토양유기물의 효과

1) 토양의 보비력 및 완충능 증대

부식은 넓은 표면적을 갖기 때문에 양이온과 결합할 수 있는 자리가 많아 양이온교환용량이 매우 커서 작물생육에 필요한 영양성분인 NH4+, K+, Ca+2, Mg+2, Fe+2 등을 보유할 수 있는 능력이 높고, 비료로 공급된 영양성분을 흡착 보유하여 작물에 일시적으로 다량 흡수되는 피해를 방지하는 한편, 흡수되지 못하고 남은 유효성분을 저장하여 유실과 용탈을 억제하고 서서히 작물에 공급하는 기능도 하여 작물에의 흡수이용율을 증대시키는 이점이 있다. 또한 작물생육에 여러 가지 영향을 미치는 토양산도의 변화에 저항하는 토양의 완충능을 증대시켜 토양산도가 극히 좁은 범위내에서 유지되어 작물의 양분흡수나 생리작용에 영향을 미치지 않고 정상적인 생육이 가능하며 유용미생물의 활동과 번식을 억제하지 않는다.

2). 중금속이온 등 유해성분의 활성 감소

유기물이 토양미생물에 의해 분해되어 부식이 생성되는 과정의 중간 산물인 polyphenol류, uronic acid 유도체, aminoglucoside, melanoidin 등의 유기화합물은 화학결합을 이루는 킬레이트제로 작용하여 중금속 이온인 Cu+2, Zn+2, Fe+2, Al+3 등과 농약성분 등 각종 유해성분과 결합하여 이들 성분이 토양중에서 활동하는 것을 감퇴시킴에 의해 유해작용을 감소시켜 작물생육을 안전하게 하고, 인산성분과 결합하여 인산질비료의 효과를 저하시키는 철과 알루미늄의 활성을 약화시켜 토양 중 인산의 유효도를 증진시킨다.

3) 각종 양분의 공급

화학비료가 없었던 시절에는 작물의 영양공급을 대부분 유기물에 의존하였다. 유기물이 분해되면 유기물질의 구성성분이었던 질소, 인산, 유황 등 각종 성분이 무기화되어 작물에 이용될 수 있다. 질소는 비료가 시용되지 않은 토양에서는 유기물로부터 90∼95%가 공급되는 것으로 알려져 있다. 유기물에서 유래된 질소를 지력질소라고 하는데 퇴비시용 초년도에는 퇴비중 질소의 15%가 무기화되어 질소를 방출한다. 화학비료의 질소도 당년에 흡수되는 것은 약 50% 정도이며 나머지 중 20∼30%는 토양에서 유실되고 나머지 잔여분 20∼30%는 토양유기물과 결합하여 토양부식이 되어 지력질소로 서서히 방출된다. 유기물 중 인산과 유황도 토양중 부식함량이 2% 이상이면 상당량이 유기물로부터 공급된다고 한다. 특히 인산은 우리나라에 산성토양이 많은 관계로 산성에서 활성이 큰 알루미늄이나 철이온과 결합해 용해도가 매우 낮은 화합물로 변화되어 작물이 이용하기 어려운 형태가 된다(인산고정). 그러나 유기태탄소가 많고 분해되기 쉬운 유기물을 시용하면 인산용해균이란 미생물이 유기산을 체외로 왕성하게 분비하여 용해가 잘 안되는 인산화합물을 녹인다. 이 인산을 여러 미생물들이 영양원으로 흡수하게 되는데 인산을 흡수한 미생물들이 사멸하면 결국 가용성 인산이 방출되어 작물이 이용하게 된다. 결국 미생물은 인산의 저장고이고 인산이 알루미늄 등과 재결합하는 것을 방지하여 인산의 불용화를 억제할 수 있다. 실제로 인산비료를 퇴구비와 같이 시용하면 작물의 이용율이 단독시용시의 이용율 17%에 비해 31%로 높아진 시험결과가 있다. 밭의 경우 연간 ha당 평균 15.6kg의 인산이 균체로부터 방출되는 것으로 추정하고 있다.
또한 신선유기물이 부식으로 분해되면서 생성되는 아미노산 등 각종 유기산과 황산염, 질산염, 인산염, 탄산염, 이산화탄소 등 무기산들은 토양중의 분해하기 힘든 암석광물과 화학반응하여 암석의 풍화와 토양생성작용에 관여하여 작물생육에 필요한 각종 무기성분의 가급태화를 촉진한다. 그리고 부식은 다양한 호르몬과 비타민등 생리활성물질들을 함유하므로 작물은 물론 토양중의 유용미생물 생육을 촉진하고 붕소, 철 등 여러 미량요소와도 킬레이트 결합을 하여 작물에 안정적으로 공급하는 작용도 한다.

4) 토양구조의 발달

신선유기물의 부식생성과정에서 생성되는 각종 분해중간생성물과 곰팡이가 형성하는 균사, 대부분의 미생물이 합성하는 polyuronide 등은 점토입자를 접착하여 입단구조(粒團構造)를 형성 발달시킨다. 따라서 유기물이 직접 입단화를 촉진하는 것보다는 미생물의 생육을 증진시킴으로써 대공극과 소공극이 골고루 혼합되어 있는 입단화가 촉진된다고 할 수 있다.
입단구조의 또다른 장점은 공극량이 많다는 점이다. 공극량이 많으면 스폰지와 같이 토양이 부드러워지기 때문에 작물뿌리의 신장에도 유리하고 토양미생물의 활동도 왕성해지며 다소 강우와 한발이 들어도 작물의 생육에 미치는 영향이 적어진다.

< 토양구조에 따른 공극량 >

토양구조에 따른 공극량표
구 분 단 립 구 조 입 단 구 조
입단간의 입자배열 정 열 사 열 사 열 사 열 정 열 정 열
입단내의 입자배열 사 열 정 열 사 열 정 열
공 극 량 (%) 47.64 25.95 45.17 61.23 61.28 72.58
이런 유기물의 효과는 유기물의 종류에 따라 다소 다르다. 예를 들어 섬유질이 많은 우분퇴비는 상대적으로 섬유질이 적은 계분이나 돈분퇴비에 비하여 용적밀도(토양무게), 용수량(토양보수력), 토양수축성, 토양경도 등 물리성의 개량효과가 크다. 일반적으로 경지에서는 입단이 파괴되는 경향이 있어 대공극이 감소되기 쉬우므로 적당한 토양관리에 의해 대공극의 유지 및 증대를 도모할 필요가 있다.

5) 토양온도의 상승

부식의 열전도도는 점토광물이나 물에 비해서는 작으나 공기보다는 크며, 일반적으로 부식의 조성물질인 부식산과 휴민은 혹색이고 부식생성과정에서 합성되는 melanoidin등의 암갈색물질에 의해 토양빛깔이 암흑색으로 되기 때문에 태양열을 잘 흡수하여 지온상승효과가 크며 지온이 상승하면 토양미생물의 활력도 높아지고 작물생육에도 이롭게 된다.

6) 토양미생물상 개선

앞에서 열거한 대부분의 유기물효과는 결국 토양미생물의 효과에 의한 것이라 해도 과언이 아니다. 즉 토양미생물이 없이는 유기물의 효과는 원칙적으로 나타나지 않는다고 할 수 있다. 유기물은 토양미생물의 식량이다. 따라서 토양중에 유기물 함량이 풍부하면 그 만큼 미생물의 생육이 왕성해져서 토양의 생산력이 커지고 작물생육이 양호하다. 토양에 유기물을 시용하면 토양미생물들은 자신들의 삶을 위하여 유기물로부터 에너지와 영양원을 섭취하는데, 시용된 유기물의 원래 형태대로는 미생물이 이용할 수 없기 때문에 자신들의 입에 맞게 요리를 해야 할 필요가 있다. 유기물은 대부분 여러 가지 유기화합물들이 복잡한 사슬 및 환구조로 결합된 고분자물질로 이루어져 있기 때문에 미생물들이 자기들이 이용하기 좋게 효소라는 조리도구를 가지고 고분자물질을 이루는 결합부위중 적당한 위치를 골라 결합사슬을 잘라내어 저분자 유기화합물이나 무기성분으로 분해하여 섭취하게 되는데 이 과정에서 상기의 여러 가지 유익한 효과를 나타내게 된다.