농업직, 연구사, 농촌지도사, 방통대 - 토양학 정리- 3 토양의 생성 및 발달

제 3 장 토양의 생성 및 발달

※ 주요 학습목표

1. 토양생성 인자에 대한 이해

2. 우리나라 토양생성인자의 특징에 대한 이해

3. 토양생성작용에 대한 이해

4. 토양단면의 특징에 대한 이해

Ⅰ. 토양 생성 인자

암석의 풍화작용에 의하여 형성된 풍화물은 토앙이라고 할 수 없는 토양모재에 지나지 않는다. 이 모재가 주위 환경의 영향을 오랫동안 받으면 그 환경에 안정된 일정한 토양단면형태를 갖춘 토양이 된다. 이와 같이 일정한 형태를 갖는 토양이 생성되게 하는 여러 가지 인자를 토양생성인자라 하며, 이에는 기후․식생․모재․지형․시간․인위적 영향 등이 있다.

1. 기후

① 기후조건에 따라 토양생성 속도가 다르다. 즉, 고온다습한 기후에서는 빠르게, 한랭건조한 기후에서는 느리게 진행된다

② 같은 기후에서는 모재가 달라도 같은 토양이 형성되는데, 이와 같은 기후적 토양을 Glinka는 외동적 토양이라고 하였으며, podzol 토양이나 latosol 토양 등이 대표적인 예이다.

③ 토양생성인자 중 토양생성에 가장 큰 영향을 미치는 것은 기후이며, 기후 요인 중 기온과 강 우량의 영향을 크게 받는다. 강우량의 경우 연중 강우량보다는 강우속도가 토양생성에 중요 한 의미를 가지는데, 한번에 많이 내리는 강우가 토양생성을 빨리 진행시킨다

④ 토양생성에 영향을 주는 기후조건 중 가장 중요한 인자인 기온과 강우량을 결합한 숫자로서 토양형을 결정하는 지표로 하여 Lang는 우량계수(R.F.)를 만들었으며, Meyer는 N-S 계수로 서 토양형의 상관관계를 나타내었고, Thornthwaite는 P-E와 T-E로서 토양형과의 관계를 표 시하였다.

* 보충 정리

 

 

 

2. 식물(식생)

① 식물을 토양에 유기물을 공급해 주며, 지하수의 운동방향을 결정하고, 토양조직을 엉성하게 한다.

② 뿌리가 분비하는 유기산․CO2 등은 토양염기의 용해와 가수분해작용을 촉진한다

③ 식물이 자라는 토양은 裸地상태에 비하여 지온이 낮고 습윤하게 유지된다

④ 분포하는 식물종류에 따라 토양반응은 다르게 나타나게 되는데, 활엽수와 초원의 부식은 중 성, 침엽수의 부식은 산성을 나타내게 된다.

 

식생분포 - 기후인자인 기온과 강우량에 의해 지배되며, 다음의 3가지로 분류된다

① 삼림 - ⅰ) 우림 : 연중 우량이 많고 습윤하게 유지되는 지역에서 발달한다.

: 수목의 생육이 좋고 울창한 밀림을 조성한다

ⅱ) 몬순림 : 우기와 건기가 교대되는 지역에서 발달한다

: 우림에 비하여 樹幹이 작으며, 줄기와 잎의 발달이 나쁘다.

② 관목지(heath) - 多雨冷帶海岸砂地에서 발달되고, podzol이 생성된다

③ 초원 - ⅰ) 건조초원(steppe)

: 우량이 적은 건조초야로서 우기에만 초원으로 된다

: 대개가 온대에서 발달되고 열대에서 아열대에 이르러 드물게 나타난다

: 흑색토, 갈색토, 율색토 등이 형성된다

ⅱ) 열대초원(savanna)

: 열대의 강우가 적은 지방에 분포되어 있다.

: 부식을 갖지 않는 laterite가 가장 발달한다

ⅲ) 습초원(meadow)

: 지하수면이 높은 곳 또는 다습한 곳에 발달한다

: 표층은 부식에 의해 흑색, 하층은 지하수에 의한 집적층위 생성된다

 

3. 모재

① 고온다습한 지방에서는 화학적작용이 지배적이므로 모재의 영향이 잘 나타나지 않지만, 한랭 건조 지방에서는 물리적 풍화작용이 주로 일어나므로 생성된 토양은 모재의 영향이 나타나며, 이와 같이 내적 인자의 특징에 의해 생성된 토양형을 Stremme는 암석적토양형이라 하였고, Glinka는 내동적 토양형이라고 하였다.

② 석회암에 의하여 이루어진 terra rossa나 이회암(bog lime) 등이 냉온대의 습윤지방에서 석회 로 포화된 부식이 많은 rendzina가 되는 것은 모재의 영향을 받아 이루어진 토양의 좋은 예이다.

* 참 고

rendzina -

ⅰ) 모암이 석회암이거나 이탄암인 것이 특징이다.

ⅱ) 한랭～고온 또는 습윤～반건조 기후 하에서 발달한다.

ⅲ) 표층은 흑토와 흡사하고 하층은 회색 또는 황색이며, 생산력이 높다.

ⅳ) 석회암에서 유래된 토양으로 terra-rossark 있다.

 

4. 지형

① 경사지는 침식작용이 심하여 미세한 입자는 유실되고 비교적 거친 입자만 남아서 토양생성이 평지보다 늦어지고 토심이 얕게 된다.

② 평지는 미세한 입자가 퇴적되어 토양단면 전체가 식질인 토양이 생성되는데, 이를 반층토 (planosol)라 한다.

③ 배수가 불량한 低地나 저습지는 지하수의 영향을 받아 glei층이 발달하거나 이탄으로 되는데, 이와 같이 지하수의 영향에 의하여 형성되는 특징적인 토양형을 지하수 토양형이라고 한다

④ 연대와 모재가 비슷하더라도 지형과 배수조건에 따라 같은 지대에서 발달한 토양단면에 도 큰 차이가 생기게 되는데, 이와 같은 조건에서 발달한 토양단면의 차이를 계통화한 토양군을 catena 또는 지형적 생성계열이라 한다.

* 참 고

planosol -

ⅰ) 냉대에서 열대에 걸쳐 습윤기후 하에서 지형적으로 발달된 토양이다.

ⅱ) 평탄한 곳이지만 배수가 불량하고 주변으로부터 점토가 서서히 모여 들어 이루어진 것이다.

ⅲ) glei화 작용과 podzol화 작용을 받으며, 표토는 부식을 함유하고 강하 게 용탈을 받아 하층에는 중점토가 집적되어 있다.

ⅳ) 논이나 밭으로 이용된다.

 

5. 인위적 영향

① 삼림의 벌채나 식생의 전환에 의해 토양생성이 영향을 받아 토양형이 달라지는데, 토양은 습한 상태에서 건조하게 되어 지표면을 점차 갈색토로 변화시킨다.

② 산야에 낙엽을 긁어내면 모래와 자갈만 남는 암쇄토(lithosol)가 생성된다.

③ 경작지는 갈고, 매어주고, 거름을 주는 등의 작업으로 토양구조가 변화하며, 논은 담수로 인하여 환원상태로 되어 독특한 토양상태를 형성하게 된다.

6. 시간

① 토양의 성질로 보아 그 토양이 환경과 평형을 이루어 충분히 발달한 상태로 되는 데 요하는 시간은 토양에 따라 매우 다르다.

② 미숙토양 - 토양단면이 확실하지 않은 토양생성 초기 상태의 토양

③ 완숙토양 - 토양단면이 충분히 발달된 토양

7. 토양생성인자의 상호 관계

① Dokuchayev - 토양(S)은 기후(C), 식생(V), 모재(M), 기간(T), 풍력이나 수력(D) 등과 함수 관계가 있다고 하였다

⇒ S = f(MCVTD)

② Shaw - 토양의 유래를 식으로 표시하였다. ⇒ S = M(C + V)

③ Jenny - 토양(S)은 모재(P)에 기후(C), 식생(V), 지형(R), 기간(T)을 그 인자로 하여 S = f(CVRPT…) 인식으로 나타내었으며, 상대적인 영향력에 따라 다음과 같이 나타내었다

① S = f(T)CVRP ---------------------- chronofunction

② S = f(C)VRPT ---------------------- climofunction

③ S = f(V)CRPT ---------------------- biofunction

④ S = f(R)CPVT ---------------------- topofunction

⑤ S = f(P)CRVT ---------------------- lithofunction

 

Ⅱ. 우리나라 토양 생성 인자

1. 모재

① 전 국토의 2/3가 화강암․화강편마암으로 되어 있어서 물리성은 좋지만 산성을 띠고 있어 비옥도가 낮다

② 제주도 일대는 현무암으로 되어 있고, 충북 단양일대는 석회암으로 되어 있다

2. 기후

① 몬순기후․반도성 기후․대륙성 기후를 나타낸다

② 한서의 차가 심하며 강우량의 차도 크며, 연평균 기온은 7～14℃이고 강우량은 600～1500mm이다

③ 7, 8월에 집중 호우로 인하여 구릉지에서는 토양침식이 일어나 토양생성작용이 어려우며 평 탄지에는 충적물이 쌓여 특징적 단면을 볼 수 없는 충적토가 형성된다

3. 식생

① 전체적으로 긴 겨울로 인한 침엽수림의 한대림을 이루며 여름철에는 활엽수의 온대림을 형성한다

② 북부 한랭 침렵수림하에서는 podzol, 남부 온난 활엽수림하에서는 latosol이 생성된다

4. 지형

① 80%가 경사지로서 여름철에 많은 비로 인하여 심한 침식작용을 받아 구릉지 토양을 이루고 있으며, 대부분 염기가 용탈되어 척박한 산성토양을 형성한다

② 20% 정도의 평탄지도 대부분 하성충적지인데, 이미 염기가 유실된 후 퇴적된 것으로 산성화 되어 있다

③ 지형에 따라 분포하는 종류가 다른데, 산악지에는 암쇄토, 저구릉 및 구릉지에는 적황색토, 산록지에서는 퇴적토, 선상지 및 하천변에는 충적토, 곡간 및 평탄지에는 회색토가 분포되어 있다

 

Ⅲ. 토양 생성 작용

- 풍화작용에 의해 생성된 모재에 특징적 단면을 형성하게 하는 작용으로서, 주요한 토양생성작용으로는 podzol화 작용․ laterite화 작용․ glei화 작용․석회화 작용․염류화 작용 등을 들 수 있으며, 그 밖에 규산화물생성 작용(점토화작용)․부식 및 이탄 집적 작용 등이 있다.

1. Podzol화 작용 (Podzolization)

① 한랭습윤지대의 침엽수림 하의 pH 4 내외의 산성부식(풀브산)의 영향을 받아서 규산은 남고 철과 알루미늄이 하층으로 용탈되는 토양생성작용이다.

② 토양 단면의 차이가 뚜렷하여 A2층(용탈층)은 규산층(백색의 표백층)이며, B2층(집적층)은 철과 알루미늄층(암색이나 적갈색)이다

③ 배수가 잘 되며, 모재가 산성이고, 염기 공급이 없는 조건에서 잘 발생한다

④ podzol은 B1층에는 발달되지 않고 A2층의 밑에 철분이 많은 B2층이 생기는데, 이를 철 podzol이라고 하며, 이에 대하여 B1층을 부식 podzol이라고 한다

⑤ podzol의 B2 층 - ortstein 이라고도 한다

- 매우 치밀하고 딱딱한 반층으로 되어 있다

- 불투수층으로 되기 때문에 식물생육에 불리하다

⑥ 유사 podzol화 작용 - 점토가 A층에서 B층으로 이동하여 집적되는 작용이다.

⑦ 논 podzol화 작용 - 담수 하의 논토양에서 환원에 의한 양분의 용탈과 집적현상인 일종의 podzol화 작용이 발생하는데, 이와 같은 작용이 심하게 발생되면 노후 화답이 생성된다.

 

 

2. Laterite화 작용 (Laterization)

① 고온 다우 열대기후의 건기와 우기가 교대로 일어나는 지역에서 활엽수림의 중성부식질의 영향을 받아서 철과 알루미늄이 집적되고 규산이 용탈되는 작용으로서 규반비(SiO2/Al2O3 또 는 SiO2/Fe2O3)가 낮은 토양이 형성된다.

② 열대의 고온다우 하에서 유기물은 미생물에 의해 분해가 빠르게 진행되며, 토양은 고온다습한 영향을 받아 가수분해가 활발히 이루어지므로 토양 중의 알칼리금속은 용액 중에 끊임없이 공급되므로 토양반응은 중성 또는 염기성을 나타낸다.

③ 철과 알루미늄은 중성범위에서는 등전점 부근에 있기 때문에 불용성으로 되어 그 장소에 앙금으로 남게 되는데, 이와 같은 Fe․Al의 잔류현상을 상대적 집적이리 하고, 이와는 달리 Fe+2 같은 가용태 철과 알루미늄 이온이 지하수에 의하여 상층으로 이동되어 집적되는 것을 절대적 집적이라고 한다.

④ 모재가 염기성암일수록, pH가 클수록, 고온 다우 일수록 빠르게 진행된다

⑤ laterite의 토양 단면

 

 

⑥ 농경상 특징 -

ⅰ) 토양구조가 잘 발달되어 투수성이 좋다.

ⅱ) 점토질이나 점착성이 적다.

ⅲ) 철과 알루미늄의 활성이 커서 인산고정 능력이 크다

ⅳ) 염기치환용량이 작고, 치환성염기도 적다.

ⅴ) 중성이며 적색이고, 부식함량이 적다.

3. Glei화 작용 (Gleization)

① 지하수위가 높은 저습지나 배수 불량지에서 환원상태가 발달하면서 청회색을 띠는 G층(glei 층 ; 환원층)이 발달하는 토양생성작용이다.

② G층은 치밀하고 다소 점질성이며 산화환원전위가 매우 낮다.

③ 호기성미생물의 활동이 줄고 혐기성미생물에 의해 혐기적으로 유기물 분해가 이루어지므로 분해속도가 느리며 부식의 집적량이 많다.

④ 습답․이탄토․흑니토 등이 glei화 작용을 받아 생성되었다

4. 부식 및 이탄 집적 작용 (Humus and peat accumulation)

① 지대가 낮은 습한 곳이나 물 속에서 유기물의 분해가 억제되어 부식이 집적되는 작용이다.

② 부식이 집적되려면 식물유체의 공급이 많아야 하고, 모재 중에 이용성의 칼슘이 많아야 하 며, 유기물의 무기화가 억제되어야 한다.

③ 토양 중에 칼슘과 염기가 많을 경우에는 부식이 응고되어 집적되는데, 이렇게 해서 형성된 토양이 chenozem(흑토)이며, 기후가 건조하고 부식원이 감소되면 이 흑토가 율색토가 되고, 이것은 다시 갈색토․회색토 등으로 되기도 한다.

[ 토양형에 따른 부식산과 풀브산의 비 ]

 

 

5. 석회화 작용 (Calcification)

① 강우량이 적은 건조～반건조 지대에서 발생하는 작용으로, 우기에 가장 용해되기 쉬운 염화 물․황화물 등은 세탈되지만, Ca+2․Mg+2 등은 탄산염형태로 토양전체에 집적되는 작용이다.

② 칼슘으로 포화된 부식이 많고 무기성분도 많은 중성토를 이루므로 농경지 토양으로 적합하다.

③ B층은 없고, A․C 층으로만 이루어지며, C층은 주상구조를 이룬다

④ chernozem, prairie 등이 대표적 토양이다.

6. 염류화 작용 (Salinization)

건조지대의 배수 불량한 곳과 간척지 등에서 가용성염류가 토양에 집적되는 작용이다.

① 알칼리백토(solonchak, 염류토)

- glei화가 일어나는 지역에서 염화물․황산염․질산염 등을 포함한 모든 염이 표층에 집적 되어 피각을 형성하는 토양이다.

② 알칼리흑토(solonetz, 알칼리토양)

- 염류토양에 Na 염이 첨가되거나 세탈작용이 일어날 때 토양교질이 Na 교질로 변환되어 강알칼리 반응을 보이는 토양이다.

③ 솔로디화(solodized-solonetz)

- 불투성의 토층이 발달되면 투수능이 감소되고 물이 표면에 머물게 되어 점차 용탈이 시작 되고 규소도 분해되는 일종의 퇴화현상이다.

④ kakyl - 염기가 함유되어 있는 습윤지가 건조되어 표토에 균열이 생긴 것이다.

7. 점토화 작용 (Siallitization)

① 충분한 수분과 적정한 온도에 의해 점토(2차 광물)를 생성하는 작용이다

② 중성～약산성 조건에서 교질상의 풍화물이 응고되어 점토가 집적된다

③ 갈색 산림토가 이에 해당한다.

 

Ⅳ. 토양 단면

용탈과 집적작용이 토양단면 형성의 근본적 원인이며, 토양단면을 통해서 토양의 생성유래 또는 생성인자의 작용성 등을 알 수 있고, 토양분류에 이용된다. 토양단면은 배수가 잘 되는 토양에서 현저하며, 토양표면은 기후의 영향을 크게 받아 층위의 분화가 일어나며, 유기물이 집적되었을 때에는 더욱 활발하다

1. 유기물층(O층)

① O1 층 - 유기물이 신선하여 육안으로 구분 가능한 층으로, 퇴적층(L층)이라고도 한다

② O2 층 - 어느 정도 분해되어 육안으로 유기물의 구분이 불가능한 층으로서 유기물의 분해 정도에 따라 다음의 두 층으로 구분한다.

ⅰ) F 층 - 분해가 활발하게 진행하고 있는 층

ⅱ) H 층 - 부식화가 진행된 층

2. 용탈층(A층)

① A1 층 -

ⅰ) 광물질과 부식이 혼합되어 암흑색을 띤다.

ⅱ) 온도나 습도 등의 영향을 가장 크게 받는다.

② A2 층(E층) -

ⅰ) A층의 특성을 최대로 지닌 층이다.

ⅱ) 점토와 염기 및 부식교질이 용탈되어 담색을 띤다.

③ A3 층 - A층의 특성을 좀 더 지닌 B층으로의 이행층

3. 집적층(B층)

① B1 층 - B층에 가까운 특성을 지닌 A층에서 B층으로의 이행층위

② B2 층 - B층의 특성을 최대로 지닌 층으로 주상 및 괴상구조가 발달한다.

③ B3 층 - B층에서 C층으로 이행하는 층위로서 C층보다 B층의 특성을 더 지니고 있다

4. 모재층(C층) - 무기물 층으로 토양생성작용을 받지 않은 모재의 층이다.

5. 모암층(R층) - 풍화되지 않았고, D층이라고도 한다

6. 기타

① AB층 - 위는 A층, 아래는 B층의 특성을 지닌 층으로 층의 두께가 얇다.

② A+B층 - B층의 특성을 약간 지니는 A층

③ B+A층 - 일종의 이행층으로 A층의 특성을 약간 지니는 B층

④ 성토층(solum) - A층과 B층, 즉 토양생성작용을 받은 층

⑤ regolith - 풍화된 전 부분, A층 + B층 + C층

 

 

 

7. 토양층위에 붙는 접미부호

토양층위 내에서 일어난 작용을 설명하기 위하여 토양층위에 접미 부호를 붙여서 표시하는데, 그 내용은 다음과 같다.

- Ca : 알칼리토양의 탄산칼슘의 집적, 예) B2Ca

- Cs : 황산칼슘의 집적, 예) B2Cs

- Sa : 황산칼슘보다 더 가용성인 염류의 집적, 예) B2Sa

- Cn : 2,3 산화물(R2O3)의 結核 및 견고한 결괴의 집적, 예) B2Cn

- ir : 철분의 집적, 예) B2ir

- Si : 알칼리에 용해되기 쉬운 규산질결핵(C층에만 적용)

- Ox : 강한 풍화작용과 탈규산 및 탈염기작용으로 잔적성 2,3 산화물과 점토의 집적,

예) B2Ox

- an : 인위적으로 만들어진 표층, 예) Aan

- h : 부식의 집적, 예) B2h

- t : 점토의 집적, 예) B2t

- g : 물로 포화되었을 때의 强회색화 작용, 예) Bg

- p : 경운 또는 그 밖의 원인으로 교란된 것, 예) Ap

- b : 매몰된 토층, 예) A1b

- f : 동결, 예) Cf

- m : 견고한 결핵, 예) B2m

- x : 반층(fragipan)으로서 건조하면 견고해지고, 습하면 부스러진다. 즉, 건습에 따라 상태가 달라진다.

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