★음전하의 토양입자는 무기영양소의 흡착에 영향을 미친다.

 

음전하의 토양입자는 무기영양소의 흡착에 영향을 미친다

 

 

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무기 및 유기토양 입자들의 표면은 음전하를 띤다.  

많은 무기토양 입자는 알루미늄과 실리콘의 양이온 형태(Al3+와 Si4+)가 정사면체의 구성을 이룬 결정형 격자이다. 이 정사면체 배열은 산소원자와 공유결합하여 알루미네이트와 규산염을 형성한다. 이들 입자들은 Al3+, Si4+가 보다 적은 전하를 갖는 양이온에 의해

대체됨으로써 음으로 하전된다.

 

무기토양은 입자의 크기에 따라 나누어진다. (자갈, 조사, 세사 미사, 점토)

규산염을 포함하는 점토는, 구조와 물리적인 특성의 차이에 근거하여 고령토, 황토,  몬모릴로나이트라는 3개 그룹으로 나눌 수 있다.

(--> 쉽게 설명해서, 점토는 규산염을 포함해서, 입자표면이 음전하를 띠고, 양이온치환용량이 있다는 것을 설명)

유기토양 입자들은 죽은 동식물과 미생물의 분해 산물에서 유래한다. 유기입자의 표면 음전하는 토양의 이들 성분에 존재하는 카복실산과 폐놀성 그룹에서 수소이온이 해리되면서 생긴다.

대부분의 토양 입자는 무기성이다.

 

암모늄(NH4+)과 칼륨(K+) 같은 무기양이온은 무기 및 유기토양 입자의 표면 음전하에 흡착한다.

이 양이온 흡착은 토양의 비옥도를 결정하는 중요한 요인이다.

토양입자의 표면에 흡착된 무기양이온은 물에 의해서 토양이 용출될 때 쉽게 쓸려가지 않으며, 이들은 식물의 뿌리가 이용할 수 있는 영양소를 저장하는 역할을 담당한다.

이런 방법으로 흡착된 무기영양소는 '양이온교환'이라고 알려진 과정에 의하여 다른 양이온과 대체된다.

어떤 토양이 이온을 흡착하고 교환하는 정도를 토양의 '양이온교환용량(CEC)'이라고 하며, 이는 토양의 종류에 따라 매우 다르다.

양이온교환용량이 큰 토양은 일반적으로 무기영양소를 더욱 많이 저장할 수 있다.

 

질산 이온(NO3-)과 염소 이온(Cl-) 같은 무기음이온은 (토양 입자표면의) 음전하에 의해 축출되려는 경향이 있고, 토양용액에서 용해된 채로 존재한다. 따라서 대부분의 농토에서 양이온교환용량에 비하여 음이온교환용량이 작다.

음이온 중에서 질산염은 토양용액에서 이동이 가능한 상태로 존재하며, 토양층을 통과하는 물에 의해서 용출될 가능성이 크다.

인산 이온(H2PO2-)은 알루미늄이나 철을 포함하는 토양 입자와 결합할 수 있는데, 왜냐하면 양으로 하천된 철, 알루미늄 이온(Fe2+, Fe3+, Al3+)은 인산과 교환되는 수산기(OH-)를 가지기 때문이다. 결과적으로 인산은 단단하게 결합할 수 있으며, 토양에서 인산의 이동성과 이용가능성은 식물생장을 제한한다.

황산이온(SO42-)은 칼슘(Ca2+)이 존재할 때, 황산칼슘(CaSO4)을 형성한다. 황산칼슘은 용해도는 낮지만 식물이 생장에 필요한 충분한 황산이온을 방출한다. 대부분의 토양은 상당한 정도의 칼슘을 포함고 있다. 따라서 이들 토양에서 황산이온의 이동성은 낮고, 용출에 의해서 크게 영향을 받지 않는다.

 

 

설명 : 양이온 치환용량 설명

         음이온을 띤 토양입자에 무기양이온이 흡착&치환되는 원리 설명

 

 

 

 

 

설명 : 점토(입자크기별)의 양이온치환용량을 보여주는 자료.

   입자가 가늘수록 양이온치환요량이 크다. (모래(마사토)와 점토는 단순히 입자 크기차이만 있는게 아니라, 화학적으로 성격이 전혀 다르다는 것을 암시한다.)

 

 

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※ 출처 : 식물생리학 ...p.86~87

 
 

 

 

 

 

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기타자료