방송통신대학교 농학과, 농업직 - 토양학 핵심 요약정리 - 2. 토양의 구성과 물리적 성질

2. 토양의 구성과 물리적 성질

 

■  학습개요
토양의  물리적  성질에는  토성,  구조,  밀도와  공극률,  온도,  색  등이  있다.  토성은  무기입자의  크기별  함량에  따라  결정되는  토양의  성질이며 구조란  이들  입자들이  결합하여  입단을  형성하는  것을  말한다.  토성이나 
구조의  유형에  따라  토양의  밀도가  달라지고  고체입자들  사이의  공극량에  차이가  나타나며  이러한  성질은  보수성,  배수성,  통기성,  물의  이동, 또는  뿌리의  활력  등에  영향을  미치게  된다.

■  학습목표
1   토양이  어떻게  구성되어  있으며,  3상분포를  설명할  수  있다.
2   토양입자를  구별하는  방법과  토성을  설명할  수  있다.
3   토양구성물의  용적과  질량을  설명할  수  있다.
4   토양공기,  토양색,  토양온도를  설명할  수  있다.
5   토양구조에  따른  작물생육에  미치는  영향을  설명할  수  있다.
6   위  내용을  종합하여  작물생육에  미치는  영향을  설명할  수  있다.

■  주요용어의 정리

용어	해설
삼상분포	토양은 고상, 액상, 기상으로 나누며 이를 토양 3상이라고 한다. 고상은 토양입자와 유기물, 액상은 고상 사이의 공간에 채워진 수분, 기상은 공간에 채워진 공기를 말한다.
토성	토양의 무기입자를 모래, 미사 및 점토로 구분하고 이들의 함량비에 따라 결정되는 토양의 종류를 토성(soil texture)이라 한다.
용적밀도	토양의 건조 무게를 토양의 전체 용적으로 나눈 것이며, 1.1 ~ 1.4g/cm3의 범위에 있다. 용적밀도가 작으면 푸석푸석하여 뿌리의 신장에 유리하다.
공극률	공극률은 전체 토양용적에 대한 공극의 비율을 나타낸 것으로 공극률이 클수록 공기와 물이 들어갈 수 있는 공간이 커진다.
토양색	토양색은 토양에 어떤 성분이 많이 함유되어 있는지를 나타내며, 일반적으로 색상(hue), 명도(value), 그리고 채도(chroma)의 조합으로 나타내는 먼셀 색표시법이 주로 사용된다.

 

 

* 토양의 입경구분 [ soil separates , 土壤粒徑區分 ]

토양광물입자를 크기에 따라 구분한 것으로 국제토양학회법, 미농무성법 등이 있음.

미농무성 분류방법으로 2㎜ 이하 입자를 구분하면

모래 2.0∼0.05㎜,

미사 0.05∼0.002㎜,

점토 ＜ 0.002㎜임.

 

 

 

 

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■ 연습문제

 

1.  토양  3상에  대한  설명  중에서  틀린  것은?
①  고상의  비율이  클수록  보수성과  통기성이  나빠진다.
②  고상의  비율이  작을수록  뿌리  뻗기가  쉬워진다.
③  고상의  비율이  일정할  때  액상이  비율이  커지면  통기성이  좋아진다.
④  고상의  비율이  일정할  때  기상의  비율이  커지면  수분  흡수량이  적어진다.

정답  :  ③ 
해설  :  토양  3상  비율  중에서  고상의  비율이  일정할  때  액상의  비율이  커지면  기상은  줄어들며  통기성이  나빠진다.

 

2.  토양의  입경구분에  대한  설명  중에서  틀린  것은?
①  모래  크기  0.05  ~  2.0mm     ②  미사  크기  0.002  ~  0.05mm
③  점토  크기  0.002mm  이하     ④  자갈  5mm  이상

정답  :  ④
해설  :  자갈의  크기는  2.0mm  이상의  크기임.

3.  우리나라  밭토양에  많은  토성은?
①  양질사토 ②  양토 ③  식양토 ④  식토

정답  :  ②
해설  :  우리나라  밭토양에  많은  토성은  양토이며,  점토함량이  20%  내외임.

 

4.  심토에  많으며  점토가  집적되어  통기성과  투수성을  불량하게  만드는  토양구조는?
①  판상구조      ②  입상구조    ③  각주상구조         ④  원주상구조

정답  :  ①
해설  :  우리나라  논토양의  경반층을  이루는  구조가  판상구조이며,  점토가 집적되어  물의  하향  이동을  방해하고  뿌리의  신장을  불리하게  함.  이런  토양을  개선하기  위해  깊이갈이를  추천하고  있음.

 

5.  다음  중에서  뿌리  뻗기에  불리한  토양의  용적밀도는?
①  0.7  g/cm3
②  1.1  g/cm3
③  1.2  g/cm3
④  1.4  g/cm3

정답  :  ④
해설  :  용적밀도가  클수록  단위용적당  토양(고상)의  비율이  높은  것을  의미하며,  수분과  공기가  들어갈  수  있는  공간이  작은  것을  의미함.

 

6. 토양의 입경조성에 따라 결정되는 것은?

① 토양통 ② 토양구조 ③ 토성 ④ 토양반응

 

정답 : ③

해설 : 토양의 무기입자를 모래, 미사 및 점토로 구분하고 이들의 함량비, 즉 입경조성에 따라 결정되는 토양의 종류를 토성(soil texture)이라고 한다. 토성은 토양이 양분을 지니면서 공급하는 능력뿐만 아니라 거의 보수성, 배수성, 통기성, 경운의 난이 등 식물생육과 밀접하게 관계되는 매우 중요한 토양의 기본적인 성질이다.

 

7. 다음 중 일반적인 토양의 3상 분포를 잘 나타낸 것은?

① 고상(60%), 액상(10~20%), 기상(10~20%)

② 고상(50%), 액상(20~30%), 기상(20~30%)

③ 고상(20~30%), 액상(25%), 기상(250%)

④ 고상(20%), 액상(50~60%), 기상(10~20%)

정답 : ②

해설 : 일반적인 토양의 고상의 비율은 약 50% 내외이며, 나머지 50%가 공간이다. 공간에는 물과 공기가 채워지는데, 비가 오는 경우에는 액상은 늘어나고 기상은 줄어든다. 반면에 건조가 계속되는 경우에는 액상은 줄어들고 기상은 많아지게 된다.

 

8. 다음 중 경작지양토의 평균 용적밀도 범위는 어느 것인가?

① 1.1~1.4g/cm3 ② 1.6~2.6g/cm3 ③ 1.2~2.6g/cm3 ④ 1.0~1.3g/cm3

 

정답 : ①

해설 : 용적밀도(bulk density)는 고상을 구성하는 고형입자의 무게(Ms)를 전체 용적(Vt=Va + Vw + Vs)으로 나눈 것이며, 단위는 g/cm3 또는 Mg/m3으로 나타낸다. 경작지양토의 평균 용적밀도는 대략 1.1∼1.4g/cm3의 범위에 있다. 작물의 생육에 지장이 없도록 하기 위하여 용적밀도가 식질토에 대해서는 1.4g/cm3, 사질토에 대해서는 1.6g/cm3 이하로 유지되도록 하는 것이 바람직하다. 

 

9. 보통 무기질 토양의 입자밀도는?

① 1.65 g/cm3 ② 2.65 g/cm3 ③ 3.65 g/cm3 ④ 4.65 g/cm3

 

정답 : ②

해설 : 입자밀도(particle density)는 고상을 구성하는 유기물을 포함한 토양의 고형입자 자체의 밀도를 말한다. 즉 토양이 갖고 있는 고유한 밀도로 인위적인 요인에 의해 변하지 않는다. 단위는 고형입자의 무게(Ms)를 고형입자의 용적(Vs)으로 나누기 때문에 g/cm3 또는 Mg/m3으로 나타낸다. 밀도 개념은 반드시 단위를 명시해야 하므로 주의해야 한다.

ρs (g/cm3) = 고형입자의 무게 / 고형입자의 용적 = Ms/Vs

토양의 입자밀도는 토양의 무게(105℃에서 건조시킨 후의 무게)를 토양입자들이 차지하는 부피로 나누어 얻은 값이며 고체입자들만의 밀도이므로 그 부피의 계산에 고체입자들 사이에 있는 물이나 공극의 부피를 포함하지 않는다. 따라서 한 토양의 입자밀도는 입자들 사이의 공극량에 의해서 변하지 않으며 일정한 값을 갖는다. 토양의 주요광물인 석영, 장석 및 운모의 밀도는 대략 2.65/cm3이다. 따라서 보통 무기질 토양의 입자밀도는 평균적으로 2.65/cm3이며 유기물함량이나 광물조성이 크게 변하지 않는 한 이 값에서 크게 벗어나지 않는다.

 

10. 용적밀도가 1.33g/cm3이고 입자밀도는 2.65g/cm3인 토양의 공극률은?

①30% ②10% ③50% ④40%

 

정답 : ③

해설 : 공극률(%)=(1-(용적밀도/입자밀도))x100=(1-(1.33/2.65))x100=49.8%≑ 50%

 

11. 먼셀(Munsell)의 토색첩에서 5YR6/4에서 4는 무엇을 표시한 것인가?

①색상 ②명도 ③채도 ④토양의 산화

 

정답 : ③

해설 : Munsell 토색첩은 색의 3가지 속성 즉 색상(Hue : H), 명도(Value : V), 채도(Chroma:C)를 적용하여 색상(H) 명도(V)/채도(C)의 순서로 표기하는데 이를 Munsell 명명법이라고 한다.

 

 

12. 토양의 색을 결정하는 것끼리 잘못 짝지어 있는 것은?

①산화철-적색 ②환원철-회청색 ③부식-흰색 ④화산회-회색

 

정답 : ③

해설: <표 2-8> 토양 구성 요소별 토색 변화 특성

구성요소	성 분	토색	형성 요인
산화철	Fe3+	적색, 주황색, 노란색,	불포화 수분 상태
환원철	Fe2+	회청색, 밝은 녹색	포화 수분 상태
부식	부식	짙은 밤색, 검은색,	부식 기간 및 함량
염류	석회, 석고	흰색, 회색,	반건조 지역
화산회	화산재	회색, 검은색	화산폭발

 

13. 다음 중 어느 토양의 지온이 가장 빨리 상승하는가?

①수분함량 10%의 토양

②수분함량 20%의 토양

③수분함량 30%의 토양

④수분함량 40%의 토양

 

정답 : ①

해설: 토양의 지온 상승은 토양의 비열과 관련이 있다. 비열이란 어떤 물질 1g의 온도를 1℃ 높이는 데 필요한 열량을 말한다. 단위는 보통 cal/g℃이다. 토양의 무기입자의 비열은 대략 0.2이고 물의 비열은 1.0으로서 물의 비열은 토양의 무기입자의 것보다 5배나 높다. 따라서 토양수분함량이 증가할수록 토양의 비열은 증가하고 토양온도를 올리는 데 필요한 열량은 증가하게 된다.

 

14. 양의 물리성과 화학성이 좋으리라 예상되는 토양의 구조는?

①판상구조 ②입상구조 ③괴상구조 ④단립구조

 

정답 : ②

해설:

∙ <구상>

- 입상(granualar): 입단의 모양은 구형이며 표토에서 볼 수 있다.

- 분상(crumb): 입상과 비슷하나 다공성이다.

∙ <괴상>

- 각괴상(angular blocky): 구조 단위의 가로 세로축의 길이가 비슷하고 Bt 층에 나타난다.

- 아각괴상(subangular blocky): 각괴상과 비슷하나 모가 없어진 것이다. Bt 층에서 나타난다.

∙ <판상(platy)>

- 가로축의 길이가 세로축의 길이보다 길며 E층과 점토반 층에서 나타난다.

∙ <주상>

- 각주상(prismatic): 세로축의 길이가 가로축의 길이보다 길며 모가 있고 Bt층에서 나타난다.

- 원주상(columnar): 각주상과의 차이는 모가 없다는 것이며 B층에서 나타난다.

입단이 형성됨으로 인하여 1차입자들 사이에 있는 것보다는 더 큰 공극이 입단들 사이에 생기게 되는 것이다. 2차적으로 생기는 이러한 큰 공극을 통하여 물과 공기가 쉽게 유통하게 되고, 입단 내의 작은 1차공극에서는 보수력이 발현되므로 구조가 좋게 발달되어 있으면 배수성도 좋으면서 보수성도 좋은 토양이 되는 것이다. 그러나 모든 토양의 구조가 다 좋은 것은 아니다. 판상구조의 토양에서는 물이 상하ㆍ수직방향으로 이동하기 어려울 뿐만 아니라 뿌리가 뻗어 나가기도 매우 어렵다.

 

15. 다음 토양구조 중 배수성이 가장 나쁘리라 생각되는 것은 무엇인가?

①판상구조 ②주상구조 ③구상구조 ④괴상구조

 

정답 : ①

해설: 문제 14번 해설참조

 

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■ 핵심요약정리

1.  토양에  따라  작물생산량이  달라지는  것은  토양의  성질이  같지  않기  때문이다.  특히  물리적  성질이  다른  경우에  보수성,  투수성,  산소공급이  달라지게  되어  작물생육에  영향을  미치게  된다.
2.  이  장에서는  1)  토양의  구성,  2)  입경구분,  3)  토성,  4)  토양구조,  5)  토양  구성물  용적과  질량과의  관계,  6)  토양공기의  특성과  갱신,  7)  토양의색,  8)  토양의  온도를  다루었다.
3.  토양은  크게  3상으로  나누며,  3상의  비율에  따라  작물생육에  영향을  미치는데,  고상의  비율에  따라  토양의  물리적  성질도  많이  변하게  된다.  즉,  용적밀도가  높으면  고상의  비율이  높아지고  동시에  공극의  양도  감소하게  된다.
4.  토성은  토양의  입자크기를  점토,  미사,  모래로  나누고  함유비율에  따라 토성삼각도에서  토성명이  정해진다.  토성은  크게  12개로  나누며,  우리나라에 많이  분포된  토양은  사양토와  양토이다.  토성에  따라  배수성,  통기성,  양분용탈이  영향을  받으며,  비료를  사용하는데도  영향을  미치게  된다.
5.  토양입자가  모여서  만들어진  것이  입단이며,  입단이  모여  특정한  구조를 만든다.  토양구조는  크게  구상,  괴상,  주상,  판상  등으로  구별하는데,  판상이 있는  토양은  물의  흐름과  뿌리  뻗음에  지장을  초래하기도  한다.
6.  토양의  푸석푸석하고  치밀한  정도는  용적밀도로  나타낸다.  우리나라  평균  용적밀도는  1.3g/cm3
정도이며,  수치가  클수록  치밀한  것을  의미한다.  따라서  토양의  공간(공극률)과  밀접한  관계를  가지며  용적밀도가  낮을수록  공극의  양은  많아진다.
7.  뿌리는  반드시  산소를  흡수해야  하며,  산소가  부족한  경우에  생육에  지장을  받게  된다.  또한,  산소의  유무에  따라  토양에  존재한  양분의  형태가  좌우 되기  때문에  중요하게  다룬다.
8.  토양색은  먼셀  토색첩을  사용하는  것이  일반적이며,  색상,  명도,  채도로  나타낸다.  이  외에  토양온도도  토양  물리성의  중요인  인자이다.  이와  같이 토양  물리적  성질은  직접적으로  작물에  양분을  공급하는  것은  아니지만  작물  생육에  큰  영향을  미친다.