<식물 영양소 결핍을 다루는 방법>

 

전통적인 자급농업은 무기원소의 재순환을 촉진한다. 작물은 토양에서 영양소를 흡수하고, 사람과 동물의 배설물은 땅으로 되돌아가 영양소가 된다. 이런 농업체계에서 영양소는 주로 배수되는 물과 함께 용존이온의 형태로 씻겨져 소실된다. 산성토양에서 생석회를 첨가하여 토양을 보다 염기성으로 만듦으로서 용출을 감소시킬 수 있는데, 왜냐하면 다수의 무기영양소가 pH 6 이상일 때는 잘 녹지 않는 화합물을 형성하기 때문이다. 하지만 이런 용출 감소는 특히 철과 같은 일부 영양소의 이용 가능성을 감소시킬 수 있다.

산업 국가의 고생산 농업체계에서는 토양에서 작물로의 일방적인 영양소 이동이 심각한 문제를 야기하는데, 왜냐하면 많은 양의 작물 생물량이 경작 지대에서 소실되며, 작물이 생산되는 지역에 작물의 부산물들을 돌려주기가 점점 더 어려워지기 때문이다. 식물은 무기물질과 햇빛으로부터 모든 성분을 합성하기 때문에 고생산 농업체계에서 무기영양소를 보충하기 위해서는 필히 하나 이상의 이런 영양소를 포함하는 화학비료를 사용해야 한다.

1. 비료를 첨가하여 작물 생산량을 증대시킬 수 있다.

 

대부분의 화학비료는 질소, 인 그리고 칼륨과 같은 대량원소의 무기염을 포함하고 있다. 이들 세 가지 주요한 영양소 중에 하나만을 포함하는 비료를 단비라고 한다. 단비의 예로 과인산, 질산암모늄 그리고 잿물의 염화물을 들 수 있다. 둘 이상의 무기영양소를 포함하는 비료를 복합비료라고 하는데, 예를 들면 포장지의 10-14-10은 각각 비료의 질소, 인, 그리고 칼륨의 효율적인 비율을 나타낸다.

장기적으로 농업 생산성을 유지하기 위해서는 미량영양소가 비료로 토양에 첨가되어야만 할 경우가 있다. 또는 기존의 결핍을 교정하기 위해서 미량영양소를 토양에 첨가해야 하는 경우도 있다. 예를 들어 미국의 일부 토양에는 부족한 붕소, 구리, 망간 또는 철 등의 영양소를 첨가하여 교정할 수 있다.

토양의 pH를 바꾸기 위해서 화합물을 처리해야 할 경우도 있다. 그림에서 볼 수 있듯이 토양의 pH는 일부 무기영양소의 이용 가능성에 영향을 준다. 앞서 언급했듯이 생석회를 처리하면 산성 토양의  pH를 낮출 수 있다. 후자의 경우에 미생물들은 황을 흡수하여 황산염과 수소 이온을 생산하는데, 이것이 토양을 산성화시키게 된다.

퇴비는 화학비료와는 달리 동식물의 사체나 자연적인 암석 퇴적물로부터 얻는다. 식물과 동물의 사체는 유기화합물의 형태로 영양 원소들을 함유하고 있다. 작물이 사체에서 영양 원소를 획득하기 전에 유기화합물은 통상적으로 토양미생물의 작용으로 무기화라고 부르는 과정을 통하여 분해되어야 한다. 무기화는 온도, 물 및 산소 이용 가능성, 토양 내에 존재하는 미생물의 종류와 숫자 등의 많은 요인에 따라 달라진다.

결과적으로 무기화 속도는 매우 편차가 심하며, 식물은 며칠에서 몇 달 또는 몇 년 동안에 걸쳐 유기잔류물로부터 유래하는 영양소를 이용하게 된다. 무기화 속도가 느린 까닭에 비료로서 효율적이지 못한 때가 많은데, 따라서 유기질 비료만을 사용하는 농장은 화학비료를 사용하는 농장에 비해서 영양소를 매우 많이 소실한다. 하지만 유기잔류물은 대부분 토양의 물리적인 구조를 개선시켜 가뭄 동안에 물을 저수하고, 우기 동안에 배수가 효율적으로 일어나도록 한다.

 

유기토양에서 영양소 원소의 이용 가능성에 미치는 토양 pH의 영향. 그늘진 영역의 너비는 식물 뿌리가 이용할 수 있는 영양소의 정도이다.

 

2. 일부 영양 원소는 잎에 의해서 흡수될 수 있다.

 

토양에 비료를 첨가하는 것 이외에도 엽면시비라고 하는 분무 과정을 통하여 일부 무기영양소를 잎에 직접처리 할 수 있으며 잎은 처리한 영양소를 흡수할 수 있다. 어떤 경우에 이 방법은 토양에 영양소를 처리하는 것보다 농업적인 이점을 갖고 있다. 엽면시비는 시비와 식물에 의한 흡수 사이의 시간 간격이라 줄여줄 수 있는데, 이것은 특히 생장이 빠른 기간의 효과적이다. 이것은 또한 토양에서 흡수하는 영양소가 부족한 문제를 우회적으로 해결할 수 있다. 예를 들어 철, 망간 그리고 구리와 같은 무기영양소를 엽면시비 하는 것은 토양에 비료를 주는 것보다 효율적인데, 토양에서는 이들 원소들이 토양 입자에 흡착되어 식물의 뿌리가 이용하는 데 한계가 있기 때문이다.

영양 용액이 잎 표면에 엷은 필름처럼 남아 있을 때 식물 잎은 영양소를 가장 효율적으로 흡수할 수 있다. 엷은 필름을 생성시키기 위해서 표면장력을 낮춰주는 Tween 80과 같은 계면활성제를 영양 용액에 첨가하는 경우가 많다. 식물체로 영양소가 이동하기 위해서는 큐티클 층을 통한 확산과 잎 세포에 의한 흡수 등이 관여된다. 기공 구멍을 통한 흡수도 잎으로의 경로로 생각할 수 있지만 기공 구멍의 구조 때문에 액체가 통과하는 것은 곤란하다.

엽면시비가 성공적으로 이루어지려면 잎에 끼치는 피해가 최소화되어야 한다. 증발이 많이 일어나는 뜨거운 날 엽면시비를 행하면 잎의 표면에 염들이 축적되어 잎이 타므로, 이를 방지하려면 시원한 날이나 저녁에 분무하여야 한다. 분무할 때 생석회를 함께 처리하면 많은 영양소의 용해도를 감소시켜, 독성을 줄일 수 있다. 엽면시비는 관목 작물이나 포도와 같은 덩굴식물에서 주로 효과적인 것으로 알려졌으며 곡류에도 시도되고 있다. 토양에 주는 영양소가 결핍증상을 처리하기에 너무 늦을 경우에 잎에 영양소를 직접 처리하여 과수원이나 포도밭 등을 살릴 수 있다. 생장 후반기의 밀의 잎에 질소를 처리하면 종자의 단백질 함량을 높일 수 있다.