토양 산화환원전위
Lee Berndt 박사, CPAg, CCA-FL
훌륭한 잔디를 만드는 요소는 두 가지입니다. 유전자와 환경입니다. 제 관점에서 잔디 관리자의 역할은 잔디가 유전적으로 가진 잠재력을 최대한 발휘할 수 있도록 잔디 생육 환경을 조절하는 것입니다. 대부분의 사람들은 예를 들어 적절한 시기에 알맞은 깊이로 적절한 타인을 사용해 에어레이션하는 것이 이에 해당한다는 것을 알고 있습니다. 코어 에어레이션은 토양 다짐을 완화하고 공기가 토양으로 유입되도록 하며 CO2를 배출해 뿌리 발달을 촉진하므로 잔디 생육 환경을 바꿉니다. 코어링은 지표면의 유기물도 제거합니다. 이러한 결과가 긍정적이라는 데 대부분 동의할 것입니다. 하지만 코어 에어레이션은 잔디 표면을 물렁하게 만들 수도 있는데, 이는 대부분의 코스 관리자가 일반적으로 원하는 바가 아닙니다. 또한 골퍼들에게 신체적, 정신적으로 불편을 줄 수 있습니다. 저는 이를 회원에게 불편을 주는 재배 관리 작업이라고 부릅니다. 핵심은 재배 관리 작업에는 긍정적이든 부정적이든 결과가 따른다는 것입니다. 그리고 긍정적인 효과가 있을 것으로 판단해 관리 전략을 적용하는 일이 관리 목표 달성을 저해하는 경우도 있습니다.
예를 들어, pH가 높은 토양에서는 특정 양분의 이용성이 떨어집니다. pH를 더 적합한 수준으로 낮추면 이러한 양분의 이용성이 높아집니다. 원소 황을 살포하는 것은 이러한 목적으로 수년간 권장되어 온 재배 관리 작업이며, 자주 시행됩니다. 황(S)은 다음 반응식에 따라 이용 가능한 산소(O2)와 반응해 산성도(H+)를 생성함으로써 토양 용액의 pH를 낮춥니다.
S + O2 + H2O ? SO42? + H+
그러나 pH를 낮추기 위해 황을 살포하면 토양 산소가 고갈되어 식물 뿌리와 미생물의 호흡에 사용할 수 있는 산소량이 줄어들 수 있습니다. 이는 산을 생성하는 화학 반응에서 산소가 황과 결합하기 때문입니다. 산소 수준이 낮아지면 양분 흡수에도 영향을 미칠 수 있습니다. 이온의 뿌리 세포막 통과는 뿌리 호흡률과 직접적으로 관련되고, 뿌리 호흡률은 다시 산소 농도와 직접적으로 관련되기 때문입니다. 황이 토양 산소를 고갈시킬 수 있다는 점은 그림 1에 나타나 있습니다. 황 시용량을 0에서 1,000 sf당 3파운드로 늘리면 토양 pH는 7에서 4.5로 낮아집니다. 그러나 토양의 산화환원전위도 낮아지는 것을 확인하십시오. 산화환원전위는 통기 상태(즉, 산소 함량)를 측정하는 한 가지 방법입니다. 수치가 낮으면 산소가 부족해 혐기성 상태임을 나타냅니다.
황은 산화환원전위를 낮출 수 있으므로 우려되는 흑색층의 형성을 촉진할 수도 있습니다. 그림 2를 보면 황 함량이 낮은 혐기성 토양에서는 산화환원전위가 낮지만 황화물(즉, 흑색층)은 거의 생성되지 않습니다. 황을 추가하면 산화환원전위가 낮아지고 황화물 함량은 증가합니다. 황과 함께 질산태 비료를 시용하면 산화환원전위가 높게 유지되고 황화물 함량은 낮게 유지된다는 점에 유의하십시오. 질산염은 산화제이므로 산화환원전위를 높이기 때문입니다. 즉, 질산염을 추가하면 산소를 추가하는 것과 대체로 같은 효과가 나타납니다.
Milorganite와 같은 천연 유기태 질소원이나 암모니아 기반 질소 비료로 시비해도 토양 산소가 고갈되고 산화환원전위가 낮아질 수 있습니다. 질산화라고 하는 과정이 일어나기 때문입니다. 이는 황 반응과 유사합니다. 질산화는 암모늄(NH4+)이 질산염(NO3?)으로 전환되는 과정으로, 황(S)이 황산염(SO42?)으로 전환되는 것과 같습니다.
NH4+ + O2 ? NO3? + H+
황 반응과 마찬가지로 산소가 질소와 결합한다는 점에 유의하십시오. 그 결과 산소 수준이 낮아집니다. 산소가 새로운 분자를 만드는 데 사용되는 것입니다. 이를 산화 반응이라고 합니다. 참고로 두 과정 모두 토양 pH를 낮추는 데 기여합니다. 이러한 산화 과정은 H+ 이온(즉, 산성도)을 환경에 직접 방출합니다.
산화 반응과 관련된 다른 재배 관리 작업도 사용되고 있을까요? 그렇습니다. 일부 잔디 관리자는 미생물 활성을 촉진하기 위해 당밀과 같은 당류를 잔디에 살포합니다. 미생물 군집은 호흡을 통해 당류를 산화시키며, 이 과정에서 산소가 소모됩니다.
C6H12O6 + O2 ? CO2 + H2O
미생물 개체군은 당을 먹이로 삼아 증식하면서 점점 더 많은 산소를 사용합니다.
그렇다면 황, 암모늄 비료, 당류를 사용해서는 안 된다는 뜻일까요? 그렇지 않습니다. 적절한 상황에서는 황을 이용해 토양 pH를 조절하고 황산암모늄과 같은 자재로 시비하는 것이 긍정적인 관리 방법이 될 수 있습니다. 미생물 활성을 촉진하는 것도 긍정적일 수 있습니다. 하지만 처음부터 토양의 산화환원전위가 낮은 경향이 있다면 이러한 작업은 금기 사항이 될 수 있다는 점을 유념하십시오.
유기물은 토양에서 항상 산화되며, 산소가 있으면 산소를 소비한다는 점을 기억하십시오. 장기간 비가 내려 토양이 물로 포화되면 토양은 더욱 혐기성 상태가 되고 산화환원전위가 낮아질 수 있습니다. 물은 산소가 토양으로 확산되는 속도를 크게 제한하기 때문입니다. 토양이 다져지면 공기로 채워진 공극이 줄어들어 공극 중 물이 차지하는 비율이 높아지고, 이에 따라 산소 확산 속도가 더욱 제한됩니다. 이런 상태에서 황, 암모늄 또는 당류까지 시용하면 산화환원전위가 한층 더 낮아져 결국 흑색층이 발생하거나 더 심각한 문제가 생길 수도 있습니다. 따라서 황 시용을 피하고 산화환원전위를 높이는 질산태 질소 비료를 사용하는 것은 혐기성 토양과 흑색층을 관리하기 위한 BMP입니다.
토양의 산화환원전위는 잔디 환경에서 매우 중요한 요소로, 관리자는 인지 여부와 관계없이 매일 재배 관리 방식으로 이에 영향을 미칩니다. 잔디의 건강과 품질을 좌우하는 주요 요인이며, 잔디 관리자는 이에 대해 더 많이 알아야 합니다. 각 관리 작업이 잔디 환경의 여러 요소에 어떤 영향을 미치는지 더 잘 이해하면 관리 목표를 성공적으로 달성할 가능성이 높아집니다.
토양의 산화환원전위를 높이는 방법을 알아보세요
