토양지리학 노트

(최서희) 2002년 2학기 토양지리학 노트 배포

@ soil(토양) (~sol(라틴어))

토양≒흙

토양 : 물리적 개념 + 흙이 가진 기능

* 지구 환경의 3권

- 대기권(공기) atmosphere ┐

- 수권 │ 생물권(living systems) (Ch.4)

- 토양(암석권, 지권) ┘ - 사는 공간과 연관된 부분 연구 (인간-토양 interaction)

* 영양소 순환

유입 변환 토양 내 순환 빠져나감 유출

* 토양 정의 (학문분야 따라 다름)

- 농학자 : 영양소

- 공학자 : 암석과 대비하여

① 암설이 부서진 광물질이나 ②다른 곳에서 운반되어 온 퇴적물이 ③ 장기간 ④ 물리ㆍ 화학ㆍ

생물학적 작용 (풍화작용)을 받아 형성된 물질

이에 따르면 해수욕장 모래 : 퇴적물일 뿐 토양 X

①, ② : 기원

- 암설 : debris, 암석 풍화되어 잘게 부서진 암석조각 기능적 의미 (그 자리에서 형성된 정적토)

cf>이에 따르면 운적토는 엄밀히 토양이 아님! – 그 쪽 기후와 또 새로이 맞물려야!

③ 장기간 : 100~수천 년 기후대에 따라 토양 변화할 것을 의미 옛날 토양은 과거 기후, 환경을

indicate해 줌 옛날 토양은 과거 기후, 환경 indicate해 줌

* 토양의 기능1. 생산성의 기능 (농사) productivity

↓

2. 20C 이후 “분해의 기능”, “정화의 기능” 미생물 등 생물체가 유기물, 사체를

- decomposition

2.는 1.의 원인이 되어 줄 수 있음

‘미네랄’, base(염기, 영양소)

o 토양 – 물 ┐

- 광물질 │ micro-universe

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- 식물체 │

- 생물 fauna ┘

o strepo-mycin : 미생물이 분해 위해 내는 분비물

* 토양 미생물

根圈작용 - 질소고착작용

<식물뿌리 영향 미치는 범위>

비올 때 뿌리 안 썩게

가물 때 물

o 질소 고착

- 콩과 식물 : 질소고착능력 뛰어남

o 토양 내 물질 이동 (4단계)

① weathering input 암석층의 gas, 영양소 토양층으로

② atmosphere input 강수량… 대기 중 물질 input

③ leaching output 용탈, 세탈 : 영양소가 용해되어ㆍ씻겨져 빠져나감

④ nutrient cycling 영양소순환

* 교재 1장 <토양의 형성과정과 구성물질> 단순한 물리ㆍ화학적 속성으로 접근

무기적 구성물질 inorganic

1. 토양광물과 기본 구성물질

o 광물질 – mineral : 토양의 45% 차지

1) 영양소의 저장고 역할

2) 기본적인 골격 이룸

- 정의 : 무기적 프로세스에 의해 자연적으로 형성된 원소 or 화학물질

o 정형화된 것 : 3차원 형태를 띰

무정형적인 것 : 구조 X, 유동적

- 단독으로 존재 X / 광물 A+B 화학물(암석) 이룸

ex> 화강암 : 석영, 운모, 정장석, 준장석…

o 토양 암석 구성물질 통해

암석 태초 마그마의 구성물질/

지구의 8대 광물질(O₂, Si, …) 98.5%

↓

변성암

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O, Si, Al, Fe, Ca, Na, Mg, K

1차광물(암석 자체내에서) │ 2차광물(풍화작용에 의해 만들어짐)

2차광물 多 있을수록 풍화 多 받은 암석이란 것

1차광물 │ 2차광물

-------- --------

풍화받을 석영 │ 방해석

가능성 미사장석│ 석고

높은순서 사장석 │ 철광 ↓ 풍화 많이 받은 것

↓ 운모 │ 깁사이트

휘석 │ 점토 (中 고령토가 제일 풍화 多 받음)

-------------------

암석이 토양으로 바뀌는 과정

o 모재(母材) : parent material

물리적 변형 (화학적 조성은 X)

암석 --------------------------- 토양

화학적

- 토양을 이루도록 한 원래 암석 : 모재

A층

B 모재의 성격

C 직접적 반영

D(모재)

* 모재

- 그 자리에 원래 있는 모재 (잔류성 모재)

- 외부에서 흘러와 쌓인 모재 (이동ㆍ운반성 모재)

ⅰ)운반되어 내려온, ⅱ)범람, 강에 있는 것 이제 ‘토양’은 아니게 됨

o 물리적 풍화 암석 쪼갬 + 면적 넓혀 화학적 풍화 ↑

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풍화 (weathering – 기후의 영향 多)

물리적 풍화 – 화학적 조성은 X

화학적 풍화 – 새로운 물질로

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1. 물리적 풍화

① 하중의 제거 (unloading)

지하부 지상부

: 절리 (joint) 발생

② 냉, 온의 반복 (Temperature variation)

수분 가해지면

③ 서릿발 작용 (frost wedging) 동결, 융해 작용 반복되는 환경 (온대지방에서)

물 얼면서 팽창하면서

압력 가함

④ 식생(식물 뿌리) or 동물의 역할 (ex> 두더지, 굴을 파거나 암석을 파서) 미약

2. 화학적 풍화 – 형태, 조성 변화

① 가수분해 (새로운 물질로 분해) hydrolysis

H2O H+ + OH- : 새로운 암석이 된다는..

: emergent (창발성의 원리)

ex) 정장석

Kal2Si3O8+H2)

Hal2Si3O8+KOH

알루미노규산염 + 수산화칼륨

: 약한 광물 점토광물로

② 수화작용 (hydration) 모든 암석에 적용

암석 + 물 물 분자 전체와 결합

ex> CaSO4 + H2O CaSO4ㆍ2H2O : 화학적 풍화작용 시발점 : ‘물’ 중요!

(경석고) (석고)

③ 산화ㆍ환원작용 (OxidationㆍReduction)

o 산화 산소 원자와 결합

Fe, 티타늄, 망간

(금속성 계통 물질 多)

열대 습윤지역 (비 ↑ -온도 ↑- 미생물 ↑

토양, 암석 표면의 금속성 계통 빨강색

- 통기성 좋은 곳 (땅 위에서 잘)

o 환원 : unaerobic (공기 없는 곳) : 혐기성 환경(물에 차 있거나… 회색, 철회색, 청록색 : 황화물로

변함) ex) 논 토양

* 반문이 나타나는 토양 (ex>갯벌)

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: 주기적으로 산화, 환원 환경 반복되는 곳

o 어느 정도 산화/어느 정도 환원인가?

Red ox Potential

산화, 환원 차이가 전압으로 나타남

④ 탄산염화 작용 (석회암 지역에서 多_

CO2

-------- H2CO3 (탄산) + 암석 <화성암 계통 ↓ , 석회석(CaCO3-탄산칼슘)에서 활발)

H2O

H2CO3+CaCO3Ca(HCO3)2

탄산+ 석회암 중탄산염 : 물에 계속 녹음!

o 이산화탄소 잘 녹아야 됨, 하지만 오히려 열대지방, 기온 높은 곳에서 활발하게 이루어지고 있음

① 비 많이 옴

② 배수 잘 됨

③ 미생물 이산화탄소 농도 ↑

o 같은 암석이라도 광물에 따른 풍화 정도 다름

- 석영 저항력 ↑

- 감람석(Olivine ↓) : 고온, 고압에서 형성되어 저온에 노출되면 풍화 쉽게 일어남

o 토양 내 이온 제거

- 잔류량

Base : 염기성 영양 염류 : 가장 多

광물질 중 염기성 영양 염류 풍화에 약함 열대지방 척박

cf) 철, 알루미늄 : 잔류 ↑ (철, 알루미늄 ↑ : 녹슴 – 라네라이트성)

풍화의 정도 – 토양의 성분과 상관성 지님

풍화에 강한 Al > Fe> Si> Base(약한)

- K > Na > Mg > Ca

K : 포타슘(토양 내에서 영양 염류 역할 알 때)

Ca : 제일 약함 (중요한 요소인데도), 하지만 식물체에 많이 저장되어 있으므로

실제로 Mg보다 많다.

* 풍화의 산물 토양(같은 크기 X) 형태, 구조

몇 개의 group으로 나눔(토양 입자 – Soil Separate: i) Sand ii) Silt (0.002~0.05) iii) Clay(2μ

이하)

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o --------------Stone---------------

Rock – Block – Boulder – Gravel – Pebble – Sand

Sand, gravel, 유기물 따로 계산

o 토양 : sand부터 분석

1) Sand : light 잘 흐트러짐

‘석영’이 주 입자 + 거친 광물 (조립 물질)

석영 : 화학적 반응 가장 느림 / 투수력 좋음, 배수성 좋음 (비료 잘 씻겨 나감), 생산성은 가장

낮음

2) Silt

- 규산염 광물이 多 : 모래보다 풍화 더 1차 광물이 많음

- 크기가 작다 : 수분 보유력 ↑

배수성 ↓

* Sand, Silt : 물리적 특징이 강함

3) Clay (점토) : 2micron 이하 (화학적 특징)

o 광물학적, 화학적 특징 Clay mineral-점토 광물이라고도 함

- 규산염 점토 온대지방 多

- 철, 알루미늄, 수산화 점토광물 열대지방 다

풍화 많이 받은 것이 ↑

o chlorite : 조금만 풍화되어 나타나는 광물

↓

↓

kaolinite : 고령토

- clay 中 구성 요소 보면 어느 환경에서 어떻게 풍화되었는가를 – 과거의 환경

o clay : heavy 응집력 강함. 물에 젖었다 증발하면 굳음

* 토성(Soil texture) – 어떤 비율로 이루어져 있는가

1) 식물 뿌리의 침투 능력 좌우

2) 통기성, 배수성

3) 토양의 화학적 반응률에 영향 미침

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o 미 농무성, 토양 삼각도 (Soil triangle)

- ‘loam’ : Sand, Silt, Clay 가장 골고루 혼합된 토양의 범위

(Silt, Clay 단계에서 유기물 제거) - Soil Analysis : 피펫법

- loamy : 두 단계의 중간

* 토양 구조 뭉쳐있는 구조 – 형태가 서로 다름 (ped : 페드, aggregate : 입단)

o 입자-입자

1) 점토의 양

2) 토양 內 미생물 역할

3) 젖고 마름 반복 / 동결, 융해 활발한 정도

4) 경작 (인위적 요인)

o 3단계

1) grade

2) class

3) type

ex) Carolina 지방

moderate – fine – subangular block

:grade :class : 모양

(풍화 받은 정도) (coarse/fine

조립/미립질)

ex2) ~ 統 토양

type – 판상형 (논, 갯벌) / 주상형(기둥) / 괴상형1 / 괴상형 2

:운반 매커니즘 수평 : blocklike : granular

angular 입자 굵은

① 토양 內 미생물 : 점성의 액체 분비 – 입자 뭉치게

② 동결ㆍ융해 토양에 물 들어갔다 증발

③ 토양 內 조성 (점토 얼마나 / 어떤 광물)

o 토성, 토양 구조 매우 중요한 분석

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① CEC

Micelle (교질) : 매우 미세한 입자

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점토 ( colloids) 식생에 중요한 영향

- 점토 광물

colloids 극성 띰 (음전하)

- 토양 속 물질 중 + 전하 띠는 것 : 양이온

(Base : K, Mg…) – 포함하는 물이 통과하면 교질이 이를 붙이게 됨 식물

뿌리가 빨아먹기에 좋게

: Cation Exchange Capacity (CEC) : 각 이온의 함량 측정함으로써

양이온 치환 능력 물+시약걸러서ppm단위로

v 특정 토양을 얼마나 흡착하여 부착할 수 있는가 : adsorption (흡착)

: 점토 광물이 많을수록 CEC가 크므로

* 특정 토양이 얼마나 치환 능력 가지나

(1) ‘어떤’ 점토 광물이 있느냐(점토 광물의 유형)

(2) 토성 (점토의 비율)

(3) Amount of organic colloid (colloid의 양)

CEC만으로 부족

PBS(염기의 비율 : base가 많을수록 유리) – PBS가 더 중요!

반건조지역 (수분 보유력 적당히 낮음) – 공극 막아줌, 용탈, 세탈 ↓ : PBS 높음!

가용성 염기의 보존 상태 높은 곳 (반건조기후대-체르노젬)

② pH (H+ 농도)

- 수소 이온 ↑ 산성 ↑ (다른 Mg+, Na+ : 알칼리성)

↓

5.6 정도가 중성

o 열대 – 토양 척박 – H+ 석회암 가루 다 사용

③ 토색

- 붉은 색 : 산소

- 회색 : 환원

↓

유기물 함량이 토색에 가장 중요

- 노랑색 토양 : 계속 물에 젖어 잇는 : hydrate (수화) 된 상태

- 하얀 막이 있는 토양 :

Brown

------- <- 각피 : 그것이 표면이었을 때 건조지역이었을 것

Brown : 물 부족 토양 내 base가 집적됨 뿌리의 근권작용에 의해 물 올라올 때

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물에 집적되어 있던 칼슘이 삼투압 현상으로 올라옴

soil color : 어떤 환경이었는지 짐작하게

o 셰일, 석회암 붉지만 그것이 원리 그렇거나 산화됨

Chapter 2

- Organic (유기~) : 생물체와 관련

- Organic – Organic Fraction

- Organism : 살아 있는 생물체 - Flora, Fauna 의 역할

- Organic matter : 죽은 것 (썩어가는)

* Organic Matter – 죽어있는 잔재

- litter

↓ 분해되는 단계 중 하나

- humus

형체를 모름 – 육안으로 볼 수도 있음 / 육안으로 볼 수 없을 수 있음

화학적 분해되면 이온, 콜로이드와 같은 교질입자로 바뀜

: 양이온 흡착하는 역할, 역시 함 토양 유기물 중요한 이유!

- 물리적 특성 : 입도 분석

- 화학적 분석 : 양이온 치환능력ㆍ유기물

Clay-Humus Complex

점토 – 부식질 복합체

(서로 잘 달라붙어)

↓

유기물의 지역별 차이

토양지리학

* 유기물에 영향 미치는 요소

1. 기후, 식생 – 식생의 잔재 / 기온, 강수량이 식생에 영향

2. 모재 : 간접적 영향 – 암석의 종류 식생에 영향 유기물에 영향

↑

영양소 풍부하게 해 줄 수 있는 토양 : 모재 풍화되며 weathering input

되므로, 유기물 함량에도 영향 미침

3. 사면경사(배수조건)

4. 시간 : 식생 정착한 햇수가 많으면 유기물 많다.

1. 건조반건조습윤 / 토양 유기물과 밀접한 관련

↓ : 건조, 반건조, 습윤지역과 비교하면 유기물 양 두 배 차이

깊이 1m / ha

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grass 나무로 바뀌면 오히려 유기물 양 줄어든다

* 건조- + 반건조- - 습윤

o 잠재 식생 : 특정 지역의 기후 대변

(우리 나라 : 2차 식생)

- 특정 지역의 수분 (습도)

툰드라 / 사막 차이 나는 이유

잠재증발산량

50℃ 1000g 200g

10℃ 100g 50g

precipitation Evaporation

↘ ↗

----------------------------

P>E : 습윤지역

P<E : 건조지역

o 잠재 증발산량

: 특정 지역의 평균 기온에서 증발해야만 하는 양

습윤해짐 산림 우거짐

- 지표면에 뿌리가 많아 지표면의 유기물 함량 ↑

근권 얕다 : 식생의 물질 순환 rate 얕다.

- 나무 (forest) : 깊이 깊어짐 + 잎, 가지 크다 – 새로운 물질 침투 막음

: root system(근권) 따라 반건조지역 ↑

o 평균기온과 유기물 함량 관계

: 열대 지방 사람들 slash and burn 방식 사용 플랜테이션 때문에 황폐화됨

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Humus : 부식질 – 있느냐, 없느냐에 따라 : darkness 토색 결정

Vegetation (식생), Fauna 죽어 분해된 것 : microbial-activity

유기물 -- 분해 humus –- perfectly 완벽 분해 광물질, 이온(유기물 X)

↓

seen

unseen(토양에 붙어) : 과산화수소수 반응으로 없앰

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litter – humification (부식화) humus

ㆍplant tissue

다양한 성분 중

- 셀룰로오스는 부식질화 잘 일어남

- lignin : 변화는 많이 일어남, 하지만 끝까지 남아있음

ㆍclay mineral과 흡착력 강해 끝까지 영양소 공급해 줄 수 있는 것 (잔류량 ↑)

(콜로이드 입자와)

clay-humus complex 이루어

ㆍ토양 유기물 함량 ↑게 // 점토 : 유기물량 좌우-clay가 중요!

1. 유기물 함량 – 부식질 ↑ : 치환 능력 ↑ PBS ↑ 비옥해짐

2. 물 잡아주는 능력

3. 탄소, 질소의 토양 내 함량 (C-N Ratio)

– 토양 내 humus : carbon 56.24%, nitrogen 5.6%..

C:N = 10.04 : 1 이론적으로 가장 많음 – 온대 삼림지역

- litter humus 많이 될수록

↓

microbial activity (토양 내 미생물)

: 에너지 얻기 위해 토양 내 탄소 흡수하여 CO2로 방출 C:N 비 급증, CO2 많으므로 더 온난 +

N은 단백질로 전환하여 토양에 저장 N ↑

4. tilth(경작) : 유기물 적당히 있으면 경작하기 쉽다.

5. 판상ㆍ주상ㆍ괴상구조..좌우

3장 공극, 수분 물리적 성질 (입도분포..)

공극 : 입자 사이의 공간

수분 : 입자 사이의 수분

o soil atmosphere

1. bulk density(총밀도) : 토양 말린 후 잰 것

2. particle density(입자밀도) :

3. 공극 :

100-입자밀도, 총밀도 변화율

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soil solids : 토양 내 광물질 얼마나 큰가

o Sand 100g

Clay 100g

- Size와 Amount의 paradox

: 공극의 size는 sand가 큼

공극의 전체 양은 입자가 작아질수록 더 커짐

(clay가 sand보다 물 더 많이 흡수할 수 있는 것 보면 알 수 있다.)

o pore

- macro pore 거대공극 – 통기성에

- micro pore 미세공극 – 영양소 흡착, water holding에 영향

입도에서 입자 비율에 loam일수록 좋은 이유

* Soil Moisture : 수분 – 토양수

↙ 강수량

____________________________

토양수 : 지표 내에 침투해야 : 투수(infiltration)

토양수량 결정하는 것

- 강수량

- 투수 infiltration rate : 잘 일어나는 토양수 충분

‘일정시간’에 흡수할 수 있는 양 초과 surface runoff

저장된 토양수 : 식생에 수분 공급 / 대기중 수분 공급

v 인위적 투수율 ↓ 대기중 수분도 ↓

o infiltration 영향 주는 요소

1. soil moisture 기존의 soil moisture 높으면 추가적 흡수 ↓ 식생:수분 보유

2. Compaction : 빗방울이 표면 깸 (splash), 비오다 마르면 compact 각질 투수 안 되게 됨

식생 : 비낙하 에너지 상쇄 : splash 효과 ↓ : terminal effect!

3. inwash fine

: 토양 내 콜로이드 ↑ 스스로 공극을 fine material이 줄임

4. 사면 경사 : 급할수록 스며드는 비율은 ↓

Darcy’s Law : 토양 입자, 사면 경사.. 스며드는 양

* 계절적 요인

o 같은 토양이라도 계절에 따라

- land use (토지 이용) 결정

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A 지역의 계절적 변화 : 대표하는 요인

계절적 토지 이용 – 친환경적 토지 이용

o Soil (자연과학적 요인)

- land : 토지 이용

- land use : 어떻게 이용하는가

- land cover : 이용함으로써 어떠한 형태로 변했는가?

: 초지, 건조환경(건물…)

* 토양수

- 화합수 화학적으로 combine된 H2O 물, 토양입자 화학적 결합

- 흡습수 물로 ‘코팅된’ 화학적 결합은 아니나 화학적 결합과 거의 비슷

: 인위적 분리 가능(선인장이 이 물 이용)

- 모세관수 (모세관수) : 표면장력 (서로 달라붙으려 하는 것)

: 식물체가 이용하는 물(물이 토양에 달라붙음)

- 접하는 면적 ↑ 표면장력 ↑ 함유하는 물 양 ↑

- 중력수 토양에 달라붙지 X, 빠져나가는

o 위조점 (wilting point) : 식물체가 최소한으로 요구하는 양

o 포장용수 (포화용수) : Field Capacity

o available water (유효수분)

o 단기 위조점

영구 위조점

Thornthwaite. C. W ‘운하’에서의 물 필요량 변화 … “Water budget” (수분수지)

- Precipitation (강수량)

- Potential Evaportranspiration (PE)

- Actual Evaportranspiration (AE)

위도,()기온, 토양 알아야 함

- 월별 기온

- 월별 강수량.. 알아야

기온 + 토양 월별 증발산량 산출 <이론적> 증발되어야 하는 양 : PE

(11/2)

o 토양수의 월별 분포

o p.52 Soil atmosphere : 공극이 완전히 포화되지 않는 이상 공극 중 일부 air로 채워지게 되어 있음

– 이산화탄소 양 대기보다 많음

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- 대기중 : N, O, Ar 98% 차지

- 토양 : 유기체, 뿌리가 호흡하므로 CO₂↑

: 토양의 공기 관련된 구분

- aerobic : 유산소 호기성 (공기 많고 잘 통함) 산화적

- unaerobic : 혐기성, 무산소 (물로차있는 토양은 hydric soil ex>습지토양) 환원토양적(물로

포화된)

p. 54

4. 토양의 각 요소를 합쳐 고려하는 장

각 요소 : 토양 성질에 영향 주는 중요한 1, 2장의 요소는 토양마다 다름 토양 특성의 지리적(

공간적) 분포

- 왜 지역에 따라 다른가? (우리나라도 : 기반암 비슷한데도)

: 소지형 (경사도, 배수), climate(기후), length of time(토양 발달시간)

여러 지역 토양 조사, 비교할 때 고려해야 함

o 지형, climate, time – 대규모 스케일 / 소규모 스케일 구분되어 생각해야 함

ex> time : 100만 년 형성 과정 Vs. 1만 년 형성 과정

하지만 인간에 의한 교란은 짧은 시간이어도 중요

o Local Relief : topography에서 소규모 scale

* 소규모 스케일 : 최근의 변화

* climate : 사막/열대 확연한 차이

한 산 이내의 스케일에서는??

1. 지형적 요인 (큰 지형) : 소규모 지형의 dynamic (변화)

‘기후’와 연결 ‘고도’와

: 토양과 지형 관계 (‘산지’ 지형)

o 토양, 식생(기후기온,강수량) 유기물 토양에 영향 줌

o 지형에서 가장 중요한 : 기온, 수분 고도에 따른 차이 (산악지형 연구 – 규칙적 변화)

지형ㆍ시간의 상호관계 식생, 유기물이 영향 미침 – cool, 습윤할수록 유기물 많음

o 산악지역에서 고도 올라갈수록 토양 4 가지 변화

1. 유기물 ↑ (미생물 분해 ↓)

2. 공극량 증가 물 holding 증가 (유기물 많아서 capture 좋음)

3. 산성도 ↑ (알칼리성 : 건조 / 강수량 ↑, 고도 – 산성 침엽수잎 : 산성)

4. C-N ratio 증가 (미생물 양 줄어든다 : C 덜 떨어짐)

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C : N 깊이에 따라 다르면

* 토양의 수평적 측면 / 수직적 측면

* catena (chain)

- 토양의 수직적 분포는 비슷하다. 하지만 수평적 분포 달라짐! (표층 사면 따라 물질 내려가기 때문에

체인처럼 연결되어 있다 : 토지 이용과 밀접한 관련!)

ex> 시에라네바다 산

* 저지대 : 건조기후에 가깝다

올라가면서 식생, 강수량 변화

* 시간에 따른 soil profile : 암석이 토양으로 진행되기까지

o parent material

↓ 풍화작용

soil

------

수평적, 물리ㆍ화학적 특성 + 수직적으로도 다르게 나타나므로

(수직적 : 가장 중요한 요인 : time)

* 토양층 발달 – 과정, 생물체의 정착 토양층 발달할수록 생물체 살 수 있는 조건 식생,

균ㆍ조류 유기물

1) 광물질형태 토양 형성

2) 생물체 정착

3) 유기물 형성

진정한 soil complex 형성

- 어떠한 조합인가 : 어떤 환경, 얼마나 많은 시간 동안?

시간이 같더라도 공간적 특성에 따라 달라짐

(수직적인 경우 시간이 더 중요 cf>수평적인 경우 공간이 더 중요)

(공간적 특성 : 기후, 지형, 암석에 따라 성숙 정도 달라질 수 있음)

* Soil Horizon

- 대규모적 Scale 토양 말할 때:

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- 토양 단면 : Soil profile

토양 각 층 (토양층) : Soil horizon

* 정형화된 층

O층 : Organic Matter

A층 : 부식질(humus) 풍부한 층, base(염기) 집적 용탈층

E층 : 원래 같은 층인데 A층 중에서 base가 덜 존재(용탈되어 밑으로 빠져나간 층)

B층 : 용해된 것 빠져나간 것이 쌓인 곳 : 집적층

- 점토광물, 알루미늄, 이온 ↑

(BE: B층에 가까운 토양)

C층 : 풍화 진행되어도 토양이라 보기 힘든 층

* 우리 나라 : A층 거의 X

- O-E-C

- O-B-C

- 포드졸토양 지역에 잘 나타남

o 열대지역토 라테라이트 : 대부분 C층으로 염기 다 빠져나감, 철분만 A에 남음

o 소문자로 세분화한 기술 가능

ex> B-h (humus 많은 층)

B-t (clay 많이 집적된 층) : Bt 밴드 : 절개해 볼 때 깊이 1m 내외에서 특히 풍화 많이 되었을

것 기후가 완전히 다른 곳에서 형성 기후 변화 암시

기후대, 시간에 따라서 다양하게 나타나므로 중요 (물질 수직적 이동 양상도 다름)

* 한대기후 포드졸토

E층 : Albic horizon

B층 : spodic horizon

포드졸토 색 밝은 이유

o 체르노젬토 : 반건조지역 토양

- O층 3cm

- A층 비교적 깊음 : 비 덜 와서 용탈 세탈 적음

E층이 X

그냥 B층 : A층에서 집적된 층 아니라는 것! – 건기에 모세관 현상에 의해 C층의 물질이 쌓인 것

(CaCO3와 같은) 식생 뿌리 B층까지 가능 – 비옥

- Pedon

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Polypedon

Catena + Soil profile 모두 고려

(수평, 수직적 측면 모두)

: 최소한 1m^3의 pedon으로 연구해야!

(11/9) 토양침식

- 토양침식 (Soil erosion)

- 토양 오염

* 토양 침식 원인

- 자연적인 침식 (ex>바람불 때, 물이 씻어내릴 때)

- 인위적인 침식 (인간 개입 ex> 토목공사, 농경지 – 사면 깎아냄 : 가속화된 침식) 이것이 중요!

* 침식 일으키는 매커니즘

1. 물에 의한 침식 : A(침식) = f(R, K, S, C, P)

2. 바람에 의한 침식

1, 물에 의한 침식 : A(침식) = f(R, K, S, C, P)

R : rain – 강수량의 ‘양’ : 많은 지역이 더 잘 일어남 / 빗방울의 단순한 크기보다는 “최종낙하속도”

중요하게 여겨짐 토양 부수는 역할 차후의 flow에 의해 토양 유실될 수 있는 여지

K : 물리, 화학적 성질 (입도분포, 토성)

입도분포 : 모래 : 응집력 ↓ : 침식 ↓

유기물의 함량 : 많으면 토양 침식력 ↓

토양의 구조

투수율 (↑ : 흡수 ↑ : 흐르는 양 ↓ )

- 속도

- 토양입자

- 침식

S : 사면의 경사도 (높을수록 침식 ↑) 인위적인 요인 多

C : 작물 재배 (crop)

- 인간에 의한 교란 : 침식 더 多

- 식물 : buffer 역할 – 침식 억제 역할

P : 강수량

-----------------

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* 자연 상태에서는 언제 침식 가장 ↓

o 300mm인 지역 토양 침식 최대 : 토양 침식에 필요한 유효강수량 (effective precipitation)

이 이상의 강수 : 지표 유출량 같음 + 공극을 물로 포화 : 입자간 결합력 물에 의해 더 강해짐 (

저항력 더 강화시켜 줌)

2. 바람에 의한 침식 :

A = f(I, K, C, L, V)

I : 토양침식 가능성

K : 토양 표면의 거칠기 (거칠어야 잘 침식)

C : climate (기후인자 : 많이 부는 지역에 침식 ↑ , 비가 많이 오는 ‘지역’의 바람에 의한 침식 ↓

‘물’에 의한 침식은 더 강할 수 있음)

L : 지표면의 길이 (length)

길이가 길면 : 골고루 침식

짧으면 침식 덜 일어남 , 한편, 돌풍이 불 때 긴 쪽은 상쇄됨, 따라서 오히려 침식에 강할 수도 있음

V : vegetation (식생) : 바람을 막는 가장 좋은 방법(방풍림)

o 자연적 현상에서도 토양 형성 속도보다 침식 속도 훨씬 빠름 : 경작시에도

* 토양 침식 문제되는 이유

인간에 의한 침식 가속화 더 심각 : 자연지리학에 더 관심

ex> progress in physical geography

ㆍ경작지 토양 표층 2.5cm 유실되면 생산량 10% 감소한다

경작지 33%가 극심한 토양 침식 겪고 있다

o 농촌진흥청 : 전 국토의 45%가 심각한 토양 침식에 직면해 있다 (우리 나라 : 사후관리도 심각)

토양 침식 삼림(숲) 있느냐 없느냐가 엄청난 영향

1) 강수량 時 최종 낙하 속도 줄여줌 : 토양침식가능성 낮아짐

2) 삼림의 뿌리가 물 흡수 : 지표유출 ↓ : 토양침식가능성 낮아짐

* 사회주의 국가의 문제

o 1949년 중국 황토고원의 침식 : 1km² 당 6t~675t 유실 – 물에 의한 침식으로 가장 유명한

o 1930년대 Kansas 지역 엄청난 토양 침식

밀 값 상승 원래 비옥한 지역 : 과도한 밀 농사 토양 부실 폭풍 발생 후

1934년 Dust Bowl (먼지폭풍)

* 사막화 (desertification) : 사막 아닌 지역이 사막이 되는 것

o 사막의 특징 : 비 안 옴, 기온 ↑

토양 거의 모래질 (조립질)

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식생 ↓

o 도시화 목적 산림 벌채 토양 교란, 투수율 ↓ , 유출 ↑

토양표층 X, B층만 남음 토양색 밝게

1) 유출 ↑

2) 표층유실 토양이 흡수하는 태양 적어짐(토양색 밝으므로) : 알베도 (반사도) 높아짐

3) 국지적 기온 상승

4) 식생이 내뿜는 산소 X , 이산화탄소(온실기체) ↑ 기온 ↑

5) 식생 증발산 ↓ 공기 중 수분 ↓ 강수량 감소

6) 지하수위 낮아짐 (지하수 뽑아 씀)

* 사막화 : 기후적 주변 지역까지 영향

6만 km² /년 사막화 되고 있다

* 아마존 열대우림 – 사막화 확대 / 지구의 허파

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ㆍ 토양 침식 방지대책

- 인위적으로 유기물 첨가, 볏짚 썩혀서

(입자 모여 입단 형성하게 구조 안정되게)

투수성의 유지

- 인위적 김매기(경운) : 원래 구조도 토양 만들어 줄 수 있음

농경지에서 많이 이용

일반적인 토양에서

- 지표면의 피복 (나지는 놓아두지 X, 식생 심거나 관리)

* 식생 역할

(1) terminal effect

(2) 뿌리가 물 흡수, 지표수 흡수 막아줌

(3) 바람에 의한 침식(풍식) 막아줌 : 방품림 – 100% : 소용돌이 발생-역풍 발생 / 75%가 가장 유리

토양침식유형 (kg/ m²/yr) <1995, UN보고서>

자연토지 경작지 나지

중국 0.2 이하 15~20 28~36

미국 0.003~0.3 0.5~17 (기계적 영농

농업 방식 때문에)

0.4~9.0

인도 0.05~0.10 0.03~2.0 1.0~2.0

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영국 0.01~0.05 0.01~0.3 1.0~4.5

o 특정 국가 소득 수준과

o 나지로 갈수록 침식량 많아짐

* 중국 : 과도한 토지 이용

* 인도 : 토양 자체 특성 / 전통적 농업 특성

“The Impact of organisms on overall erosion rates with catchment(집수구역) in temperate

region” by Trimble

“Recent trends in the ecology and management of the world’s savanna(가장 비옥, 긴 풀)

formation

* 토양오염

1970년대 system theory

┌--------┐

E, M │ - │ M

------ │ │ ------

input │ - │ output

↑ └-------┘ │

│ interaction │

└-------feedback -----┘

* 지구생태계

- open system : whitebox

- closed system : blackbox

* 과거에 토양은

blackbox, 현재 graybox 토양층으로 input, output, 비교 (catena 지난)

* 토양오염 :

- 토양의 자정능력 한계 넘어서면 오염 시작

- 중요한 이유

1) 토양 오염되면 오염물질은 식생, 1차 생산자 소비자로 감 (초식동물, 육식동물, 사람들..

먹이사슬 인체에 축적)

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2) 토양오염정도 (1960년대…)

- 심각해지니 그 지역 생태계 전체 파괴한다는 인식

- 오염원

* 중금속 (heavy metal) 중 원자번호 클수록 큰 문제

+ 산성비

↑

토양 내 점토, 유기물 + 중금속 결합 쉽게 함

* 농약 : 바로 지하수로 스며들면 지하수오염 (일본의 미나마타, 이따이이따이 병)

1963년, Carlson, “The Silent Spring” D.D.T 사용 금지하게 한

가이아 가설 (환경은 몸과 같다)

DDT : 미생물도 죽임 – 토양 파괴 식생고사

(침묵의 봄)

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토양지리학 노트

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