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[미생물이란?]⑥ 호기성과 혐기성

토양 환경에 따라 작용하는 호기성과 혐기성

토양은 미생물이 서식하고 있는 주요한 장소로서 토양내의 섬유소, 탄수화물, 단백질 그리고 호르몬, 유기산과 같은 유기물을 분해 또는 합성하는 과정이 활발하게 일어나는 곳이다.

작물이 자라나는데 필요한 토양의 유기물 함량은 전체 토양의 2~10% 정도를 차지하는데 상대적으로 수분함량이 많은 토양의 유기물의 함량은 80% 이상이 되며 습기가 많은 곳은 공기가 없어 미생물의 유기물 분해 작용이 매우 완만하게 진행된다.

미생물의 성장은 산소(공기)의 있고 없음에 따라 많은 영향을 받는데 공기가 있는 곳에서만 자라는 미생물을 호기성 미생물(aerobe)이라 하고 공기가 없는 곳에서만 자라는 미생물을 혐기성 균(anaerobe)이라고 한다. 우리 사람과 같이 공기가 없이는 살 수 없는 생물을 절대 호기성 생물(obligate aerobe)이라고 한다.

또한 미생물 중에는 공기가 없어야 성장을 하지만 산소가 있어도 자랄 수 있는 미생물들도 있는데 이러한 미생물을 통상 혐기성 미생물(facultative anaerobe)이라고 한다. 가끔 농민들이 궁금해 하는 사항 중에 하나가 농사에 유용한 미생물은 호기성인지 아니면 혐기성인지에 대하여 궁금해 하는 분이 있는데 호기성이나 혐기성이나 토양 환경에 따라 작용하는 경우가 있으므로 어떠한 것이 특별하게 유용하거나 해롭거나 하지는 않다.

다만 호기성 미생물이 유기물을 분해하는 속도가 빠르고 유기물을 이산화탄소와 열로 바꾸기 때문에 암모니아와 같은 악취가 덜 한 반면, 혐기성 미생물은 토양의 유기물을 분해하면서 다양한 유기산과 악취 유발 물질(암모니아)등을 생산하므로 얼핏 보면 해로울 것으로 여겨지지만 사실 이러한 유기산과 냄새나는 물질이 식물에는 유용한 영양물질이 될 수도 있다.

미생물이 호기적으로 유기물을 분해하게 되면 나중에는 리그닌과 같은 더 이상 분해되기 어려운 물질만 남게 되는데 그렇게 되면 식물 영양 생장에 필요한 물질을 공급하기 보다는 토양의 물리성을 개선하는 방향으로만 가게 된다. 반면에 혐기적 발효만이 이루어지면 식물의 영양 생장 물질이 보다 더 많이 생성되게 되지만 암모니아나 황화수소와 같은 식물의 성장에 유해한 물질이 축적될 수 도 있다.

방선균, 고온 생육·키틴 분해 능력
그래서 농가에서 퇴비나 식물 영양 액비를 제조할 때 다양한 미생물을 넣어 주게 되면 각 상황별 환경 조건에 따라 미생물들이 활발하게 활동을 하게 된다. 이렇게 미생물이 산소의 유무에 따라 생장 정도가 다르기 때문에 토양에 있는 미생물의 밀도 또한 토양 깊이에 따라 그 서식 정도가 다양하다. 참고로 실험실에서 일반 토양 깊이에 따른 토양 1g당 미생물의 밀도를 측정하여 다음과 같은 표를 얻었다.
 
곰팡이와 방선균은 거의 호기성 미생물이므로 토양의 지표면에서 주로 관찰되며 세균은 혐기성 및 통성 혐기성 균들이 있어 토양 깊이가 70cm이하에서도 관찰이 되었다.

농가에서 쌀겨를 이용하여 고체배양을 할 때 쌀겨 표면에 하얗게 곰팡이가 핀 것을 보면 곰팡이가 산소가 풍부한 곳에서 자라는 것을 알 수 있다. 발효가 완료되어 더 이상의 발효열이 발생이 안 될 때 더미 내부에 하얗게 점처럼 찍혀있는 곰팡이와 같은 미생물이 관찰되는데 이것은 곰팡이가 아니고 방선균으로서 방선균은 고온에서도 생육이 가능하다.

또한 일반 세균이나 곰팡이와 같은 미생물이 분해하기 어려운 난분해성 물질을 분해할 수 있는 능력이 있으므로 더미속에서도 발견이 된다. 특히 방선균은 키틴이라는 물질을 분해할 수 있는 능력이 있는데(키틴을 분해할 수 있는 효소를 분비할 수 있다) 키틴이라는 물질은 선충과 시들음병등을 발생시키는 곰팡이의 표피를 구성하고 있는 물질이다.

토양 내 방선균이 활성화되어 키틴을 분해할 수 있는 물질을 많이 분비하여 선충이나 병원성 곰팡이의 표피를 가해할 수 있기 때문에 방선균이 병원균 억제 미생물로 많이 사용된다. 이와 같이 작물 재배에 있어서 공기 접촉이 활발한 곳에서는 곰팡이 또는 세균이 발생할 가능성이 많고 공기가 희박한 곳에서는 세균만이 서식할 수 있는 것을 알 수 있다.




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