Phosphorus in soil and plants

토양의 인은 식물 영양에 필수적인 거대 원소입니다. 광합성, 에너지 전달, 탄수화물 합성 및 분해와 같은 대사 과정에 참여합니다.

인은 토양의 유기 화합물과 미네랄에 함유되어 있습니다. 그럼에도 불구하고, 쉽게 이용 가능한 인의 양은 토양의 총 인 함량에 비해 매우 적습니다. 따라서 작물의 필요량을 충족시키기 위해 많은 경우 인산 비료를 시용해야 합니다.

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토양 내 인의 반응

인은 토양에서 유기물 형태와 무기물 형태로 모두 존재하며, 토양에서의 용해도는 낮습니다. 토양 내 고체 상태의 인과 토양 용액 속의 인 사이에는 평형이 존재합니다. 식물은 토양 용액에 용해된 인만 흡수할 수 있으며, 토양 인의 대부분은 안정된 화합물 형태로 존재하기 때문에 식물이 특정 시점에 이용할 수 있는 인의 양은 매우 적습니다.

식물 뿌리가 토양 용액에서 인을 제거하면, 고체상에 흡착된 인의 일부가 토양 용액으로 방출되어 평형을 유지합니다. 토양에 존재하는 인 화합물의 종류는 주로 토양 pH와 토양 내 무기물의 종류 및 양에 따라 결정됩니다. 인의 무기 화합물에는 일반적으로 알루미늄, 철, 망간, 칼슘이 포함됩니다.

산성 토양에서는 인이 알루미늄, 철, 망간과 반응하는 경향이 있는 반면, 알칼리성 토양에서는 칼슘과의 결합이 주된 역할을 합니다. 인의 최대 이용률을 위한 최적 pH 범위는 6.0~7.0입니다. 많은 토양에서 유기물과 작물 잔류물의 분해는 토양 내 유효 인 함량에 영향을 미칩니다.

식물의 인 흡수

식물은 토양 용액에서 인을 정인산 이온(HPO₄-4 또는 H₂PO₄-)의 형태로 흡수합니다. 이 두 형태의 인이 흡수되는 비율은 토양 pH에 따라 결정되는데, 토양 pH가 높을수록 HPO₄-2의 흡수량이 증가합니다. 토양 내 인의 이동성은 매우 제한적이기 때문에 식물 뿌리는 주변 환경에서만 인을 흡수할 수 있습니다.

토양 용액 내 인산 농도가 낮기 때문에 식물은 주로 농도 기울기에 반하여 능동 흡수를 이용합니다(즉, 뿌리에서 인산 농도가 토양 용액보다 높습니다). 능동 흡수는 에너지를 소모하는 과정이므로, 저온, 과도한 수분 등 뿌리 활동을 저해하는 조건은 인산 흡수를 저해합니다.

토양의 인 결핍

인산 결핍 증상으로는 생장 저해, 오래된 잎의 짙은 자주색 변색, 개화 및 뿌리 발달 저해 등이 있습니다. 대부분의 식물에서 이러한 증상은 잎의 인산 농도가 0.2% 미만일 때 나타납니다.

인 과잉

인산 과다 시비는 주로 철, 망간, 아연과 같은 다른 원소의 흡수를 방해합니다. 인산 과다 시비는 흔한 일이며, 많은 재배자들이 불필요하게 많은 양의 인산 비료를 시용하는데, 특히 복합 NPK 비료를 사용하거나 인산을 사용하여 관개수를 산성화할 때 더욱 그렇습니다.

영양 용액 및 무토양 배지의 인

영양액 내 인의 허용 농도는 30~50ppm이지만, 10~20ppm까지 낮출 수 있는 것으로 밝혀졌습니다. 연속적으로 흐르는 영양액에서는 인 농도가 1~2ppm까지 낮아질 수 있습니다.

무토양 배지에서는 토양과 마찬가지로 인이 첨가될 때마다 인이 축적되고, 인과 칼슘 또는 마그네슘 미네랄이 침전되기 시작합니다. 생성되는 미네랄의 종류는 배지의 pH에 따라 달라집니다.

테스트 인의 흙

인 토양 검사 수준은 토양이 토양 용액에 인을 공급할 수 있는 능력을 측정하는 지표입니다. 토양 검사는 토양 내 인의 총량을 측정하지 않습니다. 이용 가능한 인의 양이 총량보다 훨씬 적기 때문입니다. 또한 토양 용액 내 인의 양도 측정하지 않습니다. 토양 용액 내 인의 양이 일반적으로 매우 적어 식물이 생장기 동안 잠재적으로 흡수할 수 있는 인의 양을 제대로 나타내지 못하기 때문입니다.

인 토양 검사는 실제로 작물의 비료 요구량을 예측하는 데 도움이 되는 지표입니다. 비료 시용 권장량은 다양한 토양과 작물에 대한 여러 현장 검사를 기반으로 결정됩니다. 검사 방법에 따라 결과가 다르므로, 그 값을 적절히 해석해야 합니다. 예를 들어, "올슨" 검사법으로 얻은 인 25ppm의 결과는 "브레이" 검사법으로 얻은 동일한 결과와 다르게 해석될 수 있습니다.

하지만 혼란은 여기서 끝나지 않습니다. 동일한 시험 방법을 사용하는 여러 실험실에서 동일한 값에 대해 서로 다른 해석을 내릴 수 있습니다. 토양 샘플을 정확하게 채취하는 것은 유효 인산 수준을 정확하게 나타내는 결과를 얻는 데 매우 중요합니다. 예를 들면 다음과 같습니다.

토양 샘플링 깊이 – 인은 토양 내에서 이동하지 않으므로 표토에서 채취한 샘플은 일반적으로 표토에서 채취한 샘플보다 인 함량이 더 높습니다.
비료 시용 방법 – 토양에 시용된 인의 대부분은 시용 지점으로부터 1~2cm 이내에 머물러 있습니다. 따라서 시료를 채취하는 정확한 위치에 따라 결과에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다.

토양의 스마트 비료 인

/농업 경제학/