작물이 건강하게 생장하려면 다량의 양분이 필요하다. 양분은 대체로 다량원소와 미량원소로 분류된다. 상당량이 필요한 다량원소는 질소, 인, 칼륨, 칼슘 등이다. 소량만 필요하더라도 매우 중요한 미량원소는 아연, 망간, 철분 등이 있다. 유기비료는 대체로 모든 필수양분을 균형 잡힌 비율로 충분한 양만큼 함유한다. 따라서 단일양분의 결핍은 대부분의 경우 퇴비, 구비와 기타 유기공급원을 이용해 예방할 수 있다.

작물영양

1. 양분 균형

1-3 작물의 주요 양분과 공급방법

인산

인은 에너지 이동이 일어나는 모든 과정에서 식물의 신진대사에 필수적인 역할을 한다. 뿌리의 생육을 개선하고 개화와 씨앗의 성숙을 촉진한다. 가축의 뼈 성장과 신진대사를 위한 양분에도 필수적이다. 인 결핍은 식물생육을 저해해 뿌리의 성장이 부진하고 개화와 성숙이 지체된다. 식물이 뻣뻣해 보이고 더 오래된 잎사귀들이 처음에는 암녹색을 띠다가 불그스름한 빛으로 변한 뒤 죽고 만다.

화학적으로 토양은 대부분 인이 부족하다. 작물이 이용할 수 있는 인은 대체로 토양 유기물에 붙어 있거나 토양 미생물 속에 섞여 있다. 반면 토양용액에는 아주 소량의 인만 함유돼 있다. 일단 인이 토양입자로 흡수되면 극히 소량만 용해되어 식물이 이용할 수 있게 된다. 그러나 식물 뿌리에 근류균(균류와 고등식물 뿌리의 공생체)이 정착되면 식물이 인을 더 잘 흡수할 수 있다.

어떻게 해야 인이 더 많이 생길까?

• 인의 이동성은 토양의 수소이온농도지수 pH가 6.0~6.5일 때 가장 활발하다.

• 황 원소와 티오바실루스(Thiobacillus sp.) 세균에 인광석을 추가하면 이상적이다. 퇴비나 구비(완전숙성퇴비)에 섞어야 가장 좋다. 그렇지 않으면 광물입자에 달라붙어 식물이 거의 흡수하지 못하게 된다.

• 뿌리의 생장을 촉진해 인이 더 잘 흡수되도록 한다. 토양 유기물의 비중을 높이면 뿌리의 생장이 촉진된다. 예를 들어 (건조한 기후엔) 유기물의 토양 피복 방법이 있다.

• 깊게 뿌리 내리는 작물을 재배한다.

• 인이 작물에 공급되도록 하는 데는 토양의 습도가 필수적이다.

• 현지 환경에 적응한 콩과식물을 재배하는 편이 바람직하다.

• 근류균의 생육환경을 개선한다.

칼륨

칼륨은 아모노산 합성에 필요하며 광합성과정과 질병에 대한 식물의 저항력을 키우는 능력에 관여한다. 작물의 칼륨과 질소 비율은 1대 1일 이상적이다. 칼륨은 동물에게도 필수적이다. 보통 사료작물을 통해 충분히 공급된다. 흙 속에 있는 칼륨은 대부분 무기물 입자들 속에 섞여 있어 쉽게 흡수할 수 있는 상태가 아니다. 일부 칼륨은 무기물 입자의 표면에 흡착되어 작물이 더 쉽게 이용할 수 있는 상태가 된다. 점토와 미사에는 칼륨이 풍부하다. 칼륨은 새로운 조직에 가장 필요하며 식물 내에서 이동성이 아주 높다. 따라서 칼륨이 부족하면 식물의 오래된 부위부터 먼저 죽게 된다. 토양에 질소와 칼륨이 부족하면 식물의 발육이 지체되어 잎이 작으며 열매도 크기가 작고 숫자가 적다. 대체로 지중 무기물의 풍화를 통해 칼륨이 공급될 수 있다. 칼륨의 필요성은 경작하는 작물 유형과 밀접한 연관성이 있다. 덩이줄기 작물은 특히 칼륨 공급 부족에 민감하게 반응한다.

어떻게 칼륨 공급을 개선할까?

• 칼륨을 함유하는 작물잔해(특히 짚)와 구비를 재활용한다.

• 영년생 식물피복을 활용하고 토양부식 함량을 높여 토양의 용탈을 피한다.

• 토양을 피복재로 덮는다.

1-4 양분 순환- 농지의 양분관리 최적화

자연에서 양분 재순환

자연에서의 양분 재순환은 지상부와 지하부 생물의 밀접한 관계에서 비롯된다. 식물은 대체로 지상에 드러난 부분보다 뿌리에 바이오매스가 더 많이 생긴다. 뿌리는 끊임없이 빠르게 분해되며 토양생물의 중요한 먹이원이 된다. 토양생물은 생전에는 그들의 활동을 통해, 그리고 사후에는 양분을 배출함으로써 새로운 식물생장을 돕는 먹이로 재활용된다. 식물이 죽으면 재활용된 식물재료가 다시 재활용되어 토양생물의 먹이가 된다. 그렇게 순환을 마무리하며 서서히 토양 비옥도를 향상시킨다.

농지의 양분 재순환

농업에서는 자연과 반대로 더 많은 농산물을 수확하기 위해 농지를 비옥하게 한다. 외부 투입자원에 많은 부분을 의존하고 싶지 않다면 양분을 더 효율적으로 이용해야 한다. 농지의 양분을 더 잘 관리해야 한다는 뜻이다. 이는 농경지 생물 내부에서 양분이 공급되어야 한다는 사고로 이어진다. 이 같은 사고는 폐쇄된 양분순환 개념을 낳는다.