흙을 아는 것이 농업의 시작이다

토양 수소이온지수(pH)란 무엇인가?

 

이 과정은 실습은 아니며 소모임 토론이다. 수소이온지수(pH) 개념은 일반적인 숙련자들도 쉽게 이해가 되지 않는 개념이다. 이 토론은 수소이온지수(pH)에 대해 알아보고, 쉽게 그 개념 을 이해할 수 있도록 하는 과정이다.

 

이전에 우리는 원자와 분자에 대해 공부를 하였다. 본 과정에서는 그 지식을 이용하여 토양의 산성도(토양 pH)와 이를 측정하는 것에 대해 훈련할 것이다.

토양의 수소이온지수(pH)는 말 그대로 수소함유량으로 토양 산성도를 나타낸다. 좀 더 정확하게 말하자면 수소이온지수(pH)는 토양 수분에 포함되어 있는 수소이온(H+)의 양을 나타낸다. 수소이온지수(pH)에 대해 전문가 수준으로 알아보는 것은 우리의 훈련 목적에는 맞지 않는다. 훈련 측면에서 중요한 것은 어떻게 수소 이온지수(pH)가 토양화학과 식물영양에 영향을 미치고, 어떻게 측정을 하는지 그리고 어떻게 관리를 하는가이다.

 

수소이온지수(pH)는 0~14까지 산성도로 측정된다. 수소이온지수(pH)가 낮은 값(0~6)은 산성이고, 높은 값(8~14)은 알칼리성으로 알칼리성일 때 수소이온량이 적다. 보통 6~8의 범위의 값을 중성이라고 한다. 여러 주제에서 산성토양에 대해 언급하게 된다. 토양 산성도는 직접적으로 식물에 피해를 주지는 않고, 식물에 있어 양분의 이용능력에 영향을 미친다. 또한 미생물의 개체군 밀도와 종의 다양성에 영향을 미친다. 예를 들어 곰팡이는 산에 저항성을 가지지만 세균은 그렇지 못하여 잘 살수 없다.

 

 

 수소이온지수(pH) 범위

 

1	7	14
산성 pH	중성 pH	알칼리성 pH
OH-  H+ OH-  H+ OH-  H+        H+        H+        H+        H+	OH-  H+ OH-  H+ OH-  H+ OH-  H+ OH-  H+ OH-  H+ OH-  H+	OH-  H+ OH-  H+ OH-  H+ OH-       OH-       OH-       OH-

   

 

과 정

 

1. 물분자 H-O-H를 상상해 본다. 물분자는 고정되어 정적인 형태가 아니라, 서로 분리되고 다시 결합하는 형태이다. 그러므로 순수한 물이 들어있는 유리잔에는 항상 세 가지 형태의 물질이 존재하게 된다. 그것은 물(H-O-H), 수소이온(H+), 수산화이온(OH-)이다.

 

2. 농대생들에게 한잔의 물에 무엇이 들어있는지를 상상하게 한 후 말하게 한다. 만약 농대생들이 말한 수소이온의 횟수와 수산화이온의 횟수가 같다면, 이는 모든 수소이온에 각각 하나의 수산화이온이 결합되어 있는 것이므로 균형을 이루게 되어 그것의 산성도는 중성으로 수소이온지수(pH)는 7이 된다.

 

만약 여러분의 물이 산성일 때는 모든 수산화이온에 대해 수소이온이 더 들어 있는 경우이며 이때 수소이온지수(pH)는 7보다 작게 측정된다. 만약 물이 알칼리성이면, 정반대가 되어 모든 수소이온에 대해 수산화 이온의 비율이 높게 되는 것이다.

 

3. 완충능력(buffering capacity)에 대해 소개하고 싶을 경우, 완충능력은 과도한 수소이온이나 수산화이온을 제거하여 중성을 만드는 토양 또는 다른 용액의 능력이라고 하면 된다. 완충은 수소이온이나 수산화이온을 흡수하거나 방출하는 물질의 화학과정이다. 이러한 물질은 완충능력에 한계를 가지고 있으며, 결국 사용되어 없어지게 되어 나중에는 수소이온지수(pH)가 변하게 된다.

 

4. 토양 pH란 무엇인가?

 

교육 과정에서 중요한 것은 pH가 어떻게 토양 화학구조와 식물 영양분에 영향을 주고, 그것을 어떻게 측정하고 관리하는지와 관계가 있다. pH는 0에서 14의 값을 갖는다.

 

낮은 pH(0~5)는 산성이고,

높은 pH(9~14)는 염기성이다.

pH 6~8의 영역은 대략 중성 pH로 여겨진다.

 

열대지역의 많은 곳에서는 토양이 산성이다.(우리는 pH 4.0의 토양도 보았고, pH 3.0도 있다고 들어 보았다). 토양 산성도는 식물에 직접 해를 가하지는 않는다. 그보다는 영양분의 식물에 대한 활성도에 영향을 준다.(이것은 아주 염기성인 토양에도 마찬가지이다.)

 

일반적인 비유를 사용하여 설명해본다. 토양을 식료품 저장실이라 상상해 보라. “먹기”위해서는 식료품 저장실 속에 음식이 들어있어야 한다.(모래가 많은 토양 또는 비가 많이 내리는 지역의 토양은 자주 영양분이 새어나가게 한다-“식료품 저장실”이 비어있는 것이다.) 토양 유기물을 다시 채워 넣는 것은 “식료품 저장실 을 채워 넣는 것”과 같다. 모래, 미사, 찰흙, 유기물질이 골고루 섞여 있는 바람직한 토양은 여러 종류의 음식들이 채워진 커다란 식료품 저장실과 같다. 그런데 만약 토양 pH가 너무 낮거나, 너무 높으면 이것은 식료품 저장실이 점점 더 작아지는 것과 같다. 음식을 채울 공간이 없고, 당신이 음식을 채우려면 다른 음식을 딴 곳으로 옮겨주어야 한다.