#4. Plant nutrition & fertiliser management (Arabica coffee manual for Lao-PDR)

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#4. Plant nutrition & fertiliser management (Arabica coffee manual for Lao-PDR)

상데쥬 2007. 1. 15. 13:03

[2006.05.18 14:03]

4장. 식물 영양과 비료주기

영양소는 생태계 내에서 순환한다. 우림(rainforest) 과 같은 각개의 생태계에서는 자체 영양소는 공급과 수요가 어느 정도 들어맞는다. 그러나, 상업적으로 식물을 재배하면 생태계에서 영양소가 계속 줄어들어가기 때문에 양분을 보충해 주어야 한다. 비료나 그 외 형태로 영양소를 공급하지 않으면, 커피를 생산하기 위해 줄어든 영양소만큼 커피 생산량 또한 낮은 채일 것이다. 그늘을 지울 필요가 없고 왜성종에다 높은 생산량이 특징인 Catimor 와 같은 품종은 적절한 영양소 공급과 물 공급이 이루어지지 않으면 바로 말라가거나 죽어버린다. 어느 정도 마른 것은 때맞추어 비료와 물을 공급하고 김매기를 함으로써 회복할 수 있다.

인디아에서 찾아낸 수치로는, 열매 6000kg (생두 1톤) 을 거두면 대략 질소(N) 40kg, 인(P) 2.2kg, 칼륨(K) 53kg 가 없어진다고 한다.

식물 성장에 필수적인 원소(영양소)로서는 16가지가 있다(아래 표). 세 가지 요소(탄소, 수소, 산소) 는 식물 조직의 94%를 차지하는데 물과 공기로부터 얻을 수 있다. 나머지 13가지 요소는 흙에서 얻는데, '대량영양소' 와 '소량영양소' 의 두 종류로 크게 나누어진다. 이들 용어는 영양소의 중요도에 따른 것이 아니다. 대량영양소는 식물 성장에 다량으로 필요한 것이고 소량영양소는 소량으로 필요한 것이다.

필수 광물질과 커피나무에 있어서 그들의 역할

광물질, 화학기호 - 용도

대량영양소

질소 (N) - 식물 성장, 단백질, 효소, 호르몬, 광합성
황 (S) - 아미노산과 단백질, 엽록체, 병에 대한 저항력, 씨앗 생성
인 (P) - 에너지원 요소, 뿌리발달, 결실, 개화
칼륨 (K) - 열매품질, 물 균형, 병에 대한 저항력
칼슘 (Ca)- 세포벽, 뿌리와 잎의 발달, 열매결실과 열매품질
마그네슘(Mg)- 엽록체(녹색), 씨앗의 발아

소량영양소

구리 (Cu)- 엽록체, 단백질 형성
아연 (Zn)- 호르몬/효소, 식물의 키
망간 (Mn)- 광합성, 효소
철 (Fe)- 광합성
붕소 (B) - 새 가지와 뿌리의 발달과 성장, 꽃과 열매의 발현과 발달
몰리브덴(Mo)- 질소동화작용
염소 (Cl)- 광합성, 호흡, 물 균형

흙과 잎 성분 분석

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견본을 검사하는 목적은 구역 내 흙의 최상이나 최하가 아닌 대체적인 모습(대표 견본)을 얻자는 데 있다. 비용을 줄이기 위해서는 커피나무의 나이나 외형이 같다는 조건하에서 2~4 헥타르 구역당 20개 지점에서 채취하여 뒤섞어 만들어 낸 견본 세 개면 적당하다.
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영양상태 조사를 잘 하는 데에는 흙과 잎의 성분 분석이 필요하다. 현재 라오스에서는 이쪽 관련 지원은 없지만 옆나라 타이의 Chiang Mai 지역 Mae Jo 대학과 국토개발부(Department of Land Development, DLD) 는 분석을 유료로 해 주고 있다. FAO 는 2005년 볼로벤 지역의 아라비카 농장의 흙과 잎 성분 조사를 Mae Jo 대학에 의뢰하고 있다.

흙 견본

그림 23. 견본을 채취할 곳에서는 잡동사니며 비료 등을 제거하나 흙은 벗겨내지 않는다.

150mm 까지의 깊이에서 견본을 채취한다.

- 잡동사니(잎 등) 을 견본채취 전에 제거한다. 흙은 긁어내지 않는다. (그림 23)
- 150 mm 깊이까지의 흙에서 송곳이나 가래로 견본을 채취한다.
- 흙을 깨끗한 바구니에 담는다.
- 2~4 헥타르당 최소한 20 군데에서 견본을 얻는다.
- 각 흙을 한데 모아 잘 섞은 후 다시 견본을 얻어 양을 줄인다.
- 모든 견본과 시험용지에 라벨을 붙인다.
- 샘플을 얻은 뒤에는
- 비료를 뿌린 뒤에는 견본을 채취하지 않는다. 이전에 뿌려둔 비료나 석회는 샘플을 얻기 전에 모두 긁어낸다.
- 그늘을 드리우는 나무 근처에서는 견본을 얻지 않는다.
- 서로 다른 크기 혹은 나이의 커피나무가 있거나, 흙종류, 비료, 혹은 그외 주요한 차이점이 있는 지역은 견본 채취를 구분해야 한다.
- 견본은 분석하기 전 말라 있어야 한다. 실험실에 건조대가 없으면 견본을 그늘 아래 비를 안 맞는 높은 곳에 종이가방이나 종이를 깐 위에 널어 천천히 말린다. 견본은 4~5시간 정도 공기에 노출시키면 마른다.

가능하다면, 흙 견본은 일년에 한 번 꽃이 피기 직전에 채취한다.

잎 견본

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잎 견본을 얻는 데 주요 목표는 가장 상태가 좋거나 가장 상태가 나쁜 것이 아닌, 나무의 평균적인(대표적인) 견본을 얻는 것이다. 헥타르당 40그루의 나무에서 거둘 수 있는데 분석비용을 줄이기 위해 견본은 이들을 뒤섞은 세 가지로 줄인다. 각 견본마다 최소 100 개 정도의 잎이 들어간다.
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그림 24. 잎 견본 채취

- 활발하게 자라고 있는 가지의 끝쪽에서 세번째 혹은 네번째의 잎을 견본으로 한다. 새 잎이 활짝 펴지지 않았다면 이는 쓰지 않는다.

- 견본은 매 해 꽃이 피기 전 같은 시기, 성장 단계의 것을 취한다.

- 2~4 헥타르 크기의 구역당 최소 40 그루의 나무에서 견본을 얻는다.

- 구역을 대각선으로 가로질러 견본을 얻는다.

- 평균 크기의 나무에서만 견본을 얻는다. 명백히 약하거나, 눈에 띄게 건강하거나 특이한 나무에서 견본을 얻지 않도록 한다.

- 가능하다면 견본은 잎에 가장 물이 많을 때인 아침에 얻는다.

- 손을 깨끗이 유지한다. 견본을 얻을 때는 담배를 피지 않도록 하며 비료나 흙이 손에 묻지 않도록 한다.

- 견본가방이 찢어질 수 있으므로 젖은 잎은 넣지 않는다.

- 잎쪽으로 작용하는 어떠한 종류의 비료이든 사용된 후에는 견본을 채취하면 안된다.

- 나무 크기, 나이, 흙의 종류, 비료, 그 외 주료 차이점이 나는 지역은 서로 견본을 달리해야 한다.

- 모든 견본과 시험용지에 라벨을 올바로 붙인다.

- 견본은 플라스틱제가 아닌 종이가방에 보관한다. 잎은 차가운 곳에 두되 얼지 않도록 한다.

- 견본은 1~2일 내 분석장으로 이동되지 않는다면 말려두어야 한다. 실험실에서는 보통 60~65도 정도로 두어 말라 부서질 정도로 건조시킨다.

일년에 한번 견본을 얻는다면 주로 개화 직전에 견본을 얻는다. 큰 농장에서는, 특히 영양문제가 발생하는 곳에서는 보다 빈번하게 (4개월마다 한 번) 견본을 얻는 것이 좋다.

볼로벤 고원에서는 흙과 잎 견본에 관해 15 가지 특성 조사가 이루어지고 있다. 결과는 출판물을 통해 나올 것이다.

잎과 흙 영양에 대한 최적 수준

흙과 잎 견본을 취한 후에는, 결과를 내어 세계의 커피농장에서 최적으로 나타난 수치와 비교하는 것이 커피 영양 계획을 세우는 데 중요하다.

잎 영양에 대한 최적 수준

영양소 - 최적 비율 (%)

N (질소) - 2.5~3.0
P (인) - 0.15~0.2
K (칼륨) - 2.1~2.6
S (황) - 0.12~0.30
Ca (칼슘) - 0.75~1.5
Mg (마그네슘)- 0.25~0.40
Na (나트륨) - < 0.05
Cu (구리) - 16~20 ㎎/㎏
Zn (아연) - 15~30 ㎎/㎏
Mn (망간) - 50~100 ㎎/㎏
Fe (철) - 70~200 ㎎/㎏
B (붕소) - 40~100 ㎎/㎏

흙 영양에 대한 최적 수준

영양소 (괄호안은 추출방법) - 제시된 최적 수준

산성도 (흙/물 비 1:5) - 5.5~6.0
유기물질 (Walkley Black) - 1~3%
전도성 (흙/물 비 1:5) - < 0.2 dsm
질산염 질소 (1:5 수용액 추출) - > 20 ㎎/㎏, 잎 분석이 더 적절함
인 (Colwell / bicarb) - 60~80 ㎎/㎏
칼륨 (아세트산 암모늄) - > 0.75 ㎎/㎏
황 (KCl-40) - > 20 ㎎/㎏
칼슘 (아세트산 암모늄) - 3~5 meq/ 100g
마그네슘 (아세트산 암모늄) - > 1.6 meq / 100g
알루미늄 (염화칼륨 추출) - 극미량
나트륨 (아세트산 암모늄) - < 1.0 meq / 100g
염소 (1:5 수용액 추출) - 250 ㎎/㎏
구리 (DPTA) - 0.3~10 ㎎/㎏
아연 (DPTA) - 2~10 ㎎/㎏
마그네슘 (DPTA) - < 50 ㎎/㎏
철 (DPTA) - 2~20 ㎎/㎏
붕소 (뜨거운 염화칼슘) - 0.5~1.0 ㎎/㎏ (사질토) / 1.0~20 ㎎/㎏ (진흙토)
양이온 교환력 - 3-5 사질토 / > 10 고밀도 토양
양이온균형 - 칼륨 (< 10%) / 칼슘 (65~80%) / 마그네슘 (15~20%) / 나트륨 (< 5%) / 알루미늄 (< 1%)
칼슘:마그네슘 비 - 3~5

** 추출방법에 따라 결과와 최적 수준은 달라짐

영양 공급 계획

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새 퇴비나 삭지 않은 과육은 썪는 동안 식물을 태우거나 흙 속 질소를 쓸 수 없게 할 수 있으므로 절대 사용해선 안된다. 또한 이들은 Orchratoxin A 곰팡이 (OTA) 의 원인이 되기도 한다.
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라오스의 커피 재배에 쓰이는 흙은 필수 식물 영양소가 다수 부족하다. 그러므로 수확량을 높이고 품질을 올리기 위해서는 영양소 공급을 해 주어야 한다. 퇴비, 생물비료, 간작(지표보호 및 토양거름을 위한 식물), 두엄, 콩과 식물의 잎과 가지, 화학비료들이 영양을 공급한다.

커피 과육이나 껍질과 같은 퇴비류는 영양소가 많지 않다. 영양공급원으로 쓰이려면 충분히 많은 양이 사용되어야 한다. 이들은 흙의 구조를 좋게 하고 유기물질 함량을 높이는 데 도움이 된다.

화학비료는 유기질 비료보다 영양소 함량이 높아 영양소 공급 면에서는 더 효과적이다. 최적의 결과를 얻으려면, 퇴비와 화학 비료를 섞어 사용하는 것이 좋다.

현재 라오스 커피 재배농가에 대한 흙과 잎 성분 분석은 거의 시행되지 않는다. 이러한 활동이 가능해지면, 커피 영양 공급에 대한 세밀한 계획이 이루어질 것이다. 지금 라오스 아라비카 커피에 대해서는 다음과 같은 비료공급계획이 권장된다.

연수 - 시기 - 적용

1년차 - (농장에서 12개월까지 - 우기가 끝나기 전
- 9월 - NPK 비율 15-15-15 로 나무당 30g
2년차 - 4/5월 (첫 우기) - NPK 비율 15-15-15 로 나무당 30g
- 7월 - NPK 비율 15-15-15 로 나무당 30g
- 9월 - NPK 비율 15-15-15 로 나무당 30g
돌로마이트 나무당 500g
3년차 - 4/5월 (첫 우기) - NPK 비율 15-15-15 로 나무당 60g
- 7월 - NPK 비율 15-15-15 로 나무당 60g
- 9월 - NPK 비율 15-15-15 로 나무당 60g
4년차 - 4/5월 (첫 우기) - NPK 비율 15-15-15 로 나무당 90g
- 7월 - NPK 비율 15-15-15 로 나무당 90g
- 9월 - NPK 비율 15-15-15 로 나무당 90g
돌로마이트 나무당 500g
5년차 (이후계속)
- 4/5월 (첫 우기) - NPK 비율 15-15-15 로 나무당 120g
- 7월 - NPK 비율 15-15-15 로 나무당 120g
- 9월 - NPK 비율 15-15-15 로 나무당 120g

주의 : NPK 는 질소, 인, 칼륨임

설명 :

질소 1g = 요소 1,288g
칼슘 1g = 산화칼슘(소석회) 1,399g
= 탄산칼슘(생석회) 1,780g
마그네슘 1g = 산화마그네슘 1,658g
황 1g = 황산마그네슘 3,750g

생산성이 높은 커피품종은 비료를 이보다 25% 더 주어야 한다.

생석회 혹은 그보다는 돌로마이트(칼슘+마그네슘) 를 매 2년마다 나무 한 그루당 500g 씩 우기가 끝나기 전에 준다. 우기의 마지막 비로, 혹은 직접, 혹은 관개를 통해 석회를 씻어내어 흙으로 스며들게 한다. 다음 표는 커피나무 (예상생산량/헥타르 : 생두 1000㎏) 각 부분의 영양소 섭취 및 소비량을 나타낸다.

커피나무의 영양소 소비량

나무 부분 - N - 2 - K - Ca - Mg - S

뿌리 - 15 - 2 - 25 - 9 - 2 - 2
가지 - 14 - 2 - 20 - 6 - 3 - 1
잎 - 53 - 11 - 45 - 18 - 7 - 3
열매 - 30 - 3 - 35 - 3 - 3 - 3

총합 - 112 - 18 -125 - 36 - 15 - 9

표시상으로는 잎이 영양소 섭취에 있어서 꽃이나 열매보다도 주요 부분임이 분명하다. 그러나, 잎은 떨어지면서 영양소가 흙으로 돌아간다. 뿌리가 발달하는 첫 해는 가지와 뿌리에 오랜 기간 영양이 저장되어 매우 중요하다.

열매에 축적되는 영양소는 열매를 수확하면서 없어진다. 이 손실분은 비료나 유기퇴비, 낙옆, 전지작업, 그늘을 드리우는 나무의 잎에서부터 보상받는다. 과육 썩혀서 흙에 뿌려주면 (화학)비료 사용을 조금 줄일 수 있다.

비료주기

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비록 좋다곤 해도 퇴비는 커피나무에 필요한 전 범위에 걸친, 상당량의 영양소를 제공하지 못할 수 있다. 일부 무기비료와 미소물질 비료 그외 유기비료가 때때로 필요하다.
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그림 25. 투하선 주위로 비료를 띠처럼 둘러 준다.

비료는 투하선을 따라 (나무 몸통 주변) 흙 위에 골고루 뿌려 주는데, 이는 이들 쪽이 다수 잔뿌리가 뻗어 있는 곳이 때문이다. (그림 25) 비료는 나무 몸통과는 적어도 100 mm 는 띄워 주어야 한다. 비료가 나무에 붙으면 나무에 해를 줄 수 있다.

퇴비 (비료를 사용하지 않는 전제하에서) 의 최소 공급량은 다음과 같다.

2년차 - 나무당 0.7 ㎏
3년차 - 나무당 1 ㎏
4년차 - 나무당 2 ㎏
5년차 이후 - 나무당 2.5 ㎏

그늘을 드리우는 콩과 식물, 토양을 덮어주는 식물, 그리고 적절한 섞어심는 식물들은 떨어지는 잔가지와 낙옆을 통해, 전지 작업을 통해 뿌리덮개를 해 주는 외에 영양소와 유기물질을 공급한다.

영양 부족 증세

커피 성장과 생산량에 관한 전체 상황은 활용할 수 잇는 최소치의 식물 영양에 따른다. 식물은 최소치의 식물 영양소만큼만 자라고 열매를 맺는다. 식물의 발육과 성장을 제한하는 것은 최소치 영양소이기 때문에 다른 영양소가 얼마나 있건 상관없다. 이는 다음과 같은 'Barrel Analogy' 로 잘 설명된다. 이러한 통은 가장 짧은 판자만큼만 물을 담을 수 있다. (그림 26) 이는 최소의 법칙으로 알려져 있고 다음의 논리이다.

그림 26. 현재 질소가 최소치 영양 상태인 'Barrel Analogy'

통에 담긴 물의 양은 열매의 생산량을 나타내는데 이를 가장 제한하는 원소는 질소이다. 질소가 더해지면, 열매의 생산량은 다음번째로 제한하는 요소(이 예에서는 칼륨)에 의해 조절된다.

영양소 부족은 커피를 마르게 하는 주요 원인이다. 질소나 칼륨이 부족하면 말라가는데, 특히 그늘이 잘 드리워지지 않거나 물이 부족할 경우 그러하다. 흙에 칼슘이나 인이 부족하면 뿌리발육이 막히고 말라간다. 식물이 말라가면 생산량이 줄어들게 되고, 심할 경우, 특히 생산량이 높은 품종인 왜성 까띠모르 품종에서는 죽어버린다.

커피의 영양 부족증세

오래된 잎에서 혹은 일반적으로 전체 나무에서 발생하는 증세 - 부족한 원소

ㄱ. 전 나무가 노랗거나 잎맥 사이로 약간 노랗다.

낮은 쪽의 잎은 약간 노랗고, 어린 잎은 아직 어두운 녹색이다. 진행되면 오래된 잎은 잎맥 사이가 노래지며 죽은 부분이 나타난다.

---> 인 부족