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  (농업과학원)토양 유형별 물리적 개량방법 2008-11-11 12:37:20  
  이름 : 관리자  (221.♡.219.213)  조회: 4425    
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토양 유형별 물리적 개량방법

 

 

 

기관 : 농업과학기술원 농업환경부

 

성명 : 조인상

 

전화 : 031-290-0228

 

 

 

 

 

 

 

 

  토양은 작물생육에 필요한 영양분이 충분하고 수분함량이 적당해야 할 뿐 아니라 토양의 입자크기, 경도, 공극율 등의 물리성이 양호하여야만 뿌리의 신장과 활동이 왕성하여 수량도 높힐 수 있다. 즉 토양은 점토 함량이 알맞아서 영양분을 간직할 수 있는 보비능이 적당하고 물, 공기, 흙입자의 비율이 뿌리생육에 양호한 조건을 만들어 주는 것이 필요하다.

 

1. 밭토양 유형과 개량방법

  우리나라 밭토양은 토성, 배수, 지형 등 조건에 따라 표1과 같이 6개 유형으로

구분된다. 

  작물재배에 적당하고 토성조건이 양호한 보통밭, 모래함량이 많고 유효수분이나 유기물이 부족되기 쉬운 사질밭, 유기물함량이 적고 갈이 흙이 비옥하지 못한 미숙밭, 점토함량이 많고 깊이 10~20㎝ 사이에 단단한 층이 발달된 중점밭, 높은산악지에 분포하여 부식이 많은 고원밭, 제주도를 중으로 화산생성과 더불어 발달된 화산회밭으로 구분된다. 

 

 

 

 

표 1. 밭토양 유형별 주요특성과 분포면적

 

구분

보통밭

사질밭

중점밭

미숙밭

고원밭

화산회발 

지형

평탄지

해(하천)변

홍적대지

산록, 구릉지

고원

용암류대지 

토성

사양토

식양토

사질

사력질

식양토

식토

사양토

식양토

식토

식양토

미사질양토

배수

약간 양호

양호

매우양호

약간양호

양호

약간양호

양호

매우양호

양호

양호 

토색

갈색

갈색

적색, 갈색

적색

농암갈색

흑색

농암갈색

흑색 

토심(㎝)

>50

<50

>50

>20

>20

>20

분포면적(천㏊)

369(42.0)

205(23.3)

153(17.3)

122(139)

10(1,1)

19(2,2) 

 

  밭토양의 유형별 특성을 보면 미숙밭과 중점밭은 토양경도가 높아 뿌리의 발달이나 공기나 물이 쉽게 이동하지 못하며 사질밭은 유효수분, 양분 보존능력이 적어서 양분이나 수분의 부족이 생기기 쉽다. 화산회밭이나 고원밭은 비교적 비옥한 편이나 일부 토양은 인산흡수계수와 석회소요량이 너무 높아서 관리하기가 곤란하다. 보통밭과 미숙밭은 심경을 하여 근권심을 넓혀 주고, 사질밭과 화산회밭은 점토함량이 18% 내외가 되도록 객토하여야 하며 중점밭은 사질토양을 객토하고 심경을 실시하여야 한다. 객토시에는 점토함량이 15%에 가깝도록 우량한 객토원을 사용하고 부족되는 유기물, 인산, 칼리 및 석회분을 보충하여야 한다. 심경은 경운기나 트랙터로 20㎝이상 깊게 갈되 경운전에 유기물을 살포하면 더욱 효과적이다.  

 

표 2. 밭토양의 유형별 특성과 개량

유형별

경도

(㎜)

유효수분

(%)

CEC

(cmol+/㎏) 

개량방법 

객토

심경 

보통밭

사질밭

미숙밭

중점밭

고원밭

화산회밭

20 

19 

25 

26 

18 

15

18 

  6

11 

22 

20 

32 

  7.0

  4.6

  6.2

10.4 

16.4 

34.7

-

-

0

-

0

0

-

0

-

 

2. 논토양 유형별 특성과 개량  

  논토양은 주로 배수등급이 약간양호 내지 약간불량이고 사질을 제외한 토성으로 보수일수가 4~7일되는 토양을 이상적인 보통논으로 구분하고, 사질인 사질답, 배수불량한 사질을 제외한 고논, 논으로 숙성이 덜 된 미숙논, 염농도가 16dS/m 이상인 주로 바닷가 간척지 염해논과 황산염이 토층에 존재하는 특이산성논으로 나누는데 이 중에서 보통논 31.9%를 제외하고 68.1%는 문제점 토양이라고 볼 수 있다.

 

표 3. 논토양 유형별 주요특성과 분포면적 

구분

보통논

사질논

고논

미숙논

염해논

특이산성논 

배 수

 

토 성

토 색

보수일수 

기 타

약간불량

약간양호

(사질) 

회·회갈 

4~7 

 

약간불량약간양호

사 질

회·회갈 

0.5~3

 

불 량

 

 

암회·청회 

> 7

약간양호

 

식질,식양질 

회갈·황갈

2~7 

-

불 량

(식 질)

회·청회

 > 7

>16dS/m

 

불 량

 

미사질 

회·청회 

> 7

황산염 

분포면적

(천㏊) 

411(31.9) 

410(31.9)

296(23.0) 

117(9.1) 

50(3.9) 

3(0.2) 

 

   보통논은 경도가 20㎜, 투수성이 6.8㎜/일 로써 우리나라 총논면적의 31.1%를 차지하고 있으며 심경에 의한 갈이흙의 깊이를 확대시켜 뿌리의 활동범위(근권심)를 넓게하므로써 작물수량을 증대시킬수가 있다. 점토함량이 15%이하로 낮은 사질답은 보비력이 낮고 투수성이 빠르므로 비료성분의 유실은 물론, 관개수가 과다하게 소모되므로 논토양으로써 관리가 어렵다. 사질논은 점토함량이 15%부근에 이르도록 점토함량이 높은 식양토나 식토를 객토하여야 한다.

  표 5는 객토대상지 및 객토원의 토성별 객토량을 나타낸 것인데 이는 점토함량 15%를 목표로 하여 15㎝깊이까지 개량하는데 필요한 량이다. 객토시에는 객토원에 부족하기 쉬운 유기물, 인산, 가리, 석회성분을 갈이흙의 비옥도 수준으로 개량하여 주지 않으면 안된다. 미숙논은 점토함량조절을 위한 객토와 심경을 동시에 실시하여야하며, 분포면적은 적으나 고논, 염해논과 특이 산성논은 객토와 배수를 동시에 실시하여야 한다. 토양배수가 불량하면 감수심은 적어 환원작용으로 양분의 유효도가 떨어지고 재배기간중에 생기는 유해물질이 집적되어 작물생육에 해롭게 작용하기 때문에 배수를 실시하여야한다. 암거배수의 깊이와 간격은 토성과 배수조건에 따라 다르나 대개 50~70㎝ 깊이에 30㎝폭으로 고랑을 내여 돌이나 자갈, 나뭇단 등을 20~30㎝두께로 묻거나 플라스틱 배수관을 묻으면 된다. 토양의 물리적 개선은 무엇보다도 토양의 물리적 특성을 충분히 파악하고 심경, 배수개선 등을 선택하여야 하며 처음에는 개선하기가 힘이 들고 돈이 들지만 그 효과가 거의 반영구적이므로 물리성 개선에 많은 노력이 있어야 할 것이다.

 

표 4. 논토양 유형별 물리성과 개량방법 

유형별 

특성

개량방법 

경도(㎜)

특수성(㎜/일)

CEC(cmol2/㎏)

객토

 

심경

배수 

보통논 

사질논 

미숙논 

고 논

염해논 

특이산성논 

20 

19 

24 

17 

22 

21 

6.8 

9.6 

2.0 

1.0 

3.0 

3.0 

9.5 

5.5 

9.8 

9.2 

8.2 

12.3 

0

 

-

0

-

-

-

-

-

-

 

 

표 5. 객토대상지 및 객토원 토성별 객토량

(단위 : 톤/10a)

대상지

객토원 

사토

사양토

식양토

식토 

사토(점토5%) 

사양토(점토10%) 

식양토(점토35%) 

식토(점토50%) 

120 

140

144 

158

60 

36 

-

40 

22 

 

3. 문제토양의 불량요인과 개량

  우리 나라에서 토지이용은 지형, 배수, 토성, 유효토심, 자갈함량, 침식, 바위노출 등에 따라 추천하고 있으며 추천된 지목이라 함은 그 토양특성으로 보아서 가장 생산적으로나 관리적으로 유리한 것을 말하며 추천된 지목으로 다시 적성등급을 평가한다. 적성등급기준에서도 토지이용 추천시 고려되는 토양특성이 판단 지표가 되고 있으며 토양관리상 문제가 되는 특징적인 층위는 다음과 같다.

  경사 : 토양침식을 받거나 받을 위험이 있는 토양

  저습 : 지하수위가 높거나 용출지 또는 집수지로써 습해가 우려되는 토양

  사질 : 점토함량이 낮아 양수분 보전능력이 적고 한발우려 토양

  중점 : 점토함량이 많아 건조시 단단, 통기, 투수가 불량한 토양

  석력(분석) : 석력이 많은 토양

  경반 : 뿌리신장에 해로운 단단한 층이 있는 토양(fragipan, claypan, duripan, plowpan)

  암반 : 50㎝ 이내에 암반이 있어 유효토심이 낮은 토양

  미숙 : 토층(특히 A층)의 숙성이 덜된 토양

  염해 : 전기전도도가 4dS/m 이상인 토양

  특이산성(잠재산성) : 황산염 집적층이 100㎝ 이내에 있는 토양

  화산회 : 인산흡수계수, 염기치환용량이 높아서 자연비옥도가 낮은 화산회토양  

  침식 : 매우 심한 침식을 받아 보전처리가 필요한 토양

  작물재배에 문제가 있는 성질, 즉 이상적인 특성범위를 벗어난 토양은 개량하여야 하는 데 이는 영농에 정기적으로 행해지는 비배관리이외의 개량제 시용이나 토층개량을 뜻하며, 물리화학적 개량이 있으나 여기서는 물리적 개량에 대해서 주로 설명하겠다. 토양불량 요인별 개량방법을 요약하면 표 6과 같다. 

 

표 6. 토양불량 요인별 개량방법 

불량요인

논 

사 질

중 점

표토제한 

유효토심제한 

경도제한

투수과다 

환원성(과습) 

과 건

양분결핍 

화 산 회

오 염

염 해

경 사

 

식양질객토, 답압, 개량제

사양질객토, 심경, 개량제, 윤환

객토, 심경, 개량제

객토, 자갈제거, 개량제

사질객토, 유기물

압밀 

(암거)배수 

관개, 유기물

무기, 유기물(심경)

인산다용, 유기물, 심경

오염원제거, 객토, 심경, 개량제

배수, 제염, 부초 ,객토

등고선 정비, 배수로, 승수로

식양질객토, 답압, 개량제

사양질객토, 심경, 개량, 답전윤환

객토, 개량제

객토, 자갈제거, 개량제

유기물 

누수방지(압밀) 

암거(배수) 

무기, 유기물(심경)

인산, 유기물

오염원 제거, 객토, 심경, 개량제

배수, 제염, 객토

배수로, 제방

 

  토양불량 요인별로 가장 영향이 큰 특성을 개량하여야 하며, 개량방향은 유효토심과 작토심을 깊게 하고 토성은 양토 부근으로 즉, 점토함량을 15~20% 부근으로 개량하고 유기질을 잘 공급하여 공극량이 50%, 경도는 25㎜ 이내로 하고 밭에서는 대개 배수를 촉진시켜서 습해를 받지 않도록 해야 한다. 특히 지금까지 객토, 배수개선, 심경, 혼층 등의 방법은 우리나라에 많이 소개되었으며 사질농경지에서는 압밀에 의한 투수억제 및 수분보전에 의한 작물의 생육촉진 효과도 금후 추진해야 될 흥미있는 분야이다.

가. 배수개선 

  배수가 불량하면 식물이 생육하면서 발생시키는 각종 물질의 용탈처리는 물론 토양온도 상승의 억제, 호흡장해에 의한 작물생육에 직접적인 억제작용 뿐 아니라 각종 유해미생물의 번성으로 내병성이 적어져서 나쁜 결과가 오므로 논이나 밭에서 배수는 꼭 필요하다. 밭토양 중에서 10~15% 이상의 공기가 있어야 작물이 정상적으로 생육할 수 있으므로 배수개선은 매우 중요한 과제이며 주로 50~100㎝ 깊이에 2~3inch 배수관을 토성에 따라 1.5~10 m 간격으로 설치한다.

  습해가 우려되는 밭토양에서는 장마기에 배수구를 깊게 파서 강우시 흘러내리는 유거수를 신속히 배수시켜서 이랑에서 자라는 작물의 근권에 공기가 충분히 유통되도록 만들어야 습해를 피할 수 있다. 배수등급이란 토양 속으로 물이 침투해 들어가는 속도도 중요하지만 그 토양의 위치가 연중 물이 모여들고 있느냐와 모여드는 물이 산소를 얼마나 포함하고 있느냐에 따라 결정되는 종합평가이므로 토성 하나로 결정되는 문제가 아니다. 우리나라는 많은 작물이 여름철 장마기를 넘기지 못하고 죽거나 시들게 되는 데 이는 부족한 일사로 잎에서는 충분한 탄소동화작용을 할 수 없을 뿐 아니라 뿌리에서 양분과 수분을 흡수하는데는 체내에 축적된 탄수화물을 가지고 뿌리가 호흡을 통하여 에너지를 만들어야 되는데 소비시킬 탄수화물도 부족하고 또 그 탄수화물을 이용할 수 있는 근권의 산소도 부족하기 때문에 토양속에는 충분한 물이 있음에도 불구하고 잎은 시들게 되는 것을 우리는 자주 볼 수 있다. 외국에서는 초지나 골프장에서 2㎝ 직경, 10㎝ 깊이의 core를 원통에 많이 달고 끌고다니면서 흙을 파내면 투수와 통기성이 촉진되어 잔디생육을 좋게 하는 soil aerator도 보급되고 있다.

 

나. 토층개량(혼층, 심토파쇄)

  토층이 단단하여 여러 가지로 장해가 되는 토양은 부수워 섞어 주어야 공기나 수분의 원활한 유통으로 미생물이나 작물뿌리의 왕성한 생육과 신장을 가져 올 수 있는 데 우리는 그러한 토양을 주로 경반층 토양이라고 불러왔다. 이를 다시 세분하면 점토가 많아서 단단한 claypan, 미사나 세사로 이루어져서 건조시에는 단단하고 물에 서는 쉽게 부서지는 fragipan, 그리고 산화철, 유기물, 탄산칼슘 등이 토양입자 사이에 응고되어 건조되거나 물속에서도 항상 단단한 duripan, 경운에 의하여 형성된 plowpan으로 나눌 수 있으며 이들은 한번 파쇄되더라도 다시 모이면 단단해지므로 유기물과 같은 가소재를 혼합하여야 혼층 효과를 기대할 수 있다. 토층개량(profile modification)이란 관행적인 경운깊이 이상에 대한 경운을 말하는 데 심경, 심토파쇄, 혼층, 폭기식 심토파쇄 등 여러 가지로 토양의 반전, 작업깊이, 정도에 따라 선택할 수 있다. 개량작업은 무엇보다도 토양수분함량이 기계작업에 적당한 조건에서 이루어져야만 작업능률이나 작업효율을 증대시킬 수 있다.

  

표 7. 토층개량 작업기별 특성 작업기 

작업기

작업깊이(㎝)

주요기능

적정수분조건 

Moldboard plow

Disk plow

Slip plow

Chisel, Subsoiler,Ripper

Trenching 

Barrier installer

0.3~1.1 

0.3~0.8 

2.0 

0.9~2.0 

1.5 

0.6

반전,약간혼합 

혼합, 약간반전

분쇄, 혼합

분쇄, 약간혼합

완전혼합 

비닐, 아스팔트막설치

가소성 중 이상

〃 

가소성이하 

〃 

가소성 중간

가소성 이상

  

  모래땅에서는 근권의 보수력을 높이기 위하여 아스팔트나 비닐막을 0.3~0.6m 깊이에 설치하므로써 채소나 수도생육을 좋게 한 많은 결과가 보고되었으나 우리나라에서는 곡간습답에서 과다한 누수에 의한 토양온도의 저하를 막는 연구와 간척지에서 40㎝ 깊이에 비닐막을 설치하여 하부에서 올라오는 염분을 막는 연구가 수행된 바 있다. 인도에서는 사양토를 적습조건에서 800㎏의 Roller로 4회 압밀하므로써 당초 0~10㎝, 10~20㎝ 및 20~30㎝ 층위의 용적밀도 1.65, 1.60, 1.48톤/㎥을 각각 0.23, 0.21, 0.24톤/㎥씩 증대시키고, 투수속도를 27~31㎜/day에서 8~11㎜/day로 억제시키고 용탈도 6.4㎏/㏊에서 1.6㎏/㏊으로 절감시킨 반면, 보수력을 7.5% 증대시키고 벼와 밀 수량도 10% 이상 증수시킨 기술이 식량증산에 크게 공헌하고 있다. 최근에는 트랙타에 부착된 압축기에서 약 1MPa로 압축된 공기를 60~80㎝ 깊이에 연결된 chisel 끝으로 폭발시켜서 주위 1~2m 둘레를 파괴시키고 근권에 지체되었던 탄산가스가 많은 공기를 신선한 공기로 대체시켜서 작물생육을 좋게하는 폭기식 심토파쇄기가 보급되고 있다. 

 

 

그림 1. 폭기식 심토파쇄

 

그림 2. 굴삭기에 의한 혼층작업

  

 

그림 3. 혼층구에 배수관 및 전정지 매몰

 

그림 4. 심토파쇄에 의한 배뿌리 발달

  위와 같이 토층개량은 단단한 층위를 부드럽게 하므로써 뿌리의 신장이 잘 될 뿐 아니라 수분의 이용범위가 넓어져서 충분한 공기량과 더불어 작물생육을 촉진시킨다. 사양토에서 작물이 아무런 제한없이 수분을 흡수하고 생장할 수 있는 최소생육제한수분범위(Least-limiting water range)는 용적밀도 1.2에서 17.4%가, 용적밀도 1.6에서는 겨우 6.4%로 떨어지므로써 단단한 층위의 개량효과를 잘 이해할 수 있다.

 

 

그림 5. 무처리구 배나무

 

그림 6. 폭기식 파쇄구 배나무

 

 

그림 7. 배수량 비교

 

그림 8. 습해를 받기 쉬운 밭토양

 

 

그림 9. 염해지 토양개량

 

참 고 문 헌 농업기술연구소. 1992. 토양조사자료 13. 증보한국토양충설 725.

민경범 외. 1986. 점토함량과 시비수준이 수도수량에 미치는 영향. 한토비지. 28(1) : 13-19.

조인상 외. 1997. 토성과 용적밀도가 최소생육제한 수분범위에 미치는 영향. 한토 비지 30(1) : 51-55.

_______외. 1993. 경반층과원의 심토파쇄에 의한 토양물리성개선과 배수량변화. 농업논문집 35(2) : 256-260.  

_______외. 1993. 신간척지에서 객토 및 모래피복과 작물생육 농업논문집 35(1) : 270-275.  

______ 외. 1984. 점토함량 간이측정기 개발. 한토비지 17(4) : 325-329. 

______ 외. 1983. 하해혼성 식양질답에서 토양물리성개선이 수도 수량에 미치는 영향. 한토비지 16(2) : 92-97.  

Agrawal R.P. 1988. Managing soil physical conditions for sustained production. Soil Physical Conditions and 

   Crop Growth 12 : 1-27. 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

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