토양과 생성

□ 지표환경(Surface Environment) 이란?

• 지구표면에서의 풍화작용

침식작용

퇴적작용이 일어나는 환경

 

• 생명체가 서식하는(부양, 扶養)되는 환경

즉, 인류가 생존하는 환경

 

• 지표환경의 물리-화학적 특성

1) 저온과 저압 (거의 일정한 압력; 대기압)

2) 비교적 자유스러운 용액의 이동

3) 풍부한 산소, 물, 탄산가스의 존재

 

• 지표환경의 변화는 새로운 토양환경을 형성시킨다.

 

 

□ 토양환경에 대한 이해는 왜 필요한가?

 

• 지표환경의 질을 결정하는 주요한 인자이다.

여러 가지 물질의 공급원,

혹은, 저장소로서의 토양

오염원으로서의 토양

• 토양환경의 이해는 토양의 효율적 이용 및 오염된 토양의 경제적 복구에 대한 이용된다.

☞ 지표나 반지표환경에서 오염원의 분포를 예측하고, 이들의 이동과 계 내에서의 반응관계를 알아봄으로써 경제적 복구 방안을 제시할 수 있다.

□ 우리가 다루려는 대상 : 토양이란 무엇인가?

 

• 토양의 정의

 

지표환경 구성요소의 중심이며, 환경과정의 매체

 

☞ 토양학자 :

- 토양은 암석의 풍화물인 작은 입자의 광물종이 주구성물

- 동식물에서 유래된 유기물이 섞임

- 공기와 수분을 알맞게 함유

- 식물을 기계적으로 지지, 양분의 일부분을 저장, 공급하는 자연체

- 환경 요인의 변화에 따라 그의 성질과 상태가 변할 수 있는 것

 

☞ 토목학자 :

- 폭약을 사용하지 않고 제거시킬 수 있는 지구 표면의 구성물질.

- 입자 그 자체는 고체이지만 입자상호간에 강하게 부착되어 있지 않아 쉽게 분리할 수 있으며 外力을 받았을 때 입자상호간에 변위가 쉽게 일어난다.”

 

• 기능

 

1) 식물 성장의 매개체

2) 물 수지의 조절

3) 자연 폐기물의 순환자

4) 토양 생물체의 거처

5) 개발의 대상물

 

□ 토양은 어떻게 형성되는가?

 

• 물리적(기계적) 풍화작용 (Distruction)

 

- 지하 심부로부터 융기 → 압력의 제거 → 열극 형성

- 열극에 침투한 지하수에 용해된 이온으로부터 결정화

- 결빙작용의 반복

- 자연적인 삼림이나 초지의 화재

혹은, 식물의 뿌리의 침투

- 즉, 온도, 물, 얼음, 바람 등의 작용

 

• 화학적 풍화작용 (Decomposition)

- 주요 요인 : 물, 산도(H+), 열

- 주요 반응

 

1) Hydrolysis(가수분해반응) : reaction with H2O

NaAlSi3O8 + H2O → HAlSi3O8 + Na+ + OH- (albite)

 

2) Hydration(수화반응) : addition of H2O

Al2O3 + 3H2O → Al2O3․3H2O

 

3) Oxidation/Reduction(산화환원반응) : loss/gain of e-

Fe3+ + e- = Fe2+

3MgFeSiO4 +2H2O = Mg3Si2O5(OH)4 +2SiO2 + 3FeO

4FeO +O2 +2H2O = 4FeOOH (goethite)

 

4) Dissolution(용해반응) : water

CaSO42H2O + 2H2O = Ca2+ + SO42- + 4H2O (gypsum)

 

5) Carbonation(탄산염화반응) : reaction with CO2

H2O + CO2 = H2CO3 (carbonic acid)

H2CO3 + CaCO3 = Ca2+ + 2HCO3-

 

 

□ 토양단면은 어떻게 발달되는가?

 

• 주요 작용

 

1) Transformation (전이)

2) Translocation (이동)

3) Additions (첨가)

4) Losses (손실)

 

• 토양단면의 예

□ 토양은 왜 다양한 모습으로 발달되는가?

 

• 영향 요인

 

1) 기후(Climate) : 강수량, 기온

2) 모재(Parent materials) : 암석의 종류 및 조직

3) 지형(Topography)

4) 식생(Living organisms 등)

5) 시간(Time)

 

□ 토양단면이 발달되는데는 얼마나 많은 시간이 소요되는가?

 

• 토양단면의 발달속도

 

- 토양화작용 영향요소들의 영향도에 따라 차이가 큼.

- 최소 4만년에서 수십만년 이상이 소요

 

 

□ 토양성질은 무엇으로 결정되는가?

 

• 토양색(Soil color) : Munsell color book

 

• 토양조직(Soil texture)

- 토양입자의 입도분포

- 모래(2-0.05),

실트(0.05-2μ),

점토(<2μ)의 상대적 무게비

• 토양의 구조(Structure)

1) single-grained, structureless

2) massive

3) aggregated

- 토양입자의 모양 및 배열

- Plate-like

- Prism-like

- Block-like

- Spheroidal-like 등...

 

• 토양 밀도 및 공극

1) 전체밀도(Db) : 토양무게/토양부피(토양입자+공극)

2) 입자밀도(Dp) : 토양무게/토양입자부피

3) 공극율(%) : Db/Dp×100(%)

4) Macropore : 0.06m 이상

5) Micropore : 0.06m 이하