Determination of Sulfur Requirement to Adjust pH of Alkaline Soil by Buffer Curve Method

알칼리성 토양 pH 교정시 완충곡선법을 이용한 황 시용량 결정

To determine application rate of elemental sulfur to adjust pH of alkaline soil, buffer curve method was investigated. The elemental sulfur required to control pH 8.3 to pH 6.3 by buffer curve calculation was treated in two soils of silty loam and sandy loam, and the sulfur-mixed soils were moistened with 50% of water holding capacity during incubation of 6 weeks at $30^{\circ}C$. Soil pH was lowered with incubation and reached to target point after 4 weeks of incubation, and elemental sulfur was oxidised entirely to sulfate. This means that buffer curve has the accuracy to determine sulfur application rate in alkaline soil. However it is estimated that application rate of sulfur should be carefully determined in the field scale. Excess application of elemental sulfur resulted in extremely low soil pH and caused the hinderance of lettuce growth by nutritional imbalance and ion toxicity. To simplify the determination procedure of sulfur requirement, buffer curve method by addition of 0.1N-HCl solution as unit of mL was developed, it was compared with theroutine methods which diluted $H_2SO_4$ solution and $Ca(OH)_2$ are added as cmolc per kg soil to adjust each pH step. Buffer capacities, cmolc kg $soil^{-1}$ $pH^{-1}$, calculated from two buffer curves were not significantly different. The result indicates that buffer curve method by 0.1N-HCl can be used to adjust high pH of alkaline soil.

본 연구는 황 원소를 이용하여 시설재배지의 일부 토양에서 나타나는 알칼리 반응을 교정하고자 실시하였다. 황 원소의 산화와 토양 pH에 미치는 효과를 살펴보기 위하여 토양 pH 8.3을 6.3으로 낮추는데 소요되는 황 시용량을 완충곡선으로부터 계산하여 황 소요량의 1~10배 수준까지 첨가하고 50% water holding capacity에 해당하는 수분을 가한 다음, $30^{\circ}C$로 유지되는 항온실에서 정치하였다. Incubation 동안 1주 간격으로 토양 pH 및 sulfate-S의 생성량을 조사한 결과, 토양 pH는 최초의 8.3에서 4~6주 사이에는 목표 pH인 6.3 부근으로 감소하였고, 이 때의 sulfat-S의 생성율은 100%를 상회하여 완충곡선법을 이용한 황 시용량 결정법이 적절함을 확인하였다. Pot 재배시험 결과, 중화량에 해당하는 황시용구의 토양 pH는 중성부근에 이르렀으나 상추수량은 무처리구와 차이가 없었으며, 목표 pH로 낮추기 위한 황 소요량의 약 3배 이상 과량 첨가한 처리구의 토양 pH는 4.8 수준으로 급격히 감소하고 토양중 추출성 미량원소의 농도가 증가하여 상추 수량은 현저히 감소하는 한편, 식물체중 N/S비율의 감소가 나타나 과다한 황 시용으로 토양 양분의 불균형화 및 작물의 수량감소를 초래하였다. 따라서 토양 pH 조정을 목적으로 황 원소를 시용할 경우 정확한 시용량을 준수하고, 토양에 존재하는 기존의 sulfate-S 농도가 높을 경우에는 분시를 통하여 토양내 sulfate-S 농도가 일시적으로 크게 증가하지 않도록 관리해야 할 것으로 판단되었다. 또한 liming의 경우 포장에서는 실내나 pot 조건과 다르게 포장의 석회인자(Liming factor)를 구하여 석회시용량을 조절하는 것과 같이 토양의 pH를 낮추는 경우도 포장의 acidifying factor에 관한 별도의 연구가 필요할 것으로 생각된다. 한편 완충곡선법을 이용한 황 시용량 결정법을 보다 단순화하기 위하여 0.1N-HCl을 이용한 완충곡선법을 고안하였으며, 이 방법은 토양산도를 목표 pH까지 저감시키는데 소요되는 0.1N-HCl의 량을 구하여 제안된 계산식에 적용하면 쉽게 황 소요량을 구할 수 있으므로 알칼리성 토양 상토 및 호산성 작물재배토양의 pH조정에 이용 가능할 것이다.