나무의사 산림토양학 요약 _ 1 토양 개념

토양 생성작용

1. 무기성분 변화를 주로 하는 토양 생성 작용

 

1) 갈색화작용 (Laterite화 작용)

화학적 풍화작용에 의하여 규산염 광물이나 산화물 광물로부터 유리된 철이온이 산소나 물 등과 결합하여 가수산화철이 되어 토양을 갈색으로 착색시키는 과정을 말한다.

토양 pH가 7.0 이하로 낮아지면 유리철 생성이 급진적으로 일어난다.

습윤 온대지방에서 유리된 철이온이 침전하여 처음에는 갈색의 비결정질 가수산화철이 생성되었다가 습윤·건조상태가 반복되면 천천히 노화되어 갈색이 아닌 적갈색을 띤 결정질 침철광으로 변한다.

열대와 아열대지역에서는 가수산화철의 탈수 과정이 더 진전되어 밝은 적색을 띤 적철광이 생성된다.

 

Oxisol # tropical soil [출처:twitter @Bernardo ]

2) 철·알루미늄 집적토양 (Oxisol)

비가 많이 오고 기온이 높은 기후조건에서는 염기와 규산의 용탈이 강하게 일어난다.

토양의 pH가 수산화알루미늄과 수산화철의 등전점에 가까우므로 이들 수산화 물든 불용성이 되어 침전한다.

이러한 적토는 건기와 우기가 반복되는 열대나 습윤 열대지방에서 흔한 토양이며 주로 잔적토이다.

표층은 철의 함량이 60~70%에 달하고, 산화알루미늄의 함량도 15~20%에 달한다.

비옥도가 낮은 산성토양으로 양이온 치환 능력이 낮고, 딱딱하여 경운이 어렵다.

고결상의 산화철 응결제 - 철결괴 (plinthite)

과거에는 Oxisol을 라토솔(latosol), 라테라이트(laterite), 라테라이트화토(lateriteic soil) 등으로 부름

 

2. 유기물 변화를 주로 하는 토양생성작용

1) 부식집적작용

2) 이탄집적작용

 

3. 토양생물의 작용과 물질의 이동에 의한 생성작용

1) 회색화 작용

토양이 과습 > 공기유통차단 > 호기성미생물 산소 이용 > 토양 환원상태 > 암회색으로 변함 (Fe³+ > Fe²+ , Mn⁴+ > Mn³+>Mn²+)

2) 염기용탈작용

강수량이 증발량보다 많으면 염기세탈형 수분상태가 됨 > K, Na 하방 측방으로 세탈, Ca과 Na도 약간의 가용성)

3) 점토의 기계적 이용

a. 포드졸(podzol)화 작용
습윤한 한대지방 침엽수림 아래, 집적층에는 흑갈색의 부식, 용탈층에는 회백색을 띈 토층 또는 층위분화가 분명함

Podzol [출처:wikipedia]

4) 염류화 작용과 탈염류화 작용

5) 알칼리화작용

점차 Na+로 포화되고 분산성 증대, 졸(sol)화, 강할칼리성반응으로 됨
부식이 용해되어 토층이 암색화하는 과정으로 알칼리화 작용이라 함

6) 석회화작용

7) 수성표백작용

 

토양 분류

1. 토양분류체계

1) USDA 토양의 신 분류법 (1975)

토양목	특성
Alfisols 완숙토	점토직접층이 있으며, 염기포화도가 35% 이상인 토양
Andisols 화산회토	화산회토, Allophane과 Al-유기복합체가 풍부한 토양
Ardisols 과건토	건조지대의 토양으로 토양발달이 미약
Entisols 미숙토	토양생성발달이 미약하여 층위의 분화가 없는 새로운 토양 (미숙토)
Gelisols 결빙토	동토층을 가지고 있는 토양
Histosols 유기토	유기질토양, 물이 포화된 지역이나 늪지대에 분포
Inceptisols 반숙토	토양의 층위가 발달하기 시작한 젊은 토양 (우리나라 토양중 가장 많음)
Mollisols 암연토	유기물이 많은 토양
Oxisols 과분해토	Al과 Fe의 산화물이 풍부한 적색의 열대토양, 풍화가 가장 많이 진척됨
Spodosols 과용탈토	심하게 용탈된 회백색의 E층을 가지고 있는 토양
Ultisols 과숙토	점토집적층이 있으며, 염기포화도가 35% 이하인 산성토양
Vertisols 과팽창토	팽창성 점토광물 함량이 높아 팽창과 수축이 심하게 일어나는 토양

a. 12개 토양목과 특징
토양목은 토양생성과정의 진행 정도를 위주로 분류하는 것이며 토양층위의 발달 정도로 판단함
감식층위의 존재여부와 종류에 의해 동정됨
b. 토양목(soil order)
토양 특성 및 생성과정의 진행 정도(토양층위 발달 정도) (ex. ents-미숙토)
c. 토양 아목(sub order)
토양온도상과 수분상, 경반층의 유무, 토성, 유기물의 분해 정도, 목명의 음절을 아목명에 포함 (ex. aquents-과습미숙토)
d. 토양 대군(great group)
특징적인 감식 토층의 존재, 목과 아목명의 음절을 대군명에 포함 (ex. Haplaquents-토층이 없는 과숙 미숙토)
e. 토양 아군(sub group)
대군을 다시 세분화함, 수분상이나 감식토층 등의 특성을 나타내는 별도의 단어를 붙임 (ex. Typic Haplaquents- 전형적인 토층이 없는 과숙 미숙토)

2) 토양 온도 상태의 구분

구분	연평균온도(℃)
pergelic	< 0
cryic	0~8
frigid	<8
mesic	8~15
thermic	15~22
hyperthermic	> 22

3) 토양 수분 상태의 구분

구분	토양수분조건
aquic	연중 일정기간 포화상태 유지, 환원상태 주로 유지
udic	연중 대부분 습윤한 상태
ustic	Udic과 ardic의 중간정도의 수분상태
ardic	연중 대부분 건조한 상태
xeric	지중해성 수분조건, 즉 겨울에는 습하고 여름에는 건조함

4) 생성론적 분류

a. 성대토양 : 기후, 식생의 영향으로 특성이 결정되는 토양
- 습윤기후의 토양 : 포드졸, 회갈색포드졸, 적황색포드졸, 다양한 라토졸(라테라이트토), 툰드라토
- 건조기후의 토양 : 체르노잼, 프레리토, 율색토, 적율색토, 적갈색토, 회색사막토 등
b. 간대토양 : 모재, 지형, 배수정도(주로 배수불량)에 의해 특성이 결정되는 토양
- 습지토양(이탄, 글레이토양), 염류토양, 탄산염토양, 석회성 토양 등
c. 무대토양 : 나이가 어려서 토양 단면 발달이 안된 토양
- 충적토, 암쇄토(lithosol), 사토

 

다음 토양의 분류 중 성대성토양으로만 묶인 것이 아닌 것은? (기출)
①라테라이트,적색토 ②사막토,체르노젬 ③밤색토.갈색토 ④포드졸,툰드라토 ⑤이탄토,테레로사
> 성대성토양 : 넓은 지역에 영향을 주는 기후, 식생으로 인해 생성된 토양
간대성 토양 : 좁은 지역 내에서 모재, 지형, 배수정도에 따라 형성된 토양(테라로사, 화산회토, 이탄토)

 

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지름에 따른 토양 입자 분류

 

• 모래 sand : 석영,장석,전기석 등 비교적 풍화되기 어려운 1차 광물
• 미사 silt : 0.05 ~0.002mm 가소성과 접착성을 가지지 못함
• 점토 clay : 0.002mm 이하인 것 화학적 특징을 결정하는데 중요한 역할, 가소성과 응집성을 가짐. 입자 주변에 양이온 흡착 및 치환 가능

 

1. 전통적인 토성 삼각도

 

토성삼각도표 (미국농무성법)

산림토양의 특성에 대한 설명으로 틀린 것은? (기출)
1. 우리나라의 토양산도는 전체평균 pH가 4.0~6.0이다.
2. 건전한 산림토양의 3상 비율은 고상 40%, 기상 30%, 액상 30%이다.
3. 우리나라 산림토양의 물리적 성질 중 토성은 제주도를 제외하고 A,B층 대부분이 사양토이다. > 대부분 양토이다!
4. A층의 토양삼상은 기상(40.2%) > 고상(35.9%) > 액상(23.9%), B층은 고상(38.2%) > 기상(37.5%) > 액상(24.3%)으로 고상과 기상이 유사한 경향을 보이고 있다.
5. 용적밀도의 경우 화산회 모재로부터 생성된 산림토양이 주를 이루는 제주지역이 A층 0.56g/cm3, B층 0.73g/cm3으로 타 지역 0.8~1.0g/cm3에 비해 매우 낮은 값을 보이고 있다.

2. 식토·미사질 양토 및 사양토의 입경분포도

3. 입경분석법

1) 체, 침강법 (비중계법, 피펫법)

2) Stoke's law

V=k x d²

k : 비례상수
d : 입자의 반지름

현탁액에서 입자의 침강속도는 입자의 반지름의 제곱에 비례한다.
가정 1) 동일한 비중을 가진 구형, 마찰은 무시
가정 2) Brown 운동의 영향을 받지 않을 정도로 입자가 큼
*Brown 운동 : 액체또는 기체에 떠서 움직이는 작은 입자의 불규칙한 운동
가정 3) 하강속도는 일정한계를 초과하지 않는다.

 

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토양구성물의 용적과 질량과의 관계

1. 입자밀도 (진밀도)

고형입자의 무게 고상의 무게
     고형입자의 부피(용적)              =   고상의 부피

인위적으로 변하지 않음
토양을 구성하는 암석 고유 특성
철, 망근 등 산화물이 많은 토양의 입자밀도가 상대적으로 큼
감람석, 각섬석, 휘석 등 조암광물로 하는 토양의 입자밀도는 2.75g/cm³ 이상. 이는 철을 많이 함유하기 때문. 유기물의 밀도는 1.1~1.4g/cm³로서 토양입자에 비해 밀도가 낮다.

 

2. 용적밀도

건조토양의 무게             고상의 무게
     전체용적          =       전체부피

모래가 많으면 용적밀도가 높음, 토양의 물리성 안 좋음
용적밀도가 큰 토양은 단위면적당 고형입자가 많으며, 다져진 것을 의미함
용적밀도가 낮은 토양은 고형입자가 적어서 푸석푸석한 상태를 의미함
양토와 식토같은 고운 토성은 용적밀도가 낮음
유기물 함량이 많은 경우 입단구조 (떼알구조)를 발달시켜 공극은 많게 하고, 용적밀도를 낮춤

 

3. 공극률(%P)

공극의 부피             [ 1 - 용적밀도 ] X 100
전체토양부피      =          입자밀도

1) 질량기준 수분함량 (w/w, weight per weight)

질량기준수분함량 = 수분무게 / 건조토양무게 x 100
건조토양 1kg에 포함되어 있는 물의 질량 또는 무게의 백분율

2) 부피기준 수분함량 (=액상, v/v, volume per volume)

부피기준수분함량 = 용적밀도 x 질량기준수분함량
건조토양 1m³에 포함되어 있는 수분, 부피의 백분율

4. 공극비

기생 + 액상
     고상        =     공극비

토양공극의 부피와 고상의 부피 비율

5. 수분포화도

    액상     
기상 + 고상 x 100 = 수분포화도 (%)

공극의 부피에 대한 수분의 부피

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공극

1. 공극의 분류

1) 생성원인별 분류

토양입자 사이에 발달하는 토성공극

토양입단 사이에 발달하는 구조공극

식물의 뿌리와 소동물의 활동 및 유기물 분해시 발생하는 가스에 의해 형성되는 특수공극 또는 생물공극

일반적으로 토성공극은 작고, 구조공극은 크다.

특수공극은 생물의 크기에 따라 달라진다.

토성공극은 작기 때문에 물을 보유하는 성질을 지니며, 구조공극과 특수공극은 공기의 통로로 작용한다.

2) 크기에 따른 분류

대공극	0.08~5mm이상	물이 빠지는 공간, 뿌리가 뻗는 공간, 작은 토양생물의 이동통로
중공극	0.03~0.08	물이 빠진 후 무세관 현상으로 유지되는 물이 있음. 곰팡이와 뿌리털이 자라는 공간
소공극	0.005~0.03	식물이 흡수하는 물을 보유한 공간, 세균이 자라는 공간
미세공극	0.0001~0.005	점토입자 사이 공간, 이 공간의 물은 식물이 이용 못함, 미생물의 일부만 자람
극소공극	0.0001 이하	미생물도 자랄 수 없는 아주 극소의 공간

 

2. 입단의 생성과 발달

1) 토양입단 [=떼알구조 ↔ 홑알구조]

입단은 물리적 구조를 변화시켜 수분보유력과 통기성을 향상시킴

토양유기물은 입단형성에 기여하며 미생물 활동으로도 입단이 형성됨

토성은 같아도 구조가 다르면 토양의 성질이 달라짐

잦은 경운은 입단을 파괴함

나트륨은 입단 형성에 불리, 칼슘이온은 토양 입단화를 촉진

2) 토양의 입단화

점토사이 양이온에 의한 응집현상

점토표면의 양전하와 점토에 의한 응집현상

점토표면의 양전하와 유기물에 의한 입단화

점토표면의 음전하와 양이온과 유기물에 의한 입단화

 

3. 토양구조

1) 토양구조 기술순서

발달정도 - 크기 - 모양
grade      class     type

 

2) 토양의 견지성(=결지성) : 토양 입자간의 응집성

a. 강성 : 딱딱하게 굳어지는 성질
b. 이쇄성 : 쉽게 부스러짐
c. 소성 : 힘을 가하면 모양이 변화하고 다시 원래대로 돌아가지 않는 성질

3) Atterberg의 한계 (소성한계와 액성한계)

액성한계(liquid limit) : 소성상태에서 액성상태로 변하는 순간의 수분의 양

소성한계(plastic limit) : 반고체상태에서 소성상태로 변하는 순간의 수분함량. 파괴없이 변형가능한 최소 수분함량

소성지수 : 액성한계(LL) - 소성한계(PL)

 

다음 내용과 관계가 있는 토양군은? (기출)
- 적윤한 온대 및 난대 기후하에 분포하는 토양으로 A-B-C 층위가 발달하며 암갈색 ~ 흑갈색으로 부식을 다량 함유
- B층은 갈색~암갈색의 광물질층인 산성토양으로 전국 산지에 대부분 출현하는 토양
갈색산림토양군(B)
> 갈색산림토양군은 대부분 흑갈색으로 토심이 비교적 깊고 적윤한 상태를 보인다. 또한 단립, 입상구조가 많이 나타나며 B층은 갈색으로 적윤하며 괴상구조가 발달한다. 임목 생육상태는 양호하다.

다음 중 심층토에서 주로 발달하고 입단의 모양이 불규칙한 토양구조는? (기출) 괴상구조
> 구상구조 : 입상구조라고도 하며 유기물이 많은 표토층에 존재. 입단결합이 약함.
괴상구조 : 배수와 통기성이 양호, 뿌리 발달이 원활한 심층토. 대게 면체, 각괴.
각주상구조 : 건조 지역의 기층. 기둥모양. 습윤(배수불량), 팽창특성 점토가 많은 토양.
원주상구조 : 기둥모양의 주상구조. Na가 많은 토양의 B층. 논토양의 심층토
판상구조 : 논토양경운시 형성. 용적밀도가 크고, 공극률이 낮아짐. 경반층(수분,뿌리생장 불량)

나무의사 필기 산림토양학 요약

나무의사 산림토양학 요약 _ 2 토양수분

 

나무의사 산림토양학 요약 _ 3 점토광물

 

나무의사 산림토양학 요약 _ 4 토양유기물

 

나무의사 산림토양학 요약 _ 5 토양생물

 

나무의사 산림토양학 요약 _ 6 토양비옥도와 식물영양

나무의사 산림토양학 요약 _ 7 필수식물영양소

나무의사 산림토양학 요약 _ 8 토양오염

나무의사 산림토양학 요약 _ 9 토양관리

나무의사 산림토양학 요약 _ 10 토양분류