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토양 공기

흙살림 조회수 952회 14-05-15 13:54

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흙 空氣

대기권에서의 유리질소(N2)함량은 78%(부피)로 가장 많은 기체이고 생태계에서 질소의 순환으로 식물에 제일의 필수양분을 공급하는 급원이기도 하다. 다음으로 20%정도를 차지하고 있는 산소(O2)는 흙에는 50%가 물에는 90%가 산화물형태로 들어있어 대기, 육지와 해양 전체의 절반이 산소화합물이고 동식물의 삶에는 없어서는 안 되는 절대적인 원소이다. 稀가스원소인 아르곤(Ar)은 1%내외로 적색을 발산하는 전구에 사용되는 유익한 물질이고 이보다 더 적은 양(0.03%)으로 들어 있는 이산화탄소(CO2)는 산소화합물이기에 앞서 탄소화합물이고 식물의 탄소동화작용에 없어서는 안 되는 재료이다. 암석(광물)에 들어있는 수많은 원소는 산소와 반응하는 과정(산화환원반응)에서 전자를 잃고 양이온이 되어 음이온인 산소와 결합한 금속산화물을 위시하여 지각에서 발견된 무려 2,500여종에 달하는 광물의 대부분이 산소의 산화물이고 그래서 원소의 함량을 표시할 때 산화물로 표기 한다. 지상에 가장 많이 분포한 탄산염이나 중탄산염광물(石灰石)은 생성과 풍화과정을 밟아 흙의 성분이 되어 식물에 흡수되고 용액에서 탄산(H2CO3)으로 남아 흙에서 이산화탄소의 함량을 높인다. 광물과 함께 고상(固相)을 구성하는 유기물도 최종 분해산물은 이산화탄소로 흙으로 돌아간다. 흙속의 공기는 대기조성과 비교하여 질소와 아르곤가스는 큰 변이가 없는 반면 산소와 이산화탄소함량은 그 폭이 큰 것이 특징이다. 산소는 식물뿌리와 생물의 호흡으로 소비되고 동시에 이산화탄소가 방출되어 흙 공기의 산소함량은 2~20%에서 감소하고 이산화탄소는 0.3~10.0%로 10배에서 수백 배로 증가하기도 한다. 일반적으로 생물의 활동이 왕성한 표층에서의 산소소비가 활발하고 심층으로 내려 갈수록 그 함량은 낮아진다. 이산화탄소는 특히 배수가 불량하고 중점질인 흙에서는 확산이동이 어려워 토심이 깊어질수록 증가한다. 흙 공간(孔隙)에는 반 정도가 공기로 차있고(氣相) 반은 물로 채워져 있어(液相) 이 안에 녹아 있는 산소(溶存酸素, dissolved oxygen)를 생물이 이용하여 숨을 쉬기도 한다. 흙의 공극을 통해 대기 중의 산소를 비롯한 질소와 이산화탄소의 가스교환이 일어난다. 확산에 의한 흙과 대기에서 기체의 이동은 분압(濃度)의 차이에서 발생하는 현상으로 생물호흡과 식물뿌리에서의 탄산분비로 흙에서는 이산화탄소가 축적하고 산소는 호흡으로 소비되어 감소하게 되므로 농도구배에 따라 이산화탄소는 대기로 산소는 흙으로 확산이동 한다. 작물이 건강하게 자라기 위해서는 흙의 공기조성 비율이 중요하며 정상적인 생육에서의 산소함량은 적어도 10%는 되어야 하며 작물에 따라 적정요구량이 다르다. 산소요구량이 낮은 수도는 뿌리에 통도조직이 발달하여 대기로부터 산소를 직접 공급받는다. 흙 공기의 기본적인 관리는 흙의 성질을 필두로 재배작물, 기상조건 등을 감안한 산소와 이산화탄소의 확산을 조장하는 방안이다. 흙의 구조개선으로 입단과 공극을 안전하게 유지하면서 수분을 적절하게 조절하여 가스의 확산속도를 높이는 것이다. 과습을 피하고 경운과 유기물시용으로 표토의 통기성을 높이면서 압밀로 치밀해진 심층구조는 대기와의 공기갱신이 쉽지 않아 심토파쇄와 시비로 통기성을 개선시킨다. 산소와 이산화탄소는 생태계에서는 필수불가결의 물질이고 그 출발모태로서 흙의 중요성을 이해하고 합리적으로 다루어야 한다.