토양 양분의 변화와 용탈

핵심 정리

토양 용탈은 토양에 침투한 물에 녹은 가용성 성분이 용액 상태로 표층에서 하층으로 이동하거나 토양단면 밖으로 빠져나가는 과정이다. 용탈되는 물을 용탈수라 한다. 용탈은 물에 녹는 가용성 성분에 일어난다.

산림생태계에서는 양분이 용탈로 빠져나가기도 하고, 대기 먼지, 강수, 모암 풍화, 뿌리혹박테리아의 질소고정, 시비 등을 통해 들어오기도 한다.

토양 중 질소는 대부분 유기태이며 무기태 질소는 매우 적다. 유기태 질소는 미생물에 의해 분해되어 무기태 질소가 된다. 불용성 유기질소는 무기화를 거쳐 암모늄태 질소가 되고, 암모늄태 질소는 질산화작용을 거쳐 질산태 질소가 된다. 토양미생물과 식물은 유기태 질소와 무기태 질소가 서로 바뀌는 과정에 관여한다.

산성 산림토양에서 인은 주로 철·알루미늄과 결합한 고정 형태로 존재한다. 인이 이 고정 형태에 머무는지, 식물이 흡수할 수 있는 형태로 바뀌는지가 식물에 공급되는 인의 양을 가른다.

양분의 공급 경로는 이온의 종류에 따라 구분해야 한다. Ca2+, Mg2+, NO3- 등 수용성 이온은 주로 질량흐름에 의해 뿌리에 공급된다.

필수원소 중 칼륨은 용탈이 가장 많이 일어나는 원소이다. 칼륨은 사토나 강수량이 많은 지역에서 용탈되기 쉬우므로 결핍이 일어나기 쉽다.

자세히

유기물 분해와 온도·기후

유기물의 분해속도는 일반적으로 온도와 강수량이 증가하면 빨라진다. 온도 상승이 질소와 탄소에 미치는 방향은 서로 다르다. 토양 온도가 오르면 토양의 질소함량이 증가한다. 같은 온도 상승으로 유기물이 빠르게 산화되어 토양 탄소는 감소한다. 두 변화를 같은 방향으로 묶어서는 안 된다.

분해의 빠르기를 나타내는 분해상수는 유기물이 일정 비율만큼 분해되는 데 걸리는 시간과 반비례한다. 분해상수가 큰 유기물은 같은 비율만큼 분해되는 데 걸리는 시간이 짧다.

숲의 종류에 따라서도 분해상수는 달라진다. 온대지역에서 활엽수림의 유기물 분해상수는 침엽수림보다 높다. 낙엽의 종류에 따라서도 분해속도가 달라진다. 소나무 낙엽은 신갈나무 낙엽보다 빠르게 분해된다.

요인별 분해속도는 다음과 같다.

낙엽 분해율은 1년 동안 생산된 낙엽량을 임상에 축적된 낙엽량으로 나누어 추정할 수 있다.

질소의 형태 변화

산성 산림토양에서는 질산화율이 매우 낮아 무기태 질소가 주로 암모늄태로 존재한다. 질산화작용은 암모늄태 질소를 질산태 질소로 바꾸는 과정이다. 따라서 질산화작용이 약하면 질산태 질소가 적게 쌓인다.

질소 형태별 특징은 다음과 같다.

칼륨과 양이온의 용탈

양이온은 전하가 클수록 토양 입자 표면에 강하게 결합한다. 이 기준에 따르면 Al3+의 결합력이 가장 높다. 수소이온은 칼슘·칼륨·나트륨 이온보다 토양 양이온치환능력이 크다. 부식이 많은 표토층에서는 양분이 용탈되거나 뿌리가 양이온을 흡수하는 과정에서 수소이온이 증가한다. 토양산도가 높을수록 미생물의 활성도와 양분의 유효도는 낮아진다. 산도는 미생물의 활성도와 양분의 유효도에 모두 영향을 준다.

인의 형태와 유효성

유기물은 인의 주요 공급원이며, 토양미생물의 작용으로 식물이 흡수할 수 있는 유효태 인으로 바뀐다. 토양의 총 인 함량은 임목이 흡수할 수 있는 유효태 인 함량과 관련이 없다. 인의 양을 판단할 때는 총량과 유효태를 구분해야 한다.