개념 한 쪽
토양 내 영양물질은 형태에 따라 식물 흡수 여부와 이동성, 고정성 등이 달라지므로 적절한 관리가 필요하다고 한다. 인은 주로 무기인산 이온 형태만을 식물이 흡수하고, pH에 따라 고정 형태가 달라져 유효도가 변한다는 점을 유념한다. 질소는 형태에 따라 용탈 위험과 환원·산화 반응의 방향이 다르므로 토양수분과 산소 상태를 고려해 관리해야 한다고 한다.
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출제기준 단원 「적정수준의 영양물질 처리」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 인 흡수 형태 판별 | 1 | 식물 흡수 가능한 인의 화학적 형태를 가르기 |
| 질산성 질소 농도 변환 | 1 | NO3--N에서 NO3로 분자량 비율을 적용해 계산하기 |
| 인·질소 순환 특성 판별 | 1 | 인과 질소의 순환 특징 및 관련 용어를 구분하기 |
토양 중 인(P)은 식물이 흡수하는 무기인산 이온(H2PO4-, HPO42-)과 미생물이나 유기물체 내 유기태 인으로 구분된다고 한다. 유기태 인은 미생물에 의해 무기태로 분해되어야 식물이 이용할 수 있으므로 무기화 과정이 중요하다고 한다. 또한 토양 내 인은 이동성이 낮아 토양 용액 중 농도가 작고 흡착 또는 침전으로 고정되는 경우가 많다고 한다.
토양 pH는 인의 유효도에 큰 영향을 준다고 한다. 산성 토양에서는 Al³+·Fe³+와 결합하여 불용성 화합물을 형성하고, 알칼리성 토양에서는 Ca²+와 결합하여 인산칼슘 침전을 형성하여 인의 유효도가 감소한다고 한다. 따라서 pH에 따른 주요 결합 이온을 기억하면 인의 고정 형태를 예측할 수 있다고 한다.
질소 순환은 질소 형태별 성질이 중요하다고 한다. 질산성 질소(NO3-)는 음이온으로 물에 잘 용해되어 강우나 관개 시에 쉽게 용탈되므로 관리에 주의해야 한다고 한다. 반면 암모늄형 질소나 요소 형태는 토양 흡착력에 의해 비교적 용탈 저항성이 높다고 한다.
토양 내 환원·산화 과정의 용어도 핵심이라고 한다. 혐기적 조건에서 질산성 질소(NO3-)가 산소를 잃어 기체 질소(N2)로 변하는 과정은 탈질 작용이며, 이는 토양이나 수질에서 질소가 제거되는 경로가 된다고 한다. 이러한 용어와 과정의 방향을 연결하여 기억하면 문제 해결이 쉬워진다고 한다.
관리 측면 예시는 질산성 질소의 용탈 특성에 주의하는 것이다. 관개나 강수로 인한 용탈 위험이 높은 상황에서는 질산성 질소의 과다 사용을 피해야 한다고 한다. 또한 토양 pH가 높을 때 인의 유효도가 감소하므로 석회 처리 등 pH 조절 시 인의 고정 가능성을 고려해야 한다고 한다.
토양 중 인의 순환에 관한 설명으로 틀린 것은?
정답 ① · 토양 내 인(P)의 순환은 질소나 탄소와 달리 주로 암석의 풍화에 의해 공급되며, 생물체 내 유기인이 무기인으로 무기화되거나 다시 유기체로 동화되는 과정을 거칩니다. 이 과정에서 인 합성 특정 미생물이 관여할 수는 있으나, 인의 형태 변화는 일반적인 에너지 교환이 크게 일어나는 산화·환원 반응과는 결이 다릅니다.
인 순환은 주로 암석 풍화로 공급되며, 형태 변화 시 큰 에너지 교환이 일어나지 않고 미생물 인 합성은 주요 경로가 아니다.
토양 중 인(P)에 대한 설명으로 옳은 것은?
정답 ② · 문제는 토양 중 인의 형태와 식물 흡수 관련 설명 중 옳은 것을 묻고 있다. 식물은 토양용액에 있는 무기인산 이온(H2PO4- 또는 HPO42-) 형태만을 흡수하므로 해당 진술이 옳다.
식물은 토양용액의 무기인산 이온(H2PO4-, HPO42-) 형태만을 흡수합니다.
질산성 질소(NO3--N)의 농도가 40mg/L라면 NO3-의 농도는?
정답 ② · 문제는 NO3--N 농도에서 NO3- 이온 농도로 환산하는 문제이다. 질산 이온의 분자량은 62, 질소 원자량은 14이므로 NO3- 농도 = NO3--N 농도 × (62/14)이다.
NO3- 농도는 NO3--N 농도에 질산 이온 분자량 대 질소 원자량 비율(62/14)을 곱해 177.2mg/L가 된다.
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