흙의 성질-흙의 인산
산성 토양에서 인산 고정 심한 것은 활성알루미늄 때문
신제성(흙살림 이사)
인(燐)은 식물생장에 필요한 3대 영양소의 하나다. 질소 다음으로 쉽게 부족 되는 원소로 지각에는 0.12%, 흙에는 0,05% 정도 들어 있다. 인 성분은 흙에서는 이동성이 낮아 잔류되는 성질이 있고 질소질 비료와는 달리 시비의 반응이 둔해 다비하는 경우가 있으며 최근에는 인산성분이 높은 가축분뇨퇴비를 질소시용수준에 맞추어 시용하다보니 인산함량이 자연 높아진다. 인산비료의 원료는 인회석광물로 보통 상품명으로 인광석으로 통한다.
인광석은 산성의 흙 용액에서 반응하여 칼슘과 인산이온으로 분해되어 식물에 흡수되는데 이 때 수소이온이 인산이온과 반응하여 인산(H3PO4)이 된다. 산은 용액에서 수소이온을 방출하는 화합물로 인산은 강산이다. 인산질비료를 제조하는 방법으로는 인광석을 황산으로 반응하여 과석을 생산하고 이를 인산용액으로 처리하면 중과석이 되며 인광석과 사문암을 섞어 소성한 제품이 용성인비이고 인산용액에 암모니아를 반응하여 인안(燐安)비료를 제조한다. 인산질비료로는 불용성인 인광석분말에서 구용성인 용성인비와 수용성인 과석, 중과석과 인안(DAP,MAP)에 이르기까지 다양한 종류의 비종이 개발 이용되고 있다.
그런데 흙에서의 인산형태는 주로 산도(pH)의 영향을 받아 산성흙에서는 인산(H3PO4)과 제1인산이온(H2PO4)이 중성의 흙에서는 제1,2인산이온(H2PO4,HPO4)이 알칼리흙에서는 제2인산이온과 인산이온(HPO4,PO4)형태로 존재한다. pH가 매우 낮은 4근처에서는 철의 용해도가 높아져 인산은 철과 반응하고 pH가 5~6에서는 알루미늄의 활성이 높아져 인산은 알루미늄에 흡착되며 pH7 이상에서는 칼슘과 결합하여 인산칼슘으로 침전된다. 정상적으로 관리한 흙은 pH가 중성으로 인산의 유효도가 가장 높은 6.5~7.0영역으로 수용성인 제1인산칼슘으로 존재하게 되므로 수용성의 인산질비료인 과석이나 중과석의 주요성분인 인산을 제1인산칼슘으로 개발하게 된 것이다.
칼슘과 함께 알루미늄과 철성분은 흙의 산도에 따라 인산을 고정하게 되어 산성영역에서는 철과 알루미늄과 결합되어 결국 불용성인 스트렌자이트(FePO4)와 베리사이트(AlPO4)의 결정광물로 생성된다. 광물구조가 산성조건에서 파괴되면 알루미늄과 철이 해리되어 용액으로 나와 인산과 반응, 침전, 불용화과정을 밟게 된다. 인산은 음이온으로 점토광물입자 표면 역시 음전하로 대전되어 있으나 철과 알루미늄의 수산화물의 수산기와 배위자교환을 하거나 산성범위에서는 금속원소의 -OH기에 수소(H+)가 반응하여 양전하화 된 기 (-OH2)에 인산이 고정된다. pH는 인산불용화에 작용하게 되므로 지나치게 높거나 낮을 경우 이를 교정하는 것이 필요하다. 우리나라 논밭 흙의 평균산도는 5.6의 산성으로 이 범위에서 인산은 주로 알루미늄이나 철과 화합한 난용성 인산염을 형성하게 되고 인산의 고정이 특히 심한 것은 활성알루미늄에 기인된 것이다.
제주도 화산회토는 유기물의 함량이 매우 높고 인산의 고정력이 육지의 흙에서 보다 큰 것은 점토광물이 알로팬에 기인되며 이에서 방출되는 활성알루미늄과 부식이 결합 특이한 알로판-부식복합체를 형성하게 되어 인산고정을 억제하는데 부식이 많아도 효과적이지 못하여 유기물시용이 권장되는 것이다. 석회시용은 유기물시용 못지않게 인산고정을 억제하기 위한 관리방법으로 산도를 중성으로 유지하여 인산의 유효도를 높이는 것이다. 난용성으로 고정된 인산을 가용화하여 흡수를 조장하기 위한 방법으로는 미생물을 이용하기도 한다. 흙에서 생활하는 세균(bacillus, pseudomonas)이나 사상균(aspergillus, penicillium)을 분리 배양하여 상품화된 미생물제제가 유통되고 있다.