무기화

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

무기화와 부동화. 영양소의 무기화와 부동화는 늘 동시에 일어난다. (출처: 박상규)

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식물 낙엽 분해 초기에는 질소 잔존율이 높아 부동화가 많이 일어나기에 순 무기화 속도는 느리다. 하지만 분해가 진행되면서 상대적으로 목질소(리그닌)의 비율이 높아지고 탄질비가 높아지면서 무기화 속도는 부동화 속도를 넘어서서 무기화 속도는 빨라진다.¹⁾

1차생산성과 분해 과정은 서로 상호작용하며 관여한다.¹⁾ 순무기화 속도가 높은 곳에서는 토양질소의 가용성이 높고 이는 육상식물의 1차생산성에 직접적인 영향을 준다. 1차생산성이 높으면 낙옆을 통해 토양으로 다시 반환되는 질소의 양도 많아지게 된다.²⁾ 또한 질소의 무기화 속도가 높으면 식물잔해의 질 즉 탄질비(탄소대 질소의 비율)이 낮아지고 이는 다시 높은 영양소(질소) 무기화 속도로 이어진다.²⁾ 토양 생태계에서 식물잔해의 탄질비는 50: 1~100:1에 이르고, 균류와 세균 등 토양 분해자의 탄질비는 10: 1~15:1로 매우 큰 차이가 난다.¹⁾ 식물잔해의 탄질비는 분해 미생물에 대해 먹이 질의 지표가 되고 분해로 인한 무기화 속도에 영향을 준다.

1. 강혜순 외 옮김 (2016) 생태학, 9판. 라이프사이언스
2. Pastor J, Aber JD, McClaugherty CA et al. (1984) Aboveground production and N and P cycling along a nitrogen mineralization gradient on Blackhawk Island, Wisconsin. Ecology 65: 256-268