[토양학] 농경지 토양관리 - 토양생성

 

[토양학] 농경지 토양관리 - 토양 생성

 

 

토양은 암석이 풍화되어 만들어진다. 암석은 물리・화학적 성질을 달리하는 여러 종류의 광물로 구성되어 있다. 암석은 물리적 풍화작용을 받아 작은 암석 조각으로 붕괴되고, 풍화작용으로 화학적 조성이 바뀌는 등 여러 가지 영향을 받아 토양의 모재가 된다. 이러한 모재는 물, 빙하, 바람, 중력 등에 의하여 다른 곳으로 이동되거나 또는 원래의 위치에서 계속적인 풍화작용과 토양 생성 작용으로 마침내 토양이 된다.

토양은 암석이 붕괴되는 과정뿐만 아니라 구성 성분이 새롭게 재합성되는 과정이 같이 일어나면서 만들어진다. 따라서 토양 은 여러 가지 면에서 암석의 단순한 부스러기인 모래와는 그 특징이 다르다. 암석이 풍화되어 토양으로 만들어지기 때문에 토양을 구성하는 원소도 지 각을 구성하는 원소 비율에 영향을 준다. 그러나 암석의 풍화과정에서 이들 구성 성분들이 용출되고 다시 재결합하기 때문에 암석 구성 성분과 토양의 구성 성분은 다소 차이가 있을 수 있다. 알루미늄, 철 및 규소는 물에 잘 녹지 않는 데 반하여 나트륨, 칼륨, 마그네슘, 칼슘과 같은 양이온은 비교적 잘 녹는다. 그중에서도 특히 나트륨이 잘 녹는다.

암석의 풍화과정에서 물에 잘 녹는 성분은 바다로 흘러 들어간다. 따라서 바닷물에 나트륨의 양이 특히 많고 짠 성질을 나타내는 것이다. 바닷물에는 나트륨뿐만 아니라 칼륨, 마그네슘, 칼슘의 양도 상당히 많다. 암석이 계속적으로 풍화되고 있기 때문에 이들 바닷물의 주요 구 성 성분들은 그 양이 점점 많아지고, 따라서 바닷물은 더욱 짜게 되는 것이다.

암석은 물리・화학적 성질을 달리하는 여러 종류의 광물로 구성되어 있다. 토양입자는 그 크기에 따라서 모래, 미사 및 점토로 나누어진다. 토양입자 중 에서 큰 입자인 모래와 미사는 암석을 구성하고 있는 광물과 조성이 같기 때 문에 암석 부스러기와 같은 성질을 가지고 있다. 그러나 점토를 이루는 광물은 암석 또는 모래와 미사를 구성하고 있는 광물과는 다르다. 암석이 풍화되는 과 정에서 원래의 광물이 변형되거나, 가용성 성분이 새롭게 결합하여 점토에 특 유한 광물이 만들어진다.

암석을 구성하는 광물과 구분하기 위하여 암석 구성 광물을 1차 광물이라 하고, 토양이 만들어지는 과정에서 새롭게 만들어진 토양 광물을 2차 광물 또는 점토광물이라고 부른다. 점토는 토양에서 물리·화학적인 면에서 가장 활성이 높기 때문에 점토를 구성하는 점토광물의 종류와 양에 따라 토양의 성질이 좌우된다고 볼 수 있다. 암석 구성 성분 중 가장 많은 규산과 그다음으로 많은 알루미늄이 결합하여 규 산염 점토광물을 만드는데, 규산염 광물은 토양 중에서 양이 가장 많기 때문에 토양의 골격 부분에 해당된다.

토양에서 규소와 알루미늄 다음으로 많은 것은 철로서 철 가수 산화물이라는 점토광물을 이루고 있다. 칼슘, 마그네슘, 칼륨, 나트륨 등은 비교적 물에 잘 녹는 성분으로서 점토광물에 부분적으로 함유돼 어 있거나 토양과 전기적으로 결합하고 있다. 강우량이 증발량보다 많은 습윤 지역에서 물은 일반적으로 아래로 이동하 게 되고, 점토와 같은 교질 입자와 수용성 성분이 물을 따라서 토양의 표층에 서 아래 토층으로 이동한다. 이렇게 교질입자와 가용성 성분의 용탈이 일어나 는 표층을 용탈층이라고 한다. 용탈층에서는 외부에서 가해진 유기물이 점차 분해되고, 분해가 더욱 진전된 유기물이 무기 입자와 잘 섞이게 되므로, 유기물 함량은 비교적 높고 어두운 색을 띠게 된다.

표층으로부터 용탈 된 성분의 일부는 집적되어 집 적층을 형성한다. 이와 같이 토양은 수평방향으로는 비슷하면 서도 수직방향으로는 성질을 달리하는 층으로 분화되어 발달한다. 이러한 토 층의 집합체, 즉 토양 층위의 수직적인 배열을 토양단면(Soil Profile)이라고 한 다. 또한 토양의 층위 분화과정을 토양 발달과정이라고도 한다. 기후, 식생, 모 재, 지형 및 시간은 토양 생성과정에 관여하는 주된 인자로서 이를 토양 생성인 자라 한다.

 

◆ 기우 인자

기후 인자는 토양 생성에 가장 영향이 큰 인자이며, 그중에서도 강수량과 기 온의 영향이 크다. 토양 생성에서 가장 중요한 것은 토양 중 물의 이동 방향과 양이다. 물의 하향 이동은 강우량에 의하여 좌우되고, 물의 상향 이동은 증발 산량에 의하여 결정된다. 온도가 높을수록 증발산량이 많아 물의 상향 이동이 많이 일어나는 반면에 한랭한 지역에서는 증발산량이 매우 적기 때문에 강우 량이 비교적 적더라도 물이 주로 하향 이동을 한다. 강우량이 증발산량보다 많은 습윤 지대에서는 아래로 이동하는 물을 따라 서 점토와 유기물 등의 토양교질물도 이동하므로 용탈층과 집적층의 층위분 화가 잘 되어 토양발달이 빠르다. 또한 강우량이 많을수록 토양 중 염기의 용 탈이 심하게 일어나 산성토양으로 발달된다. 습윤지대에서는 식생이 왕성하여 토양의 유기물 함량이 많고 화학적 반응이 쉽게 일어난다. 강우량이 적은 건조지대에서는 토양 교질 물의 하향 이동이 거의 일어나지 않아 토양 층위의 분화 발달이 미약하다. 토양 중에서 상향 이동된 물은 토양 표면에서 대기로 날아가나 염기는 토양 표층에 남아 있게 되므로 알칼리성 토 양이된다. 또한 생물의 활동이 제약되고 토양에서의 화학적 반응이 미약하며, 토양의 유기물 함량이 낮아지게 된다.

강우량과 온도는 물리·화학적 반응속도에 큰 영향을 줌으로써 토양단면의 발달에 직접적인 영향을 주며 자연식생의 종류도 결정하게 된다. 그 결과 이 식생이 토양 생성인자로 작용한다. 우리나라 여름(6, 7, 8월) 50cm 깊이의 평균 지온은 20∼28℃로 8월에 최 고기온을 나타내며, 겨울(12, 1, 2월)의 평균 지온은 1∼12℃로 2월에 최저기온을 나타낸다. 토양온도상(Soil Temperature Regime)은 토심 50cm의 연평균 지온과 여름과 겨울철의 평균 토양온도 차로 구분하며 우리나라는 메식(Mesic)과 더 믹(Thermic)으로 나눈다. 토양온도가 8∼15℃인 경우 메식, 15∼22℃ 경우 더믹으로 구분한다. 연평균 강우량은 대구 지역을 제외하고는 대부분의 지역이 1,300∼1,400mm를 넘으며 6∼8월에 집중강우를 보인다. 강우량이 증발산량보다 많은 습 윤 기후권에 속하므로 토양수 분상(Soil Moisture Regime)은 적어도 연간 90 일 동안은 습한 상태로 유지되는 유딕(Udic) 토양수 분상에 속한다. 따라서 토 양 중에 아래로 이동하는 물을 따라 점토와 유기물 등의 토양 교질 물도 하향 이 동하며, 토양 중 염기의 용탈이 심하게 일어나 산성토양으로 발달된다. 경사지는 7~8월의 집중강우로 토양 유실이 심하고 이로 인해 토심이 얕아진다. 이와 반대로 하천 부근의 평탄지 및 곡간지는 충적물이 퇴적되어 토심이 깊은 토양이 생성된다.

 

◆  식생 인자

생물은 토양 생성 작용에 매우 큰 영향을 준다. 생물 인자 중에서 특히 자연 식생은 기후의 영향을 가장 직접적으로 받는다. 물이 식물 생육에 가장 큰 제한 인자로 작용하기 때문에 기후 조건에 따라 식생의 종류가 결정된다. 매우 건조 한 기후에서 습윤 기후 조건으로 변화함에 따라 식생은 사막-건 조초지-초지-삼 림의 형태로 변하게 된다. 이러한 식생의 종류는 토양 생성에 커다란 영향을 끼 치게 된다.

식생의 종류에 따라 토양에 공급되는 유기물의 양이 다르며, 토양의 침식 방지에 기여하는 정도가 다르다. 자연식생에 함유된 무기성분의 종류와 함량 또한 토양생성에 영향을 끼친다. 침엽수에는 칼슘, 마그네슘, 칼륨 등과 같은 염기 함량이 낮기 때문에 침엽수림 아래에서는 활엽수림에 비하여 산성토양 이 된다.

 

◆ 모재 인자

모재 인자는 토양의 단면 특성을 결정하는 기본적인 인자인 동시에 토양 생 성에 대한 기후 인자의 특성을 촉진 또는 지연시키는 역할을 한다. 토양생성작 용을 받은 시간이 짧은 토양일수록 모재의 성질을 나타내고, 오래된 토양일수 록 기후인자의 영향을 많이 받은 토양이 된다. 습윤 지대에서는 토층 분화가 쉽 게 일어나고 산성토양으로 발달하게 된다. 염기성암에서 유래된 토양은 산성 암에서 유래된 토양에 비하여 풍화가 빨리 일어나기 때문에 토층분화가 더욱 쉽게 일어나고, 산성토양으로 발달하는 데 더욱 많은 시간이 걸리게 된다.

우리나라는 모암 분포가 다양하고 토양의 종류도 391개로 다양한 편이다. 우리나라 암석 분포의 2/3를 차지하고 있는 화강암, 화강편마암, 화강암질 편 마암에서 유래된 토양은 특성이 다양하다. 높고 경사가 가파른 산에는 심한 침 식으로 인하여 토심이 얕고 조립 질의 토양이 분포하고 있으나, 완경사의 야산 에는 토심이 깊고 중립질인 토양이 대부분 분포한다. 이들 산성 결정 암을 모암으로 하는 토양은 비교적 쉽게 산성토양으로 발달된다.

고생대에 속하는 조선계의 암석은 주로 석회암으로 강원도 일대와 경북 및 충북의 북부 지방에 비교적 넓게 분포되어 있다. 석회암에서 유래된 토양은 대 부분 세립질이고 토심이 비교적 얕으며 약산성 내지 중성을 띤다. 중생대에 속하는 경상계는 경상북도에 넓게 분포되어 있다. 여기에 속하는 낙동층군의 암석은 혈암, 사암, 역암이며 신라층군은 안산암, 현무암, 유문암 및 응회암으로 되어 있다. 사암 및 역암에서 유래된 잔적층을 모재로 한 토양 은 비교적 조립질이며 담색을 띤다. 혈암에서 유래된 토양은 암석의 풍화 정도에 따라 토심이 깊고 토양 발달이 양호하며 적색 식질계이거나, 토심이 얕고 자 갈 혹은 암석이 노출되어 있는 것도 있다. 신라층군에 속하는 암석에서 유래된 토양은 비교적 세립질이며 토심이 깊고 발달이 좋으나 일부 암석이 노출된 것 도 있다.

신생대에 속하는 제3계의 암석은 미고결 사암, 혈암, 역암으로 경상남북도 에 주로 분포하고 있다. 제3계의 사암에서 유래된 토양은 비교적 조립질로서 담색이고, 혈암에서 유래된 토양은 중립질로서 토심이 비교적 얕다. 현무암은 주로 제주도에 분포하고 있으며 현무암에서 전래된 토양은 비교 적 세립질로 토심이 보통이고 주로 암갈색을 띤다. 화산회를 모재로 하는 토양 은 유기물이 많이 집적되어 있어서 농암 갈색 또는 흑색을 띤다.

 

◆ 지형 인자

우리나라의 지형은 일반적으로 산악지, 산록 경사지, 구릉지, 선상지, 곡간 지, 대지 및 평탄지로 구분할 수 있는데 기복이 매우 심하고 복잡하다. 태백산을 중심으로 동부는 산악지, 서부는 경사가 완만한 구릉지를 이루고 있어서 우 리나라 주요 강인 한강을 비롯하여 금강, 영산강, 낙동강은 대체로 서남 방향으로 흐른다. 전 국토 면적의 대부분을 차지하는 산악지는 동해안을 따라 남북으로 뻗은 태백, 소백, 노령, 차령, 광주산맥을 중심으로 분포되어 있다. 이들 산록에는 산 록경 사지 가 많고 산악지 사이에는 경사가 비교적 완만하며 해발이 낮은 구릉 지가 분포하고 있다.

구릉지의 하부에는 대지, 선상지 및 곡간지가 분포하고 있다. 평탄 지는 주로 서해안 및 서남해안에 있으며 내륙에는 한강, 영산강, 낙 동강, 금강, 섬진강 유역에 다소 분포하고 있다. 우리나라의 경우 산악지를 중심으로 기복이 매우 심할 뿐만 아니라 강과 하천이 많기 때문에 지형에 따라 독특한 토양이 생성되게 된다. 경사가 심한 산악지에서는 여름철 집중호우기에 토양침식이 많이 일어나 토심이 얕고 선 상지, 곡간 및 하천변에는 충적토가 주로 분포하고 있다.

 

◆ 시간 인자

토양 생성인자로서의 시간은 절대적인 시간보다 토양 생성작용을 받는 상대 적인 시간이 더욱 중요하다. 토층 분화가 뚜렷한 토양단면이 발달하는 데 소요되는 시간은 기후, 식생, 모재, 지형 등 다른 생성인자의 강도에 따라 좌우된다. 우리나라의 지질연대는 오래되었으나 지형이 매우 복잡하기 때문에 일반 적으로 침식되고 퇴적된 토양이 새롭게 생성되는 시간은 짧다. 따라서 대지에 분포하는 토양은 주로 기후 인자의 영향을 받아 토층 분화가 잘 일어나 있으 나, 침식되고 퇴적된 토양은 토층 분화가 미약하다.