▲[사진] (주)새턴바이오텍 연구소장/ 농학박사 강양순

국내 최대 규산 전문 생산업체 (주)새턴바이오텍 강양순 농학박사의 규산은 어디에서 오고 토양 중에서는 무엇을 할까? 라는 주제를 가지고 지난 호에 이어 연재한다. 규산은 식물생장과 발육에 필요한 16대 원소도 아니면서 토양과 식물체내에서 다양한 기능으로 식물생육 및 재배환경을 유리하게 조절하는 친환경적 천연 토양유래성분으로서 마치 사람에게 보약과도 같은 기능을 하고 있다.


토양에서 H4SiO40를 0.02M CaCl2로 침출할 경우 이론적으로 추정한 해리도와 일정한 관계를 나타내지만 CaCl2를 사용하지 않을 경우에는 진탕시간과 pH등 다른 요인에 의하여 크게 변하는데 이것은 토양에서의 규산이 다른 양이온의 영향을 크게 받는다는 것을 의미한다.
 그리고 양이온과 결합한 규산은 해리가 잘되므로 규산과 양이온간에는 일정한 경향이 있음으로 토양의 알루미늄 등에 의하여 재분배가 일어난다. 규산함량이 많으면 대체로 양이온의 함량도 많아져서 작물의 생육에는 규산과 양이온의 복합효과를 나타내게 된다. 양이온과 규산의 결합 순서는 나트륨(Na) > 칼리(K) > 마그네슘(고토:Mg) > 칼슘(석회:Ca)의 순이다. 즉 Na과 규산은 쉽게 결합하고 해리되는데 반하여 Ca은 반대의 특성을 갖고 있어 Ca과 규산의 비율이 많아지게 되면 다른 치환성 양이온과 비율이 같아지게 되어 양분균형을 이루고 토양 중 다른 요인에 의하여 재분배된다.
 대부분의 양이온은 산소공급이 잘되는 산화상태(+mV값)에서는 산화물로 존재하지만 토양의 경우 산소의 공급이 차단되고 수분이 많은 보수성 공극에는 환원(-mV값)이 진행되어서 산화된 부분과 환원된 부분이 혼재한 상태가 된다. 따라서 토양에서의 양이온은 환원의 영향이 고려되어야한다.
 토양의 산화-환원 초기에는 pH(토양산도)와 토양환원상태가 일정하다가 환원값(pe값)이 낮아지면 pH가 올라간다. pH값이 올라가게 되면 양이온의 해리는 적어지고 알루미늄(Al3+)의 해리도 줄어드는 반면에 식물이용 규산 (H4SiO40)의 해리는 고정되고 철(Fe)의 해리도는 증가한다. Fe의 해리가 증가하면 규산은 대부분 Fe와 규산의 화합물이 생기고 Al이 있으면 Al과 규산화합물도 생길 것이다. 그리고 토양중에서 양이온이 각 음이온과 결합하는 정도는 음이온의 양과 밀접한 관련이 있고 음이온의 양은 토양의 산도와 산화환원정도 뿐만 아니라 미생물 활동에 따른 이산화탄소에 따라 크게 달라진다.
토양중에 존재하는 음이온은 식물필수원소들로서 토양 모암에서 유래되는 인산(P)과 유황(S), 대기중에서 유래되는 탄소(C), 산소(O), 질소(N), 물에서 유래되는 수소(H)와 소금에서 유래되는 염소(Cl) 등이 있다.
 Ca에 대한 여러 가지 음이온들의 영향은 토양의 상태에 따라 달라진다. 산화상태 토양에서는 대부분 산화상태로 존재하나 다음으로 인산과의 결합력이 크고 규산과도 비교적 큰 결합력을 가진다. 그런데 토양 중에 CO2가 생성되면 CO2와의 결합이 가장 강하게 우점하게 된다. 즉 토양이 담수되면 Ca는 산화물에서 해리되어 인산 및 규산과 평형을 이루다가 환원과 미생물 활동에 의한 CO2와 평형을 이루는 방향으로 진행하게 된다.
 Fe도 산화상태에서 Fe3+로의 해리가 미미하지만 토양이 환원되면 Fe2+로의 해리가 증가되어 규산과의 평형을 이루다가 CO2의 발생이 증가되면 Fe는 CO2와의 평형으로 바뀌게 된다. 즉 논에서는 양이온과 CO2와의 평형까지 변하고 작물에 공급되는 양이온은 규산과 평형을 이루는 농도이므로 양이온의 확보로 공급에 큰 영향을 주는 반면에 산화상태인 밭에서는 규산과 주로 평형을 이루고 있어 양이온 공급과 규산 간에는 관계가 있지만 규산함량과는 일정한 경향을 보이지 않게 된다. 또한 양이온은 토양과의 흡?탈착과 토양중의 유기물에 의한 결합효과로서 킬레이트 효과(chelate effect)에 의하여 해리된 양이온이 평형을 유지하게 된다. 따라서 토양의 변화에 따른 원소의 결합상태가 달라지지만 토양중의 규산은 원소의 양이 지나치게 높아지는 것을 막아주고 낮아지면 해리되어 공급하는 일종의 양이온 완충효과(buffer effect)도 하고 있어 최근에 수용성규산이 가장 효과적인 비료성분으로 각광을 받고 있는 이유 중의 하나이다. www.sabit.co.kr