나무의사 수목생리학 요약 _ 9 산림토양과 무기영양

1. 산림토양과 경작토양의 비교

1) 토양단면

산림토양(낙엽층 有)과 경작토양(경운층 有)은 물리적, 화학적, 생물학적 성질이 다름.

전형적인 산림토양의 단면

2) 물리적성질

a. 토성

점토, 미사, 모래의 상대적인 혼합비율 의미. 산림토양에는 토성에서 고려되지 않는 지름 2.0mm 이상 자갈이 실제로 많이 포함되어 있음.

한국의 산림토양은 모래가 많고 경사가 있어, 통기성과 배수가 양호한 반면 보수력이 떨어짐.

b. 토양공극과 용적비중

임상에 유기물이 많고, 수목뿌리가 토양을 느슨하게 만듬. 산림토양은 공극이 많고아 용적비중이 작음.

산림토양은 공극률이 보통 40~60%, 용적비중은 0.8~1.6 정도 됨.

c. 토양수분

토양수분종류, 식물이 이용가능한 수분의 범위, 토성에 따른 차이는 10장에서 다룸.

3) 화학적 성질

a. 유기물

유기물의 산림토양 개량 : 토양구조 개량 / 공극과 통기성 증가 / 토양 온도 변화 완화 / 보수력 증가 / 무기영양소 흡착능력(양이온치환능력) 증가 / 분해되어 영양소 공급 / 토양미생물에 에너지 공급

유기물 첨가로 인한 부정적인 면 : 낙엽(C/N율 약 10:1)이 분해되면 부식산(humic acid)이 생겨 토양 산성화 / 낙엽 분해 후 남는 phenol 및 tannin류가 타감작용.

산림토양의 C/N율은 보통 15:1~30:1을 유지 (경작토양은 8:1~15:1) : 낙엽의 주성분인 cellulose 분해를 위해 미생물은 질소를 요구하게 됨.

b. 산도

인, 칼슘, 마그네슘, 붕소는 토양pH에 따라 유용성이 크게 달라짐.

산림토양 pH는 5.0~6.0 사이가 많으며, 인산은 불용성으로 존재하게 되어 토양곰팡이와 균근이 인산을 대신 흡수.

c. 양이온치환능력

점토입자와 colloid 형태의 부식(humus의 COOH기와 phenol류의 OH기)은 표면이 음전기로 양전기를 띤 영양소를 흡착.

양이온치환능력(CEC)는 토양 비옥도의 척도가 됨.

산림토양의 양이온치환능력은 경작토양보다 낮음. (점토함량이 경작토양보다 낮음)

유기물의 양이온 치환능력은 점토보다 높으나, 산림토양의 유기물 함량은 전체 토양 중 적은 부분임.

4) 생물학적 성질

a. 곰팡이의 중요성

산림토양은 산성화로 박테리아 번식에 부적합하고, 곰팡이는 산성토양에 내성이 강하므로 번식하여 낙엽을 분해함.

균근곰팡이가 수목 뿌리와 공생함. 

b. 질산화 박테리아의 억제

박테리아 활동이 억제되어 유기태질소는 암모늄화작용으로 암모늄(NH4+)으로 분해된 다음, 질산화 박테리아의 활동이 없어 암모늄 형태로 남아있게 됨.

경작토양에서는 질산화박테리아에 의해 질산태질소(NO3-)로 바뀌고, 토양은 음이온저장능력이 없어 작물에 흡수되거나 토양에서 유실됨.

산림토양은 질산태질소로 거의 존재하지 않아, 질소유실은 산림을 파괴하지 않는 한 거의 없음.

산림토양과 경작토양의 일반적인 차이점

 

2. 무기영양소의 역할

식물조직의 구성성분 : Ca(세포벽), Mg(엽록소), N과 S(단백질), P(인지질과 핵산)

효소의 활성제 : Mg, Mn 등 대부분의 미량원소

삼투압 조절제 : K(특히 기공), Na (내염성 식물)

완충제 : P, 유기산 완충제

막의 투과성 조절제 : Ca

 

3. 필수원소

17가지 필수원소 종류, 식물조직 내 평균함량 및 식물 이용형태

 

4. 필수원소의 기능과 결핍

1) 일반적인 결핍현상

황화현상 : 엽록소 합성 이상(질소와 마그네슘 결핍뿐만 아니라 칼륨, 철, 망간 부족으로도 나타남). but 무기영양소 이외에도 수분부족, 이상기온, 독극물 혹은 무기염류 과다 등으로도 황화현상 나타남. 알칼리성 토양에서는 철분부족으로 황화현상 나타남.

칼슘부족은 작은잎, 뿌리 세포분열 억제.

아연부족은 잎의 분화 둔화, 엽육조직의 세포 간극이 줄어듬.

2) 무기영양소의 이동성

질소, 인, 칼륨, 마그네슘은 이동이 쉬운 원소

칼슘, 철, 붕소, 황, 망간은 이동이 쉽지 않음. (생장점, 열매, 어린잎에서 결핍현상 먼저 일어남)

아연, 구리, 몰리브덴은 이동성 중간 정도.

3) 각 원소의 기능과 결핍증

a. 질소 : 아미노산, 단백질, 엽록소의 주요성분. 성숙잎이 먼저 황화현상을 일으킴.

b. 인 : 핵산, 인지질, ATP 구성성분. 왜성화하여 자라지 않음, 소나무 잎 자주색.

c. 칼륨 : 효소의 활성제 역할, 삼투압 높이는 데 기여, 

d. 칼슘 : 세포벽 세포막 구성, 정단조직에서 결핍현상 나타남. 분열조직이 기형으로 변하면서 죽음.

e. 마그네슘 : 엽록소, ATP 구성성분. 성숙잎에서 황화현상 나타남. 일반토양에서 결핍현상 거의 볼수 없음.

f. 황 : 아미노산, 조효소 구성성분. 체내 이동이 안되어 축적됨. 대기오염으로 SO2가스가 기공으로 흡수, 물과반응하여 HSO3-가 되는데, 광합성 방해, 엽록소 파괴함. 

g. 철 : 전자 전달 단백질과 효소의 구성성분, 알칼리성토양에서 결핍현상이 나타남.

h. 붕소 : 정단분열조직이 죽고, 수분흡수력이 떨어짐.

i. 망간 : 엽록소 합성에 필수적, 광분해 촉진. 체내 이동이 잘 안되며 결핍시 잎에 반점을 만듬. 

j. 아연 : 옥신생산에 관여. 결핍시 절간생장 억제되고 잎이 작아짐.

k. 구리 : 엽록체 단백질 구성성분. 

l. 몰리브덴 : 질산환원효소의 구성성분. 식물호르몬 Abscisic산의 합성에 관여.

m. 염소 : 망간과 함께 광분해 촉진. 삼투압 높이는데 기여. 결핍 거의 안일어남.

n. 니켈 : 질소대사에서 요소 분해 효소의 구성성분. 결핍시 요소 축적으로 검은 반점이 나타나며 괴사.

 

5. 토양산도에 따른 무기영양소의 유용성 변화

산성토양인 산림토양에서 결핍현상 : P Ca Mg B

알칼리성 토양에서 결핍현상 : Fe

토양 산성화로 Al이 식물에 축적, 독성이 나타나고 무기영양소간의 불균형이 일어남.

 

6. 수목내 무기영양소의 분포와 변화

1) 수목의 부위별 분포

잎 > 측지 > 주지 > 수간 순으로 질소와 인 함량이 높음.

2) 계절별 변화

N P K는 어린잎에서 제일 높고 계속 감소함.

Ca은 낙엽 전에 급격히 증가, 노폐물과 더불어 밖으로 배출.

Mg은 크게 변하지 않음.

엽분석은 잎이 성숙한 다음 비교적 변화가 적은 7월말 ~8월 사이 실시해야 함.

 

7. 수종에 따른 무기영양소의 요구

농작물(비옥한 토양) > 활엽수 > 침엽수 > 소나무류(척박한 토양)

 

8. 무기영양상태 진단

가시적 결핍증 관찰, 시비실험, 토양분석, 엽분석.

 

9. 엽면시비

요소, 황산철, 일인산칼륨 같은 비료를 고압 분무기를 활용해 살포함. 잎의 큐티클층, 기공, 털, 가지의 피목을 통해 흡수됨.

영양소 농도 0.2~0.5%(0.5%이상은 피해가 나타날 수 있음), 전착제는 0.1% 정도로 호글랜드 용액을 참고하되 변형하여 혼합.

 

 

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