토양의 물리적 성질.

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1 토양의 물리적 성질

2 토양의 물리적 성질 1. 토성 2. 토양의 입자 밀도와 용적 밀도 3. 토양의 공극 4. 토양 구조 5. 토양 공기
6. 토양의 경도 7. 토색    8. 토양 온도

3 토양의 물리적 성질 1. 토 성 토양의 무기질 입자에 입경조성에 의한 토양의 분류를 토성이라고 한다.
즉 모래. 미사. 점토 등의 함유 비율에 의하여 결정된다. - 식물 생육에 적합한 토양 토립이 지나치게 크지도 않고, 너무 미세하지도 않으며, 모래분과 점토분이 적당한 비율로 혼합되어 있고, 이에 어느 정도 유기물이 섞여 있는 양질 토양이 식물의 생육에 가장 알맞다.

4 • 지구 표면의 흙 : 암석의 풍화물 + 물 + 공기 + 유기물(+ 생명체)
• 달표면의 흙 : 암석가루 • 지구 표면의 흙 : 암석의 풍화물 + 물 + 공기 + 유기물(+ 생명체) 암석의 풍화물 자갈, 돌 점토. 미사, 모래 공기 공기 광물입자 광물입자 물 물 유기물 +생명체 유기물 달표면의 입자 광물입자 암석가루

5 토성(soil texture) : 토양의 성질을 나타내는 물리적 조성 모래가 많은 거친 토양: 사질토 ----- 경토(輕土)
경토(輕土) 점토가 많은 토양: 식질토 중점토(重粘土) 경운하기 쉬어 가벼울 경토 경운하기 힘들어 무거울 중토

6 정의 : 토양의 2 mm 이하인 무기 입자는 크기에 따라서 모래, 미사, 점토의 토양
분리물로 구분 되며, 이들의 상대적 비를 토성이라 한다. (류순호 (2000) 토양 사전) 속뜻 : 우리가 흔히 토양을 처음 만져 보았을 때, 이 토양은 참 거칠다라든지, 부 드럽다든지, 또는 차질다라는 표현을 한다. 이는 토양의 촉감을 옷감의 결 을 만졌을 때 느끼는 촉감과 똑같이 표현한 것이다. 토성을 영어로 texture라 하는 데, 이는 “옷감 짜기”라는 라틴어인 textura에서 온 말이다. 올이 굵은 옷감은 거칠게 느껴지며, 올이 가는 옷감은 부드럽게 느껴진다. 토양의 촉감도 이와 같아, 입자가 굵은 모래가 많으면 거칠게 느껴지며, 고 운 미사 가 많으면 부드럽게 느껴지고, 점토가 많으면 끈적거리는 느낌을 받는다. 그러므로, 흙의 거칠기에 대한 촉감이 토성의 속뜻이다. 

7 ○ 미사 - 건조했을 때 밀가루나 활석가루를 부비는 느낌이 있으며, 젖었을 때에는 어느 정도 가소성이 있다
 ○ 모래 - 까슬까슬한 느낌이 있다  ○ 미사 - 건조했을 때 밀가루나 활석가루를 부비는 느낌이 있으며, 젖었을 때에는 어느 정도 가소성이 있다 ○ 점토 - 건조하면 매끈거리는 감이 있고, 젖었을 때에는 가소성과 점착력이 크다

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10 <표 3-1> 토양 분리물과 입경 크기
입경(mm) 상대적 크기 미농무부법 (USDA) 국제토양학회법 (IUSS)  모래 매우 거친 모래 거친 모래 2 -0.2 동전의 두께 고운 설탕과 소금의 크기 중간 모래 고운 모래 일반 책 종이의 두께 매우 고운 모래 미사   얇은 금박지 두께 점토 <0.002  박테리아보다 작은 크기

11 Soil Texture (토성) Sand (1⁰) 0.05-2mm Silt (1⁰) 0.002-0.05mm
Clay (2⁰) 0.002mm이하 Sand (사토) Silt (미사질토) Clay (식토) Loam (양토)

12 34 % Sand Texture = 33 % Silt CLAY LOAM 33 % Clay
Sand + Silt + Clay = 100% 34 % Sand Texture = CLAY LOAM 33 % Silt 33 % Clay

13 식토(Clay) 미사질식토 (Silty clay) 사질식토 (Sandy clay) 미사질식토 (silty clay) 식양토 (Clay loam) 사질식양토 (Sandy clay loam) 미사질 식양토 (silty clay loam) 양토 (Loam) 미사질 양토 (Silt loam) 사양토 (Sandy loam) 양질 사토 (Laomy sand) 미사토 (Silt) 사토 (Sand)

14                                 그림 12. 촉감법에 의한 리본 형성

15 모래, 미사 및 점토 입자와 토양의 성질과의 관계 토양의 성질 모래 미사 점토 보수성 낮음 중간 높음 통기성 좋음 투수성
양분보유능력 완충능력 경운성 나쁨

16 토성 논 밭 면적 (천ha) 비율 (%) 사토 4.3 0.3 22.9 2.3 사양토 266.9 20.4 273.6 27.3 양토 541.1 41.4 420.7 41.9 미사질양토 405.5 31.0 90.5 9.0 미사질식양토 69.7 5.3 41.8 4.2 식양토 0.8 0.1 10.1 1.0 기타 19.6 1.5 144 14.3 계 1,307.9 100.0 1,003.6 농업과학기술원

17 토성과 작물의 병해 ① 벼의 깨시무늬병 - 화강암계 사질계 토양에서 발생하기 쉽다
② 감자의 더뎅이병 - 경사질 토양에서 많이 발생한다 ③ 뽕나무의 바이러스병 - 유기물이 적은 사질계 토양에서 많이 발생한다 ④ 거칠은 토양에서 많이 발생하는 병 - 감자의 더뎅이병․아마의 잘록병․고구마의 덩굴쪼김병․목화의 잘록병, 밀의 비린깜부기병 ⑤ 중점토에서 자주 발생하는 병 - 맥류의 홍색설부병․애립균핵설부병 ⑥ 토양전염성병균은 대부분 호기성이므로 사질계토양에서 병발생이 왕성하다

18 2. 토양의 공극 대공극 : 배수성, 통기성 소공극 : 보수성 (모세관)
특수공극 : 균열 간극, 소동물의 통로, 식물 뿌리 등

19 2. 토양의 공극 - 일정한 토양용적 내의 입자와 입자 사이에 공기나 물로 채워지는 틈새
토양내에 이 부분이 적당히 존재할 때 작물의 생육이 좋기 때문에 토양공극은 작물생육에 아주 중요한 의미를 가진다. * 토양공기의 특성 대기공기 : 질소 79%, 산소 21%, 이산화탄소 0.03% 토양공기는 대기공기에 비하여 : 산소농도가 적고 이산화탄소의 농도가 높으며, 수증기로 포화되어 있다. 공극이 줄고 통기성이 불량하면 뿌리에 대한 산소의 공급이 부족하여 양분흡수 는 물론 수분흡수에 필요한 에너지도 얻을 수 없어 작물의 생육이 저해된다.

20 공극율 = (1-전용적밀도/입자밀도)×100 f = ( ) × 100(%) ρb ρp

21 전용적밀도(가비중) : 일정부피의 토양무게를 그 토양전체 부피로써 나누어
얻어지는 밀도를 말하며 토양에 따라 1.1～1.4g/㎤의 값을 가진다. 용적밀도(BD, g/㎤)= 토양무게(g) 공극과 고체입자 모두 포함한 전체 용적(㎤) ① 자연토양의 밀도로서, 고상․액상․기상이 종합된 밀도를 의미한다 ② 토양의 종류에 따라 다른 값을 나타낸다 ⅰ) 구조가 잘 발달되어 식물생육에 유리한 토양일수록 값이 작다. ⅱ) 사토․심토․미경지는 가비중이 크고, 유기물이 많거나 기경지는 가비중 이 작다. ⅲ) 입단화가 잘 될수록 공극량이 많아 가비중 값이 작다. ③ 대체로 1.0～1.2 범위내에 있다. - 물의 비중은 1이다. 금속은 5, 유기물은 0.5 * 따라서, 흙이 무거우면 금속성분이 많은 흙이며, 유기물이 많은 흙은 가볍다

22 토양무게(g) 고체입자만이 차지하는 용적(㎤)
입자밀도(진비중) : 입자의 질량을 그 입자들이 차지하는 부피로 나눈 것. 보통 2.65㎎/㎤이다. 입자밀도(BD, g/㎤)= 토양무게(g) 고체입자만이 차지하는 용적(㎤) ① 3상 중에서 고상만의 밀도를 나타낸다 ② 일반적으로 토양에 관계없이 일정한 값을 갖는다 ③ 보통 2.5～3.0g/cm3 이며, 일반 경작지는 약 2.65g/cm3 이다 ④ 심토는 표토의 진비중보다 크고, 유기물이 많을수록 진비중 값은 작아진다.

23 2) 공극의 분류 ① 일반적 분류 i) 모세관공극(소공극) - 모세관현상에 의해 토양수분이 존재하는 작은 공극
ⅱ) 비모세관공극(대공극) - 중력수가 빠지고 토양공기가 존재하는 큰 공극 ② 특수분류 ⅰ) 토성공극 -기본 입자사이의 공극, 즉 입단내의 공극으로 주로 소공극 ⅱ) 구조공극 - 입단사이의 공극으로 주로 대공극 ⅲ) 특수공극 - 근계, 소동물, 가스 발생 등에 의한 공극

24 3) 공극의 효과 ① 대공극은 공기의 통로가 되며 소공극은 수분을 보유하므로 이 두 공극의 균형이 중요하다. 즉, 공극의 절대량보다 대공극과 소공극의 적당한 비율이 중요 하다 ② 입단간공극과 입자간공극의 적당한 비율은 일반적으로 1 : 1이 가장 적당하다 4) 토양 공극량에 관여하는 요인 ① 토성 - ⅰ) 사질계 토양은 대공극이 소공극보다 많고, 식질계토양은 소공극이 대공극보다 많다 ⅱ) 사질계토양이 식질계토양 보다 가비중은 크고 공극률은 작다 ② 토양구조 – 단립구조 보다 입단구조가 공극률이 크다 ③ 배열상태 - 정렬구조가 사열구조에 비해 공극률이 크다 ④ 입단의 크기 - 입단이 클수록 모세관 공극은 줄어드나 비모세관 공극이 많아지며 공극률도 커진다

25 공극의 크기와 기능 구 분 크기(㎜) 기 능 대공극 0.08-5이상 물이 빠지는 통로이고, 뿌리가 뻗는 공간이며,
작은 토양생물의 이동통로인 공간 중공극 물이 빠진 후에 남아 있는 물로 모세관 현상에 의하여 유지되는 물이 있고, 곰팡이와 뿌리털이자라는 공간 소공극 식물이 흡수하는 물을 보유하고, 세균이 자라는 공간 미세공극 점토입자사이의 공간으로 이공간의 물은 작물이 이용하지 못하며, 미생물의 일부만 자랄수 있는 공간 극소공극 0.0001이하 미생물도 자랄 수 없는 아주 극소의 공간

26 토양의 입단화 입단구조의 토양은 입단(粒團)과 입단(粒團) 사이에 커다란 틈 즉 비모관 공극(非毛管 孔隙)을 가지고 있으며 이 비모관 공극에 들어차 있는 수분은 중력에 의해서 유출되어 버려(깊은 땅속으로 침투된다) 투수성(透水性)이 좋고, 그러면서 입단(粒團)을 형성하는 단립(單粒)간의 사이에는 작은 공간 즉 모관공극(毛管孔隙)을 가지고 있어 이 모관공극에는 양분이 풍부한 수분을 가득 보유할 수 있다. 따라서 입단구조의 토양은 통기성이 좋고, 보수력과 보비력이 좋은 비옥한 토양이라고 할 수 있다.

27 1. 입단의 생성 1) 양이온(토양 염기)의 작용 ① 음전하로 대전된 점토 사이에 연결되어 입단 생성에 영향한다
② 수화도가 작은 Ca은 입단생성에 유리하며, 수화도가 큰 Na은 입단파괴작용을 한다 2) 석회시용 ① 석회시용으로 인하여 미생물의 활동이 활발해지며 유기물의 분해가 촉진되 므로 입단화가 활발해진다 ② 석회시용은 Ca 시용효과도 있다 3) 유기물의 작용 ① 유기물시용으로 인하여 미생물의 활동이 활발해지므로 입단화가 촉진된다 ② 완숙퇴비보다 미숙퇴비가 효과적이다 ③ Ca-포화교질보다 H-포화교질이 입단화에 효과적이다

28 4) 토양미생물의 작용 ① 균류의 균사와 미생물 분비물인 폴리우로니드의 작용 등이 있다 ② 세균보다는 균류(사상균)의 작용이 훨씬 효과적이다 ③ 지렁이의 몸을 통해 배설된 토괴의 입단화 작용을 한다 5) 식물뿌리의 작용 ① 식물이 수분을 흡수하면 뿌리 주위의 토양수분이 줄어들어 토양이 수축을 일으키거나, 根毛의 결합작용 또는 뿌리가 죽음으로써 미생물의 분해작용을 받기 때문에 입단이 형성된다 ② 잔뿌리가 많은 식물이 입단화에 유효하며, 적절한 輪作이 입단화를 촉진한 다 ③ 클로버, 알팔파 같은 콩과식물은 입단화를 촉진한다 ④ 옥수수, 목화, 사탕무 등은 구조 파괴자로 알려져 있다 6) 토양개량제의 작용 ① 토양의 입단화․통기성․배수성․보수성․경운의 용이성에 효과적이다 ② 클릴리움 시용시 토양 무게의 약 0.1%의 비율로 건토에 시용한다 ③ 입단형성에 적합한 수분량은 25～60%가 유리하다

29 단립(單粒) 입단(단립(団粒) ․ 통기 보수 배수 보비력 나쁨 ․ 비가 올 때 과습 피해 많음 ․ 가뭄의 피해 심함 ․ 비료분의 유실이 심함 ․ 산성이 강함 (벽돌장처럼 단단함) ․ 통기 보수 배수 보비력이 좋음 ․ 과습 한발의 피해가 적음 ․ 비료 유실이 적음 (스폰지처럼 탄력이 있음)

30 ○ 입단의 파괴 원인 1)수분이 과다하거나 과소할 때의 경운 2)동결과 융해의 반복 3)토양의 건조와 습윤의 반복
4)입자의 결합제인 유기물의 분해 5)강우와 기온의 변동

31 경반층 형성과 심토 파쇄 효과

32 토양의 구조 단립과 토괴로부터 발달하여 입단이 되는데, 이와 같이 토양입자의 집단화 또는 배열을표시하는 것을 토양구조라고 한다

33 토양구조의 생성 요인 1)양이온의 작용 Ca2+, H+ , Al3+ : 응집 작용 Na+ : 분산 작용 Ca2+ Na+ 응집
점토판 - - - - Ca2+ Na+ H20 수화반경 큼 수화반경 작음

34 2) 점토의 응집 작용 3) 유기물의 작용 4) 미생물과 식물 뿌리의 작용 5) 건습과 동결 해빙의 반복 작용

35 ○ 토양의 견지성 - 강성(견결성) : 토양이 건조하여 딱딱하게 되는 성질
토양은 수분량에 따라 그 역학적 성질이 매우 달라진다. 포화수분 이상에서는 유동성과 점성을 나타내고, 수분이 감소됨에 따라 강성을 나타내는데, 이 때에는 질긴 감이 든다. 이러한 토양수분의 변화에 따른 토양의 상태변화를 견지성이라고 한다 - 강성(견결성) : 토양이 건조하여 딱딱하게 되는 성질 - 이쇄성(취쇄성. 송성) : 반고태의 것으로서 토양을 경운하더라도 이겨지는 일이 없고, 입자는 연하고 부드러운 입단으로 되어 있다. - 가소성(소성) : 물체에 힘을 가했을 때 파괴되는 일이 없어 모양이 변환되고, 힘이 제거된 후에도 원형으로 돌아가지 않는 성질. 소성 상태의 토양을 경운하면 입단이 파괴된다.

36 토양의 색 토양의 색은 토양의 성질 또는 생성과정을 아는 데 중요한 사항의 하나이며, 그 토양의 풍화과정이나 이화학적 성질의
유래를 판정하는데 도움이 된다. 또한 토양의 비옥도를 판정하는 자료로 삼을 수도 있다.

37 명도(Value) : 밝고 어두움(빛의 반사량, 백에서 흑) 채도(chroma) : 색의 선명도(채색의 선명함)
1. 토양색의 표시법 : 먼셀의 색표시법이 널리 사용. 물체의 색을 나타내는 3가지 속성, 즉 색상. 명도. 채도의 조합으로 나타내는 것이다.     색상(Hue)    : 색의 주종(적색, 황색, 청색 및 녹색)     명도(Value)  :  밝고 어두움(빛의 반사량, 백에서 흑)     채도(chroma) : 색의 선명도(채색의 선명함) ① 색상 - 40 색상으로 구분한다 ② 명도 - 흑을 0, 백을 10으로 하여 모두 11단계로 구분한다 ③ 채도 - 무채색의 축을 0으로 하여 각 색상과 명도를 10단계로 구분한다 ④ 예를 들어 토양색이 ‘5YR․5/6’로 표시되었을 경우, 5YR은 색상, 5/ 은 명도, /6은 채도를 나타낸다

38 어두운 적색 10R 3/6 색상 명도 채도 붉은 갈색 5YR 6/3 흑색 7.5YR2/3 밝은 회색 10YR 7/1

39 2. 토양색의 지배 인자 1) 유기물 - 부식화가 진행될수록 흑색을 띤다
2) 철 - 토양상태에 따라 존재형태를 달리하여 색이 변화한다 3) 망간 - 흑백색이나 갈색을 띤다 토양상태 존재형태 토양색 산화상태 Fe2O3 적갈색 ↑ ↓ Fe2O3․3H2O 황색 환원상태 FeO 청회색

40 4) 함수량 - 습윤한 상태에서는 색이 짙고, 건조하면 담색을 보인다.
5) 통기성 - 통기 상태가 좋은 표토나 배수가 좋은 습윤지방의 심토는 황색～적색 계통의 색을 보이며, 배수가 불량한 곳이나 저습지 등에서는 회록색 또는 회청색을 보인다 6) 모암 - 산성암은 淡色, 중성암은 暗色, 염기성암은 濃赤色을 나타낸다 7) 조암광물 - 석영, 장석, 백운모, 탄산염 등은 흰색을 보인다 - 철이 들어 있는 광물은 황색 내지 적색을 보인다 8) 풍화정도 - 표토가 황색인 것은 적색인 것보다 풍화가 더 진행되었다 논토양의 독특한 회색은 Fe+2․FeS․부식물 등이 섞여 있기 때문이다.

41 <표 3-11> 토양의 착색과 조건 종류 조건 색 유기물 유기물 많음 ↑      유기물 적음 ↓ 검은색 갈색 회백색 철 산화철 무수 적철광 (Fe2O3) 적색     ↑ 가수     ↓ 침철광 (2Fe2O3 ㆍ H2O) 흑갈색, 갈색 갈철광 (2Fe2O3 ㆍ 3H2O) 갈색, 황색 황철광 (Fe2O3 ㆍ 3H2O) 황색 환원철 수산화철 (Fe(OH)2) 청회색 망간 산화 (Mn4+) 암갈색 환원 (Mn2+) 검회색

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43 토양 온도 토양 온도 (0.1 ℃)

44  그림 17. 토양 온도의 일변화와 연변화

45 1.0 구분 열 전도율 비열용량 cal cm-1 s-1 K-1 J m-1 s-1 K-1 cal cm-3 K-1
MJ m-3 K-1 토양 광물 입자 0.007 ∼ 0.021 2.93 ∼ 8.79 0.48 2.01 유기물 0.0006 0.25 0.6 2.51 물 5.73 1.0 4.19 공기 0.02 0.003 0.01

46 토양의 비열과 열전도율 ○ 비열 비열이란 어떤 물질 1g을 1℃ 올리는 데 필요한 열량으로서 비열이 높을수록 온도변화가 적다 ① 비열 크기 - 공기(<0.01) < 무기 성분(0.2) < 유기 성분(0.4) < 수분(1.0) ② 토양 4성분 중에서 물의 비열이 가장 크므로 토양 온도변화는 토양 수분함량에 의하여 결정된다. ○ 용적 열용량 용적열 용량은 일정 부피의 어떤 물질이 갖는 열량이므로, 비열과 용적내 물질의 밀도의 곱으로 나타난다.

47 ○ 토양의 열전도도 열전도도란 단위 온도 기울기 상태에서 단위 시간에 단위 면적을 통하여 전달되는 열량이다. 토양의 열전도도의 크기는 다음과 같다. ① 무기성분 > 유기성분 > 액상 > 기상 ② 부식의 열전도율은 낮으므로 토양내 부식함량이 많을수록 열전도가 늦다. ③ 사토 > 양토 > 식토 > 이탄토

48 온도 조절 효과 ① 추운 지방 또는 온도가 낮은 계절에 투명한 플라스틱 필름 피복을 사용하여
토양 온도를 높혀 작물이 생육할 수 있게 할 수 있다. ② 멀칭 효과는 토양 온도 상승과 함께 토양 수분 증가 효과가 크다. 흑색 플 라스틱 멀칭은 수분을 유지하고, 잡초 발생을 억제하지만, 투명 플라스틱 필름 보다 태양광의 투과는 방해한다. ③ 겨울 동안의 멀칭은 보온재 역할을 하지만, 봄에 온도 상승을 방해한다. ④ 봄에 일시적인 고온으로 과수의 꽃이 너무 일찍 피면, 늦 서리에 의해 꽃봉 오리가 얼어 피해를 입기 쉽다. 스프링클러로 온도 상승을 막으며, 이러한 피해를 줄일 수 있다. 또한 늦서리의 피해도 스프링클러로 물을 뿌려주면 피 할 수 있다. ⑤ 특수한 등고선 재배나 고랑 재배로 봄에 어린 식물을 더 많은 햇빛을 받을 수 있도록 하여 냉해를 피할 수 있다.

49 지열 이용 하우스 냉난방

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