토양 침식 조절, 풍화작용과 암석 윤회 등에 관하여

토양 침식의 조절

비록 토양의 침식과 황폐화가 여러 국가에서 심각하게 영향을 미치고 있으나 효율적인 조치는 이런 부정적 추세들을 실질적으로 줄일 수 있다(그림5.25)

그림5.25 토양유실방지 : 등고선경작(contour plowing)은 토양침식을 감소시키는 효과적인 방법. 농작물은 토지의 자연적인 등고선을 따라 대상으로 심어져 등고선수직으로 형성되는 실개천이나 도랑의 발달을 막고 있다

농작물이 자란 곳에서 지표는 매년 어느 일정한 시기는 맨땅으로 있게 된다. 식물이 없는 경사면의 농지, 너무 조밀하게 방목되어진 초원, 그리고 옥수수와 같이 넓게 떨어지게 작물을 경작해야 하는 곳에서는 토양의 침식률은 높을 수 있다. 따라서 현명한 농부는 맨땅으로 드러난 토양을 최소한으로 줄이고 지나친 방목으로 인해 초원에서 풀의 서식이 약화되는 것을 막는다. 옥수수, 담배, 목화와 같은 작물이 경사면위에서 재배되어야 한다면, 이와 같은 작물을 줄지어 심고, 그 사이 사이에 토양의 침식을 방지하는 풀이나 식물을 줄지어 가면서 심도록 한다.

토양의 유실을 줄이는 또 다른 방법은 작물의 고대 재배이다. 미국 미주리주에서 수행된 한 연구는 옥수수를 계속해서 경작했을 때, 헥타르 당 49.25톤의 토양이 유실되었으나 옥수수, 밀, 클로버를 교대로 재배시켰을 때의 경작은 헥타르 당 6.75톤의 토양만이 유실되었다. 이 경우 일렬로 줄지은 옥수수의 경작지 사이에 노출된 맨땅은 밀과 토끼풀로 오랫동안 덮여진 농지보다 침식에 훨씬 더 취약하다.

가장 심한 토양 침식 문제는 가파를 언덕경사에서 일어난다. 예를 들면, 나이지리아에서 카사바(주된 식량)가 심어진 땅이 1%의 경사를 가지면 매년 헥타르 당 평균 3톤의 토양이 유실되었다. 그러나 5%의 경사를 갖는 곳에서는 연간 토양의 유실률은 헥타르 당 87톤으로 증가했다. 이런 속도에서 15cm 두께의 표토는 한 세대(약 20년)동안에 사라질 것이다. 15%의 경사면에서 연간 침식률은 헥타르 당 221톤으로 증가하는 데 이 속도에서는 모든 표토가 10년 이내에 제거된다. 이런 좋지 않은 통계에도 불구하고 급한 경사는 계단화를 통해 이용될 수 있다.

중극 중부지역에서 침식되기 쉬우며, 바람에 의해 운반된 실트 퇴적물로 구성되고 경사가 가파른 곳에서의 계단화는 토양의 유실을 줄이는 주된 요인이다(그림5.26).

그림5.26 계단식 언덕형성에 의한 토양유실방지 : 중국 란쮜(lanzhou)부근의 계단식 언덕은 바람에 날린 먼지 퇴적물을 파서 심한경사사면을으로부터 생산적인 전답을 형성. 계단으로 되지 않은곳의 언덕사면은 빠르게 침식되고 도랑이 깊게 파임.

 

 

강풍과 제한된 식물의 분포가 빠르게 토양을 유실시킬 수 있는 중국서부의 건조 기후지역에서 바람막이로 줄지어 심은 나무들은 바람이 불어 가는 쪽으로의 침식을 상당히 줄일 수 있다.

 

-토양의 침식과 세계 경제

농업은 세계 경제의 토대이기 때문에 토양의 점진적인 유실은 여러 사회의 경제적 안정성을 침해할 수 있다. 세계적인 토양유실을 멈추게 하는 것은 국가적이고 국제적인 수준에서 효율적인 프로그램을 필요로 하는 쉽지 않은 과제이다. 토양은 단지 지질학적으로 긴 시간동안만 재생 가능한 자원으로 불 수 있다. 세계 경제를 지속시키기 위해서, 개인의 일생이나 국가의 존재기간 동안 토양은 주의 깊게 이용되고 보존되어야 하는 재생 불가능한 자원으로 고려되어야만 한다.

 

-풍화작용과 암석 윤회

풍화는 판구조운동과 관련된 전 지구적인 암석 윤회의 중요한 부분이다. 만일 신선한 암석이 융기나 화산 작용에 의해서 계속 지표에 운반되지 않으면 침식은 육지를 낮게 하고 깊은 풍화 단면이 궁극적으로 발달될 것이다. 따라서 판구조운동과 관련된 작용은 풍화 제분기에 제분용 곡물을 공급하는 것과 같다.

풍화작용에 대한 규산염광물의 저항성은 주로 세 가지의 함수이다. 첫째는 광물의 화학성분이고, 둘째는 광물내의 규산염 사면체가 고분자를 형성하고 있는 정도, 그리고 셋째는 광물이 반응하는 물의 산도이다. 감람석 같은 고분자 구조를 보이지 않는 철 마그네슘 광물 또는 휘석과 같은 연쇄고분자는 지표에서 가장 쉽게 풍화된다(표5.3). 칼슘이 많은 사장석은 또한 쉽게 풍화된다. 흑운모, 백운모 그리고 소다장석은 약간 느리게 풍화된다. 모든 규산염 광물 중에서 가장 중합도가 높은 석영은 가장 저항성이 강한 조암광물이며 화학적으로 아주 느리게 분해된다. 그럼에도 불구하고 충분한 시간이 주어지면 석영마저도 용해될 수 있다.

광물의 안정도 순서를 살펴보면 광물의 배열순서가 보웬의 반응계열과 반대인 것을 알 수 있다. 이 역순은 가장 적은 고분자 구조를 보이는 광물이 보웬의 반응계열에서 가장 먼저 결정화되기 때문에 놀라운 일이 아니다.