나무의사 산림토양학 요약 _ 2 토양수분

토양수분함량측정

1. 토양수분함량 직접 측정

1) 전기저항법

토양의 전기저항이 수분함량에 따라 변하는 원리를 이용하는 방법

한쌍의 전극이 내장된 다공성의 전기저항괴를 토양에 묻은 후 저항괴(석고, 나일론, 섬유질, 유리)와 토양 사이에 수분 평형이 이루어졌을 때 전극 사이 전기저항을 측정함

수분함량이 많으면 저항값이 작고, 수분함량이 적으면 저항값이 크다.

2) 중성자법

중성자 수분측정기를 이용, 간편, 신속, 비파괴적으로 지점 깊이별 수분함량 측정 가능

중성자가 물 분자의 수소원자와 충돌하면 속력이 느려지고, 반사되는 원리를 이용한 방법

프로브로 되돌아오는 느린 중성자 수는 토양수분함량에 비례함

중성자 수분측정기는 고가이며 방사성 물질이 내장되어 있어 널리 사용할 수 없고, 관계식을 구해야 함

3) TDR법

토양의 유전상수를 측정 (물의 유전상수는 80정도로 공기, 토양입자에 비해 큼. 토양유전상수는 수분함량에 비례)

 

2. 토양수분퍼텐셜 (수분의 에너지 상태) 직접 측정

1) tensionmeter 법

출처 : sdec-france

건조한 토양의 경우 tensionmeter 내부의 물이 토양 중으로 흘러나가고, 내부에는 - 압력(진공압력)이 형성된다.

매트릭퍼텐셜을 측정하는 것으로 측정결과를 이용하여 식물이 흡수, 이용할 수 있는 유효 수분의 함량을 평가할 수 있다.

다만 그 지역에 한정된다.

2) pshychrometer 법

토양공극내의 상대습도를 측정하여 토양수분의 상태, 즉 퍼텐셜을 측정하는 방법이다.

평형상태에서 토양의 수분 퍼텐셜은 토양 공기 중의 수증기의 퍼텐셜과 동일하다.

이때 측정한 토양수분퍼텐셜은 매트릭퍼텐셜과 삼투퍼텐셜의 합이 된다.

 

3. 토양수분퍼텐셜

총수분퍼텐셜은 절대적인 값이 아니다. 퍼텐셜이 0이되는 기준 상태와 비교하여 표시하는 상대적인 값이다.

매트릭퍼텐셜 : 극성을 가진 물 분자가 토양 표면에 흡착하는 부착력과 토양 입자 사이의 모세관에 의하여 만들어지는 힘 때문에 생성되는 물의 에너지. 건조한 토양의 매트릭퍼텐셜이 매우 낮음.

 

Q. 토양의 수분퍼텐셜에 해당하지 않는 것은? (5회 기출 77번)
① 삼투퍼텐셜 ②압력퍼텐셜 ③중력퍼텐셜 ④모세관퍼텐셜 ⑤매트릭퍼텐셜

 

4. 토양수분퍼텐셜 표시방법

1) 단위질량당 에너지 : erg/g (dyne·cm/g) 또는 J/kg (=newton·m/kg)

                              * dyne = g·cm/sec²

                              * newton = kg·m/sec²

2) 단위부피당 에너지 = 단위질량당 에너지 x 물의 밀도

cf. 흡인력, 장력은 부호만 바꾸어 표시. 압력은 음(마이너스)값으로 표현하는 것이 부적절

1bar = 100,000 N/m² = 100,000 Pa = 100 kPa = 0.1MPa

1N = 1kg·m/sec²
1bar = 0.1Mpa
1N/m² = 1 Pa

 

5. 토양수분특성(보유)곡선

공극률과 공극의 크기가 토성에 따라 다르기 때문에 그래프가 다르다.

식질토양(점토)은 공극율이 높고 미세 공극이 많아 양토나 사질토양에 비해 상대적으로 많은 물을 강한 힘으로 흡착·보유할 수 있다.

사질토양에서는 미세 공극에 비하여 주로 대공극이 많이 존재하므로 매트릭 퍼텐셜이 낮아지면 대부분의 공극으로부터 물이 제거된다.

 

6. 토양수분의 분류

포장용수량 : -0.033MPa(1/3bar)의 퍼텐셜로 토양에 유지되는 수분함량, 일반적으로 식물의 생육에 가장 적합한 수분조건

 

7. 포화상태에서의 물의 흐름

1) Darcy의 법칙

q(flux) = K · △H/△L

K : 포화수리전도도
H : 수두차
L : 길이차

유량(Q)는 토주의 수두차와 단면적에는 비례하지만 토주의 길이에는 반비례한다.

2) 포화수리전도도

수리전도도는 토양의 입경조성과 공극의 형태에 따라 크게 달라지는데, 일반적으로 점토함량이 많은 토양의 수리전도도가 낮고, 사토와 같이 많은 대공극을 가지고 있는 토양에서 수리전도도가 높다.

불포화 상태에서 수분 이동은 대공극이 아니라 모세관공극이나 토양입자의 표면에 흡착된 수분층을 따라 일어난다.

불포화상태에서는 수분함량이 많을수록 수리전도도가 커지고, 수분함량이 적을수록 수리전도도가 작아진다.

 

Q. 다음( )에 맞는 용어를 순서대로 나열한 것은? (기출 6회 86번)
토양의 모든 공극이 물로 채워진 것은 최대용수량, 대공극에 존재한 수분상태는 (중력수), 미세공극에 모세관 작용으로 존재하는 수분상태는 (포장용수량), 식물뿌리가 흡수할 수분이 없어 시들게 된 수분상태는 (위조점), 식물이 이용할 수 없는 수분상태는 (흡습계수)이다.

 

 

나무의사 산림토양학 요약 _ 3 점토광물