질소
토양의 질소는 대부분이 유기태 특히 단백태로 존재한다. 이들 유기태의 질소는 미생물에 의해 분해 되어 암모니아태 질소로 변화한다. 이 암모니아태 질소는 토양 중의 초화균의 작용에 의해 초산태질소가 된다. 식물은 주로 이들 무기태의 질소를 이용하나, 일반적으로 토양 중의 이들 무기태 질소의 함량은 매우 적다. 우리 나라 토양의 전 질소 함량은 평균 0.23%이나, 대부분은 유기태의 것이며, 무기태의 질소가 적다. 따라서, 작물을 재배할 때에는 질소질 비료를 시용할 필요가 있다. 즉, 질소는 밭과 같은 산화상태의 토양에서는 초산태까지 산화되지만, 수전 토양의 환원충에서는 암모니아태 그대로 존재한다.
지력 질소
토양중의 질소는 유기태 질소와 무기태 질소로 크게 구별되는데, 대부분은 유기태 질소로 존재한다. 유기태 질소는 작물에는 직접 이용되지 않고 미생물에 의해 분해되어 무기태 질소로 변화하여 작물로 이용된다. 유기태 질소 가운데 무기화 된 유효화 한 질소를 유효태 질소라고 한다.
각지의 농업 시험장에서 행하여진 3요소 시험으로부터 3요소구의 수량을 100%로 한 경우, 질소 무시용의 수량은 수도(水稻)로 75%, 전작물의 종류에 따라 차가 있으나 약 50%였다. 이 결과로 부터도 명확한 것처럼 작물의 생산은 수전, 밭과도 지력 질소에 크게 의존하고 있다,
질소의 무기화
토양중의 유기태 질소가 미생물의 움직임에 따라 암모니아태 및 초산태 등의 무기태 질소로 변화하는 것을 말한다. 또한, 토양의 전 질소에 대하여 무기화 한 질소의 비율을 무기화 율 이라고 한다. 수전 질소의 무기화 율은 연간 2～3%로 알려져, 무기화 율이 높은 토양일수록 지력 질소가 나오기 쉽다.
탄소율(C/N비)
유기물중의 탄소랑(C)를 질소랑(N)으로 나눈 것으로 C/N비라고도 한다. 미생물 체와 토양유기물의 탄소율은 10 전후이다. 토양에 첨가하는 유기물의 탄소율이 높으면(30이상) 분해할 때 토양중의 무기태 질소가 미생물에 이용되어, 작물은 질소 기아가 된다. 거꾸로, 탄소율이 낮으면(10 이하) 무기태 질소가 방출되어 작물에 공급된다. 탄소율이 높은 볏짚 등을 시용할 경우는 비료질소를 첨가하여 탄소율을 20～30이하로 할 필요가 있다.
질소 기아
신선한 유기물이 시용되면 급격한 분해가 일어나 유기물을 분해하는 미생물과 작물 사이에서 토양중의 질소 경합이 발생, 작물은 일시적으로 질소 부족이 되어 잎색의 황화나 생육의 억제가 일어난다. 이처럼, 급격한 유기물의 분해에 동반되는 질소 부족 상태를 말한다. 유기물의 탄소율이 20 이하의 경우는 질소기아가 일어나기 어렵다.
