우리는 왜 너무 많은 질소를 구입하는가?

왜 너무 많은 질소(Nitrogen)를 구입하는가?

 

자연은 우리에게 토양을 보충하도록 콩과식물, 공기(78% 질소)로부터 질소를 공짜로 공급해왔다. 또한 값을 매길 수 없는 질소고정(Azotobacter) 박테리아로부터 질소를 공급하고 있다.  그러나, 왜 많은 질소를 구입하는가?

 

그림 1 

 

 

 

화학적으로 안정된 질소가스를 유기질소 혼합물로 변형시키는 능력은 오직 몇몇의 미생물만이 가지고 있다.  농업에 가장 중요한 것은 호기성 박테리아와 혐기성 박테리아 종류이다.  이들은 지금의 환경에 흔히 존재하고, 작물에 관계없이 토양에서 살고 있다.  자유생활형 박테리아로 가장 잘 알려진 것은 호기성 아조토박터(Azotobacter)균과 혐기성 클로스트리듐(Clostridium)균이다. 

 

이들 박테리아 균은 토양에 공급되는 유기물(거름과 작물잔류물)에 탄수화물(탄소원)이 있을 때 가장 잘 자란다.  또한 토양에 많은 양의 탄수화물이 혼합되면, 결합된 질소에서 현저한 증식이 일어난다.

 

가장 잘 알려진 질소고정 미생물은 리조븀(Rhizobium)균과 콩과식물인 알팔파, 클로버, 콩, 완두콩 등의 뿌리에서 성장하는 공생박테리아균류 이다.  콩과식물이나 박테리아는 혼자서 질소고정을 할 수 없으며, 서로 협력해야 질소고정을 할 수 있다.  작물의 뿌리혹 형성은 놀랍다.  건강한 뿌리혹은 소위 뿌리혹헤모글로빈(leghemoglobin)이라고 불리는 붉은색 단백질 때문에 내부에 핑크색 또는 붉은색을 가지고 있는데, 이것은 인간의 혈액에서 산소를 이동시키는 붉은 헤모글로빈과 유사하다. 

 

리조븀(Rhizobium)균은 콩과식물에 다시 기생하여 뿌리혹생성을 하기 위해 수년 동안 토양에서 생존한다.  만약 토양의 조건이 양호한 상태에서는 말할 필요 없고, 농가가 토양에 사용한 어떤 제품이 토양의 생명체를 죽일지라도, 이런 박테리아는 1200평당 약 36 kg의 질소를 스스로 만들어낸다.

 

과도한 질소 사용은 치명적이다.

질소시비는 토양이 수용할 수 있는 양을 넘지 않아야 한다.  보통 1200평당 질소 약 27.3kg 이상은 사용하는 것은 지양하며, 그 이하가 좋다.  과도한 질소 사용은 부식물을 파괴시키고, 불규칙한 pH의 변화로 생물학적으로 생명력을 변화시킨다.  여러 형태의 질소 추가 사용은 토양의 pH변화를 가져온다. 

암모니아(NH3)는 단기간에 pH를 높일 수 있지만 산성화에 도움을 준다.  이런 불규칙한 pH의 변화는 토양의 생명력에 아주 치명적이며, 계속해서 토양에 해로운 영향을 준다.  석회질성분은 pH수치를 바로 잡을 수 있지만, 쉽게 개선할 수 없는 또 다른 문제를 야기한다

 

해로운 박테리아 개체 수는 보통 과도한 질소 사용으로 인해 더욱 발생한다.  항상 이 사실은 기억하길 바란다 – 항상 토양은 그 안에 많은 생명체를 가지고 있다 – 즉, 이로운 것 또는 해로운 것!  만약 바람직하지 않은 토양상태를 만든다면, 해로운 곰팡이균은 잘 번식하고. 좋은 미생물은 하나 하나씩 죽어갈 것이고, 높은 산성비료와 염기성비료를 계속 사용한다면, (산성과 염기는 오로지 토양에 좋은 성분이나 효능이 되는 것을 빼앗아 간다.)  토양은 계속해서 병해충 및 잡초의 발생에 도움을 줄 것이다.

 

이산화탄소(CO2)로 시비를 하는가?

수확량의 증가를 제한하고, 수익률을 떨어지게 하는 영양소 중 하나는 부적당한 이산화탄소의 수치이다.  필요한 영양소의 공급부족, 또는 신진대사의 원활한 활동을 저해하는 부적당한 조건들을 “ 제한인자(A Limiting Factor) “라고 부른다.  광합성작용의 경우, 아침, 저녁 그리고 흐린 날의 불충분한 태양에너지는, 저온이나 이산화탄소 공급부족과 같이, 제한인자가 된다.  공기 중에는 평균 0.3%의 이산화탄소만 함유되어 있다.

 

여름에 뜨거운 햇빛이 있을 때, 공기 중 이산화탄소(CO2-0.03%)의 낮은 수치는 광합성작용을 하는데 상당한 제한인자가 된다.  1200평에서 거의 절반 무게인 약 3.8톤의 옥수수 생산은 이산화탄소 약 14톤 정도 필요하다.  바람 한 점 없는 여름날, 옥수수 밭의 공기 중 이산화탄소 수치는 매우 낮게 떨어진다. 강한 햇빛 아래에서 옥수수는 정상수치의 30배의 이산화탄소를 사용한다. 

 

토양내의 미생물 호흡에 의하여 생성되는 이산화탄소는 작물의 광합성작용을 하는데 중요한 요소이다.  토양의 유기물을 잘 분해하고 자연적으로 균형 잡힌 토양은, 부식이 잘 되지 않고, 딱딱하고 인공화학비료가 사용된 토양보다 공기 중에 높은 수준의 이산화탄소를 공급한다.

 

비료에 대한 최종생각

자연의 기본법칙을 따르는 것을 우리는 너무 쉽게 간과하고 있다.

농가의 많은 성공과 실패는 변화되는 토양조건과 다양한 비료의 혼용 때문에 매번 일치하지 않는다.

 

고려해야 할 자연의 기본법칙 :

음이온 영양소는 성장을 돕고, 양이온 영양소는 열매를 만든다.  동위원소라고 불리는 3가지 원소가 있는데, 음이온이나 양이온 중 하나로 수소, 산소 그리고 질소이다. 질소의 음이온 형태는 질산태질소(NO3)이며 양이온 형태는 암모니아태질소(NH3)이다.  이런 기본법칙 때문에 모든 비료는 작물의 성장을 위하여 또는 열매의 생산을 위하여 각각 분류된다.

 

음이온 영양소는 양이온 영양소보다 작물에 빨리 이동된다. 높은 탄소함량을 지닌 모든 유기물은 열매의 결실과 생산을 위하여 항상 양이온이다.///