A100_001_질소 일반

질소일반

 

일반사항

질소는 모든 식물의 부분을 구성하는 단백질의 중요한 구성요소이며, 클로로필 분자구조의 부분이기도 하다. 부족한 나무는 수세가 약하고, 잎이 연해지며, 연한 녹색이 된다. 이와는 대조적으로 질소가 많은 나무는 크고 진한 녹색의 잎, 빠른 신초성장, 그리고 크고, 보다 조밀한 엽면적을 가질 것이다.

질소는 토양의 유기물으 한 부분이고, 토양수용액 속에 있으며, 대부분은 질산태 질소(NO3)의 형태이다. 질산태질소는 비나 관수에 의해 이동하고 유실된다. San Joaquin Valley 토양에서 유기질소의 공급원은 상대적으로 낮은 유기물질의 비율에 의해 제한되며, 이것은 적게 남아 있는데, 이유는 따뜻하고, 관수가 되는 환경에서 유기물질이 빨리 분해되기 때문이다. 건포도원 토양은 전형적으로, 사질 토양에서는 적지만, 0.5~1.0%의 안정된 유기물을 포함한다. 이것들의 대부분은 전정지와 초목이 투입되는 토양상부 1피트 이내에 있다. 경험으로 보아 에이커당 5~10파운드(5.5~11kg/ha)가 매년 안정된 유기물로 부터 양분화 된다. 결과적으로 질소 비료는 보통 필요하며, 특히 사질토양에서는 그렇다.

 

문제의 발생

토양의 질소요구는 토양 형태, 시비 이력, 보호작물로 부터의 질소, 그리고 관수용 물, 관수관행, 포도 품종과 대목, 궁극적으로 포도 성장과 잎의 발달등을 위한 기능이다. 사질 혹은 토심이 낮은 토양에서 질소는 거의 항상 필요로 하고, 특히 선충이나 필록세라가 뿌리의 건강에 영향을 미치는 장소에서 필요로 한다. 새로 개원한 포도원은 종종 많은 질소를 요구하는데, 이유는 제한된 근군 때문이다. 입자가 가는 토양에 토심이 깊어지면 요구량은 줄어든다.

이전에 알팔파 재배 혹은 질소를 시비한 간작은 새로 개원한 포도원에서 질소에 대한 요구량을 최소로 할 것이다. 일부 건포도원은 우물물로 관수를 하는데, 이것은 이들 물의 질산태 질소함량으로 인해 상당히 많은 질소가 포도원에 공급되게 된다.

수세가 강한 선충 저항성 대목 ‘Ramsey’ (‘Salt Creek’), ‘Freedom,’ 그리고 ‘Harmony’에 접목한 나무는 강한 수세와 강한 근군으로 인해 질소에 대해 적게 요구한다. 특히 Freedom은 수세의 질소 함량을 증가시키는 것으로 알려졌다.
너무 많은 질소로 인한 포도원의 문제점들이 너무 적어서 생기는 문제점들보다 흔하다. 이것은 질소시비의 용이함, 성장이 좋지 않음에 대한 종합치료로서의 효과, 그리고 상대적으로 질소를 부분적으로 시비하는 것의 불편함등이 부분을 차지한다. 아주 쉬운 방법은 전체에 고루 뿌리는 것이지만, 만약 전면에 주는 것이 특정 부분에 너무 많은 질소가 있게 할 수 있다면, 부분적으로 주는 것이 필요하다. 일단 질소가 많은 부분이 확인이 되면, 성장이 적당한 수준에서 원하는 수준이 될 때까지 그 부분에는 더 이상의 비료를 주지 않는다. 여기에는 2~3년이 걸릴 수 있으며, 특히 입자가 가는 토양에서는 그렇다.

증상과 진단

질소부족은 잎에 나타나는 증상으로는 진단하기가 어렵다. 증상은 부족이 심해질 때까지는 쉽게 인지되지 않으며, 잘 나타나지 않는다. 일정하고 연한 녹색에서 노랑색의 잎 색 및 줄어든 성장등으로서 증상을 나타낸다.[Plate 14.1] 아주 흔하게, 포도나무에서 질소가 낮은 유일한 증거는 수세가 줄어드는 것이다.

평가를 할 때 항상 수세가 약한 다른 가능성을 생각하라. 경토층(Hardpan), 토양의 다져짐, 그리고 좋지 않은 투수성 같은 토양 문제가 우선적으로 성장을 억제하는 요인일 수 있다. 뿌리해충(선충, 필록세라)도 또한 뿌리의 발달을 심하게 제한할 수 있다. 이런 조건들이 존재하는 한, 질소시비는 포도의 성장을 촉진하는데 있어 제한적이다. 

과도한 질소의 증상은 부족증상보다 구분하기가 쉬우며, 과도한 질소는 수량과 품질에 나쁜 영향을 줄 수 있다. 영향을 받은 나무의 잎은 무성하며, 크고 진한 녹색의 잎을 가진다. 신초는 아주 빨리 자라고, 절간이 길며, 납짝하게 되는 경향을 가지며, 전정시에 나쁜 등숙을 가지는 경향이 있다. 부초가 강하게 발당하고, 더 나아가, 안쪽에 그늘을 동반하는 두터운 수관을 만들게 된다. 그늘진 안쪽잎은 광합성 부족으로 노랗게 될 수 있다.

개화시 착립이 감소될 수 있다. 좋은 가지를 선택할 수 없고, 줄어든 꽃눈 때문에 수량이 감소한다.  높은 물포도 증상은 많은 질소와 연관이 있다. 흰가루병, Phomopsis Cane and Leaf spot 그리고 여름 과방 부패 같은 곰팡이병 문제들이 높은 질소의 수세강한 수관에 의해 가속화된다.

수관내 과도한 그늘이 없이 충분히 덕을 채울 정도가 되는 나무는 충분한 질소를 공급받는다.  건강한 나무는 수관에 약간 틈을 가지며, 최소한 20%의 과방과 안쪽의 잎은 특정시간에 직사광선에 노출되어야 한다. 이 노출은 각각의 잎이 간헐적인 형태로 햇빛을 받을 수 있게 한다. 완전히 그늘진 곳에 있는 잎은 바람직하지 않다. 광합성을 위해 3개층의 잎보다 많은 것은 과도하다고 여긴다. 재배자로서 신초성장의 정도, 결과지의 품질 및 등숙도, 착방율, 그리고 안쪽에 있는 잎과 과방의 노출에 따라 수세의 정도와 수관의 조건을 반드시 판단해야 한다.

 

시비관행(Fertilizer Practice)

에이커당 10톤(22톤/ha)의 톰슨씨드리스 포도의 수확은 대략 30파운드(33kg/ha)의 질소를 제거한다. 이론상, 이것은 에이커당 질소의 량이며, 이것은 평균 또는 평균 이상을 수확하는 건포도원에서는 매년 공급해주어야 할 필요가 있다. 질소는 여러 공급원에서 나오는데, 낙엽이나 전정지에서 재활용된 질소를 포함하는 토양의 잔류 질소, 포도나무의 영구적인 부분, 특히 뿌리에 저장되어 있다 이동되어진 질소, 우물물이나, 보호작물, 질소 비료의 시비등이다.

비료의 요구량을 평가할 때 모든 이러한 질소의 공급원을 생각해야 한다. 포도원에서 질소 사이클의 동적 시스템은 포도 질소 요구에 있어서 갑작스런 변화를 방지하며, 공급에 있어 "완충"역할을 제공한다.  얼마나 많은 질소를 줄것인가 결정하는 것은 양과 질간의 일종의 타협이다. 부족한 나무는 수량은 작지만 과일 성숙은 아주 좋다. 적절한 질소 상태를 가진 나무는 최고의 수량과 적정한 과일성숙을 이룰 것이다.

적정수준을 넘어서는 질소 공급은 과일 성숙을 늦추고, 수량증가는 없으면서 낮은 건포도 품질이 될 것이다. 예를들면, 톰슨 씨드리스에 대한 4년간의 질소 시비 연구(1988– 1991, UC Kearney Agricultural Center)에서, 연구원들은 매 에이커당 25파운드(28 kg/ha)의 질소비료 증가에 대해 수량의 증가는 없으면서 고형분의 수준이 0.6°Brix 낮다는 것을 관찰하였다. 기류선별기(Airstream Sorter)에서 B등급 이상의 건포도 비율이 매 25파운드의 질소 증가에 대해 약 5%정도 떨어졌다. 

포도나무의 요구량을 충족시키기 위해 주는 질소 비료의 정도는 많은 포도원에서의 시험 및 다년간의 재배자들의 경험에 근거한다. 포도에서 관수방법의 변화 및 질소 역학관계에 대한 지식은 질소 비료 효율의 큰 증가 및 시비 정도를 줄이는 것을 가능하게 하였다. 이것은 매일 단위의 관찰 및 증발 조건에 관한 과거의 데이타, 토양 수분 감시장치의 사용, 점적관수 기술의 채용, 그리고 포도나무의 질소 사용과 건포도 품질 영향에 관한 큰 지식 등을 기초로 한 개선된 관수계획의 결과이다.  많은 경우, 재배자들은 과거 질소 사용량 대비 50% 또는 그 이상을 줄일 수 있게 되었다. 

질소 비료 효율성 개선을 위한 두 가지의 가장 중요한 관행은 점적관수의 도입 및 시비 시기의 개선이다. 점적관수 장비를 통한 시비는 나무의 흡수와 요구가 최대일 때를 조금 넘는 양의  질소를 주게 한다. 비료는 근군이 최대인 영역에 직접 주어진다. 

점적관수는 관수가 식물 수분사용량을 넘지 않는 한 유실을 최소화 한다. 이와는 대조적으로 과잉관수의 경향을 가지는 도랑(Furrow Irrigation)이나 전면 관수(Flood Irrigation)는 낮은 질소 사용 효율의 원인이 된다. 

 [Flood Irrigation ; 전면 관수] 

 [Furrow Irrigation ; 도랑관수]

우리는 또한 Furrow Irrigation하에서 질소시비의 효율을 개선하기 위한 시비 시기에 대해 배웠다. 가장 중요한 것은 겨울 및 이른 봄 질소 시비를 피하는 것이다. 이 비료는 이기간 동안에는 유실되기가 아주 쉬우며, 특히 서리 예방을 위해 간수할 경우에 그렇다. 또한 포도나무는 초기 생육을 위해 뿌리 또는 나무의 다른 영구적인 부분에 저장된 질소에 많이 의존한다. 이것은 발아기에 토양질소에 대한 요구를 최소화 한다. 결과적으로 질소는 늦은 봄 서리 위험 기간 이후 나무의 흡수 및 요구가 증가할 때가 최적의 질소 시비 시기이다. 좋은 시비 시기는 개화 후 착립단계 때이다. 

수확후는 또 다른 좋은 때이다. 수확후 시비는 다음해의 성장을 떠받치기 위한 저장을 위해 포도나무에 가장 많은 질소를 공급하며, 전반적인 사용기간 중에서 꽤 효율적이다. 수확후 시비는 식물의 흡수 및 저장을 위한 따뜻한 가을기후를 이용하기 위해 수확후 가능한 한 빨리 관수와 함께 시비되어야 한다. 나무는 또한 이 목적을 위해 완전하고 기능을 하는 잎을 가지고 있다. 포도가 익는 동안은 시비를 피하는데, 당의 축적을 지연시킬 가능성을 가직 있기 때문이다. 또한 , 이때는 과일 그 자체가 질소를 축적하는 때이며, 이것은 건포도에서는 아무 가치가 없다.

이것은 특별히 사질토양에서 사실이고, 또 약한 장소는 추가적인 부분 시비에 따른 이득을 본다. 예를들면, 사질토양의 포도원에서 비료의 일부는 착립때, 나머지는 수확후에 시비되어질 수 있다.  또 다른 접근은 착립때 포도원 전면에, 그런 다음 약한 영역에만 수확후 시비를 할 수 있다. 이것은 정상적으로 성장하는 영역에 충분히 공급함과 동시에 약한 부분에 대해서는 더 주는 것이다. 

질소비료의 주요한 형태와 이들의 특성은 표 14.1에 열거하였다. 포도원에서 무수 암모니아를 사용하는 것은 줄어들었는데, 가격과 살포장비의 이용성 때문이다. 액상비료들은 인기리에 증가하고 있는데, 이유는 다루기의 용이함과 편리성 때문이며, 이것들은 점적관수 장비를 통해 시비되어질 수 있다. 그러나 일반적으로 비료의 선택은 비용에 대부분 의존한다. 질산태 형태는 토양에서 쉽게 이동하며, 질소를 식물이 즉시 이용할 수 있다면 선호되어질 수 있다. 그렇지 않으면, 암모늄과 요소 형태가 바람직하다. 따뜻하고 습한 토양에서, 이들은 시비후 수일 이내에 질산태 질소로 변환될 것이다. 요소와 암모늄 형태는 항상 토양 표면 아래에 파고 넣거나 또는 바로 투입해야 하는데, 이유는 이들이 표면에 그대로 있으면 휘발되어 없어지기 때문이다. 질소비료의 잠재적인 산성화는 산성토양에 시비될 때 반드시 고려되어져야 한다. 이것은 각 비료 1파운드의 질소등가량을 중화하기 위해 필요한 순수 석회의 량으로서 표 14.1에 나타내었다.

형태	질소제품	질소 함량	1lb 질소당 비료 상당량*	장단점	산성화 정도+
가스	무수암모니아	82	1.22	(a) In irrigation water: fertilizer distribution 1.80 is only as uniform as water penetration down furrow runs; some surface losses into air. (b) Soil injection: some loss if soil is trashy, cloddy, dry, or sandy. Special equipment required for application.	1.8
고상	황산암모늄 (유안)	21	4.76	Acid residue suitable for alkaline soils but is undesirable in acid soils.	5.24
	질산암모늄	33.5	2.98	High N analysis; half immediately available as nitrate and half delayed as ammonia.	1.82
	질산칼슘	15.5	6.45	Immediately available and no soil surface volatilization loss. Contains 19% calcium; non-acidifying. Higher cost per lb N than other dry forms.	1.29 B†‑
	요소	46	2.17	Highest N analysis; cost competitive.	1.56
액상	액상 암모니아	20	5.0 (0.66 gal)	Has lower free ammonia than anhydrous and requires less-expensive application equipment. Direct soil injection need not be as deep as with anhydrous.	1.8
	CAN-17 (calcium ammonium nitrate)	17	5.92 (0.47 gal)	Contains two N forms + ~8% calcium; low acidification potential.	0.53
	UAN-32 (urea ammonium nitrate)	32	3.12 (0.28 gal)	High N analysis. Contains three N forms to extend availability.	1.78
	Urea solution	23	4.37 (0.46 gal)	Can be cost competitive.	1.56
	Ammonium nitrate solution	20	4.98 (0.47 gal)	Contains two N forms: half immediately available and half delayed.	1.82

* Multiply pounds elemental N desired per acre (or kg N/ha) by this factor to also determine pounds of fertilizer per acre (or kg fertilizer/ha). Example: 50 lb N/acre (56 kg N/ha) of ammonium sulfate. 50 × 4.76 = 238 lb fertilizer/acre (56 × 4.76 = 267 kg fertilizer/ha).
†B= Provides a basic residue as lime rather than an acid residue.

+ (lb pure lime [CaCO3] to neutralize fertilizer per lb nitrogen)

[표 14.1] 질소비료의 특성

요소나 암모늄, 특히 황산 암모늄 같은 높은 산성화정도를 가진 것은 pH가 6이하인 토양에서는 피해야 한다. 표 [14.2]는 권장 질소 비료의 양을 나타낸다.

Vineyard conditions	Rate (lb N per acre)*		Application timing
	Furrow	Drip	Furrow	Drip
Vigorous vines with some excess growth.	0	0
Medium vigor vines with an adequate canopy; medium- to fine-textured soils.	20–40	10–25	Apply in late spring and/or postharvest. A portion can also be applied postharvest.	Apply 2–5 lbN/ac weekly in spring.
Below average vigor vines; inadequate canopy for trellis; sandy soils	50–60	30–40	Split applications preferred: apply 2× in late spring to early summer or 1× in spring plus 1× postharvest.	상동

[표14.2] 도랑 및 전면관수하는 건포도원에서의 권장 질소 시비량(kg/ha = lb/Acre*1.12)

*To convert from pounds nitrogen per acre to kilograms nitrogen per hectare, multiply by 1.12.

점적관수의 정도는 도랑 관수에 비해 낮은데, 이유는 비료효율에 있어 잠재적인 차이 때문이다. 점적관수에서는 시간이 감에 따라 조금씩 증가하여 질소를 시비한다. 이것은 좋은 관수관리하에서 비료 효율은 증가되지 않지만, 만약 포도나무의 수분 요구가 때때로 초과하면 유실에 의한 손실은 줄어들 것이다. 조금씩 증가시키는 시비[역주 ; 관수량의 증가에 따른 시비량의 증가임, 즉 남는 물은 흘러가게 됨]는 또한 때때로 잎에 과도한 질소 축적이 예상될 때 질소의 가용성을 감소시키는데 도움을 줄 수 있다. 과도한 질소의 원인이 되는 일시적인 장애는 봄철 따뜻하고 찬 기후의 교대 변화와 연관이 되어있다.

이런 양들은 우물물의 질산태 질소량에 마추어져야 한다. 모든 우물은 일정부분 질산을 함유고고 있는데, 포도원의 요구량을 넘는 수준까지 이른다. 영리실험실에 의한 수질 분석은 질산태 질소의 함량을 ppm으로 알려준다. 

2.73(NO3-N에 대한)이 곱해진 이 값은 1에이커-피트당 (pound N/Acre.foot)질소의 파운드수를 알려준다.(1.53을 곱한 것은 ppm NO3-N을 kg N/1000m3으로 변환한다.) 예를들면, 1acre-foot의 물이 5ppm의  NO3-N을 함유하고 있다면 13.7파운드의 질소(5*2.73=13.7)가 된다. 이것은 에이커당 40파운드가 넘는 질소를 포도원에 공급할 것이며, 3acrefeet의 물이라면 대부분 포도원의 질소요구량을 충족시킬 것이다. 

과도한 질소의 문제는 종종 5ppm을 넘는 NO3-N을 가지는 지하수와 연관이 있다. 선충저항성 대목인 Ramsey(Salt Creek), Freedom, 또는 Harmony등에 접목한 나무는 질소 시비에 있어 특히 주의해야 한다. 이들은 과도한 수세가 되기 쉽고, 보통 질소 비료를 필요로 하지 않는다. 수세가 강하고 조기성숙종인 DOVine품종 또한 아주 적른량의 질소만 흡수해야 한다.

 

유기물 질소(Organic Sources of Nitrogen)
분뇨, 포도찌꺼기, 그리고 시판되는 퇴비는 질소의 좋은 공급원이다. 이들의 가치는 질소 분석에 근거한 파운드당 질소의 비용을 계산하면 다른 시판 비료들과 비교되어질 수 있다. 그러나, 이들은 추가적인 가치도 있는데, 서서히 그리고 장기간의 질소 가용성 때문이다. 이러한 특성들은 쉽게 유실되는 사질토양에서 아주 훌륭한 가치를 지니는 질소공급원이 된다. 사용 첫해동안은 많이 투입하는데, 질소는 양분화가 느리게 되고, 그래서 포도 나무가 사용하게 되는 것도 느리기 때문이다.  

이전해로 부터의 점진적인 유기질소의 양분화에 따라 이러한 사용량은 해가 갈수록 감소되어질 수 있다. 유기질소원에 관한 상세한 정보는 UC ANR Publication 21505, Organic Soil Amendments and Fertilizers를 참고해라.

보호작물은 질소의 좋은 공급원이 될 수 있으며, 질소 가용성의 기간을 확장할 수 있다. 베치(Vetch, 완두) 또는 Bur Clover(콩과식물) 같은 겨울 콩과식물은 에이커당 20~125파운드(22~40 kg N/ha)의 질소를 가지고 있을 수 있으며, 이것은 재식면적, 성장 수준 또는 성숙도에 따라 다르다. 연구는 둘둘 말아놓은, 좋은 상태의 베치로 부터 나오는 질소는 에이커당 50파운드의 시판 질소(56kg/ha)비료를 시비하는 것에 상당하는 질소를 공급할 수 있다는 것을 보여준다. 이것은 수세가 약하거나, 사질 토양을 제외한 대부분의 포도원에서는 충분하다. 

보호작물에 의한 길어진 질소 가용성은 특히 사질토양에서 이점이 많다.  이러한 목적으로, 재배자들은 질소와 관련하여 Merced 호밀 또는 보리같은 곡류 사용을 고려할 수 있다.

곡류는 가을에 에이커당 50~80파운드(56~90 kg N/ha의 질소와 함께 파종하거나, 에이커당 25~40파운드(28~45 kg N/ha)를 재식된 이랑에 준다. 자라는 보호작물은 질소를 사용하고, 다음해 분해되면서 포도나무에 도로 내놓게 된다. 이것은 그렇지 않으면 겨울비에 유실될 질소를 잡아두게 하고, 관수를 하는 시기 전반을 통하여 질소의 가용기간을 확장한다. 

[A100_001] UCdavis