식물생육의 기반이 되는 토양에 대하여 8

5. 토양의 생물학적 특성

 

 토양의 생물학적 특성은 그 토양에 서식하는 생물과 그들이 토양의 물리적, 화학적 특성에 미치는 영향에 중점을 둔다. 토양생물은 세 가지 기능을 가진 그룹으로 분류된다. 생산자는 에너지원으로 태양복사 에너지를 사용하여 복잡한 세포조직을 만든다. 생산자에는 녹색 식물, 일부 세균 그리고 남조류 등이 있다. 소비자는 직접 식물을 섭취하는 초식동물이나, 간접적으로 섭취하는 육식동물 등 주로 동물이다. 분해자는 복잡한 탄소 성분의 유기물을 무기화합물로 변환시키는 미생물 또는 소동물들이다. 분해자에는 대부분의 세균, 균, 그리고 토양 무척추동물 등이 있다.
 모든 토양생물은 에너지원, 먹이 습성, 간단한 화합물의 생성과 이용, 공간적 배열 등과 서로 밀접하게 연관되어 있으며, 그 가운데 진정한 토양생태계가 존재하게 된다. 토양생물은 토양 내에서 생활사를 이루며 토양생체량을 형성한다. 식물 뿌리는 실제로 거대 또는 미세 생물로 분류되지는 않을지라도 반드시 토양생태계에 포함되어야 한다(Brady, 1990). 식물 뿌리는 토양 특성에 영향을 미치고 근권이라는 특별한 공간에 함께 속해있는 생물들에게 중요한 역할을 한다.

1) 매우 불량한 배수 토양생물
 토양생물의 분류는 그들의 크기, 기능, 에너지원, 생활 형태 또는 구조를 기초로 한다. 이 가운데 영양 등급과 에너지 생산 과정을 기초로 한 분류가 가장 유용하다(Richards, 1974). 이 분류에는 네 가지 그룹이 있다. 광자가영양생물은 에너지원으로 태양복사를 이용하고 이산화탄소를 탄소의 주원료로 이용한다. 고등 식물, 남조류, 그리고 일부 박테리아가 여기에 속한다. 광타가영양생물도 또한 태양복사를 이용하지만, 탄소의 대부분을 유기화합물로부터 얻는다. 오직 한 종류의 특별한 세균 그룹이 여기에 속한다. 화학자가영양생물은 무기화합물을 산화하여 에너지를 얻고, 이산화탄소를 주된 탄소원으로 한다. 화학타가영양생물은 유기화합물에서 에너지와 탄소를 얻는다. 이 그룹에는 동물, 원생동물, 균 그리고 대부분의 세균이 속한다.

 

① 세균
 세균은 토양미생물 중에서 가장 작고, 그 수가 가장 많다. 또한 단세포이고, 대개 막대 모양이며 주로 분해자 역할을 한다. 세균은 일반적 활동 및 특별한 분해 기능을 수행한다. 세균은 수와 종류가 매우 많기 때문에 개체군과 활동 수준은 토양에 주어진 조건에 따라 다양하게 나타난다. 그러나 대부분의 유익한 세균은 기능 수행을 위해 산소를 필요로 하며, 배수가 좋지 않을 때는 피해를 입는다. 일부는 좋은 조건이 다시 조성될 때까지 포자를 형성하여 생존하며, 건조한 토양에서도 살아남는다.

 

② 조류
 조류는 대부분이 물속에서 살지만 토양 표면에 형성된 수막에도 나타난다. 조류는 단세포이지만 균체를 형성하기도 한다. 녹조류와 남조류가 가장 흔한 종류이다. 조류의 "만개" 는 노출된 토양에 가뭄의 끝에 비가 내린 후 관찰된다. 이름에 의해 나타난 것처럼 조류는 광자가양생물이며, 다른 생물의 에너지원이 된다.

③ 방선균
 방선균은 세균도 균도 아니지만, 이 두 종류의 특성을 모두 갖고 있다. 방선균류는 균과 같이 선형으로 나타나거나 세균과 같이 포자로 번식한다. 크기가 극히 미세하고 때때로 세균과 비슷한 양을 갖는다. 대개 봄에 새로 경운된 토양에서 나는 냄새의 원인이 된다. 방선균류는 섬유소를 분해하고 일부 식물에는 질소고정을 위한 뿌리혹을 형성한다.

④ 균
 균은 균사로 불리는 긴 실 모양의 형태를 갖는다. 균사는 매트 모양을 가진 조직을 형성하게 되는데 이것을 균사체라고 한다. 이런 이유 때문에 균을 분류할 때 크기를 기준으로 하기 어렵다. 균은 고등식물처럼 운반조직을 갖지 않는다. 이 미생물은 유기물에 침입하여 빠르게 분해한다. 균은 화학타가영양생물이며, 유기물 잔해를 분해하는 일반적인 기능을 수행한다. 그러므로 균은 사물기생생물로 간주된다. 균은 산성인 산림토양에서 잘 번식하며, 세균 등 낮은 pH에 민감한 다른 생물들이 없을 때 양분순환에 중요한 역할을 한다. 균은 복잡한 구조를 가지며 분해에 강한 저항력이 있는 리그닌을 분해하는 몇 안 되는 생물 중 하나이다.

⑤ 원생동물
 단세포 미생물 그룹에 속하는 원생동물은 조류와 비슷하게 토양 입자를 둘러싸고 있는 수막에서 산다. 그러나 유기물의 분해에 그다지 크게 기여하지는 않는다. 원생동물은 세균, 균, 조류의 포식자이다. 그리고 주로 토양세균 개체군을 조절하는 역할을 한다.

⑥ 선충류
 선충류는 주류를 이루는 미세생물이며, 토양에서 가장 풍부하게 존재하는 동물이다. 어떤 것은 10배율의 렌즈로 관찰할 수 있다. 선충류는 기생하는 성향이 있어서 많은 식물의 뿌리 내부에서 살며, 세포 내용물을 섭취한다. 식물의 혹, 옹이, 뿌리변형 등은 선충의 영향으로 나타나는 증상이다. 선충류는 원예작업 시 많은 문제를 일으키며, 묘포, 온실, 식재지에 주요 해충이 되기도 한다.

⑦ 지렁이
 지렁이는 토양을 섞고, 갈아주는 역할을 하며, 가장 잘 알려져 있는 토양생물이다. 지렁이는 산성인 산림토양에서는 수가 매우 적거나 없지만, 습하고 비옥한 경작지 토양에서는 ha 당 백만 마리가 넘게 나타나기도 한다. 지렁이는 토양 중에 통로를 만들어 공기와 물의 이동을 돕고, 유기물을 토양으로 끌어들이고 섞어서 토양을 입상구조로 만든다. 지렁이의 위에서는 mucoprotein이 생성되어 배설물에 섞여 나오는데, 이것은 토양 입단의 안정성에 기여하며 섞여 들어간 유기물은 다른 생물의 에지원으로 제공된다. 지렁이는 토양의 습도 조건에 민감하여 토양이 물로 포화되면 지표면으로 나오거나 다른 곳으로 이동하고, 표층이 건조해지면 더 깊은 곳으로 들어간다.

⑧ 톡토기
 톡토기는 토양의 낙엽층에 매우 풍부하게 존재한다. 주로 죽은 식물이나 동물의 잔해, 유기물, 균사체 등을 먹는다. 톡토기는 진드기, 작은 딱정벌레, 지네 그리고 작은 거미의 먹이가 된다.

⑨ 진드기
 진드기는 주로 죽은 유기성 잔해를 먹는 매우 작은 생물이다. 일부는 육식성으로 선충류, 톡토기, 곤충알 등을 먹는다. 흔한 개 진드기는 몸집이 큰 진드기 종류이다.

⑩ 노래기와 지네
 토양동물 중 두 그룹인 노래기와 지네는 많은 다리를 가진 것이 특징이다. 이들은 산림토양에서 가장 흔하게 볼 수 있다. 지네는 신체적으로 감당할 수 있는 대부분의 동물을 먹는 육식성 포식자인 반면, 노래기는 죽은 유기물의 주된 분해자 역할을 한다.

⑪ 민달팽이와 달팽이
 육상 연체동물인 민달팽이와 달팽이는 토양의 환경조건에 극도로 민감하다. 그들의 분포는 일정하지 않고 다양하며, 토양습도가 높고 차가운 곳에 주로 서식한다. 그들의 먹이는 다양하며 살아있는 식물로부터 죽어서 분해 중인 유기물까지 포함된다. 일부는 지렁이나 다른 달팽이를 먹기도 한다. 이 연체동물도 지렁이처럼 mucoprotein을 생성하여 토양구조가 강화되는 데 기여한다.

⑫ 개미, 벌, 말벌
 개미는 많은 유기물을 운반하고 토양 표면 바로 밑에 식량을 저장함으로써 유기물을 토양에 혼합하여 토양 표면을 비옥하게 한다. 개미의 굴 파는 습성은 토양을 흩트리고 집 짓는 과정에서 토양이 지표면 위로 옮겨져 토양을 섞는 역할을 한다. 그 결과 토양구조와 통기성이 향상된다. 개미는 주로 다른 곤충을 포식하지만 식물의 조직이나 유기물 잔해를 먹이로 저장하기도 한다. 또한 어떤 개미는 그들의 지하 통로에서 균을 재배하여 먹이로 한다. 토양에 굴을 파는 벌이나 말벌은 토양에 비슷한 영향을 주지만 개미처럼 그 수가 많지는 않다.

⑬ 생쥐, 들쥐, 뾰족뒤쥐, 두더지
 생쥐나 들쥐는 주로 산림의 낙엽층에 굴을 판다. 이 과정에서 유기물이 물리적으로 파괴되고 미생물에 의해 분해되기 쉬운 상태로 된다. 또한, 뾰족뒤쥐와 두더지는 더 깊은 곳에 굴을 파는데, 사실상 앞을 볼 수 없는 두더지는 일생을 토양 속에서 보낸다. 후자의 두 동물은 식물 뿌리, 땅벌레, 지렁이, 민달팽이, 달팽이를 먹는다. 두더지는 지렁이의 천적이며, 뾰족뒤쥐와 두더지의 굴 파는 행동이 잔디에 이롭다고 생각하는 사람은 많지 않다.