg²⁺	엽록소 구성성분, 많은 효소 반응에 관여
황	SO4²⁻	단백질·아미노산·비타민의 구성성분, 식 물 유지생산에 필요
철	Fe²⁺	호흡, 광합성, 질소고정 관련 효소들의 구성성분
아연	Zn²⁺	핵산 합성과 옥신 대사 관련 효소계의 기능에 필요
망간	Mn²⁺	광합성 관련 효소 등 많은 효소의 구성 성분
구리	Cu²⁺	중요 효소들의 구성성분이고 적절한 광 합성에 필요
붕소	H2BO3⁻	탄수화물 이동에 관여
몰리브덴	MoO4²⁻	질소고정·질소대사 등에 필요
염소	Cl⁻	광합성과 염생식물의 삼투압 조절에 필수

7.주요 원소와 작물생리
(1)필수원소와 생리작용
①탄소(C), 산소(O), 수소(H)
-식물체의 90~98% 차지, 엽록체의 구성원소, 광합성에 의
한 여러 가지 유기물의 구성 재료가 됨
②질소(N)
-엽록소, 단백질효소 및 여러 조직의 구성요소. 부족 시 작
물의 생장·발육이 저해되어 담녹색을 띠게 된다. 결핍증상은
먼저 식물의 늙은 부분에 나타나며 결핍 시 저온, 해충, 병
충에 대한 저항성이 약해진다. 작물의 영양생장에 가장 중요.
③인산(P)
-pH 2~7 범위에서는 H2PO4⁻ 형태로 존재, pH 7~13 범
위에서는 HPO4²⁻ 형태로 존재한다. 인지질은 생물체막을 구
성하는데 필수적이다. 결핍되면 생육 초기 뿌리의 생육이 저
해되고 잎이 암녹색이 된다.
④칼륨(K)
-광합성을 촉진하고, 여러 효소반응계를 활성화시키는 생화
학적 기능으로 광합성, 탄수화물·단백질 형성, 세포 내의 수
분 공급, 증산에 의한 수분 상실의 제어 등의 역할을 한다.
식물체내 이동성이 크며 결핍된 경우에는 작물의 생장점이
말라죽고 잎이 황갈색으로 변하여 조기낙엽을 보인다.
⑤칼슘(Ca)
-세포막의 중간막 주성분. 체내 이동성이 낮다. 세포막의 투
과성에 관련하며 칼슘이 결핍되면 분열조직부분인 뿌리 끝과
지상부의 생장점 그리고 저장조직에도 이상이 생긴다. 토양
중에 석회가 과다하면 망간, 붕소, 아연, 마그네슘, 철 등의
흡수가 억제된다.
⑥황(S)
-백합과, 십자화과, 마늘과 파에서 많다. 원형질과 식물체 구
성물질의 성분이고, 효소의 생리성에 관여한다. 체내 이동성
이 낮으며 결핍 증세는 새 조직으로부터 나타난다.
⑦마그네슘(Mg)
-광합성, 인산대사에 관여하는 효소의 활성을 높인다. 엽록
소의 구성원소이며, 체내 이동성이 높아 부족하면 늙은 조직
에서 새 조직으로 이동한다. 결핍 시 황백화현상이 일어나고
줄기나 뿌리의 생장점 발육이 저해된다.
⑧철(Fe)
-엽록소의 구성성분은 아니지만 엽록소의 합성과 밀접한 관
계가 있다. 결핍 시 어린잎에서 황백화현상을 보인다. pH가 높거나 인산 및 칼슘의 농도가 높으면 그 흡수가 저해된다.
⑨망간(Mn)
-생화학적 기능은 마그네슘과 비슷하다. 여러 가지 효소를
활성화하는 기능을 한다. 체내 이동성이 낮아 결핍증은 새
잎에서부터 나타난다.
⑩붕소(B)
-촉매 또는 반응조절물질로 작용하며, 체내 이동성이 낮으므
로 결핍 증세는 생장점이나 저장기관에 나타나기 쉽다. 결핍
시 채종재배에서 수정·결실이 불량해지고, 콩과작물의 근류
형성과 질소고정이 저해된다. 사과의 축과병, 사탕무의 속썩
음병, 순무의 갈색속썩음병, 샐러리의 줄기쪼김병은 붕소의
결핍에 의해서 초래된다.
⑪아연(Zn)
-촉매·반응조절물질로 작용한다.
⑫구리(Cu)
-산화효소의 구성원소로 작용한다.
⑬몰리브덴(Mo)
-질소를 고정하는 효소단백질복합체를 이루고 있다. 결핍 시
콩과작물의 질소고정력이 떨어진다.
⑭염소(Cl)
-광합성작용과 물의 광분해에 촉매역할을 한다. 섬유작물에
는 유효하나, 전분작물·담배에는 불리하다.


(2)비필수원소와 생리작용
①규소(Si)
-화본과 작물에서는 필수적인 영양소. 벼의 잎몸에서는 기동
세포 안에 침적되어 규질화 세포를 형성하여 엽면증산을 억
제한다. 규질화 되면 해충과 도열병에 내성이 생기며, 경엽이
직립화되어 수광태세가 좋아져 광합성에 유리하고 뿌리의 활
력이 증대된다.
②코발트(Co)
-콩과식물의 근류균 활동에 필요한 것으로 알려져 있다.
③나트륨(Na)
-셀러리, 사탕무, 순무 등에서 시용효과가 인정되고 있다.
④알루미늄(Al)
-식물에 유해하고 특히 산성토양에서는 수소이온의 용해력이
크기 때문에 토양의 알루미나가 활성화되어 용이하게 용출된다.


8.토양유기물의 기능
①암석의 분해 촉진
②양분의 공급
③대기 중의 이산화탄소 공급
④생장촉진물질의 생성
⑤입단의 형성
⑥보수·보비력의 증대
⑦완충능의 증대, 알루미늄의 독성 중화
⑧미생물의 번식 조장
⑨지온의 상승
⑩토양 보호


9.토양반응과 작물
(1)토양반응
-표시법 : 수소이온농도(H⁺)와 수산이온농도(OH⁻)의 비율
에 의해 결정되며 pH 1~14로 표기, pH 7은 중성, 그 이하
는 산성, 그 이상은 알칼리성
-강산성에서 가급도가 감소하는 성분 : P, Ca, Mg, B, Mo
-강알칼리성에서 용해도가 감소하는 성분 : Fe, Mn, B

(2)토양반응과 작물생육
①토양 pH와 작물양분의 유효도

②산성토양에 대한 작물의 적응성

강한 정도	작물명
극히 강한 것	벼, 밭벼, 귀리, 토란, 아마, 땅콩, 감자, 수박 등
강한 것	메밀, 당근, 옥수수, 목화, 오이, 호박, 토마토 등
약간 강한 것	유채, 파, 무 등
약한 것	보리, 클로버, 양배추, 근대, 가지, 고추, 상추 등
가장 약한 것	알팔파, 자운영, 콩, 시금치, 셀러리, 양파 등

(3)산성토양의 종류
①활산성과 잠산성
-활산성 : 수소이온에 기인하는 산성
-잠산성 : 염화칼륨과 같은 중성염을 가해주면 더 많은 수소
이온이 용출되는데 이에 기인하는 산성
-양토나 식토는 잠산성이 높으므로 pH가 같더라도 중화하는
데 더 많은 석회가 소요된다
②토양산성화의 원인
-토양 중에 미포화교질(H⁺)이 많으면 중성염이 가해질 때
산성을 나타냄
-치환성 염기(Ca²⁺, Mg²⁺, K⁺) 등의 용탈
-강우가 많거나 관개할 때
-토양 중의 탄산, 유기산은 그 자체가 산성화의 원인이 됨
③산성토양의 개량과 재배대책
-석회와 유기물의 시용, 내산성작물의 재배
10.토양미생물의 역할
(1)탄소화합물의 대사
-토양에서 미생물에 의해 분해된 탄소화합물은 최종적으로
이산화탄소를 대기 중으로 방출함
(2)질소의 순환
①질산화작용
-1단계 : NH4⁺→NO2⁻(Nitrosomonas, Nitrosolobus, Nit
rosovibrio, Nitrosospora, Nitrosococcus 등 5가지)
-2단계 : NO2→NO3⁻(Nitrobacter)
②탈질작용(질소환원작용)
-NO3→NO2→NO→N2O→N2
③탄질비와 질소기아현상
-유기물 중의 C와 N의 함량비(C/N율)
-탄질비가 20~30보다 높은 유기물이 토양에 가해질 때 유기
물의 분해에 필요한 질소가 부족하여 미생물이 질소의 일부를
토양용액으로부터 이용하기 때문에 질소기아현상이 발생
·유기물 및 미생물의 탄질비(C/N율)

톱밥	밀짚	콩대	클로버	부식	세균
225:1	80:1	40:1	20:1	11:1	5:1

④암모니아화 작용
-토양유기물에 들어있는 질소, 즉 유기태질소가 토양미생물
에 의해서 분해되어 무기태질소인 암모니아로 변형되는 것
⑤공중질소의 고정
-공기 속의 유리질소가 토양 속에 있는 미생물에 의하여 질
소화합물로 되는 작용
-비공중질소고정 : 아조토박터, 클로스트리듐, 남조류
-공중질소고정 : 근류균


11.논토양과 밭토양
(1)논·밭 토양의 차이점
①양분의 존재 형태

원소명	밭(산화) 상태	논(환원) 상태
C	CO2	CH4, 유기산물
N	NO3⁻	N2, NH4⁺
Mn	Mn⁴⁺, Mn³⁺	Mn²⁺
Fe	Fe³⁺	Fe²⁺
S	SO4²⁻	H2S, S
P	H2PO4, AlPO4	Fe(H2PO4)2, Ca(H2PO4)2
Eh	높음	낮음

-황화수소(H2S)는 벼 뿌리의 호흡효소계에 유해작용을 미쳐
수분과 양분의 흡수를 저해하는데, 심할 때는 뿌리 자체의
조직도 파괴되어 반투명의 근부현상을 나타낸다.
②토양의 색깔
③산화물과 환원물의 존재
④양분의 유실과 천연공급
⑤토양 pH
⑥산화환원전위도(Eh)

(2)논토양의 일반적 특성
①토층분화와 탈질현상
-논토양의 토층분화 : 담수층 아래 1~2cm층은 적갈색의 산
화층, 그 아래 작토층은 청회색의 환원층, 그리고 심토는 산
화층을 형성
-암모니아태질소를 산화층에 주면 탈질현상이 나타남
-암모니아태질소를 환원층에 주면 절대적 호기성균인 질화균
의 작용을 받지 않고 토양에 잘 흡착되므로 비효가 오래 지
속됨→심층시비 또는 전층시비
②유기태질소의 무기화
-논토양에는 벼가 그대로 이용할 수 없는 유기태질소가 많은
데, 적당한 처리를 하면 유기태질소의 무기화가 촉진되어 다
량의 암모니아가 생성됨(잠재지력)
③토양의 노후화와 추락
-노후화 : 작토층의 철, 망간, 기타 성분이 결핍되어 가는 것
·노후화된 논의 개량 방법
-객토, 심경, 함철 자재의 시용, 규산질 비료의 시용
·노후화된 논의 재배대책
-저항성 품종의 선택, 조기재배, 무황산근 비료의 시용, 추비
중점의 시비, 엽면시비 등
·벼의 추락
-영양생장기에는 건전한 생육을 하던 것이 생식생장기에 들
어서 하엽부터 마르고 깨씨무늬병이 만연하여 수량이 훨씬
적어지는 것, 논토양의 노후화가 주원인


12.개간지 및 간척지 토양과 작물
(1)개간지토양의 일반적 특성
-한 필지 내에서도 불균일하며 대부분 산성반응이 나타남
-개간지 영농에서 토양에 대한 고려는 산성토양의 경우에 준하여 실시되며, 처음에는 밭벼, 고구마, 메밀, 호밀, 조, 고
추, 참깨, 무 등이 적당함
(2)간척지토양의 일반적 특성
-점토가 과다하고 Na이온이 많아서 토양의 투수성, 통기성
등이 나쁘므로 작물의 뿌리 발달을 저해하여 생육이 불량함
·내염재배
-내염성이 강한 작물과 품종을 재배한다(사탕무, 유채, 양배
추, 목화).
-조기재배, 휴립재배를 한다.
-논물을 말리지 않으며 자주 환수한다.
-석회, 규산석회, 규회석 등은 충분히 시용한다.
-황산가리 비료의 시용을 피한다.
-비료는 분시하며 시비량은 많게 한다.


13.토양오염 및 보호
(1)토양오염
-대기오염물질의 강하, 수질오염물질의 침착, 농약의 살포가
주된 원인
-금속광산의 폐수, 정련소, 제련소의 분진 등이 농경지에 들
어가면 대부분 토양에 집적됨
(2)염류집적과 피해대책
-토양 중의 염류농도가 높으면 식물은 삼투압에 의한 양분과
수분의 흡수가 이루어지지 못하고 유근의 세포가 저해를 받
아 지상부의 생육장해가 생겨 심하면 고사함
·대책
-객토, 심경, 유기물 시용, 피복물 제거, 담수처리
-흡비작물(청소작물) 재배 : 옥수수, 수수, 호밀, 수단그라스
(3)수식과 풍식의 원인과 대책
-수식의 원인 : 강우, 토양의 성질, 지형, 식생
-수식의 대책 : 조림, 초생재배, 단구식재배, 대상재배
-풍식의 대책 : 방풍물 조성, 피복식물 재배, 관개, 이랑을
풍향과 직각이 되도록 재배, 작물의 높이 베기, 지표 잔재물을 남김

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