토양학 1강~ 15강

[푸른솔]

토양학 1강 서울시립대학교 김계훈교수님의 강의

1. 모재로부터 토양의 생성

토양의 기본개념을 소개하고 암석이 물리적, 화학적, 생물학적으로 풍화되어 모재를 거쳐 토양이 생성되는 과정을 이해한다. 토양의 구성성분과 작물 생육과의 관계 그리고 토양의 역할(기능)에 대하여 설명한다. 또한 토양 모재의 종류, 풍화작용 및 풍화에 영향을 미치는 인자, 생성된 토양의 단면에 대해서도 학습한다. 세계 토양과 우리나라 토양을 함께 보면서 토양분류의 기본 개념을 이해한다.

1. 토양

암석의 풍화산무인 모재가 오랜 세월 동안 지형, 기후, 식생(생물상)의 영향을 받아 생성된 동적 자연체

2. 모재

암석의 풍화산물로 토층분화가 되지 않아 아직 토양이라고 할 수 없는 물질

3. 조암광물

암석을 이루는 주요 광물, 석영, 장석, 운모, 각섬석, 휘석, 감람석, 준장석 따위가 있다.

4. 풍화작용

암석이 오랜 기간에 걸쳐 대기 중에 노출되거니 흙 속에 묻혀 있게 되면 조직이 변화되고 기계적인 붕괴와 화학적인 분해를 받게 된다. 이들 과정을 통틀어 풍화라고 한다. 풍화의 결과로 토양 모재가 생성된다. 풍화작용은 물리적(기계적) 풍화작용, 화학적 풍화작용, 생물적 풍화작용 등으로 나눈다.

5. 토양단면

토양을 지표면에 대하여 수직으로 잘랐을 때 토양층들이 모두 나타나는 단면, 이를 관찰하여 토양의 색. 성질, 구조 따위를 알 수 있다.

6. 토양은 지각의 표층에서 암석의 풍화산물을 모재로 하여 기후. 지형, 생물등 여러 요인의 영향을 받아 생성되고 시간과 더불어 변해가는 자연체이다.

7. 토양은 암석의 풍화산물이 용탈, 이동, 집적 변환 등의 토양생성작용을 거쳐 온 것이며 형태적 특성으로는 몇 개의 층을 갖는 단면이 형성되는 방향으로 변해 온 자연체이다.

8. 토양은 수평방향으로는 비슷하면서도 수직방향으로는 성질을 달리하는 층으로 분화되어 나간다. 이러한 토층의 집합체를 토양단면이라 한다.

9. 토양은 작물에 수분과 양분을 저장 공급하며 또한 뿌리를 내리게 하여 기계적으로 지지하는 역할을 한다. 자물이 필수적으로 요구하는 원소는 16종이며 이들 중에서 무기성분은 뿌리를 통하여 토양으로부터 이온의 형태로 흡수된다. 뿌리를 통하여 양분을 흡수할 때 필요한 에너지는 호흡을 통하여 얻어지는 것이다. 따라서 작물이 생육하는 배지로서의 토양은 적절한 양의 수분과 양분을 저장, 공급 할 수 있어야 할 뿐 아니라. 공기의 유통이 원활해야 하고 유해한 물질의 집적 없이 양분 간의 균형이 유지되어야 하며 뿌리가 쉽게 뻗어 나갈 수 있는 조건을 갖추어야 하는바 이것은 토양의 3상의 분포와 특성에 의하여 영향을 받게 되는 것이다.

10. 암석이 오랜 기간에 걸쳐 대기 중에 노출되거나 흙 속에 묻혀 있게 되면 조직이 변화된고 기계적인 붕괴와 화학적인 분해를 받게 된다. 이들 과정을 통틀어 풍화라 하며 풍화의 결과로 토양 모재가 생성된다. 풍화작용은 물리적(기계적) 풍화작용, 화학적 풍화작용, 생물적 풍화작용 등으로 나누지만 이들이 각각 독립적으로 일어나는 것이 아니고 동시에 병행되어 일어난다.

11. 토양은 위로부터 A층, B층, C층으로 구별하여 부른다. A층은 토양의 표면이 되는 부분으로 많은 성분이 빗물에 의하여 밑으로 씻겨 내려간 토양으로서 용탈층, B층은 A층으로부터 용탈된 물질이 쌓이는 층으로서 집적층이라 부르기도 한다.

A층은 부식의 함량이 높은 층이어서 B층에 비하여 검은 빛을 띠는 것이 보통이다. C층은 A층과 B층을 이루는 풍화된 그대로이거나 또는 풍화 도중에 있는 모재층이다. 토층은 A층, B층, C층 외에도 O층과 R층을 추가할 수 있는데. O층은 A층 위의 유기물집적층이며 R층은 C층 밑의 모암층(기암층) 이다.

12. 토양 분류안에 의해서 세계와 우리나라의 토양을 분류하고 있다. 

이 방법에서는 토양 생성 발달의 결과인 주요한 감식층위이 유무와 그 종류에 의하여 12개의 목으로 분류하고, 

다음으로 아목 (아목 亞버금아 目눈목) 대군 (大 群무리군) 아군 속 통( 統 거느릴통) 으로 분류하고 있다.

2강 현해남 교수님의 강의

1. 토양의 물질적 성질에는 토성, 구조, 밀도와 공극률, 온도, 색들이 있다.

토성은 무기입자의 크기별 함량에 따라 결정되는 토양의 성질이며 구조란 이들 입자들이 결합하여 입단을 형성하는 것을 말한다. 토성이나 구조의 유형에 따라 토양의 밀도가 달라지고 고체입자들 사이의 공극량에 차이가 나타나며 이러한 성질은 보수성, 배수성, 통기성, 물의 이동. 또는 뿌리의 활력 등에 영향을 미치게 된다.

2. 삼상분포

토양은 고상, 액상, 기상으로 나누며 이를 토양3상이라고 한다.

고상은 토양입자와 유기물, 액상은 고상 사이의 공간에 채워진 수분, 기상은 공간에 채워진 공기를 말한다.

3. 토성

토양의 무기입자를 모래. 미사 및 점토로 구분하고 이들의 함량비에 따라 결정되는 토양의 종류를 토성이라한다.

4. 용적밀도

토양의 건조 무게를 토양의 전체 용적으로 나눈 것이며, 1.1 ~ 1.4g/cm의 범위에 있다.

용적밀도가 작으면 푸석푸석하여 뿌리의 신장에 유리하다.

5. 공극률

공극률은 전체 토양용적에 대한 공극의 비율을 나타낸 것으로 공극률이 클수록 공기와 물이 들어갈 수 있는 공간이 커지다.

6. 토양색

토양색은 토양에 어떤 성분이 많이 함유되어 있는지를 나타내며, 일반적으로 색상. 명도, 그리고 채도의 조합으로 

나타내는 먼셀 색표시법이 주로 사용된다.

7. 토양에 따라 작물생산량이 달라지는 것은 토양의 성질이 같지 않기 때문이다. 특히 물리적 성질이 다른 경우에 보수성, 투수성, 산소 공급이 달라지게 되어 작물생육에 영향을 미치게 된다.

8. 토양은 크게 3상으로 나누며, 3상의 비율에 따라 작물생육에 영향을 미치는데, 고상의 비율에 따라 토양의 물리적 성질도 많이 변하게 된다. 즉 용적밀도가 높으면 고상의 비율이 높아지고 동시에 공극의 양도 감소하게 된다.

9. 토성은 토양의 입자크기를 점토, 미사, 모래로 나누고 함유비율에 따라 토성삼각도에서 토성명이 정해진다.

토성은 크게 12개로 나누며, 우리나라에 많이 분포된 토양은 사양토와 양토이다. 

토성에 따라 배수성, 통기성,  양분용탈이 영향을 받으며, 비료를 사용하는데 도 영향을 미치게 된다.

10. 토양입자가 모여서 만들어진 것이 입단이며. 입단이 모여 특정한 구조를 만든다. 토양구조는 구상, 괴상, 주상, 판상 등으로 구별하는데, 판상이 있는 토양은 물의 흐름과 뿌리 뻗음에 지장을 초래하기도 한다.

11. 토양의 푸석푸석하고 치밀한 정도는 용적밀도로 나타낸다. 우리나라 평균 용적밀도는 1.3g/cm 정도이며, 수치가 클수록 치밀한 것을 의미한다. 따라서 토양의 공간(공극률)과 밀접한 관계를 가지며 용적밀도가 낮을수록 공극의 양은 많아진다.

12. 뿌리는 반드시 산소를 흡수해야 하며, 산소가 부족한 경우에 생육에 지장을 받게 된다.

또한 산소의 유무에 따라 토양에 존재한 양분의 형태가 좌우되기 때문에 중요하게 다룬다.

13. 토양색은 먼셀 토색첩을 사용하는 것이 일반적이며, 색상, 명도, 채도로 나타낸다. 

이 외에 토양온도도 토양 물리성의 중요인 인자이다.

이와 같이 토양 물리적 성질은 직접적으로 작물에 양분을 공급하는 것은 아니지만 작물 생육에 큰 영향을 미친다.

3강 서울시립대학교 김계훈교수님의 강의

1. 토양의 물

토양은 고상(토양입자). 입상( 토양수분). 기상(토양공기)으로 이루어졌다.

토양에서 물과 연관되어 일어나는 현상은 오래 전부터 중요한 관심사가 되어 왔다.

2. 부착력/응집력

부착력은 토양입자와 물분자 사이의 인력이고. 응집력은 물분자 사이의 인력이다.

3. 토양수분포텐셜

단위량의 토양수분이 갖는 에너지. 그의 절대량을 측정할 수 없으므로 어떤 기준을 설정하여 이를 중심으로 정의한다.

4. 토양수분특성곡선

토양의 수분함량과 수분장력 간의 관계를 나타낸 것으로 토성, 구조 및 유기물함량 등에 따라 다르다.

5. 포장용수량

물을 충분히 주거나 비가 많이 내려 토양이 물로 포화된 후 1일~ 3일이 지나 대공극의 물은 다 빠지지만 소공극의 물이 그대로 남아 있을 때의 토양수분함량으로 매트릭포텐셜은 ~ 1/3bar이다.

6. 유효수분

포장용수량과 위조점 사이의 수분으로 식물에 이용될 수 있는 수분을 말한다.

7. 토양이 수분을 보유하는 것은 토양입자와 물분자 사이에 작용하는 인력( 부착력)과 물분자 사이에 작용하는 인력(응집력)의 결과로 나타는 현상이다.

8. 토양수분은 토양수분 경계면에서 매우 다양한 힘에 의하여 영향을 받기 때문에 그 안에 에너지를 저장할 수 있다.

자연계의 여느 다른 물질처럼 토양수분은 다양한 양과 형태의 에너지를 함유한다.

토양수분 문제에서 중요한 것은 수분이 보유한 에너지의 절대량이 아니라 기준점을 중심으로 한 위치에너지의 상대적인 차이이다. 에너지 개념으로 수분상태를 기술하는 것은 단지 그 자체의 함량뿐아니라 수분이 토양, 식물 및 대기 사이를 연속으로 순환하기 때문에 특정 시간, 장소에서 수분 흐름의 방향을 결정할 수 있는 장점이 있다.

9. 주어진 조건에서 토양에 수분이 많고 적음의 생육, 나아가 농업 생산성과 밀접한 관계가 있다.

우리는 토양의 수분함량과 수분 장력을 작물의 생육과 관련된 상수(흡습계수, 포장용수량, 위조점, 유효수분 등) 들로 정의해 왔는데, 이들 토양수분상수는 토양의 종류에 따라 달라진다.

10. 토양이 보유하고 있는 수분함량과 토양수분의 에너지상태는 식물이 생장하는 데 매우 중요하며, 대부분 토양의 물리적, 화학적 특성은  토양수분함량과 밀접하게 연관되어 있다. 토양의 수분을 측정하는 데는 수분의 함량을 측정하는 경우(중량법, 전기저항법, 중성자 산란법, 전자기적 방법 등)와 토양수분의 장력 또는 수분포텐셜을 측정하는 경우 (토양수분장력계 이용법) 두 가지로 구분할 수 있다.

11. 토양 내에서 수분이 이동하는 것은 액체상태로 이동하는 경우(포화상태. 불포화상태)와 증기상태로 이동하는 경우로 구분할 수 있다. 액체상태로 토양 내에서 수분이 이동하는 것은 다시의 법칙으로 설명할 수 있다.

12. 토양에서 수분관리는 토양을 어떠한 목적에 사용하느냐에 따라 그 관리 요령이 달라진다.

농업생산을 늘리고자 하는 경우에 수분을 관리하는 데는 수분보전( 비의 양이 충분하지 않은 지역)

배수(습윤한 지역), 관개( 강수량이 충분하지 않은 지역) 세가지 요령이 필요하다.

4강 현해남 교수님의 강의

1. 토양콜로이드의 화학적 성질

점토광물의 작은 입자는 토양유기물인 부식과 함께 콜로이드상태로 존재하며 이들은 일반적으로 음으로 하전되어 있다.

토양의 콜로이드는 양이온 등의 양분을 흡착할 수 있으며 흡작된 양이온은 용탈이 되지 않으나 식물에 흡수 이용된다.

이 장에서는 점토광물의 구조와 특성, 분류, 토양콜로이드의 음전하의 생성원인, 양이온흡착과 이온교환을 공부하게 된다.

2. 규산 4면체

규소 이온이 그를 둘러싸고 있는 4개의 산소원자와 결합하야 가하학적 모양이 4면체로 되는데 

이것이 규산 면체라고 한다.

3.알루미나8면체 

알루미늄이 6개의 산소원자 또는 수산기(OH-)와 이온결합을 이루고 있는 모양으로 8면체을 이루고 있다.

4. 양이온교환용량

토양이나 교질물이 양이온을 흡착, 교환할 수 있는 능력을 양이온 교환용량이라하며. 

단위는 cmoIc/kg 또는 cmoIc+/kg이다.

5. 염기포화도

염기포화도는 교환성 염기(K, Ca, Mg, Na 등)를 양이온교환용량으로 나눈 값이다.