토양에 대해

토양이란?

 

흙 또는 토양은 땅을 구성하는 물질로 장기간에 걸쳐 암석이나 동식물의 잔해가 침식·풍화되어 형성됩니다. 크기와 구성에 따라 여러 종류로 나뉘며, 토양의 여러 성분은 일반적으로 크기에 따라 분류됩니다. 모래는 주로 큰 알갱이를 가지고 있고 점토는 매우 작은 알갱이를 가지고 있습니다. 실제로 자갈, 모래, 미사/진흙은 알갱이 크기로 비교됩니다. 원칙적으로 자갈은 직경 2mm 이상의 입자를, 모래는 2~1/16mm의 입자를, 점토는 1/16mm 미만의 입자를 말합니다. 

 

토양의 성질

 

토양은 지구 생태계의 기본적인 요소 중 하나이며 오존층 파괴에서부터 지구 온난화, 삼림 파괴, 수질 오염에 이르기까지 지구 생태계는 토양에 많은 영향을 받고 있습니다. 토양은 지구의 탄소 순환을 위한 탄소 저장고로서 중요한 역할을 합니다. 또, 기후 변화나 인간의 동란에 영향을 가장 받기 쉬운 것 중 하나이기도 합니다.

토양은 매우 중요한 생태계 자원으로서 토양 생물의 서식지, 영양소 및 유기 폐기물의 재활용 시스템, 수질 규제 기관, 대기 규제 기관 및 식물 성장 배지 등의 역할을 합니다. 토양은 지구의 유전적 다양성에 중요한 역할을 하고 있는데, 매우 광범위하게 이용 가능한 생태학적 지위와 광대한 서식지를 포함하고 있기 때문입니다. 토양 1그램에는 수 천 종과 수 십억 마리의 생물이 포함되어 있으며, 그 대부분은 미생물이며 아직도 거의 대부분이 알려져 있지 않습니다. 토양 속 원핵생물의 평균 밀도는 보통 1그램당 약 100,000,000마리 정도입니다. 이와 대조적으로, 해양에서 원핵생물의 생물량은 1밀리리터당 10,000,000마리 이하입니다. 토양에 갇혀있는 유기질 탄소는 결국 진핵생물의 세포호흡을 통해 대기로 돌아가지만, 대부분은 토양 유기물의 형태로 토양에 남아있게 됩니다. 경작지의 경우 토양 유기물의 고갈이 진행됨에 따라 토양 호흡이 증가합니다. 식물의 뿌리는 산소를 필요로 하기 때문에 가스 포화는 중요한 토양의 특성 중 하나입니다. 토양의 통기성은 서로 연결된 토양 공극 네트워크에 의해 구축되며, 식물이 쉽게 활용할 수 있도록 빗물을 포착·흡수하는 역할도 합니다. 또한 식물은 대부분의 지역에서 산발적인 비로부터 물을 얻고 있지만, 주위로부터의 지속적인 물 공급이 필요하기 때문에 식물의 생존에는 토양용수량이 필수적입니다.

토양은 불순물을 효과적으로 걸러낼 수 있고, 항균작용을 하며 '자연 저감 작용'을 통해 오염물질을 줄일 수 있습니다. 보통 토양은 산소와 메탄의 순 흡수량을 유지하면서도 이산화탄소와 질산의 순 발산활동을 합니다. 토양은 식물에 온도 조절, 물리적인 공급, 수분, 영양소 및 식물에 대한 독소로부터 보호합니다. 토양은 죽은 유기체를 다양한 영양소 형태로 변환해 식물과 동물이 쉽게 이용할 수 있도록 합니다.

 

토양의 특성

 

토양은 작물을 재배하고 산림을 확립하기 위한 기본적인 수단입니다. 토양은 암석의 풍화로 형성된 모재에서 장기간에 걸쳐 형성되며 여기에 기후, 식생, 지표의 기복 등 다양한 요인이 작용합니다. 대한민국의 토양은 주로 고기암층으로 이루어져 있어 여름철에 비가 집중될 뿐만 아니라 폭우로 인한 침식이 발생하는 반면 정적토가 많아 모암의 특성을 두드러지게 하고 있으며 유기물도 거의 없습니다. 토양에 유기물이 거의 없는 이유는 폭우로 인해 표토에서 비료 성분이 유실되는 데다 여름철 극심한 대륙열이 유기물의 심각한 분해를 일으키기 때문입니다. 또한 우리나라의 토양은 염기성 토양이 거의 없고 산성토양이 널리 분포되어 있으며 특히 남부지역에 분포하고 있습니다. 산성도가 높으면 작물의 생육이 좋지 않고, 수확량이 적으며, 심할 경우 폐경으로 이어집니다. 따라서 화학비료의 편향된 사용을 피하고 대량의 유기비료를 사용하는 것이 중요합니다.

 

토양의 3상

 

통상적인 토양은 약 절반이 고상(무기질 45%, 유기질 5%)이고 나머지 절반은 기공 형태로 비어 있으며, 이 공간은 액체(토양수)와 기체(토양공기)로 채워져 있습니다. 토양 무기물과 유기물 함량의 비율은 정수 값에 가까운 반면 토양의 수분과 가스 함량은 공기 함유량이 증가함에 따라 감소하는 등 매우 다양한 값을 가지고 있습니다. 

기공은 물과 공기가 스며들어 이동하는 것을 가능하게 하며, 둘 다 토양 속에 필수적인 부분입니다. 따라서 토양에서 기계적 압축이 자주 발생하면 모공의 크기가 감소하고 물의 삼투압과 침투능력이 저하되며 식물의 뿌리나 토양생물로의 산소 통과가 방해되어 토양의 성장과 생존에 악영향을 미칩니다.

 

토양의 층위구조

 

토양에 오랜시간이 지나면 구분이 불분명한 토양은 2개 이상의 토양층으로 이루어진 층상구조로 발전합니다. 이러한 층은 텍스처, 골재 구조, 온도, 경도, 통기성, 밀도, 색상 및 반응성 등 여러 요인에 따라 다양한 차이를 보입니다. 차이는 주로 두께와 경계에 있으며, 토양층의 발달은 모재 또는 암석의 종류, 모재가 변형되는 과정 및 이 과정에 영향을 미치는 토양형성인자에 기초하고 있습니다. 토양 특성 면에서는 깊이에 따라 증가하는 지구 화학적 영향과는 대조적으로 생물학적 영향은 지표 부근에서 가장 강합니다. 성숙토양층은 보통 3개의 세부 층으로 구성되어 있으며, 이러한 세부층은 A층(표토), B층(심토), C층(기암층)로 구분됩니다. 또한 A층과 B층은 서양에서는 '표면'이라고 불리는 단일 층으로 그룹화될 수 있습니다. 토양 속에서 살 수 있는 공간은 토양 표면에 크게 한정되어 있으며, 일반적으로 A층은 거주 공간 면에서 더 두드러집니다. A층 위에는 유기물층(O층)이 있는데, 이는 유기물의 파편이나 죽은 유기물이 축적되어 형성된 구조층이며, 깊어질수록 그 층은 오래된 층입니다. 여기서는 미분해 생물이 가장 겉에 있는 층으로 퇴적되는 OL층(낙엽층, 토양으로 분류되지 않음), 유기체(특히 식물)의 원형은 사라졌지만 딱딱한 부분이나 단단한 부분은 식별할 수 있는 OF층이 있고, OH층(부식층)은 유기체가 대부분 분해되어 원형을 결정하기 어렵고 분말이나 점토 형태를 띠고 있기 때문에 아래의 토양층과 구별하기 어렵습니다. 대부분의 토양 생물은 이 유기층의 OH층에 살고 있습니다.

지표에서 모암까지 모든 토층의 특성을 나타내는 3차원 원통형 또는 다각형의 구조를 '토양표본체'라고 부릅니다. 이 구조는 3개의 층으로 나누어져 있는데, 대부분의 토양생물이 서식하는 생활공간인 '부식표본체(유기층에서 A층까지)'과 중간에 광물의 풍화가 거의 발생하는 '광물질표본체'(B층), 그리고 '심층표본체'(C층)입니다.