칼륨의 순환과 평형

 칼륨은 식물 생리활동 가운데 가장 중요한 원소의 하나이다.

  칼륨의 생리기능은 다방면적이고 식물 수분과의 관계가 밀접하다. 칼륨은 세포의 함수량을 유지할 뿐 아니라 세포 팽창압력에 영향을 미쳐서 식주가 똑바로 서있게 한다. 또 기공(氣孔)의 확장 정도를 조절할 수 있고 증산량(蒸散量)을 억제한다. 칼륨은 수분과 각종 동화산물(同化産物 assimilation products)을 식물체내에서 장거리 운송하는 작용을 하며 식물의 항한성(抗旱性)을 향상시킬 수 있다. 칼륨은 세포내의 산 알칼리 평형을 유지하며 각종 유기산과 무기산의 음이온 평형을 유지한다. 칼륨은 60여 효소의 활성제이다.

  칼륨은 세포가 생장하는데 중요하다. 세포벽의 두께를 증가시켜 작물의 항도복(抗倒伏), 항병충(抗病蟲)을 강화시킬 수 있다. 날씨가 저온일 때 다량의 칼륨이온이 세포 속에 들어가 당분과 함께 식물의 내한성(耐寒性)을 강화시킨다. 칼륨은 개화착과율을 높이고 낙화낙과를 방지하며 또 최화(催花)시킬 수 있다. 칼륨은 작물의 개화와 결실을 촉진하여 좀 일찍 여물게 한다. 칼륨을 품질원소라고도 칭하는 것은 과실과 채소의 품질을 향상시키고 신선기간을 연장시키는 효과가 뚜렷하기 때문이다.

 식물은 칼륨이온의 형식으로 칼륨을 흡수한다. 칼륨은 주로 짚과 엽신(葉身 leaf blade) 속에 집중되어 있으며 자실(籽實) 가운데는 비교적 적다.

 칼륨은 식물체 속에서의 활동성이 아주 강해서 노쇠조직이 어리고 여린 조직으로 쉽게 전이(轉移)된다. 칼륨이 결핍된 그루는 우선 쇠한 잎의 엽단(葉端 leaf apex)과 엽연(葉緣 leaf margin)이 누렇게 말라 죽으며 점차 엽맥 (葉脈 leaf vein)간의 조직으로 확산된다. 증상은 아래 부분의 엽신에서 윗부분의 엽신으로 만연된다.

 칼륨 과량 현상은 아주 드물다. 칼륨이 과량되면 식물의 과실이 비교적 작다. 어떤 때는 칼륨 과량으로 칼슘과 마그네슘이 결핍되기도 한다.  

 칼륨은 보통 토양-식물-동물계를 순환한다. 초식동물 체내에 들어간 칼륨은 대부분 식량의 자립을 먹는 동물 체내에 들어간 칼륨보다 많다. 토양 속에 칼륨을 제공하는 광물은 주로 장석(長石)과 운모(雲母)이다. 미생물의 활동이 그것을 분해하여 수용성 칼륨이온을 방출한다. 토양의 온도. 습도. 통기성 . pH값 . 미생물 개체군과 수량 등 조건은 칼륨이온을 방출하는 가속율과 수량에 영향을 미친다. 수용성 칼륨이온은 토양 점토입자(clay particle) 위에 쉽게 부착 고정되어 물에 씻겨 유실되는 것이 많지 않다. 칼륨비료를 토양에 시비한 후에 만일 제때 흡수 이용하지 않으면 아주 빨리 토양 속에 고정되어버려 미생물이 분해한 후에나 다시 이용할 수 있다.

 유기비료 가운데 칼륨의 함량은 일반적으로 높지 않다. 그 가운데 칼륨 함량이 상대적으로 높은 것은 작물의 짚으로 만든 퇴비와 초식동물의 똥이다. 닭똥에는 칼륨 함량이 비교적 낮다.

 칼륨광산은 지하의 고체 소금광산과 사호(死湖) . 사해(死海)의 간수형식으로 존재하고, 염소화합물 . 황산염 . 질산염 등 형태가 있다. 염화칼륨비료는 직접 소금광산과 간수 가운데 뽑아내면 원가가 저렴하다. 캐나다와 러시아에서의 생산량이 많다. 염화칼륨은 토양 속에 염화이온이 잔류하기 때문에 염소를 금하는 작물(사탕수수 . 고구마 . 감자)에 사용해서는 안 된다. 염화칼륨을 장기적으로 사용하면 토양의 염분지수가 높아져서 토양의 칼슘이 결핍되거나 땅이 굳어지거나 산성으로 변하게 되니 석회와 칼슘비료를 배합하여 시용해야 한다. 대다수의 기타 칼륨비료의 생산은 모두 염화칼륨과 관계가 있다. 

  황산칼륨비료는 토양 속에 황산근이온이 잔류하기 때문에 장기적으로 사용하면 토양의 염분지수가 높아지고 땅이 굳어지며 산성으로 변하기 때문에 반드시 석회와 칼슘마크네슘인비료와 배합하여 시용해야 한다.

 논에는 황산칼륨을 시용해서는 안 된다. 물에 잠긴 상태에서 염화환원전위가 낮아져서 황산근이온은 쉽게 황산물로 환원되기 때문에 식물 근계가 중독되어 검어진다.

  황산칼륨비료는 모든 칼륨비료 가운데 식물이 흡수 이용하는데 가장 적합한 칼륨비료이다. 그 염분지수가 낮고 잔류하는 이온이 없다. 질소칼륨원소의 중량비는 1:3으로 바로 각종 작물의 질소칼륨의 양분흡수비율이다. 황산칼륨은 용해성이 좋아 관개 추비할 수 있을 뿐만 아니라 엽면(葉面)에 뿌려 시비할 수 있다. 영양액을 배합 제조하는데 있어 황산칼륨은 없어서는 안 된다.