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석회(Ca)의 토양 살포 후 반응 및 안정화 원리
Al³⁺ 결합 https://infos.tistory.com/8088 : 알루미늄 Al³⁺는 토양에 항상 있다. 석회가 들어가면 OH⁻가 공급되어 Al³⁺가 Al(OH)₃ 침전물로 바뀐다. 중성~약알칼리 조건에서는 Al(OH)₃가 거의 불용성이라 토양에 고정된다. 이 상태에서는 식물 뿌리에 큰 해를 끼치지 않는다. 토양이 산성화되면 Al(OH)₃가 용해되어 Al³⁺로 돌아간다. Al(OH)₃는 토양 인산염과 반응해 AlPO₄ 같은 불용성 화합물을 만든다. 규산(SiO₂)은 Al³⁺와 결합해 알루미늄-규산 복합체를 형성한다. 이 복합체는 불용성이어서 Al³⁺ 독성을 줄이고, 동시에 식물 뿌리 강화 효과도 있다.
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석회(Ca)의 토양 살포 후 반응 https://infos.tistory.com/8087 : 1~3일차. 석회가 토양 수분과 만나면서 수산화 이온(OH⁻)이 단기간에 폭발적으로 생성, 석회 입자 주변 표층 토양의 pH가 8.5 ~ 10.0 이상으로 급격히 상승, 여기에 요소(NH₄-N)가 존재하면 NH₄⁺ + OH⁻ → NH₃ (암모니아 가스) 반응이 일어나 질소가 대량 휘산 된다. 4~7일차. OH⁻이 (H⁺, Al³⁺)을중화시켜 물과 무해한 침전물로 바뀌며 알칼리 피크가 하강함. 10일차 이후. 산성 토양에서 위축되었던 유기물 분해균(호기성 세균 및 방선균)이 폭발적으로 증식하고 미생물이 유기물을 분해하기 위해 질소를 필요로 한다.
1. 석회 살포 직후: 수용화 및 강알칼리성 발생 (Day 1 ~ 3)
1) 화학 반응식
- Ca(OH)₂ (소석회) → Ca²⁺ + 2OH⁻
- CaCO₃ (탄산칼슘) + H₂O → Ca²⁺ + HCO₃⁻ + OH⁻
2) 토양 내부 변화
- 석회가 토양 수분과 만나면서 수산화 이온(OH⁻)이 단기간에 폭발적으로 생성됨.
- 석회 입자 주변 표층(Na₂CO₃, NaHCO₃ 같은 알칼리성 염류가 증발하면서 표층에 남기 때문) 토양의 pH가 8.5 ~ 10.0 이상으로 급격히 상승 (강알칼리 피크).
- [위험 요인] 이 시기에 요소(NH₄-N)가 존재하면 NH₄⁺ + OH⁻ → NH₃↑ (암모니아 가스) 반응이 일어나 질소가 대량 휘산(20~40%)됨.2. 안정화 중반: 토양 산도 중화 및 알칼리 완충 (Day 4 ~ 7)
1) 화학 반응식
- H⁺ (산성 수소 이온) + OH⁻ → H₂O (물)
- Al³⁺ (독성 알루미늄) + 3OH⁻ → Al(OH)₃↓ (침전 불활성화)
2) 토양 내부 변화
- 석회에서 나온 OH⁻ 이온이 토양 교질(진흙·유기물)에 붙어있던 산성 원인 물질(H⁺, Al³⁺)을중화시켜 물과 무해한 침전물로 바꿈.
- 토양 자체의 '산도 완충 능력(Buffering Capacity)'에 의해 국소적 강알칼리 현상이 누그러지고 알칼리 피크가 하강함.3. 안정화 후반: 칼슘 이온(Ca²⁺)에 의한 토양 입단화 (Day 8 ~ 14)
1) 물리적 구조 변화 (떼알 구조 형성)
- 음(-)전하를 띤 미세 흙 입자와 유기물 조각들 사이에 양(+)전하를 띤 칼슘 이온(Ca²⁺)이
다리(Bridge) 역할을 하여 밀착시킴 (입단화/Flocculation 작용).
- 홑알 구조의 흙이 부드러운 '떼알 구조'로 바뀌며 미세한 공극(숨구멍)이 다량 생성됨.
2) 토양 환경 완성
- 공극을 통해 통기성이 확보되어 석회 반응 시 발생한 미량의 유해가스가 지상으로 배출됨.
- 토양 산도가 작물 재배 및 유익균 활동에 최적인 pH 6.5 ~ 7.0 범위로 안착함.4. 석회 안정화 완료 후: 호기성 미생물 활성화 (Day 10 이후)
1) 생물학적 변화
- 산성 토양에서 위축되었던 유기물 분해균(호기성 세균 및 방선균)이 폭발적으로 증식함.
- 미생물이 수단그라스 등 탄질비가 높은 유기물을 분해하기 위해 질소를 받아들일 준비 완료.
2) 요소 비료 투입 안전기 진입
- pH가 6.5~7.0으로 안정되어 요소를 투입해도 암모니아 가스 휘산 손실이 5% 이내로 통제됨.
- 미생물이 투입된 질소를 몸속에 고정(유기화)하여 질소기아 방지 선순환 구조 형성.