2018년 4월 7일(토) 토양학/이상희

[벽계/추경화/10]

 토양학(土壤學)

구 분

내 용

산림토양의정의

1. 토양 - 고체, 액체, 기체 물질로 복잡하게 구성 - 토 는 지평선 상의 초목이 생육하고 있는 상태를 표현한 상형문자 - 양 은 덩어리로 되지 않은 부드러운 흙 - 토양의 사전적 정의 : 바위(암석)이 분해되어 지구의 외각을 이루는 가루, 암석이 풍화 작용(물리적, 화학적, 생물학적)을 받아 부스러지고 분해된 물질을 모재라 하고, 다시 토양 생성작용을 받아 층위가 분화된 것 2. 토양의 구성 -토양의 구성 : 일반적으로 공기, 물, 유기물, 무기물로 구성 -통양3상 : 토양을 이루는 기본적인 3가지 물질, 고상(자갈, 모래, 미사, 점토 등), 액상 (토양수분으로 각종 유기, 무기물질과 이온을 함유), 기상(토양 공기로 대기에 비하여 O2 농도는↓ CO2↑) - 토양의 4성분 : 토양을 이루는 기본적인 4가지 물질로 3상 중에서 고상을 무기물과 유기물로 구분 경우, 무기물 + 유기물 + 토양수분 + 통양 공기로 구분 -토양의 구성 : 식물 생육에 유리한 토양3상의 비율 : 고상(무기물45% + 유기물5%) 액상 25%, 기상25%, 미사질양토 -흙의 생성과정과 풍화작용 : 대기나 물, 기온의 변화, 생물의 작용 등으로 지표의 암석 이 부서져 토양으로 변화는 현상 -풍화작용 : 대기나 물, 기온의 변화, 생물의 작용 등으로 지표의 암석이 부서져 통양으 로 변화는 현상으로, 기계적(물리적)풍화, 화학적 풍화가 있다. ◦ 기계적(물리적) 풍화 : 기온의 변화난 압력의 감소 물에 의한 수축과 팽창, 바람 등에 의하여 암석이 부서지는 과정 ◦ 화학적 풍화 : 물, 이산화탄소, 산소 등과 접촉하여 암석이 용해(대표적인 사례가 석 회암 지대의 동굴 생성), 탄산칼슠 + 약산성 지하수 = 중탄산칼슘 용액 - 토양의 생성 순서 : 기반암 -> 모질물 -> 표토 -> 심토 ◦ 모질물 : 기반암에서 떨어져 나온 돌조각이나 흙으로 이루어진 층 ◦ 표토 : 풍화가 진전되어 점토가 많은 층, 표층에서 씻겨 내려온 점토 광물과 산화철이많다. (·점토 광물 : 점토를 구성하는 광물로 대부분 규산염 광물이다. 토양을 구성하는 점토 광물은 대부분 암석의 풍화로 생긴 것이다. ·산화철 : 철과 산소의 화합물로 붉은 색을 띠며 토양이 붉게 보이는 것은 산화철의 영향이다) 3. 산림토양이란 - 다양한 동식물이 살아가는 생활 터전이 되며, 이들이 생명을 유지하는데 필요한 물과 양분을 저장하고 공급하는 중요한 역할을 담당하게 된다 - 산림토양이 감귤이나 호두나무 등의 과수목과 같이 연년 수확을 위하여 경작되고 있는 통양과는 다르다는 생각에서 산림토양을 다른 토양과 분리 하여 연구해야 할 팔요성이 대두되고 있다.

구 분

내 용

- 종전에는 자연생태계에 대한 지식이 없거나 산림과 관련한 토양의 근본적인 특성을 잘 이해하지 못한 상태에서 산림토양을 특별히 분리하여 연구하지 않았지만, 엄밀하게조사 해 보면 다른 점이 많은 것을 알 수 있다. - 대부분의 산림토양은 암석의 함유율이 높은데, 이는 양분과 수분의 상태에 큰 영향을 준다. - 암석질 토양과 비 암석질 토양에서의 수분 이동상태는 매우 큰 차이가 있는데, 암석의 함유량이 높으면 유효수분량과 양분보유능은 감소된다. - 산림토양의 온도는 임관의 피음효과에 의하여 경작지 통양의 온도보다 낮다. - 산림식생과 낙엽층의 존재는 산림토양의 수분과 온도조건을 일정한 상태로 유지시키 며, 경작지 토양보다 토양 동물이나 미생물의 다양화 및 활성화를 가져온다. 4. 토양의 물리적 성질 - 구분방법 : 미농무성 기준, 국제토양학회 기준, 자갈(입경 2mm이상), 세토(2mm이하 물리/화학/모래(2mm~0.05mm), 미사(0.05mm~0.002mm), 점토(0.002mm이하) 생물 학적 성질 - 토성의 결정 : 기계적 분석(침강법, 농가사용 힘듦), 현장조사법(손가락 접촉법으로 모 래는 까칠까칠하고 미사는 건조시 활석 비비는 것 같고 점토는 건조할 때는 매끄럽고 젖으면 점착력이 큰 느낌, 양손 바닥으로 비벼서 엉겨지지 않으면 사토, 분필 굵기로 엉기면 사양토, 성냥개비 긁기로 엉기면 양토, 명주실 굵기면 식토로 판정 - 통양밀도 : 토성자연 상태의 토양의 밀도는 일정 용적의 건조토를 부피로 나눈 값으로 서 무기질 입자 및 부식 외에 토양수분의 무게를 합한 것이다, 토양의 진밀도와 가밀 도로 나누며, 진밀도란 공극을 고려하지 않은 입자만의 밀도로 비중병을 사용하여 치 환된 물의 무게를 기초로 산출하며 광물질 토양의 진비중은 2.6~2.75g/cm이며, 유기 질토양의 경우 1.3g/cm 정도이다. - 토양에서 고체입자를 제외한 부분으로서 공기와 물이 채워져 있는 곳을 공극이라 한다, 공기와 물의 구성비는 항상 변하여 건조 토양내에는 공기가 대부분이고 습한 토양에는 물이 많으며, 거친 입자의 토양은 공극이 크나 점토가 많은 토양보다 총 공극량은 적 다. 왜냐하면 점토는 모래보다 공극량이 많아 가밀도가 낮으므로 단위 부피당 무게도 가볍다. 토양공극은 편리상 모세관공극과 비모세관공극으로 구분, 공극의 크기가 작은 모세관공극량이 많은 토양은 수분보유능이 높고 침투속도가 느리며, 비모세관공극이 많은 토양은 통기성이 좋고 침투능이 빠르며 수분보유능이 낮다. 사토질 양토는 공극률이 35~50%이며, 양토와 식토은 40~60%아다. - 토양구조 : 토양구조란 개개 토양입자나 입단의 공간적이 배열 또는 배합상태를 나타내며, 수분이도, 통기성, 가비중과 같은 토양성질은 토양의 입단이나 여러가지 크기의 토양입자에 으해 크게 영향을 받는다. 토양구조는 공극이나 여러 가지 물리적 성질과도 밀접한 관계를 가지며 임목의 생장과도 높은 상관관계를 가진다. 또한 좋은 구조를 가지는 산림토양은 답압이나 침식에 대한 저항성이 높다. 토양구조의 발달은 토성의 영향을 많이 받으며 사토의 경우 단립구조가 우세한 반면 점토를 많이 포함하는 토양은 다양한 구조를 가진다.

구 분

내 용

- 토색 : 토색은 외관상 뚜렷하게 나타나는 산림토양의 주요 특징 중의 하나로, 토색은 토양층을 구별하게 하며 몇 나라에서는 이것을 토양분류에 이용하는데 예를 들면 홍색포드졸토양, 갈색산림토양, 체르노젬(흑색토) 등이다. 토색으로 지질, 풍화정도 산화환원정도, 유기물함량, 철화합물과 같은 화합물의 용탈 및 축적을 판단할 수 있다. 그러나 토색이 토양상태를 알려주는 확실한 인자는 아니다. 노색이 짙으면 열의 흡수가 높은데 이깃은 유기물이 많기 때문이며 가끔 토양수분도 많다. 토색은 나지에서 토양온도에 영향을 주나 산림토양은 그 영향이 적다. 토색은 토색첩에 나타나 있는 색상, 명도, 채도로 구분하여 표시하는데 국제적으로 Munsell기호를 사용하나, 우리나라에서는 신판표준토색첩을 사용하고 있다. 수직으로는 명도, 수평 으로는 채도가 있어 우선 적, 황, 녹과 같이 색상이 결정되면 그 다음으로 명도와 채도가 결정된다. 대체로 우리나라 산림토양은 5YR-10YR 사이에 있다 - 통양 견밀도 : 토양의 각 입자가 연결된 힘의 차이를 견밀도 또는 경도로 표현한다. 토양구조 및 공극상태로 판단하는 입자의 밀도로 토양입자의 밀착력의 강약과 공극의 다소 등 단면에서 나타나는 여러 가지 물리성을 종합한 것이다. 견밀도는 토양의 퇴적 양식, 임목의 생육조건의 양부를 판정하는 역할과 생물의 생육환경을 판단하는 지표가 될 수 있다. 토양의 견밀도는 토양에 힘을 주었을 때 저항하는 정도이므로 보통 견밀도측정기나 손가락으로 눌러서 판단한다. - 토양온도 : 토양온도는 토양에서 발생하는 생물학적, 화학적 과정을 조절하며 종자의 발아나 생존과도 밀접한 관련이 있다. 토양온도는 대기의 온도에 따라 변하기 때문에 표토층의 온도변화는 심토층보다 심하다. 토양온도는 방위나 경사에 따라 변하며 보통 북쪽이나 동쪽사면보다 남쪽이나 서쪽으로 노출된 사면의 통양온도가 높다. 산림에서 임관이나 임상은 토양온도의 급변을 완화해 주는 구실을 한다. 또한 임상내 낙엽층은 갑자기 발생하는 서리피해를 감소하는 역할을 한다. - 토양수 : 토양수는 크게 중력수, 모세관수, 흡착수의 3가지로 구분이 된다. 중력수는 토양의 대공극을 따라 중력에 의해 자유롭게 이동하는 수분, 보통 토양 내에 일시적으로 저장된다. 중력수는 측방으로 이동하거나 하층으로 이동하여 지하수 위에 도달한다. 모세관수는 임목생장에 가장 유효한 수분이며 모세관수늬 결핍은 토양표면의 증발정도나 식생에 따라 다르게 나타난다. 흡착수는 모세관수가 제거된 후 개개 토양입자 사이에 얇은 막을 형성하며 단단하게 결합되어 임목생장에는 유효 하지 않다. 토성은 토양수 저장능력에 가장 큰 영향을 미치며 토양구조나 유기물함량 등도 수분 저장능력에 영향을 미친다. 산림토양에서 수분조건은 임목과 생장과 임분 의 발달, 분포 등에 가장 큰 영향을 미치며 산림생산력과도 밀접한 관련이 있다. 산림 토양수분은 쉽게 변화되지 않기 때문데 산림갱신시 토양수분 관리를 위해서는 적절한 산림산업기술이 필수적이다. 즉 유효수분량이 많은 지역은 개발이 적합하며 유효수분량이 적은 건조한 토양에는 택별이나 산벌작업이 적합하다. - 토양흡수 : 토양 내 또는 토양 밖으로 물이 들어가거나 나가는 과정은 흡입력에 의하여 조절되고, 토양흡수를 측정하기에는 시간이 많이 소요될 뿐만 아니라 정확성 도 떨어진다. 다양한 압력조건 하에서 토양흡수와 토양함수율간의 관계식 완성 , 야외 에서는 토양흡수력계를 이용 측정한다.

구 분

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5. 토양의 화학적 성질 - 토양의 화학적 성질은 일반적으로 물리성보다 임목생장에 미치는 영향은 적으나 최근 들어 관심이 높아져 왔다. 임목은 농작물에 비하여 비료요구도가 덜 하며, 만약에 산림토양의 토심이 깊고 뿌리가 넓게 분포하여 양분을 많이 흡수하고 양분순환도 증진될 수 있을 만큼의 양분만 있다면 임목생장에는 큰 지장이 없다. 토양의 화학성 에 관여하는 주 요인으로는 탄소, 질소, 인산, 칼륨, 마그네슘, 칼슘 등이며. 이들과 유기적 관계가 있는 물리, 생물적 토양조건을 고려하여 판정하여야 할 것이다. 춥고 숲한 유기질토양에서 임목생장이 빈약한 이유는 토양내 양분부족 때문이 아니라 양분순환이 느려져 이용도가 낮고 뿌리의 발달이 제한되어 있기 때문이며, 반면 풍화가 심한 토양이나 사토, 알칼리성 토양에서 임목생장이 느린 것은 화학겆 요인 때문이다. - 유기물 함량 : 일반적으로 토양의 유기물을 부식아라고 하지만 산림의 경우 임상층 을 부식층으로 구분하기도 한다. 부식은 토양미생물의 영양원으로 작용하게 될 유기 탄소나 유기질수를 많이 표함하고 있으며 토양의 물리적 성질, 통기성, 보수력 등의 결정에 중요한 역할을 한다. 산림토양이 가지는 독특한 특징 중으 하나는 L(Oi) F(Oe), H(Oa)의 3가지 다른 종류의 층위를 포함하는 임상층을 가지고 있다는 점 ◦ L층은 낙엽층으로 신선한 낙엽이나 낙지가 원래의 형태를 유지하고 있는 상태 ◦ F층은 분해층으로서 낙엽층의 하부에서 나타나며 일부는 분해가 진행되고 있으나 원래의 형태가 무엇인지는 알 수 있는 상태이고, ◦ H층은 부식층으로서 분해가 잘되어 원래의 형태가 무엇인지를 구별할 수 없는 무정형 의 고분자화합물을 말한다. - 필수영양원소 : 식물이 필요로 하는 원소 중 C, H, O는 CO2와 H2O에서, 그리고 아미노산, 원형질, 단백질의 구성원인 질소, 인 황은 토양에서 흡수한다 필수원소와 미량원소 B, Ca, Cl, Co, Fe, Mn, Mg, K, Si, Ca, Zn, Va 중 질소 인 칼륨은 식물 이 가장 많이 필요하며 부족하기 쉽다. 칼슘 마그테슘 황은 부족하지는 않으나 다음 으로 중요한 식물의 영양원이 된다. - 탄질율 : 탄질률은 토양식물체, 유기질 비료 등의 탄소와 질소의 함유율을 비율로 표시한 것으로 미생물의 유기물 분해정도 또는 진행상태를 나타낸다. 즉 토양의 유기태 질소의 무기화정도를 나타내므로 토양 비옥도를 판정하는 유력한 기준이다 부식, 동식믈 유체의 탄수화물과 그 외 질소를 함유하지 않은 유기물은 모두 탄소원 인에 미생물에 의하여 분해된 후 최종적으로 CO2와 물로 변한다. 또한 단백질과 기타 질소함유 유기물은 최종적으로 암모니아, 이산화탄소와 물로 분해된다. 미생물은 이러한 탄소원과 질소원을 모두 분해하여 얻어지는 에너지를 이용하여 생활한다. 동시에 탄소원과 질소원의 분해물의 일부를 섭취하여 새로운 균체를 합성 하고 증식한다. 토양미생물 균체의 C/N율은 약 10이고 식물의 유체는 더 넓으므로 균체 내에 단백질이 더 많다는 뜻이 된다. 부식과 동식물유체 등 C/N율이 10이상 되는 물질을 미생물이 분해할 경우 탄소원은 주로 에너지로 이용되며 질소원은 균체의 단백질원을 새로 합성하는 데 이용된다. - 토양산도 : 노양산도는 보통 PH로 표현되며 PH 미터로 즉정한다. 이방법은 토양용액 의 수소이온농도와 표준수소이온과의 균형을 재는 것으로 PH=Log 1/[H+] 로 구한다 H+ 이온 농도란 1리터랑 수소이온의 양(g)으로서 수소이온의 농도가 높으면 PH 값은 낮아지게 된다. 그래서 순수한 물 1리터당 0.0001g의 H+이온이 녹아 있으면 PH 4.0이 되며 순수한 물의 PH는 7.0이다. 토양산도와 관련하여 토양 고유의 PH 수준 이하로 토양PH가 낮아지는 것을 산성화라 하는데 그 원인에는 산성비료의 시비 물의 작용, 산성비와 공해물질의 유입, 식물의 양분흡수 등을 들 수 있다. 6. 토양의 생물학적 성질 - 산림토양계는 여러 가지 생물들이 에너지나 양분 공급원으로써 이용할 수 있는 많은 유기질과 무기질을 포함하고 있으며 이러한 생물들이 살아갈 수 있는 다양하고 적합한 물리적인 환경을 구성하고 있다. 산림토양은 세균으로부터 대형 동물에 이르기까지 다양한 생물들이 서식하면서 양분의 순환 전환 토양구조의 발달에 있어서 중요한 역할을 한다. 토양생물의 종류나 개체수, 그들에 포함된 여러 가지 기작들은 너무 복잡하고 광범위하여 이것들을 분류한다는 것은 간단하지 않으나 일반적으로는 토양식물계와 토양동물계의 두 가지로 분류할 수 있다. 또한 여러 가지 토양환경 조건에 따라 분류하는 것도 관심의 대상이 되는데, 이와 같은 기능에 따른 분류는 토양생성이나 토양성질 토양생산성에 미치는 산림사업의 영향을 예측하는데 도움을 준다. - 조류 : 토양 조류는 일반적으로 단세포이며 짧은 사상체나 집합체로 발생한다. 녹조류 남조류 옥황조류 규조류 등으로 구분되며 광독립영향성을 가지고 있어서 엽록소를 메게로하여 태양광선을 에너지원으로 이용할 수 있는 능력을 가졌다. 조류는 독립 영양체로서의 성질 때문에 광이나 수분조건이 양호한 토양표면에서 주로 발생되며 대기중 공중질소를 고장할 수 있고 활성산소를 방출하는 남조류나 산림토양에서 가장 중요하다. - 균류 : 통양 균류는 호기성 종속영양체로서 주로 임산에 떨어진 낙엽낙지나 목재 잔해의 분해에 관여하여 부식층을 형성하거나 토양의 입단화를 돕는다. 균류의 중요한 기능중의 하나는 종자파종 후 첫 번째 임목생장기동안 묘목은 균류에 의해 종종 감염되며 임목의 뿌리에 보호기능 등을 할 수 있다.

산림토양학(2018)1.pptx

강의 내용이 생생하게 담겨져 있어요~^^