○ 지각을 구성하는 암석
암석은 생성과정에 따라 화성암, 퇴적암, 변성암의 3가지로 나눌수 있으며, 화성암과
변성암이 95%를 차지하고, 나머지 5%는 퇴적암으로 되어 있다.
○ 지각의 화학적 조성
산소 46.6%, 규소 27.7% , 알루미늄 801%, 철 5.0%, 칼슘 3.6%, 나트륨 2.8%, 칼륨 2.6%, 마그네슘 2.1%
☞ 보충학습
토양에서 가장 흔한 화학적 성분은 규산(SiO2) 과 알류미늄(Al2O3)이며 토양의 골격을 이루는 중요한 성분이다.
○ 하성 충적토
하수에 의해 퇴적된 것으로, 논토양의 대부분은 이것에서 비롯되었다.
1) 홍함지 : 하천의 홍수에 의하여 거듭 범람되었을 때 퇴적. 생성된 토양으로, 하천 하류의 양단에서 잘 발달되며, 비옥한 농경지로 이용된다. 우리나라의 논토양의 대부분은 이에 속한다.
2) 삼각주 : 하천이 바다에 이르는 곳, 즉 강어귀에 발달한다. 삼각주도 홍함지와 마찬가지로 비옥한 농경지로서 주요한 위치를 차지하고 있다.
○ 입단의 형성에 영향을 끼치는 요인
양이온의 작용 : 수화도가 큰 Na이온은 입단화 작용이 약하고, 수화도가 낮은 Ca이온은 그 작용이 매우 강하다.
유기물의 작용 : 유기물은 무기화 작용을 받아 부식으로 변화됨에 따라 점토의 입단화를 크게 돕는다. 그러므로 완숙 퇴비보다는 토. 구비와 같은 미숙 퇴비가 입단화에 보다 크게 영향을 미친다.
토양 미생물의 작용 : 균류의 균사에 의한 직접적인 결합작용과 대부분의 미생물이 분비하는 폴리우로니드 등의 접착 작용에 의하여 토양 입자를 입단화시킨다.
식물 뿌리의 작용 : 클로버나 앨팰퍼 같은 콩과 식물은 입단화를 매우 촉진시키지만, 옥수수. 목화. 사탕무 등은 입단을 파괴시킨다.
토양 개량제의 작용 : 토양 개량제로는 PVA 및 크릴리움 등이 있다.
○ 공극량(%) = (1 - 전용적 밀도/입자밀도) × 100
○ 토성
토양의 무기질 입자에 입경조성에 의한 토양의 분류를 토성이라고 한다. 즉 모래. 미사. 점토 등의 함유 비율에 의하여 결정된다.
1)식물 생육에 적합한 토양
: 토립이 지나치게 크지도 않고, 너무 미세하지도 않으며, 모래분과 점토분이 적당한 비율로 혼합되어 있고, 이에 어느정도 유기물이 섞여 있는 양질 토양이 식물의 생육에 가장 알맞다.
○ 입단의 파괴 원인
1)수분이 과다하거나 과소할 때의 경운 2)동결과 융해의 반복
3)토양의 건조와 습윤의 반복 4)입자의 결합제인 유기물의 분해
5)강우와 기온의 변동
○ 토양의 견지성
강성(견결성) : 토양이 건조하여 딱딱하게 되는 성질
이쇄성(취쇄성. 송성) : 반고태의 것으로서 토양을 경운하더라도 이겨지는 일이 없고, 입자는 연하고 부드러운 입단으로 되어 있다.
가소성(소성) : 물체에 힘을 가했을 때 파괴되는 일이 없어 모양이 변환되고, 힘이 제거된 후에도 원형으로 돌아가지 않는 성질. 소성 상태의 토양을 경운하면 입단이 파괴된다.
○ 토양의 색
1)토양색의 지배 인자 : 토양의 빛깔은 착색료의 함량. 함수량. 토성. 모암. 통기 등에 의하여 달라진다. 토양의 착색료로서 중요한 것은 철과 부식이며, 그 밖에 석회. 규산. 망간. 석고. 고토. 수산화반토 등도 유력한 재료가 된다.
2)토양색의 표시법 : 먼셀의 색표시법이 널리 사용. 물체의 색을 나타내는 3가지 속성, 즉 색상. 명도. 채도의 조합으로 나타내는 것이다.
3)철함수량과 빛깔과의 관계
○ 토양 수분 함수
1)흡습 계수
: 풍건 토양을 수증기로 포화된 공기 중에 방치하면 일정량의 물분자를 흡착하고 그 이상 흡착하지 않는다. 이렇게 포화상태로 흡착된 수분량을 건조 토양의 중량백분율로 환산한 값을 흡습 계수 또는 흡습도라고 한다.
거친 모래분이 많은 토양일수록 흡습도와 표면적이 적어지고, 점토나 부식이 많은 토양 일수록 모두 커진다.
2)초기 위조점
: 토양 수분을 점차 감소시키면 식물은 팽압을 유지할 수 없게 되어 시들기 시작하지만, 이것을 습도가 높은 대기중에 두면 다시 회복된다. 이와 같이 토양 수분이 점차 감소됨에 따라 식물이 시들기 시작하는 수분량을 ‘초기 위조점’ 이라고 한다.
이때의 흡착력은 10bar 정도이다.
3)영구 위조점
: 초기 위조점을 넘어 계속해서 수분이 감소되면 비록 포화 습도의 공기중에 둔다하더라도 시든 식물은 회복되지 않는데, 이때의 수분량을 영구 위조점이라고 하며, 이때의 흡착력은 15bar 이다.
4)포장 용수량
: 농경지에 관개 또는 강우로 많은 물이 가해지면 과잉수의 대부분은 큰 공극을 통하여 배제되고, 그 후 물의 표면 장력에 의한 모세관 작용으로 물의 이동이 계속되다가 이 작용에 의한 이동이 거의 정지되었을 때 이 표층토의 수분량을 ‘포장용수량’ 이라고 하며, 이때의 흡착력은 1/3 bar 이다.
5)유효 수분 : 포장 용수량에서 위조 계수를 뺀 나머지의 수분
○ 토양 공기의 조성
토양공기가 대기와 크게 다른 점은 이산화탄소의 함량이다. 이산화탄소는 공기중의 산소나 질소보다는 비중이 크므로 토양 중에 스며 내려가지만, 그것보다도 토양 유기물이 분해됨으로써, 또 토양 미생물과 식물 뿌리에 의한 이산화탄소의 방출로 토양 중에는 그 함량이 많아진다. 석회질 비료를 사용했을 때에도 상당량의 이산화탄소가 유리된다.
☞대기와 토양공기의 조성 (단위 : % )
구분 산 소 질 소 이산화탄소
대기 20.93 79.01 0.03
토양 공기 10~20 75~80 0.1~10
○ 토양 성분의 산화 및 환원 형태
성분 산화 형태 환원 형태 성분 산화 형태 환원 형태
C CO2 CH4, 알데히드 Fe Fe3+ Fe2+
N NO3- N2, NH3 Mn Mn4+ Mn2+, Mn3+
S SO42- H2S, S
○ 토양 미생물의 최적 pH
1) 사상균 : 균사에 의하여 발육하는 곰팡이류의 대부분이 이에 속하며, 산성. 중성. 알칼리성의 어떠한 반응에서도 잘 생육하지만, 특히 세균이나 방사상균이 생육하지 못하는 산성에서도 잘 생육한다.
2) 방사상균 : 알맞는 pH는 6.0~7.5이고, pH 5.0 이하에서는 그 생육이 크게 떨어진다.
3) 세균 : 보통 중성 부근에서 잘 활동하고 번식하지만, 황세균은 강한 산성에서도 잘 견딘다.
○ 토양 미생물이 고등 식물에 끼치는 유익 작용
1)비질소 유기물의 분해 변화 2)미생물에 의한 무기 성분의 변화
3)암모니아화성 작용 4)미생물간의 길항 작용 5)질산화 작용
6)입단의 생성
7)유리 질소의 고정 8)생장 촉진 물질 9)가용성 무기 성분의 동화
○ 질소의 순환(질소의 형태 변화 / 관여하는 미생물)
암모니아화성 작용 단백질→아미노산→NH4+, NH4+→NO2- 아질산균 대부분의 유기영양 미생물
질산화 작용 NO2-→NO3- 질산균
질산 환원 작용 NO3-→NO2-→NH4+ 유기영양 미생물
탈질 작용 NO3-→NO2-→N2O, N2 탈질세균
질소 고정 작용 N2→단백질 독립질소고정세균, 공생질소고정세균, 남조류
유기화 작용 NO3-→NH4+→단백질
○ 탄질률(C/N)
1)유기물 중의 탄소와 질소의 함량비
2)토양 유기물인 부식의 탄질비는 매우 낮아서 10~12 정도이다.
3)질소 기아 현상
탄질률이 높은 유기물이 토양에 가해지면 토양중의 NH4-N이나 NO3-N은 미생물 세포의 단백질 합성에 이용되기 때문에 한때 식물은 유효태 질소의 부족을 일으켜 이른바 질소 기아의 상태에 빠지며, 미생물 상호간은 물론 미생물과 고등 식물사이에 질소의 경쟁이 일어나게 된다.
4)탄질률이 30 이상일 때에는 토양 중 질소의 고정이 유기물의 무기화보다 훨씬 커지고, 15~30일 때에는 고정과 무기화가 거의 같아지며, 15이하 일때에는 무기화가 고정보다 커진다.
○ 부식의 주요기능
1) 부식은 염기 치환 용량이 크다.
2) 부식은 물을 흡수하는 힘이 크다.
3) 부식은 토양의 완충능을 증대시키므로 토양 산성의 심한 변화를 막아 작물의 생육을 돕는다.
4) 부식은 구리(Cu)와 같은 중금속 이온의 유해 작용을 감소시킨다.
5) 부식은 토립을 연결시켜 안정한 입단 구조를 형성하여 토양의 물리적 성질을 개선시킨다.
6) 부식은 토양을 갈색~암색으로 물들이므로 온도를 상승시킨다.
7) 부식은 토양 미생물의 활동을 활발하게 하므로 유효한 화학 반응을 촉진시킨다.
8) 부식은 토양 중 유효 인산의 고정을 억제한다.
○ 점토 광물의 일반 구조
결정형의 점토 광물은 어느 것을 막론하고 판상 격자를 가지고 있으며, 규산판과 알루미나판이 결합되어 결정 단위를 이루고 있다.
○ 주요 점토 광물의 구조와 성질
1) kaolinite : 1 : 1 격자형 광물의 대표적인 것으로, 우리나라 토양 중의 점토 광물의 대부분을 차지한다. 온난․습윤한 기후에서 염기 물질이 신속히 용탈될 때 많이 생성되며, 음전하량은 동형치환이 없기 때문에 변두리 전하의 지배를 받는다.
2) montmorillonite : 2 : 1 격자형인 동시에 팽창형이며, 각 결정단위의 표면에도 흡착 위치가 존재하므로 양이온 교환 용량이 매우 크다. 규산 4면체 중의 규소가 Al3+ 또는 인산과 치환되고, 알루미늄 8면체 중의 Al3+ 이 Mg2+ . Fe2+ . Zn2+. Ni+ . Li+ 등과 치환되는 일이 일어난다.
3) illite : 일반구조는 montmorillonite 와 같다. 다만, 규산 4면체 중의 몇 개의 규소가 Al3+ 에 의해 동형 치환된 결과 생긴 음전하의 부족량 만큼이 K+에 의해 충족되어 있는 점이 다르다.
○ 점토 광물의 음전하 생성
1) 동형 치환
형태상의 변화를 가져오지 않은 채 어떤 형태 내부의 이온들이 다른 외부의 이온과 치환되어 있는 현상으로 2:1 격자형 광물이나 2:2 격자형 광물에서만 일어나고, 1:1 격자형 광물에서는 일어나지 않는다.
2) 변두리 전하
1:1 격자형 광물에도 음전하가 존재하는 이유가 되며, 점토 광물의 변두리에서만 생성되기 때문에 변두리 전하라고 한다. 점토 광물을 분쇄하여 그 분말도를 크게 할수록 음전하의 생성량이 많아진다.
3) 잠시적 전하
주위의 pH 가 상승하면 증대되고 하강하면 감소되며, 원래의 pH로 환원되면 전하량도 환원되는 전하를 말한다.
○ 양이온 치환 용량 : 토양이나 교질물 100g 이 보유하는 치환성 양이온의 총량을 mg 당량으로 나타낸 것 (단위 : me/100g)
○ 토양이나 교질물 100g 이 보유하고 있는 음전하의 수와 같다.
○ pH가 높으면 잠시적 전하의 생성으로 양이온 치환용량이 커진다.
☞보충학습(주요 토양 교질물의 양이온 치환 용량)
토양 교질물 CEC
kaolinite 3~15
halloysite(2H2O) 5~10
halloysite(4H2O) 40~50
illite 10~40
montmorillonite 80~150
vermiculite 100~150
chlorite 10~40
allophane 30~200
부식 >200
○ 염기 포화도(%) = [교환성 염기의 총량(me/100g) / 양이온 교환 용량(me/100g)]×100
V = (S / T) × 100
○ 교환 침입력
Al3+ ~ H+ > Ca2+ > Mg2+ > K+ = NH4+ > Na
○ 교환침출력
Al3+ ~ H+ < Ca2+ < Mg2+ < K+ = NH4+ < Na
○ 토양 생성 인자 : 기후, 지형, 식생, 모재, 시간 등
1) 성대성 토양 : 기후와 식생의 영향을 받아 생성된 토양
2) 간대성 토양 : 지형. 모재. 시간 등의 영향을 받아 생성된 토양
○ 토양 생성 작용
1) podzol 화 작용 : 한랭 습윤 삼림하에서 일어나며, 담수하의 논토양에서도 용탈과 집적현상인 podzol화 현상이 일어난다. 이러한 작용이 심하게 일어나는 논은 노후화답이다.
2) latsol 화 작용 : 고온 다습한 열대 기후 조건하에서 염기류나 규산의 용탈이 진행되므로 철이나 알루미늄의 산화물이 잔류해서 상대적으로 많아지는 과정을 겪는 토양생성 작용
3) 석회화 작용 : 강우량이 적은 건조, 반건조 지대에서 일어나는 토양생성 작용
4) glei 화 작용 : 지하수위가 높은 저습지 또는 배수가 불량한 곳은 머물고 있는 물로 인해 산소 공급이 불충분하므로 토양은 환원상태로 되어 Fe3+ → Fe2+ 로 되고, 토층은 담청색 내지 청회색으로 되는 작용
5) 염류화 작용 : 건조 지대의 배수 불량한 곳과 간척지에서 볼수 있으며, 증발량이 강우량보다 많은 곳에서 발달하는 작용
6) 점토화 작용 : 규산(SiO2)의 함량이 풍부한 점토 광물을 함유하는 풍화물이 충분한 수분과 적정 온도에 의하여 2차적인 점토 광물을 생성하는 작용
○ 형태적 분류에 의한 토양목
1) Entisol : 발달되지 않은 새로운 토양
2) Vertisol : 점토가 풍부한 토양으로 팽윤과 수축이 번갈아 일어나기 때문에 반전되는 토양
3) Inceptisol : 생성적 위치가 막 발달하기 시작한 젊은 토양
4) Aridisol : 건조 지방의 토양
5) Mollisol : 두껍고, 팽윤된 암색의 표층을 갖는 초지 토양
6) Spodosol : spodic 층을 가는 토양으로 podzol과 대비되는 토양
7) Alfisol : 석회가 세탈되어 Al 과 Fe 가 하층토에 집적되는 습윤지방의 토양
8) Ultisol : 세탈이 극심하여 염기 함량이 매우 적은 토양
9) Oxisol : Al 과 Fe의 산화물이 풍부하고 1: 1 형 점토의 함량도 많은 적색의 열대 토양
10) Histosol : 주로 식물조직ㅇ드로 이루어진 늪지의 토양
34. 토양의 분류 체계
目(order)→亞目(sub-order)→大群(great group) →亞群(sub-group) →屬(family) →統(series) 의 6개 분류단위
∴ 토양의 가장 작은 부피 단위 ⇒ 통(統, series)
○ 토양 침식의 방지책
1) 지표면의 피복 : 일반적으로 자주 중경을 해야 하고, 수확한 후 유기물을 적게 남기는 작물(콩, 옥수수, 감자, 담배, 과수, 목화, 사탕무, 채소 등)은 침식을 막는 힘이 매우 작으며, 이와 반대의 작물(목초, 호밀 등)은 침식을 막는 힘이 크다.
2) 토양 개량 : 토양개량으로 입단구조를 발달시킨다.
3) 경사지 경작법
- 경사 5° 이하 : 등고선 재배
- 경사 5 ~ 15° : 승수구 설치, 초생대 설치 등
- 경사 15°이상 : 계단식 개간 재배법
○ 토양수분의 물리적 분류
1) 수증기
2) 결정수 : 광물의 성질에 큰 영향을 끼치지만 식물의 생육과는 직접 관계가 없다.
3) 흡습수 : 토양입자의 표면에 몇 분자층으로 흡착되어 있는 수분으로 매우 높은 장력으로 보유되는 수분이기 때문에 식물에 대하여 무효하다.
4) 모관수 : 대개 토양입자의 주위나 세공극 및 대공극의 토양용액 가까이에서 액상의 피막으로 존재하며, 육지식물이 이용할 수 있는 유효수분이 된다.
5) 중력수 : 중력에 의해 토양층 아래로 내려가는 물로 밭작물에 대하여 습해를 입히기 쉽다.
○ 확산 2중층
교질 입자의 표면에는 음전하층과 양전하층이 생기며, 양전하층에 있는 양이온은 교질 입자의 표면에서 해리되어 교질입자 주위의 용액중으로 확산해가는데 이와 같은 교질입자 주위의 이온층을 확산 2중층이라고 한다.
|
|
