농업용수 수질이 토양생산성에 미치는 영향
지난 1995년을 기준으로 우리나라의 농업용수 수질은 전체 용수의 50%에서 총질소와 총인이 수질환경기준을 초과한 것으로 밝혀졌으며, 수질환경 기준 4등급을 초과한 비율은 1997년 46.6%, 1998년에는 30.6%에 이른 것으로 알려졌다.
?영양물질 오염 관개수 영향
관개수 중에는 질소, 인, 칼리, 칼슘 등 많은 영양소들이 포함되어 있다. 이러한 영양물질로 오염된 관개수는 주로 생활하수나 농촌의 축산폐수 또는 작물재배 현장의 영농활동에 의해서 발생된다. 그러나 관개수가 영양물질로 심하게 오염되었을 때는 오히려 토양 양분의 불균형을 초래하여 지력을 떨어뜨리고 작물생산량 감소와 함께 질소 등의 지나친 흡수로 인한 농산물의 품질에 피해를 끼치는 경우가 많다.
?허용한계 오염 관개수
관개수 중의 총질소와 총인의 허용한계 농도는 각각 물 1L 속에 4mg 및 0.5mg이다. 이렇게 허용한계 이하로 오염된 영양물질은 관개수와 함께 농경지에 유입된 뒤 토양 표면 또는 토양 속에 남아서 재배작물의 영양소로 직접 이용되는 편이다. 영양물질이 약간 오염된 물이라도 물 빠짐이 좋은 모래 논에 오랫동안 관개하면 질산태 질소와 같은 음이온은 토양에 흡착되기 어려우므로 쉽게 땅속으로 빠져나가 지하수를 오염시킬 수도 있다. 이렇게 오염된 지하수는 시설원예작물 재배농가의 지하관정을 통해서 하우스 토양으로 유입되면 작물에 질소과다 피해를 입히기도 한다.
?대책수준 오염 관개수
관개수 중의 영양물질 함량이 오염 허용한계를 벗어나 대책이 필요할 만큼 오염되는 경우는 주로 인구 과밀지역의 생활하수 또는 대단위 축사에서 나오는 가축분뇨에 의해서 발생된다.
이러한 오염된 관개수가 농경지에 집중적으로 유입되면 먼저 당해연도 토양의 생산성에 나쁜 영향을 준다. 그리고 오염 관개수가 상시적으로 농경지에 유입되면 일부 오염원은 땅속으로 들어가 지하수에 섞이게 되고 이로 인해서 지하수가 오염되면 이 지하수를 관개수로 사용하는 주변지역에서는 농산물의 안전생산에 큰 어려움을 겪게 된다. 질소오염 측면에서 보면, 총질소가 물 1L당 4~8mg 수준으로 오염된 관개수를 사용하는 논에서는 벼가 과도하게 분얼하지 않도록 비료를 적게 주어야 하며 8mg 이상 오염된 관개수를 사용할 때에는 벼의 도복방지 및 병해충 방제를 위해 세심한 주의를 기울여야 한다.
이들 오염원이 관개수와 함께 비옥한 논토양으로 흘러 들어가면 유기태 질소원이나 암모니아태(NH4-N)의 무기질소는 논물에 남아 있기도 하지만 대부분이 전하특성 때문에 논바닥으로 이동하여서 토양입자에 흡착된다.
이에 따라 토양 내 질소함량이 증가되면 벼는 양분 불균형에 의한 생리장해를 받으면서 품질이 나빠진다. 대표적인 예로써 질소 과잉에 의해 식물체 단백질 함량이 높아지면 밥맛이 떨어지는 현상을 볼 수 있다. 이 때문에 밥맛 좋은 쌀을 생산하는 방법으로 질소비료를 적게 줄 것을 권장하는 것이다. 그러나 사질 토양처럼 물 빠짐이 좋은 땅에서는 양분이 토양 속으로 쉽게 침투됨으로써 작물에 적게 이용되기 때문에 같은 양의 비료를 주어도 그 피해는 물 빠짐이 나쁜 점질토양에서 보다 덜하다.
그리고 알카리 반응을 나타내는 일부 하우스 토양에서는 질소성분이 암모니아태로 0.2mM 농도만 있어도 암모니아 가스가 발생하여 종자나 어린뿌리에 닿게 되면 종자발아와 뿌리발달을 저해하는 것으로 알려져 있다. 일반적으로, 밭 토양에 유입된 암모니아태 질소는 토양미생물인 질산화성균의 작용으로 질산화 과정을 거쳐 질산태(NO3-N)로 바뀐 뒤 토양속의 물에 녹아 있으면서 식물에 흡수된다.
그리고 양분이 많이 집적되어 있는 2~3년 된 시설하우스 토양에서는 관개수와 함께 유입된 질소가 토양 양분과 반응하여 염을 형성할 수 있으며, 이로 인해서 작물이 피해를 입는 경우가 생긴다. 작물이 질산을 지나치게 많이 흡수하면 식물체내에 수산(蓚酸)이라는 유기산이 생성되는데, 만약 체내에 칼슘이 충분히 흡수되어 있지 않으면 작물의 생장점을 위축시켜 토마토의 배꼽썩음병, 배추의 속썩음병, 양파의 외피 부패증 등을 일으킨다. 또한 토양에 암모니아태 질소나 칼리가 많아지면 작물의 칼슘 흡수를 억제시켜 작물생장에 해를 준다.
인산 역시 오염 관개수를 따라서 농경지 특히 하우스 밭 토양에 유입되면 토양 내 인산함량을 한층 더 높여서 칼슘 등과 같은 타 양이온과의 화학반응에 의한 염류의 생성 및 집적 원인으로 작용하게 된다. 인산이 축적된 밭에 인산함량이 높은 관개수를 대어주면 토양 인산의 증가를 부채질 하여 작물에 생리장해를 일으킨다.
예를 들면 작물이 칼슘과 같은 양분을 제대로 흡수하지 못하게 되며 미량원소인 철, 아연의 결핍증상을 보이기도 한다.
또한 시금치와 쑥갓은 꽃대가 발생하여 품질이 떨어지고, 수확된 양파의 저장성이 떨어지며, 마늘은 저장 중에 발아력이 떨어져 종구로 사용할 수 없게 된다.
관개수에 포함된 여러 가지 영양물질은 영양분을 과다하게 포함하고 있는 토양에 유입되면 염류집적의 원인으로 작용하여 토양의 생산성을 떨어뜨린다. 특히, 하우스 토양에서는 각종 양분함량이 흙 알갱이가 흡착할 수 있는 한계량(양이온 치환용량)을 초과하게 되면 칼리, 칼슘, 마그네슘, 암모니아 등의 염기는 질산, 인산, 황산, 염산 등의 산과 화학적으로 결합하여 염을 만들어서 토양 입자 사이의 물속에 남게 된다.
?중금속 오염 관개수 영향
자연 상태에서 토양의 중금속 함량은 그 토양이 유래된 암석의 종류에 따라 다르다. 즉, 토양의 모재(母材)인 암석이 어떤 종류의 중금속을 얼마나 많이 포함했느냐에 따라서 그 암석에서 유래된 토양의 중금속 종류와 함량이 결정된다. 이렇게 토양에 자연적으로 존재하는 중금속의 양을 자연함량이라 하며 이 자연함량을 기준으로 토양의 중금속 오염정도를 비교한다. 그리고 중금속이 자연함량 수준으로 존재하더라도 그 중금속의 독성에 따라서 나라마다 별도의 관리기준을 적용하고 있는 실정이다. 참고로 우리나라 농경지의 중금속 함량은 일본에 비해 낮은 수준인 것으로 알려져 있다.
또한 낙동강 물이나 이 물을 관개한 논토양에서의 중금속 함량은 우리나라의 중금속 자연함량보다 낮은 것으로 알려져 있다(강 등, 2004). 그리고 우리나라 농경지의 중금속 오염관리는 토양환경보전법 제14조 및 제16조와 농지법 제20조에 근거하여 추진되고 있다.
중금속 가운데는 철, 망간, 아연, 구리 등과 같이 식물생육에 꼭 필요한 미량원소로 작용하는 것도 있지만, 카드뮴이나 크롬 등은 작물의 생육과 품질 그리고 인축에까지 해를 끼치는 유해중금속으로 알려져 있다. 물론 필수원소인 구리, 아연 등도 다량으로 식물에 흡수되면 이 같은 영향을 끼치게 된다. 카드뮴은 관개수를 따라 잘 이동되고 식물체에도 쉽게 흡수되는데, 농경지에서는 식물의 뿌리 발달과 질소, 칼슘, 마그네슘, 철, 망간, 아연 등의 영양분 흡수를 저해한다. 납은 농경지에 유입되면 철이나 망간의 산화물 또는 점토와 결합하여 잘 이동되지 않기 때문에 토양의 표면에 머무는데, 식물에 흡수되면 열매나 뿌리보다 잎에 많이 저장된다.
그러므로 납이 오염된 토양에서는 잎을 식용으로 이용하는 엽채식물 보다 열매를 수확하는 벼, 보리, 콩 등의 곡실류를 재배한 것이 좋다. 구리는 식물의 필수 미량원소이지만 토양에 다량 존재하면 철, 아연, 몰리브덴의 식물흡수를 방해한다. 토양 중의 크롬은 대부분 용해도가 낮은 3가 형태로 존재하지만 산화과정을 거쳐 용해도가 높은 6가 형태로 전환되면 식물의 흡수가 용이해지고 과다하게 흡수되면 피해를 준다.
크롬은 뿌리에서 식물체 지상부로 이동되는 양이 적어 열매에는 거의 존재하지 않으나 체내 탄소, 질소, 인, 철, 몰리브덴의 대사 작용을 저해하는 것으로 알려져 있다. 그러므로 중금속의 농경지 축적은 작물의 생장을 저해하여 수량을 감소시키며 농산물의 중금속 오염에 따른 상품성 감소현상이 일어나므로 중금속 오염관개수에 대한 많은 관심과 주의가 필요하다.
| |