비료의 요소와 생리적 역할

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1. 비료의 요소와 생리적 역할
2. 비료의 요소와 생리적 역할
   1. ┗ 질소(N)
   2. ┗ 인산(P)
   3. ┗ 칼리(K)
   4. ┗ 칼슘(Ca)
   5. ┗ 마그네슘 (Mg)
   6. ┗ 붕소(B)
   7. ┗ 철(Fe)

비료의 요소와 생리적 역할

• 16대 필수원소는 공기와 물에서 흡수하는 탄소(C), 수소(H) 및 산소(O)가 있고, 토양에서 흡수하는 질소(N), 인(P), 칼륨(K), 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg), 황(S), 철(Fe), 붕소(B), 구리(Cu), 망간(Mn), 아연(Zn), 몰리브덴(Mo) 및 염소(Cl) 등이 포함된다.

• 비료의 3요소 : 질소, 인산, 칼리

• 비료의 5요소 : 질소, 인산, 칼리, 칼슘, 마그네슘

• 다량요소 : 비료의 5요소＋탄소, 수소, 산소, 황

• 미량요소 : 철, 붕소, 구리, 망간, 아연, 몰리브덴, 염소

• 우리나라 토양 및 기후의 문제요소 : 붕소 부족, 망간 과잉

• 수시 포장 내 육안 관찰, 엽 및 토양분석에 의한 영양상태 파악 → 원인 분석, 토양개량 및 시비량 조절, 엽면시비

• 토양은 식물체 생장에 필요한 무기양분 및 수분을 공급, 식물체 지탱 → 뿌리의 발달이 양호, 원활하게 기능을 수행할 수 있는 토양조건의 유지 또는 개선 필요

• 과수 생리장해의 발생원인

- 토양 : 산성, 물리성 불량, 유기물 부족
- 기후 : 장마철 다우로 토양양분 유실, 봄과 가을 가뭄으로 양분의 흡수 및 과실비대 불량
- 시비형태 : 다비재배에 따른 길항작용으로 다른 원소의 부족증상 초래
- 재배관리의 부적절

비료의 요소와 생리적 역할

질소(N)

가. 질소의 역할
질소는 단백질을 구성하는 주성분 중의 하나이며, 광합성에 관여하는 엽록소의 구성요소이고, 과수나무와 과실의 생장 및 발육과정에 관여하는 효소, 호르몬, 비타민류 등의 구성성분이기도 하다. 과수나무에 함유되어 있는 전체 질소의 85%가 단백질 중에 들어 있으며, 10%의 질소는 핵산, 그리고 5%의 질소는 유리아미노산이나 아미드와 같은 작은 분자로 되어 있다. 질소는 생육 초기에 전엽 수를 증가시키고 엽면적을 확대시킴으로써 활발한 광합성 작용에 의한 탄수화물 합성을 원활하게 한다.

나. 질소의 흡수와 이동
과수원에서 요소를 시용하면 토양의 미생물이 분해하는 효소(Urease)에 의하여 탄산암모늄으로 변화되고 다시 탄산암모늄이 암모늄과 탄산으로 해리된다. 토양 중에 시용된 유기물은 분해되어 단백질 → 아미노산 → 암모니아 형태로 변화된다. 암모니아 형태의 질소는 토양 중의 세균(질산화성균)에 의하여 질산태 질소로 전환된 후 뿌리에 흡수된다.

뿌리에서 흡수된 질산태 질소는 곧바로 뿌리에서 암모니아태로 환원되고, 이어서 탄수화물과 결합하여 아미노산이 만들어진 후 가지, 잎 및 과실로 이동되어 생장과 발육에 이용되고, 최종적으로 단백질의 형태로 나무와 과실 조직에 저장된다. 가을철 낙엽기에는 잎에 저장된 단백질의 약 30%가 다시 아미노산으로 가수분해되어 가지로 이행하여 축적됨으로써 이듬해 봄의 개화와 전엽 및 신초생장에 재활용된다.

다. 질소성분과 과실의 맛
과수나무는 충분한 양의 질소를 공급해야 신초와 잎의 생장이 양호하고 이로 인하여 광합성량이 많아짐으로써 크고 맛 좋은 과실을 생산할 수 있다. 질소질 비료를 지나치게 많이 시용하면 가지가 번무하여 수관 내부의 광량이 적어져 오히려 과실의 발육이 억제되고, 맛없는 과실이 생산되며, 과실로의 칼슘축적이 적어져서 여러 가지 생리장해가 발생되고 저장력이 떨어진다.

라. 질소의 과부족에 의한 생리장해
질소가 부족하면 생장속도가 매우 빈약하고 개화가 되더라도 결실률이 낮으며 과실의 발육도 불량하여 수량도 적고 품질도 좋지 못하다. 한편 잎의 결핍증상은 엽록체의 발달이 정상적으로 되지 않아 대개 황화현상을 나타내며, 하부엽부터 시작하여 전체 잎에서 나타난다.

1) 질소과다
질소의 과다증상은 질소질 비료를 많이 시용하는 우리나라 과수원에서 흔히 볼 수 있는 현상이다. 전형적인 증상은 새 가지의 신장이 과도하게 촉진되고 잎이 비정상적인 암녹색을 띠게 된다. 수체의 세포가 연약하게 커지며 세포 내에 내용물의 농도가 낮아져서 동해를 받기 쉽다. 질소가 과다하면 많은 탄수화물이 단백질 합성에 소모되므로 꽃눈형성이 불량해지고, 과실에 공급될 탄수화물이 부족하여 과실이 작아진다. 고두병 및 여러 가지 생리장해가 많이 발생하므로 질소를 균형 있게 시용하는 것이 매우 중요하다.

2) 방지대책
질소는 수체 내의 흡수와 이동이 매우 잘되므로 부족할 우려가 있을 경우에는 질소질 비료를 사용함으로써 쉽게 회복시킬 수 있다. 토양 여건상 뿌리가 질소질 비료를 제대로 흡수할 수 없거나 결핍증상이 심해지면 토양시용과 더불어 요소를 엽면시비(0.5%)하는 것이 효과적이다. 질소가 과다한 경우에는 당분간 질소질 비료를 주지 말고 유기물만을 공급하며 나무의 상태를 보면서 서서히 질소비료의 시용량을 늘려간다.

인산(P)

가. 인산의 역할
인산은 새 가지와 잔뿌리 등 생리작용이 왕성한 어린 조직 중에 많이 함유되어 가지와 잎의 생장을 충실하게 하고, 탄수화물의 대사에 중요한 역할을 한다. 인산은 단백질의 합성에 중요한 성분으로서 수량을 증가시키고, 당 함량을 많게 하는 반면 신맛을 적게 하여 과실 품질을 양호하게 한다. 인산은 성숙을 촉진시키고 저장력을 증가시킨다.

나. 인산의 흡수와 이동
과수나무 뿌리는 인산 흡수력이 매우 강하여 토양 중의 인산의 농도가 낮아도 비교적 많은 인산을 흡수할 수 있다. 인산은 pH 6.0 정도에서 뿌리에 흡수가 잘되며 마그네슘이 신초나 열매로 이동할 때 함께 이동할 수 있어 서로 도와준다. 과수나무에 흡수된 인산은 10분 이내에 흡수된 인산염의 80%가 여러 유기화합물에 합류된다. 식물체 안에서의 인산은 매우 이동성이 커서 상하좌우로 전류되는데 도관부를 통하여 상향 이동이 되고, 사관부를 통하여 뿌리 쪽으로 하향 이동된다.

다. 인산의 과부족
1) 인산의 결핍
인산의 결핍증상은 일반 과수원 포장에서 발견하기가 매우 힘드나, 결핍되면 잔뿌리의 생장이 억제되며, 가지의 생육이 불량해지고, 어린잎이 기형화되어 암녹색을 나타낸다. 잎은 광택이 없어지고, 잎과 줄기의 각도가 좁아진다. 증상이 진전됨에 따라 잎의 선단과 잎의 가장자리에 엽소현상이 나타나고 심하면 낙엽이 된다. 결핍증상의 발현은 영양생장이 왕성한 시기에 나타나기 때문에 영양생장이 완료되는 늦여름에는 증상이 덜 뚜렷하다. 곁눈도 휴면상태로 있거나 죽어서 곁가지의 발생이 적어진다. 개화와 결실량이 감소되고 봄에 발아가 지연되는 수도 있다.

2) 인산의 과다
인산은 많은 양이 토양 중에서 불용성으로 고정되고, 또한 토양 내에서 이동이 극히 제한되어 있기 때문에 배나무나 과실에서의 인산과다 증상은 발견하기 힘들다. 인산을 지나치게 많이 시용하면 토양의 염류농도를 높여서 농업용수 및 식수의 오염원이 된다.

3) 방지대책
인산결핍은 토양 중에서 인산의 불용화에 기인하는 경우가 많으므로 유효태 인산으로 유지하기 위해서는 토양산도를 pH 6.0 정도로 교정하고, 퇴비 등 유기물과 인산을 함께 시용해서 인산의 흡수를 높여야 한다. 인산이 결핍된 나무에서는 인산의 비효가 빨리 나타나게 하기 위해서 제1인산칼륨 1% 액을 생석회 0.5% 액과 혼합하여 살포해 준다.

칼리(K)

가. 칼리의 역할
칼리는 생장이 왕성한 부분인 생장점, 형성층 및 곁뿌리가 발생하는 조직과 과실 등에 많이 함유되어 있다. ATP(아데노신 3인산)의 생성을 촉진하여 동화산물의 이동을 촉진시키고 과실의 발육을 양호하게 하며 과실의 당도를 높인다. 과실의 저장성을 높이며 부족하면 과실의 발육이 불량하여 수량이 적어진다.

나. 칼리의 길항작용
과수원에 칼리를 과다 시용하면 마그네슘과 칼슘의 흡수를 억제시키는데 이와 같은 현상을 길항작용이라 한다. 같은 원인으로 석회나 고토를 과다 시용하면 배나무 뿌리에서 칼리의 흡수량이 상대적으로 적어져 결핍증이 나타난다.

배나무에 칼리비료를 지나치게 많이 시용하면 유부과의 발생률이 많아지는데 이 유부과에는 칼슘의 함량이 매우 적다. 따라서 이와 같은 길항작용을 최소화하기 위해서는 균형시비가 필요하다.

다. 칼리의 흡수와 이동
칼리는 과수나무의 뿌리에서 능동적으로 흡수하기 때문에 흡수율이 높으며, 식물체 내에서 이동이 원활하여 노화된 조직에서 어린잎으로 재이동된다. 식물체 내의 칼리는 대부분 영양생장기에 흡수되며 과실이 자람에 따라 과실내로 많이 이동된다. 흡수된 칼리는 세포질에 50% 이상이 유리상태로 존재한다.

라. 칼리와 과실 수량 및 품질
과실발육 중에 칼리가 부족하면 과실비대가 심하게 억제되어 소과가 생산되는 것으로 보아 칼리는 과실의 크기와 다수확을 위해서는 매우 중요한 비료이다. 특히 6월 중에 칼리가 부족하면 과실비대가 극히 불량해진다. 배의 경우 칼리와 과실 맛의 관계는 칼리부족에 의해 당 함량이 다소 감소되지만 그 감소의 범위는 대개 1% 내외다.

마. 칼리의 과다결핍에 의하여 나타나는 생리장해
1) 칼리의 결핍
칼리의 결핍증상은 생장 초기에 나타나는 일은 드물고, 발육이 상당히 진행된 후 성엽의 가장자리에 엽소현상이 나타난다. 칼리가 결핍되면 어린잎은 크기가 작아지지만 증상이 노화된 잎보다 덜 심하며, 대개 과다결실된 나무의 노화된 잎에서 증상이 현저하다.

2) 칼리의 과다
과수나무에서 칼리의 과다증상은 발견하기가 매우 어려우나 토양에 칼리가 많이 함유되면 칼슘과 고토 등 양이온의 흡수를 억제하여 이들 원소의 결핍을 유발할 수 있다.

3) 방지대책
칼리는 뿌리에서 흡수가 용이하므로 부족하게 될 염려가 있으면 토양에 시용하면 되고, 사질토양에서는 보비력이 약하므로 여러 차례 나누어 분시하는 것이 효과적이다. 엽면시비는 인산과 마찬가지로 제1인산칼리 1% 액에 생석회 0.5% 액을 혼합하여 살포한다. 칼리를 과다 시용한 경우에는 길항작용에 의해 흡수가 부족할 것이 예상되는 원소들을 엽면살포와 동시에 당분간 칼리질 비료를 줄인다.

칼슘(Ca)

가. 칼슘의 역할
칼슘은 비료의 역할보다는 토양 중화제로서의 역할에 더 큰 비중을 두어왔다. 토양에서의 역할은 산성토양에서 생기기 쉬운 망간의 활성화, 마그네슘, 인산의 불용화를 방지한다. 칼슘은 유익한 토양 미생물의 활동을 촉진시켜 토양의 입단구조를 양호하게 하여 토양의 이화학성을 개량하는 효과가 매우 크다.

식물체에서는 각종 효소의 활성을 향상시키고 단백질의 합성에 관여하며, 세포막에서 다른 이온의 선택적 흡수를 조절한다. 또한 세포막의 펙틴 화합물과 결합하여 세포벽의 견고성을 유지하는 역할을 한다. 에틸렌의 발생을 적게 하고, 과실의 저장 중 호흡을 억제시켜 저장력을 향상시킨다.

나. 칼슘의 흡수와 이동
식물체의 칼슘의 흡수는 토양 용액 중 칼슘의 절대 농도보다는 다른 양이온성 무기염류의 농도에 의하여 그 흡수량이 좌우될 때가 많다. 즉 암모늄 이온은 칼슘 흡수를 저해하고 칼리, 마그네슘, 나트륨 이온의 순으로 칼슘의 흡수를 억제한다. 한편 질산과 인산 같은 음이온은 칼슘의 흡수를 촉진시킨다.

칼슘은 다른 원소와 달리 수동적 흡수에 의존하므로 잎의 증산작용이 활발할 때에 흡수속도가 빠르며, 또한 뿌리의 표피가 갈변된 이후에는 칼슘의 흡수가 거의 불가능하여 주로 새 뿌리에서 칼슘이 흡수된다. 토양 중에 충분한 칼슘이 분포하더라도 토양이 너무 건조하면 뿌리가 흡수하지 못하므로 적당한 토양수분이 공급되어야 한다.

뿌리로부터 흡수된 칼슘은 목질부 도관까지 이동되면 원줄기와 연결된 도관을 통하여 가지, 잎, 과실로 이동하는데 식물체 내에서의 이동성이 매우 적어 식물체 각 기관에서의 분포가 균일하지 않다. 일반적으로 칼슘은 성엽에 많이 축적되고, 과실 내의 집적은 매우 적으며, 수체의 상단부로 갈수록 함량이 낮다.

다. 칼슘의 과 ・ 부족에 의하여 나타나는 생리장해
1) 칼슘의 결핍
전형적인 칼슘의 결핍증상은 잎의 선단이 황백화되고, 신초생장이 정지되며 차차 갈변 고사한다. 칼슘은 세포벽의 구성 물질로 부족하면 세포벽이 쉽게 붕괴되므로 분질화되고 저장력이 저하된다.

2) 칼슘의 과다
석회질 비료를 일시에 과다 시용하면 토양 pH의 상승으로 다른 비료 요소(붕소, 철 등)의 불용화에 따른 결핍증상이 나타난다. 특히 칼리와의 길항작용으로 칼리결핍을 초래할 염려가 있다.

3) 방지대책
결실수에서 석회질 비료는 생육 초기에 토양에 시용해야 하고, 이 시기에 적당한 토양조건 및 기상조건이 과실의 칼슘 함량에 중요한 영향을 끼친다. 과도한 영양생장은 과실과 신초생장의 경합으로 과실 내 칼슘의 함량을 감소시킨다. 가뭄은 토양의 칼슘의 이동을 제한시키고 뿌리의 흡수를 억제하므로 관수를 통한 토양수분의 유지가 필요하다.

칼슘의 흡수부족과 이동의 불균형으로 과실에 생리장해가 우려되면 염화칼슘 0.3∼0.4% 액을 결핍증상이 나타나는 부위를 중심으로 엽면살포를 한다.

마그네슘 (Mg)

가. 마그네슘의 역할
마그네슘은 엽록소를 구성하는 필수원소이며, 칼슘과 더불어 세포벽 중층의 결합염기에 중요한 역할을 한다. 인산 대사나 탄수화물 대사에 관계하는 효소의 활성도를 높여준다. 토양 중에서는 칼슘과 함께 토양산성의 교정능력이 있다.

나. 마그네슘의 흡수와 이동
마그네슘의 공급은 석회암 토양에서는 가급태 마그네슘이 대부분으로 충분하나, 강한 산성 토양에서는 결핍되기 쉽다. 흡수된 마그네슘은 칼슘과 마찬가지로 도관부 증산류를 타고 위쪽으로 이동하며, 체관부에서도 어느정도 이동이 가능하다. 적당량의 칼리는 마그네슘이 과실과 저장조직으로 이동하는 것을 돕는다.

다. 마그네슘의 결핍에 의하여 나타나는 생리장해
1) 마그네슘의 결핍
마그네슘은 생장이 왕성한 유목이나 근권 환경이 불량하여 흡수가 저해될 때, 특히 과실비대가 왕성한 7월 이후에 나타나기 쉬우며, 착과부위의 잎이나 발육지 기부의 잎에서 많이 발생한다. 심한 경우에는 칼리의 결핍증같이 잎가장자리가 타는 현상이 나타날 수도 있지만 보통 엽맥 사이의 엽록소가 파괴되어 황백화한다. 증상이 경미할 때는 과실에 피해가 없으나, 심하면 조기낙엽으로 인하여 과실비대가 부진하고 단맛이 감소하여 품질이 떨어진다.

식물체가 이용하는 치환성 마그네슘의 함량은 주로 산성화가 진행됨에 따라 용탈되어 감소되고, 또한 칼리질 비료의 시용이 지나치게 많으면 길항작용에 의하여 마그네슘이 결핍된다.

2) 방지대책
마그네슘 결핍을 방지하기 위해서는 토양 산성화를 방지하고 칼리질 비료의 과다 시용을 피한다. 고토석회, 황산마그네슘, 농용석회 등을 토양에 시용하며 토양 물리성을 개량하여 주고 유기물을 충분히 넣어 준다. 응급조치로 황산마그네슘 2% 액을 수관 살포한다.

붕소(B)

가. 붕소의 역할
붕소는 미량요소이지만 적정 함량의 범위에서 조금이라도 부족하거나 과다해도 예민하게 각종 생리장해를 유발하여 이상 증상을 나타나게 된다. 붕소는 원형질의 무기성분 함량에 영향을 주어 양이온의 흡수를 촉진하고, 음이온의 흡수를 억제한다. 붕소는 개화 수정할 때, 꽃가루의 발아와 화분관의 신장을 촉진시켜 결실률을 증가시킨다. 붕소는 뿌리와 신초의 생장점, 형성층, 세포분열기의 어린 과실에 필수적이며, 붕소가 부족하면 이들 분열조직이 괴사한다. 붕소는 잎의 광합성 산물인 당분이 과실, 가지 및 뿌리로 전류되는 것을 돕는다.

나. 붕소의 흡수와 이동
붕소는 광물질 원소 중 가장 가벼운 비금속 원소로 토양 및 식물체에서 3가지 형태의 화합물로 존재한다. 식물에 대한 붕소의 유효도는 토양 pH, 토성, 토양수분, 식물체 중의 칼슘 함량 등에 의해서 영향을 받는다. 식물의 붕소흡수는 pH의 증가와 더불어 감소되는데, 수용성 붕소의 함량이 동일할지라도 pH가 높아지면 식물의 붕소 함량은 감소된다.

비가 오지 않고 건조한 기간이 지속되면 토양 중 세균의 활성이 저하되어 유기물의 분해가 늦어져서 붕소의 방출량이 적어질 뿐만 아니라 붕소 고정량이 증가하고, 토양 중의 붕소의 이동이 제한되어 부족현상을 초래하기 쉽다.

다. 붕소의 결핍과 과다
1) 붕소의 부족
붕소의 결핍증상은 신초, 잎과 영양생장 부위보다 과실에서 먼저 나타나는데, 과육에 코르크 증상이 나타나거나 과육이 갈변되기도 한다. 영양생장 부위에 나타나는 전형적인 붕소결핍 중상은 정단분열조직의 발육이 중지되고, 새 가지의 선단이 고사하며, 그 밑에 약한 가지가 총생한다. 또 심하면 흑변하여 말라 죽는다.

붕소는 알칼리성 토양이나 석회질 비료의 시용이 과다할 때, 사질토양에 유실이 많을 때, 건조에 의해 유실이 많을 때에 부족하기 쉽다.

2) 붕소의 과다
붕소의 과다 증상은 7월 중순경부터 나타나며 신초 중앙 부위의 잎이 활처럼 아래쪽으로 굽어지고, 잎의 주맥을 따라 부근 조직이 황화되며, 잎 전체가 기형으로 뒤틀리는 모양이 된다. 시일이 경과함에 따라 이 증상은 새 가지의 선단 쪽으로 이행하며, 증상이 진전되면 1~2년 된 가지도 고사한다.

일반적으로 우리나라 토양은 붕소 함량이 낮은 편이나, 최근에 붕사의 시용량이 많아지면서 토양에 누적되어 과다증상이 자주 나타난다. 또한 빈번한 붕소의 엽면살포 시에는 과다증상이 유발될 경우가 있다.

3) 방지 대책
붕소의 결핍을 방지하기 위해서는 충분한 유기물을 시용하여 토양의 완충능을 높이고, 5~6월 한발기에는 한발(가뭄) 피해를 받지 않도록 주의하며, 2~3년에 1회 정도 붕사를 10a당 2~3kg을 시용한다. 결핍증상이 나타날 우려가 있을 때에는 0.2~0.3%의 붕사용액을 2~3회 엽면살포한다.

붕소과다증상이 발생하면 붕소의 시용을 중단하고 농용석회를 과원 전면에 살포하여 붕소를 불용화시켜 뿌리에서의 흡수를 억제한다.

철(Fe)

가. 철의 역할
철은 과수나무의 수체 내의 여러 가지 효소 구성성분으로, 이들 효소 가운데 특히 엽록소의 생성에 필수적인 철이 부족하면 효소의 불활성화에 의하여 잎이 황화 또는 황백화가 된다. 철은 광합성 작용과 호흡작용 또는 뿌리의 음이온의 흡수 등에도 직간접으로 관여한다.

나. 철의 흡수와 이동
철은 우리나라 토양 중에 충분히 함유되어 있고, 산성토양에서는 그 용해도가 높아서 배나무에 용이하게 흡수된다. 철은 붕소나 석회와 마찬가지로 수체 내에서 이동이 잘되지 않기 때문에 신초의 생장점에 가까운 어린잎에서 철 결핍증이 발생한다.

다. 철의 결핍에 의하여 나타나는 생리장해 및 대책
철의 결핍은 과수원이 석회암 지대에 있거나 석회를 일시에 지나치게 많이 시용했을 때 발생된다. 구리, 망간, 니켈 및 코발트 등의 중금속 원소가 토양 중에 과다할 때 길항작용에 의하여 철의 흡수가 억제된다. 계분 등과 같이 인산이 다량 함유되어 있는 퇴구비나 인산질 비료를 다량 연용하여 토양 내 인산 함량이 높으면 철이 인산에 의하여 고정되어 불용화될 때 철 결핍 증상이 일어나기 쉽다.

철의 결핍 증상으로는 발육지의 생장이 왕성한 5월경 신초 선단부 잎에서 엽맥 주위의 엽록소는 그대로 있지만 엽맥 부분은 황백화가 되어 잎 전체가 그물처럼 보인다. 이 증상은 신초에 가까울수록 심하며, 잎에 다수의 갈색 반점이 생기고, 신초의 생장이 중지되며, 시간이 경과하면 낙엽이 되거나 가지가 말라 죽는다.

석회과용으로 인한 철분결핍은 유기철(Fe-EDTA 또는 구연산철) 1kg을 물 10ℓ에 녹여 수관 하부에 뿌린다. 배수가 불량하거나 지하수위가 높은 곳은 배수시설을 한다. 응급조치로는 황산철 0.1~0.3% 용액을 엽면시비한다.