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토양지리학 노트

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토양지리학 2002년 노트

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토양지리학 노트

  1. 1. (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 생물학 적 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 기능 1. 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 1/21
  2. 2. (최서희) 2002년 2학기 토양지리학 노트 배포 - 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 2/21
  3. 3. (최서희) 2002년 2학기 토양지리학 노트 배포 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 가능성 석영 │ 방해석 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 ↑ (9/28) 풍화 (weathering – 기후의 영향 多) 물리적 풍화 – 화학적 조성은 X 화학적 풍화 – 새로운 물질로 3/21
  4. 4. (최서희) 2002년 2학기 토양지리학 노트 배포 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 변 함) ex) 논 토양 * 반문이 나타나는 토양 (ex>갯벌) 4/21
  5. 5. (최서희) 2002년 2학기 토양지리학 노트 배포 : 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+CaCO3Ca(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) 5/21
  6. 6. (최서희) 2002년 2학기 토양지리학 노트 배포 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 o 미 농무성, 토양 삼각도 (Soil triangle) - ‘loam’ : Sand, Silt, Clay 가장 골고루 혼합된 토양의 범위 6/21
  7. 7. (최서희) 2002년 2학기 토양지리학 노트 배포 (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 – :grade fine – :class (풍화 받은 정도) subangular block : 모양 (coarse/fine 조립/미립질) ex2) ~ 統 토양 type – 판상형 (논, 갯벌) / 주상형(기둥) / 괴상형1 :운반 매커니즘 수평 : blocklike angular ② 동결ㆍ융해  토양에 물 들어갔다 증발 ③ 토양 內 조성 (점토 얼마나 / 어떤 광물) o 토성, 토양 구조  매우 중요한 분석 (10/ 12) ① CEC Micelle (교질) : 매우 미세한 입자 점토 ( colloids) : granular 입자 굵은 ① 토양 內 미생물 : 점성의 액체 분비 – 입자 뭉치게  식생에 중요한 영향 - 점토 광물 7/21 / 괴상형 2
  8. 8. (최서희) 2002년 2학기 토양지리학 노트 배포 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+시약걸러서ppm단위로 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 물에 집적되어 있던 칼슘이 삼투압 현상으로 올라옴 8/21
  9. 9. (최서희) 2002년 2학기 토양지리학 노트 배포  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. 건조반건조습윤 / 토양 유기물과 밀접한 관련 ↓ : 건조, 반건조, 습윤지역과 비교하면 유기물 양 두 배 차이 깊이 1m / ha grass  나무로 바뀌면 오히려 유기물 양 줄어든다 9/21
  10. 10. (최서희) 2002년 2학기 토양지리학 노트 배포 * 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℃ 50g 100g 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 (10/19) 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 litter – humification (부식화)  humus 10/21
  11. 11. (최서희) 2002년 2학기 토양지리학 노트 배포 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 + N 은 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 2. particle density(입자밀도) : 3. 공극 : 100 − ( 중량 잰것 부피 ( 공극없앴을때 ) 중량 부피 ( 공극없앴을때 ) BulkDensity ) ×100 ParticleDensity 100-입자밀도, 총밀도 변화율 soil solids : 토양 내 광물질 얼마나 큰가 11/21
  12. 12. (최서희) 2002년 2학기 토양지리학 노트 배포 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  식 생 : 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 A 지역의 계절적 변화 : 대표하는 요인  계절적 토지 이용 – 친환경적 토지 이용 12/21
  13. 13. (최서희) 2002년 2학기 토양지리학 노트 배포 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 - 대기중 : N, O, Ar 98% 차지 13/21
  14. 14. (최서희) 2002년 2학기 토양지리학 노트 배포 - 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 포화 된) p. 54 4. 토양의 각 요소를 합쳐 고려하는 장 각 요소 : 토양 성질에 영향 주는 중요한 1, 2장의 요소는 토양마다 다름  토양 특성의 지리적(공간 적) 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(기후기온,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) C : N 깊이에 따라 다르면 14/21
  15. 15. (최서희) 2002년 2학기 토양지리학 노트 배포 * 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, 균ㆍ조 류  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: - 토양 단면 : Soil profile 토양 각 층 (토양층) : Soil horizon 15/21
  16. 16. (최서희) 2002년 2학기 토양지리학 노트 배포 * 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 Polypedon  Catena + Soil profile 모두 고려 16/21
  17. 17. (최서희) 2002년 2학기 토양지리학 노트 배포 (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” 중 요하게 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 ----------------* 자연 상태에서는 언제 침식 가장 ↓ o 300mm인 지역 토양 침식 최대 : 토양 침식에 필요한 유효강수량 (effective precipitation) 17/21
  18. 18. (최서희) 2002년 2학기 토양지리학 노트 배포  이 이상의 강수 : 지표 유출량 같음 + 공극을 물로 포화 : 입자간 결합력 물에 의해 더 강해짐 (저항 력 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) 식생 ↓ o 도시화 목적 산림 벌채  토양 교란, 투수율 ↓ , 유출 ↑ 18/21
  19. 19. (최서희) 2002년 2학기 토양지리학 노트 배포  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 (11/16) 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 농 0.4~9.0 업 방식 때문에) 인도 0.05~0.10 0.03~2.0 1.0~2.0 영국 0.01~0.05 0.01~0.3 1.0~4.5 19/21
  20. 20. (최서희) 2002년 2학기 토양지리학 노트 배포 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 │ - ------ │ │ │ ------ input │ - ↑ └-------┘ │ M │ 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.. 먹이사 슬  인체에 축적) 2) 토양오염정도 (1960년대…) - 심각해지니 그 지역 생태계 전체 파괴한다는 인식 - 오염원 20/21
  21. 21. (최서희) 2002년 2학기 토양지리학 노트 배포 * 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) 21/21

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