유기물의 합리적 시용

 

환경을 보전하기 위하여 화학비료, 농약, 제초제, 생장조절제 등을 전혀 사용하지 않고 농가부산물 또는 자연광석만으로 농사를 짓는 유기농법이 생산자나 소비자들에게 관심이 높아지고 있다. 유기농법은 화학비료를 사용하지 않으므로 작물 생육에 필요한 양분의 공급을 유기물과 미생물로 대체해야 한다. 그러나 농촌 노동력의 부족으로 유기물 자원 확보의 어려운 점이 있다. 따라서 각종 산업체에서 나오는 유기성 산업 폐기물 (축산분뇨포함)을 이용한 퇴비가 널리 사용되어지고 있다. 이들 유기성 산업폐기물을 이용한 퇴비는 내용성분이 다양하므로 이들의 이화학적 성질을 파악하지 않고 사용하여 작물의 생산성을 저하시키는 예도 없지 않다. 토양내에서 부식의 기능은 다양하므로 토양중 부식 함량을 유지 또는 증가시켜 지력을 높여야 유기농법이 가능하다. 따라서 유기물의 시용효과를 높이기 위하여 토양내에서 유기물의 분해과정과 합리적인 시용방법을 이해하므로 환경을 보전하면서 소비자들에게 안전한 먹거리를 공급할 수 있을 것이다.

 

1. 유기물의 시용효과

가. 양분공급 효과

유기물 시용은 토양내에서 미생물에 의하여 분해됨으로 유기물을 조성하고있는 각종 양분들이 가용화되어 작물에 흡수 이용된다. 작물생육에 가장 필요한 질소는 토양유기물의 단백질 형태로 존재한다. 이 단백질은 미생물의 분해에 의하여 암모니아의 형태로 변화되어 작물에 흡수 이용된다. 유기물은 종류에 따라 질소함량의 범위가 대단히 넓어 유기물의 탄질율이 다양하다. 시용된 유기물은 미생물에 의하여 분해될 때 탄질율에 따라서 달라진다. 유기물의 분해에 관여하는 미생물은 탄소를 에너지원으로 이용하고 질소는 영양원으로 이용하여 증식 또는 유지되어진다. 따라서 시용한 유기물의 탄질비가 높은 경우는 미생물의 에너지원인 탄소는 풍부하나 영양원인 질소는 부족하여 토양중의 질소 또 대기중의 질소를 고정하여 이용한다. 따라서 미생물과 작물 사이에 질소 쟁탈전이 일어나게 되므로 작물은 일시적으로 질소 기아현상을 유발한다. 또한 탄질율이 낮은 유기물은 질소가 풍부하므로 미생물이 이용하고 나머지는 곧 암모니아로 되어 작물에 일부 흡수되어지거나 탈진, 용탈에 의하여 소실되어 진다. 이 두 작용이 탄질율의 경계 약 20이다. 따라서 유기물을 시용하여 작물 생산성을 안정적, 지속적으로 유지하기 위하여 유기물을 시용할 때는 유기물은 퇴비화하여 시용유기물의 탄질율은 20전후로 하여 시용되어져야 한다.

나. 물리성 개선 효과

유기물의 시용은 토양중 미생물의 증가 또는 활성을 높이므로 유기물의 분해시 만들어지는 분해산물이나 미생물이 분비하는 분비물질이 토양을 입단화하여 공극을 형성하여 가비중, 용수량, 투수성(토양중에서 물의 이동성), 수축성, 강도(경운의 용이성)등에 미치는 영향이 크므로 토양 개량적 효과가 크며, 유기물의 시용량이 많을수록 그 효과도 커지는 경향이다. 이 물리성 개선 효과는 점토가 많고 유기물이 적은 토양에서 효과가 기대된다. 물리성 개선 효과가 큰 유기물은 비교적 섬유질이 많은 우분이 섬유질이 적은 계분이나 돈분보다 크다. 따라서 거칠은 유기물 시용이 바람직하다.

다. 생물성 개선효과

토양미생물중에는 병을 일으키는 미생물과 이에 대하여 길항적으로 작용하는 미생물 등 그 종류와 기능이 다양하다. 따라서 유기물을 시용하면 토양중의 미생물이 증가할 뿐 아니라 활성도 높아진다. 우리나라 토양은 산성토양이 많다. 산성토양에서는 알루미늄의 활성이 높아 인산을 고정하여 작물이용을 불가능하게 한다. 그러나 유기물을 시용하면 분해시 만들어지는 유기산이 불용화된 인산을 가용화시켜 인산의 유효도를 증가시킬 뿐 아니라 유기물의 분해에 관여하는 토양 미생물들로 인산의 용해능력을 갖고 있어 토양중 불용화 인산의 1~10％을 가용화시킨다. 또한 작물을 재배하면 작물뿌리에 적응하는 균이 증가할 뿐 아니라 작물 뿌리와 공생관계를 갖는 VA균근균 등도 증가되어 작물의 생육을 돕기도 한다. 이러한 균들은 수확 후에도 수확물 잔사에 감염되어 살아 남고 있다. 따라서 다음 해에 똑같은 작물을 재배하면 잔뿌리와 수확물 잔사에 남아 있던 균들이 새 뿌리에 감염되어 재차 증식된다. 그러므로 작물의 근권에 생활하고 있는 미생물은 현작물 보다 앞의 작물이 중요하다. 또한 연작에 의하여 병 발생이 많은 곳에 유기물을 시용하면 병을 일으키는 미생물의 먹이를 공급한 효과로 인하여 병의 발생은 많아진다. 이러한 곳에서는 윤작 또는 혼작을 하여 토양미생물의 종류를 다양화하면 병의 발생을 감소시킬 수 있을 것이다. 또한 유기물을 연용할 경우는 시용 유기물의 분해율이 높아져 유기물중의 질소 무기화율이 증가되어 작물이 이용할 수 있는 질소량도 많아져 과잉으로 되기 쉽기 때문에 유기물 시용량은 적절하게 조절하는 것도 중요하다.

 

2. 토양에서 유기물의 분해

식물체를 조성하고 있는 유기물을 분류하면 리그린(lignin), 셀루로스(cellulose), 헤미셀루로스(hemicellulose), 전분, 당류, 단백질 등이다. 이 중에서 리그닌은 가장 분해되기 어렵고 다음으로 셀룰로스, 헤미셀루로스이며 전분과 단백질은 분해되기 쉽다. 이분해 작용은 모든 미생물의 활동에 의한 것으로서 유기물은 미생물의 음식으로 이용하기 때문에 분해된다. 분해과정에서 유기물에 함유된 질소와 인산을 무기화시킴으로 토양중에 방출하여 양분적효과를 가져온다. 유박, 계분 등과 같이 주로 단백질로 구성되고 있는 것은 질소 함량이 높으며 토양에 시용하면 분해가 빨라 양분적 효과가 현저하다.
한편 볏짚류는 셀루로스, 헤미세루로스, 전분 등이 주성분이기 때문에 온도와 수분이 미생물 활동에 적당하면 빠른 속도로 분해가 진행되므로 질소는 무기화 되어 토양중에 공급되는데 이 관계는 유기물의 C/N율에 따라 좌우된다. 따라서 탄소량은 유기물량으로 대표할 수 있다.

 

3. 토양유기물의 유지 및 증진 방안

토양유기물이 많은 토양은 그렇지 못한 토양보다 생산력이 크기 때문에 토양에 일정량의 유기물을 유지 또는 증가시킨다는 것은 실제 농업에 있어서 중요한 과제이다. 특히 경작지의 유기물은 매년 재배 환경조건에 따라 다량 소모되므로 이것을 유지 또는 증가시키기 위해서는 유기물의 되풀이 시용이 중요하다. 우리나라 논의경우 1작에 반당75㎏의 부식이 소요되고 2모작의 답리작일 때는 반당 37.5㎏이 소요되므로 유기물을 시용할 때는 이를 고려하여야 한다. 경작지 토양의 유기물 함량을 높이는 방법으로는 다음과 같은 것을 생각할 수 있다.

가. 모든 식물의 유체는 토양으로 되돌려 주어야 한다.
나. 유기물이 토양으로부터 제거되는 수단 즉 토양침식을 막아야 한다.
다. 수량을 높일 수 있는 토양관리법을 적용해야 한다.
라. 필요 이상으로 땅을 갈지 말아야 한다.
마. 유기물을 시용할 때에는 토양의 조건, 유기물의 종류를 고려하여야 하며 윤 작을 하여 질이 좋은 토양유기물이 많이 집적되도록 하여야 한다.

 

 

4. 각종 유기물의 특성과 활용

시용유기물은 예전에는 고간류 중심이었지만 현재는 여러 가지 종류가 있다. 그 성질들을 정확하게 파악하지 않으면 작물재배상 문제들을 야기시킬 수 있으므로, 유기물의 특성을 파악하여 정확하게 사용하는 것이 대단히 중요하다. 표 1, 2는 현재 많이 사용되고 있는 유기물들을 분류하여 시용효과, 시용상의 주의점을 나타낸 것이다. 시용효과는 비료적효과(주로 칼리)·화학성개량효과(염기,인산) ·물리성 개량효과(공극,보수력)의 세 가지를 들수 있으며, 각각 대·중·소로 나타냈다. 비료적 효과가 큰 것은 전질소함량이 높아 C/N율이 낮은 것들이고, 그 종류로는 계분퇴비·돈분퇴비·하수오니·식품산업폐기물 등이 해당한다. 효과가 적은 것은 톱밥, 왕겨와 같은 분해가 어려운 유기물들이 주체를 이루고 있는 것이다. 화학성 개량효과는 인산·염기성 함량에 의하여 판정되어 진다. 돈분퇴비 계분퇴비·하수오니 등이 크고, 퇴비·톱밥퇴비·왕겨퇴비 등의 식물성 퇴비는 적다. 하수오니 등과 같은 오니류는 종류에 따라서 석회 등의 염기들이 다량 함유되어 있으므로 시용할 때 주의하여야 한다. 물리성 개량효과는 투수성·보수력 등이 중심이 되므로 섬유질이 많은 목질혼합 가축분퇴비·왕겨퇴비등이 효과가 크고, 돈분퇴비·계분퇴비·하수오니·식품산업 폐기물은 적다. 이 경향은 비료적 효과와 정반대이다.

 

표 1. 각종 유기물의 특성

유기물의 종류		원재료	시용효과			사용상의 주의
			비료적	화학성 개량	물리성 개량
퇴비		볏짚, 보리짚, 야채류	중	소	중	-
구비류	우분류 돈분류 계분	우분뇨와 볏짚류 돈분뇨와 볏짚류 계분과 볏짚류	중 대 대	중 대 대	중 소 소	비료효과를 고려하여 시용량을 결정
목질류 혼합퇴비	우분류 돈분류 계분	우분류와 톱밥 돈분과 톱밥 계분과 톱밥	중 중 중	중 중 중	대 대 대	미숙목질과 충해 발생하기 쉬움
수피	퇴비류	수피, 톱밥을 주체로 한 퇴비	소	소	대	물리성 개량효과 큼
왕겨	퇴비류	왕겨를 주체로 한 퇴비	소	소	대	물리성 개량효과 큼
도시쓰레기 퇴비		가정의 부엌 쓰레기	중	중	중	유리, 이물질 혼입에 주의
하수오니 퇴적물		하수오니 및 수분 조절제	대	대	소	석회의 양에 주의
식품산업 폐기물		식품산업 폐기물과 수분조절제	대	중	소	비료효과를 고려하여 시용량을 결정

 

5. 유기물의 이용법을 결정하는 순서

가. 시용유기물의 성질

시용할 유기물을 다량 보유하고 있을 때 이용방법에 주의하지 않으면 안 된다. 미숙유기물이면서 질소함량이 높은 유기물을 다량 사용하여 실패하는 예는 적지 않으며, 또한 반대로 C/N율이 높아 작물의 표준 시비량보다 더 많은 비료를 시용 해야 될 경우도 많다. 유기물의 성질은 미숙 또는 완숙, 양분 함량의 다소(주로 질소 및 인산함량)에 따라 이용방법을 결정할 수 있다.

나. 토양의 성질

유기물의 효과는 토양의 성질에 따라 다르다. 즉, 유기물 함량이 많고 적음에 따라 유기물의 시용목적이 달라진다. 즉, 토양유기물 함량이 3％전후로, 3％이상일 때는 비료적 효과를 얻을 목적으로 사용되어지며, 그 이하인 경우에는 토양물리성을 개량할 목적으로 사용되어 진다. 논과 밭, 배수가 좋은가 또는 나쁜가에 따라서도 유기물의 부숙도와 시용량이 달라진다.

다. 작물특성

작물의 종류 즉, 열매작물, 경엽작물에 따라서 유기물의 주요성분인 질소와 인산함량에 따라 시용량·시용시기 등이 달라진다. 열매작물의 경우에 다량의 질소를 공급하면 수량이 증가되지 않고, 영양생장만 계속되어 결실이 불량해 진다. 그러나 경엽작물인 엽채류는 다소 양분함량이 높은 유기물을 시용하여 생육초기에서부터 영양 생장을 촉진시켜 생육량을 많게 할 필요가 있다.

라. 유기물의 이용목적

유기물의 이용목적을 명확히 할 필요가 있다. 양분의공급, 물리성개량, 미생물의 활성증진 등의 목적에 따라 유기물의 종류, 시용량, 시용시기 등이 달라진다. 예를 들면 사질 토양으로 유기물 함량이 적고, 배수와 통기성이 좋은 경우에는 미숙유기물과 질소함량이 다소 높은 유기물을 시용해도 장해가 유발되지 않지만, 점토가 많고 배수가 불량한 토양에서 미숙유기물을 사용하면 장해가 유발되기 쉽다. 전자의 경우에는 토양의 입단화를 촉진하고 부식함량을 증가시키기 위하여 다량의 유기물 시용이 가능하고 효과도 기대된다. 그러나 후자의 경우에는 완숙 퇴비를 시용해야 되며, 분해가 어려운 유기물은 시용을 억제하던지, 시용량을 적게 하지 않으면 안 된다. 전자의 경우에는 토양의 단립화를 촉진하고 안정부식을 생성하기 때문에 적극적으로 사용하는 것이 좋으므로 작물에 장해가 나타나지 않도록 주의하면서 다량의 유기물 시용이 가능하다. 한편 후자의 경우는 분해가 어려운 유기물의 시용을 피하고 완숙퇴비를 시용하는 것이 좋다. 또한 연작장해로 해서 토양병해가 발생이 심한 곳과 습답 같은 곳에서 유기물의 시용효과가 기대되지 않은 경우도 있다.
유기농법은 화학비료 대신에 유기질 비료로 농약은 미생물제, 효소제 또는 생물학적 방제법으로 대체하여 농사짓는 방법이다. 유기질 비료는 화학비료에 비하여 내용성분 함량이 낮기 때문에 부피와 중량이 많아 운반, 살포하는 데에 확보가 많은 노력이 필요하다. 또한 최근 농촌의 노동력이 부족하여 유기물 자원 확보가 어려워 외부에서 구입할 경우 많은 경비가 소요된다. 그렇기 때문에 값싸게 유기질 비료를 얻기 위하여 축산부산물 또는 이를 이용한 퇴비를 유기물의 개념으로 사용할 경우 인산 칼리의 집적이 과다하게 되어 토양화학성의 악화를 가져와 여러 가지 문제를 야기 시킬 경우도 있다. 유기농업의 기술적 핵심은 화학비료 대신 유기질료로 대체하고 농약을 미생물제 등 환경이 부담이 되지 않는 자원으로 대체하는데 있다. 그 중 비중이 큰 유기질 비료의 사용은 과학적이어야 한다. 즉, 유기질 비료를 사용할 때는 유기질비료의 특성, 토양의 성질, 재배하려는 작물의 특성을 고려하여 시용되어져야 한다.

 

 

 

 

 

표 2. 유기물 1ton당 성분량과 유효성분량 (서미 : 1988)

유기물명		수분(%)	성분량(㎏/t)					유효성분별(㎏/t/년)
			질소	인산	칼리	석회	고토	질소	인산	칼리
퇴비		75	4	2	4	5	1	1	1	4
구비	우분뇨 돈분뇨 계분	66 53 39	2 14 18	7 20 32	7 11 16	8 19 69	3 6 8	2 10 12	4 14 22	7 10 15
목질혼합퇴비	우분뇨 돈분뇨 계분	65 56 52	6 9 9	6 15 19	6 8 10	6 15 43	3 5 5	2 3 3	3 9 12	5 7 9
수피퇴비		61	5	3	3	11	2	0	2	2
왕겨퇴비		55	5	6	5	7	1	1	3	4
도시쓰레기 퇴비		47	9	15	5	24	3	3	3	4
하수오니 퇴적물		58	15	22	1	43	5	13	15	1
식품산업 폐기물		63	14	10	4	18	3	10	7	3