개념 한 쪽
토양의 산성도와 유기물 함량, 염류 농도 등은 작물의 생육과 영양 상태에 큰 영향을 미친다. 작물별로 토양 pH에 대한 선호도가 다르며, 같은 작물을 연속 재배하면 토양의 물리·화학적 변화로 연작 기지 현상이 발생할 수 있다. 또한 비료는 토양 내에서 화학적 변환을 거쳐 작물이 흡수 가능한 형태로 바꾼다.
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출제기준 단원 「기타 토양과 관련된 사항」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 미생물 영양 방식 판별 | 1 | 무기물 산화로 에너지 확보하는 자급 영양 세균을 선택하라 |
| 비료의 토양 내 분해 경로 | 1 | 석회질소가 토양에서 어떤 경로로 분해되는지 순서를 물어본다 |
| 연작 기지현상 원인 판단 | 1 | 연작으로 발생하는 토양 장애의 원인 중 해당하지 않는 항목을 골라라 |
작물은 토양의 산성도(pH)에 따라 적응성이 달라진다. 예컨대 자운영은 석회를 좋아하여 중성~약알칼리성 토양을 선호하므로 산성토양에서는 생육이 어렵고 적응성이 약하다. 반면 귀리, 감자, 수박 등은 상대적으로 산성토양에 대한 내성이 강한 편이다.
토양 유기질이 풍부한 부식토는 유기물 분해로 유기산이 생성되어 산성을 띠는 경향이 있다. 부식토는 유기물이 많아 식물에 유리한 점이 있으나 무기성 세토 성분(미사·점토)은 상대적으로 부족할 수 있다. 토성 분류는 모래·미사·점토의 비율에 따라 달라진다.
토양이 강산성(pH ≤ 5)으로 변하면 양이온 영양분인 칼슘, 마그네슘, 칼륨 등이 용탈되어 가급도가 감소하고, 인산은 산성에서 불용성 형태로 고정되어 이용도가 떨어진다. 반대로 알루미늄, 망간 등은 산성에서 용출이 증가하여 가급도가 높아진다.
연작 기지 현상은 같은 작물을 계속 재배할 때 나타나는 생육장해로, 주요 원인에는 토양 양분 고갈, 염류 축적, 병해충 및 잡초의 증식 등이 포함된다. 따라서 염류의 감소는 연작 기지 현상의 원인에 해당하지 않는다.
토양 미생물 가운데 자급 영양 세균은 무기물 산화를 통해 에너지를 얻는다. 질산화 과정에서 아질산을 질산으로 산화시키는 Nitrobacter는 이러한 자급 영양 세균의 대표적인 예이다. 반면 Rhizobium 등은 공생 질소고정 세균으로 분류된다.
비료는 토양 내에서 화학적으로 변환될 수 있다. 예컨대 석회질소는 토양에서 시안아미드화석회를 거쳐 요소로 분해되고, 결국 암모늄과 탄산칼슘 등의 형태로 전환된다.
문제 유형은 주로 작물의 토양 pH 선호도, 토양 성분의 영향, 연작 기지현상의 원인, 비료의 분해 경로, 그리고 특정 미생물의 기능을 묻는 형태로 출제된다. 예를 들어 산성 환경을 싫어하는 작물을 고르는 문제에서는 자운영을 답으로 삼는다. 또 연작 기지현상 원인으로 염류의 '감소'를 제시하면 정답에서 제외해야 한다.
비료 변환 문제는 물질의 분해 순서를 따라가면 해결할 수 있다. 석회질소의 경우 '석회질소→시안아미드화석회→요소→암모늄·탄산칼슘'의 경로를 기억하면 관련 문항을 정확히 판단할 수 있다.
미생물 분류 문항에서는 '자급 영양=무기물 산화'라는 정의를 먼저 적용하고, 질산화를 수행하는 Nitrobacter와 같은 이름을 찾아 선택하면 정답을 찾기 쉽다.
다음 토양미생물 중 자급 영양 세균은?
정답 ③ · 자급 영양 세균은 무기물을 산화하여 에너지를 얻는 세균을 말합니다. 주어진 보기 중 Nitrobacter(질산화 세균)는 아질산을 질산으로 산화시키면서 에너지를 얻는 화학 합성 무기 영양 세균에 해당합니다.
자급 영양 세균은 무기물 산화를 통해 에너지를 얻는 세균으로, 아질산을 질산으로 산화시키는 Nitrobacter가 해당됩니다.
시비 후 요소를 거처 (NH4)2CO3로 분해되는 과정을 거치는 비료는?
정답 ④ · 석회질소는 토양에 시비된 후 흙 속의 수분 및 이산화탄소와 반응하여 시안아미드화석회를 거쳐 '요소'로 분해됩니다. 그 후 추가적인 가수분해 과정을 통해 최종적으로 암모늄과 탄산칼슘(또는 탄산암모늄 형태)으로 변환되어 작물이 질소를 흡수할 수 있게 됩니다.
석회질소는 토양 내에서 시안아미드화석회를 거쳐 요소로 분해된 후, 다시 암모늄과 탄산염으로 가수분해된다.
연작에 의해서 나타나는 기지(忌地)현상의 원인이 아닌 것은?
정답 ② · 문항은 연작으로 발생하는 피지(忌地)현상의 원인이 아닌 것을 묻고 있다. 연작피해는 토양 양분의 소모, 염류의 축적(증가), 병해충·선충의 번성, 잡초 증가 등으로 발생하므로 염류의 감소는 오히려 개선 방향이어서 원인이 될 수 없다.
연작 기지현상은 토양 양분 고갈, 염류 축적, 병해충 증가로 발생하므로 염류 감소는 원인이 될 수 없다.
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