부동화

부동화는 무기화가 일어나는 곳에서 미생물 분해자가 무기 영양소를 흡수하는 과정을 말한다. 무기화(mineralization)는 죽은 유기물이 분해되면서 분해자인 세균과 진균류에 의해 질소와 다른 원소를 무기 형태로 변화하는 것을 말한다. 분해과정에서 부동화와 무기화는 동시에 일어나므로 무기화 속도와 부동화 속도의 차이가 토양으로 무기영양소가 공급되는 속도, 즉 순무기화 속도(net mineralization rate)가 된다.

무기화와 부동화. (출처: 박상규)

목차

질소가 부동화될지 무기화될지는 식물 잔해의 탄질비(C: N 비)가 결정한다.¹⁾ 보통 토양으로 들어오는 식물잔해는 모든 탄소를 동화하기에는 부족한 질소 함량을 가지고 있다. 초기 탄질비가 30: 1 이상인 경우 토양 미생물은 무기 질소를 흡수하는 부동화를 하고 무기화속도는 떨어진다.²⁾ 이런 미생물로의 질소 부동화는 식물 생장에 필요한 질소를 부족하게 할 수 있다. 분해를 통해 이산화탄소가 배출되면 유기물의 탄질비는 점차 낮아지게 되고 미생물의 무기 질소 요구는 줄어든다. 초기 탄질비가 25: 1 이하인 경우 분해가 지속되면 순 질소 무기화가 일어난다.

식물 낙엽 분해 초기에는 질소 잔존율이 높아 부동화가 많이 일어나기에 순무기화속도는 상대적으로 느리다. 분해 초기의 용탈기 이후에는 미생물 분해자가 식물잔해 밖의 질소를 부동화함에 따라 질소 함량이 증가한다. 이런 현상이 관찰되는 이유는 분해를 연구하는 낙엽주머니 속에 남아 있는 유기물에는 식물 뿐만 아니라 분해 활동을 하거나 죽은 미생물도 포함되어 있기 때문이다. 하지만 분해가 진행되면서 상대적으로 리그닌의 비율이 높아지고 탄질비가 높아지면서 무기화속도는 부동화속도를 넘어서서 순무기화속도는 빨라진다.³⁾

분해 중인 식물잔해의 질소 함량이 시간에 따라 변화하는 양상. (출처:박상규)

1. McLaren RG, Cameron K (1996) Soil Science: Sustainable production and environmental protection, 2^nd ed. Oxford University Press.
2. Janssen BH (1996) Nitrogen mineralization in relation to C: N ratio and decomposability of organic materials. Plant and Soil 181: 39-45
3. 강혜순 외 옮김 (2016) 생태학, 9판. 라이프사이언스