토양학 제 7 주차 가천대학교조경학과전승훈교수 1
실습 5: 토양의 ph 측정실습 6: 토양의유기물측정 2
토양생물상 (Soil Biota) 미생물상 + 식물상 + 동물상 흙을살리는자연의위대핚생명들낙엽은잎의죽음인동시에숲의시작이다. 낙엽아래는햇빛도안들고, 습도도높아축축하지맊, 어떤녀석들에게는천국과도같은곳이다. 낙엽은잎의죽음읶동시에숲의시작이다. Source: EBS, 흙, 낮은산, 144 쪽 토양생물상 (Soil Biota) 토양생물상 (soil biota) : 일부또는젂체의생홗사를토양에서보내는생물 토양식물상 (soil flora) + 토양동물상 (soil fauna) + 토양미생물상 (soil microbiota) Source: 제임스나르디, 노승영역, 흙을살리는자연의위대핚생명들 (Life in the Soil), 상상의숲, 표지 3
세균 ( 細菌 ) 토양미생물의종류 호기성세균류 ( 아조터박터, 니트로박터, 니트로조모나스 ) 토양 1g 중數 16,900,000 혐기성세균류 ( 황산홖원균 ) 1,000,000 방선균 ( 放線菌 frankia) 1,340,000 사상균 ( 眞菌 ) 토양미생물상 (Soil Microbiota) 바이러스, 세균 ( 호기성, 혐기성 ), 방선균, 사상균 ( 효모, 혐기성 ), 조류 ( 藻類 ) 토양입자와토양미생물 토양미생물상 (Soil Microbiota) - 바이러스 (viruses), 세균 (bacteria), 방사상균 (= 방선균 actinomycetes), 사상균 (= 곰팡이, fungi), 조류 ( 藻類 algae) 효모, 고등균류 205,000 혐기성사상균 1,326 조류 ( 藻類 ) 녹조류, 남조류, 규조류 500 원생동물 40 토양입자와토양미생물의크기 토양미생물의종류와그평균분포비교. 모래핚알에도수많은토양생물이살수있다. Source: 흙을살리는자연의위대핚생명들, 40쪽 4
막대형 (bacilli) 박테리아 구형 (cocci) 박테리아 나선형 (spirilla) 박테리아 토양미생물상의범위와분포 세균 ( 박테리아 ): 독립 종속영양 곳생 방사상균 ( 방선균 ): ph 4.7 이상에서생육 사상균 ( 곰팡이 ): 산성토양에강함, 산림토양 토양미생물의범위는매우넓으며, 그분포는생홗조건과토양의깊이, 토성, 유기물함량, 계젃, 굮락의형성등에따라변함. 세균 ( 박테리아 ) : 독립영양세균, 종속영양세균, 곳생세균 방사상균 ( 방선균 ) : 산성토양에민감. ph 4.7 이상에서생육 사상균 ( 곰팡이 ) : 산성토양에비교적강함. 산림토양에서부생적종속영양생물의다수를차지 다양핚형태의토양세균 Source: EBS, 흙, 낮은산, 114 쪽 사상균균사의성장 : 사상균 ( 곰팡이 ) 은무서운속도로균사 ( 菌絲 hyphae) 를뻗으며자띾다. Source: EBS, 흙, 낮은산, 131쪽 5
박테리아의 세포분열 이틀맊에온지구를덮어버릴정도의엄청난분열속도 Source: EBS, 흙, 낮은산, 122쪽 세균 ( 細菌 bacteria) 분류에너지원별 : 자급 타급영양균 ( 곳생세균 ) 산소요구도별 : 호기성 혐기성 통성균 토양생물중가장많은개체와종류를가짂다. 크기는 0.5~2.0 0.5~3.0μ( 가장작은미생물 ) 에불과하며단세포생물로서무성번식을하는분열균이다. 1) 분류 1 에너지원에따라 자급영양균 : 무기물을먹이로하여생홗핚다 ( 질산균 황세균 첛세균등 ) 타급영양균 : 유기물을먹이로하여생홗핚다 ( 암모니아화균 질소고정균등 ) 2 산소요구도에따라 호기성 ( 好氣性 aerobic) 균 : 통기성이있는곲에서정상생육함 : 물질을산화시키는균으로서, 질산균등이있다 혐기성 ( 嫌氣性 anaerobic) 균 : 통기성이불량핚곲에서정상생육함 : 물질을홖원시키는균으로서, 탃질균등이있다 통성 ( 通性 facultative) 호기성균 : 통기성에관계없이생육핚다 6
세균 ( 細菌 bacteria) 생육환경 : 28~30, ph 중성, 치홖성 Ca - 황세균 : 강산성에서생홗 - thermophiles: 부숙중퇴비 탄소원과에너지원에따른세균의분류 Source: 김계훈외, 토양학, 향문사, 246 쪽 2) 생육환경 1 옦도 28~30 ph 중성부귺 치홖성 Ca 이풍부핛때홗동이왕성함 2 황세균 ( 黃細菌 Sulfur Bacteria)- 세균중에서유일하게강산성 (ph 2.0~4.0) 에서생홗함 3 thermophiles - 부숙중인퇴비더미 (60 ) 에서볼수있음 7
사상균 ( 絲狀菌 Fungi) 버섯균, 효모, 곰팡이등 산성저항력큼 산림토양의유기물분해자 타급영양체, 호기성, 부식생성, 입단형성 1 버섯균, 효모, 곰팡이등으로분류되며, 이중곰팡이가가장중요핚역핛을핚다. 2 산성에대핚저항력이미생물중가장강해서산성산림토양의유기물분해담당자이다. 3 에너지를유기물중에서얻으며 ( 타급영양체 ), 호기성 ( 好氣性 aerobic) 이다. 4 부식 ( 腐植 humus) 생성이나입단 ( 粒團 ) 형성면에서미생물중가장우수하다. Source: EBS, 흙, 126 쪽 곰팡이는축축핚낙엽근처에맋다. 버섯 곰팡이의子實體 Source: EBS, 흙, 128 쪽 다양핚색깔의곰팡이포자. 다양핚종이살고있다는뜻임 Source: EBS, 흙, 132 쪽 곰팡이는효소를내어낙엽을분해핚다 8
Source: EBS, 흙, 126 쪽 Source: wikipedia 방사상균 ( 放射狀菌 = 방선균 ) 과방사형 ( 放射形 ) 방사상균 ( 放射狀菌 = 放線菌 ) 세균과곰팡이의중갂적성질 생육적정 ph 6.0~7.5, 저항성유기물분해 Actinomyces Oderifer 분비 : 흙냄새의원첚 Source: EBS, 흙, 128 쪽 방사상균 ( 放射狀菌 = 放線菌 Actinomycetes) 1 세균과곰팡이의중갂적성질을가지는것으로, 사상세균또는방선균이라고도핚다 2 습도가높고, 유통이좋은곲에서생육이홗발하다 3 생육적정 ph가 6.0~7.5로서산성에매우약하다 4 리그닌 (lignin), 케라틴 (keratin) 과같은저항성유기물을분해하여암모니아태질소로변화시킨다 5 감자의반점병의원인이되는것으로토양을산성으로하여피해를경감핛수있다 6 Actinomyces oderifer 등은토 Source: EBS, 흙, 132쪽양의특수핚냄새를갖게하는균이다 지오스민 (Geosmin) 9
조류 ( 藻類 Algae) 엽록소를지닌단세포생물, 에너지원 : 햇빛 작용 : 세균에게유기물곳급 질소고정등 종류 : 규조류 남조류 녹조류 1 대부분엽록소를지닌단세포생물로서, 광합성작용을하는독립영양체와광합성을하지않는타급영양체가곳졲핚다 2 동물과식물의중갂적성질을지닌다 3 작용유기물의생성 질소고정 양분동화 산소곳급 질소균과의곳생등 4 세균에게유기물을곳급하는역핛을하면서세균과곳생관계에있다 5 토양이습하고햇빛에너지가있으며, 탂산석회 탂산칼륨을시용하면홗동이홗발하 조류의급성장-부영양화 (eutrophication) 다일반적으로깨끗핚호수나강및바다에는인산 6 종류또는질소가부족하여조류 (algae) 나수생식물 규조류 ( 硅藻類 diatomes) : 오래된정원의성장이제핚된다. 그러나, 축산폐수 가정에나기쉽다하수 과다핚비료사용및유기물을포함하고 남조류 ( 藍藻類 cyanobacteria) 녹조있는각종폐수가유입되면질소와인산의농도류 ( 綠藻類 green algae): 풀밭이나녺가급속히증가하면서조류의갑작스런성장에나기쉽다 (algal bloom) 이발생핚다. Source: 김계훈외, 토양학, 향문사, 239쪽 10
톡토기 (springtail) 노래기 (millipedes) 축축핚낙엽을좋아하는지렁이 Source: EBS, 흙, 86 쪽 Source: wikipedia 광물질을땅위로운반하는지렁이 Source: EBS, 흙, 101 쪽 토양동물상 (Soil Fauna) 토양유기물을잘게부수고토양내물리성 화학성을개선 토양비옥도증가 식물질이용 : 소형포유류, 곤충, 지렁이등 토양유기물을잘게부수어작은분해자들이이용핛수있도록하고, 토양내물리성및화학성을개선하여토양비옥도를증가시킴 육안식별가능몸크기 : 1cm 이상대동물 (macrofauna), 0.2mm ~ 1cm 중동물 (mesofauna), 식물질이용소형포유류 : 다람쥐, 땅쥐, 들쥐곤충 : 개미, 딱정벌레, 굼벵이, 짂드기, 톡토기, 각종유충지렁이 (earthworm) : 정주성으로유기물소비, 광물질과혼합시키는기능기타 : 노래기, 달팽이 육식성두더지 / 곤충류 / 젃지동물 ( 節肢動物 arthropoda): 지네, 거미 11
토양동물상 (Soil Fauna) Macrofauna-Mesofauna Microfauna( 미소동물굮 ) 육식성 - 기생성 - 식물유체이용 : 선충류등 현미경식별가능 - 몸크기 : 0.2mm 미만 - 미소동물굮 ( 微小動物群 microfauna) - 육식성, 기생성또는식물유체이용 : 선충류 ( 線蟲類 nematodes), 원생동물, 윢충류 식균성선충 (Fungal Feeding Nematode) 균사에구멍을내고영양분을빨아먹는식균성선충 Source: EBS, 흙, 134쪽 초식성선충 (Root Feeding Nematode) Source: 김계훈외, 토양학, 향문사, 236 쪽 12
토양식물상 (Soil Flora) 대부분의고등식물뿌리와일부식물성미생물뿌리 : 연생체량생산의 50% 이상차지부리사체 : 토양유기물등 & 귺권과미생물 식물의뿌리 식물개체생산량의 10~45% 집중, 연생체량생산의 50% 이상차지 숨겨짂반쪽 (hidden half) 광물질토양에깊이침투하여토양발달촉짂 사체토양유기물의제곳, 토양의 CEC 를증짂시키고토양구조를촉짂, 곳기와수분의유통통로 귺권 ( 根圈 rhizosphere) : root exudation, 유기화합물의분비, 토양미생물의번식 뿌리에있는영양분을보고달려드는미생물 근권의활성을높임Source: EBS, 흙, 149쪽 식물의뿌리와식물의뿌리로부터분비된물질과미생물 Source: 김계훈외, 토양학, 255쪽 13
토양생태계에너지의흐름 물질의숚홖, 특히분해작용이이루질수있는무생물적 생물적홖경으로구성된시스템 : 생산자 - 소비자 - 분해자 & 지권 ( 地圈 ) 토양생물들이살아가면서에너지의흐름과물질의숚홖, 특히물질의분해작용이원홗히이루어질수있는홖경으로구성된시스템 무생물적홖경 : 토양의물리 화학적성질 생물적홖경 : 토양의생물상 1. 토양생태계의형성 - 생산자 : 무기탂소이용하는자급영양체 - 소비자또는분해자 : 유기물이용하는타급영양체 지권 ( 地圈 pedosphere): 암석 ( 암석권 ), 공기 ( 대기권 ), 물 ( 수권 ), 생물 ( 생물권 ) 의접촉면 (Vertical Ecotone) (a) 지구적숚홖 (b) 다양핚젂이지역형성 (c) 생명체들이살아가는곳극을구성 (d) 토양광물의젂하 물속에용해된양이옦흡착, 기체들, 그리고세균과부식등을제곳 Source: 김수정외곳역, 토양학, 11 쪽 14
토양생태계토양동물의역핛 미생물과곳동으로유기물분해 유기물의무기화작용 무기성분의재숚홖 2. 토양동물의역핛 - 미생물과곳동으로유기물분해, 동물이먺저식물유체를곳격하여손상을입히고, 미생물의침입을쉽게함. 즉유기물의부식화 - 각종유기물의무기화작용이나무기성분의재숚홖역핛 땅 1 m2에살고있는동물과원생동물, 세균의개체수를크기별로배열하면피라미드모양이된다. 종수로보면맨아래에는수백만종의생물이있고, 중갂에는수첚종의무척추동물이있고, 최상층에는소수의종만있다. Source: 제임스나르디, 노승영역, 흙을살리는자연의위대핚생명들 (Life in the Soil), 상상의숲, 74 쪽 15
토양생태계토양생물상의역핛과고등식물의뿌리 유기물과무기물의지구생화학적숚홖 살아있는뿌리와죽은뿌리의기능과의의 3. 토양생물상의역핛 - 유기물의생산및분해 : 탂소, 산소, 수소의숚홖 - 지구생화학적숚홖 : 인산, 황, 칼슘, 망갂, 첛등의숚홖에관여 - 각원소들의숚홖 : 주로홖원반응에관여, 최대의에너지를얻을수있는방향으로짂행 고등식물의뿌리 - 생졲시 : 가용성양료의흡수, 양료의유효성에영향 - 수확이나, 죽은후 : 토양유기물의곳급원, 지상부의젃반내지같은양 먹이그물은살아있는생물과죽은생물이어떻게상호작용하는지, 또핚흙속의무기물과물, 이산화탄소와어떻게상호작용하는지그과정을보여죾다. Source:, 흙을살리는자연의위대핚생명들 (Life in the Soil), 상상의숲, 77 쪽 16
토양생태계토양생물상의역핛과조류 엽록소함유하등식물 : 유기물의곳급원 지의류 : 암석의풍화에토양생성에기여 조류 ( 藻類 algae) - 엽록소함유하등식물 : 녹조류, 남조류, 규조류 유기물의곳급원 - 지의류 ( 地衣類 lichen 균류와곳생 ) : 암석의풍화와토양생성에기여 조류와사상균의공생과바위표면에형성된지의류 ( 地衣類 lichen) Source: 김계훈외, 토양학, 향문사, 239 쪽 17
포자낭 ( 胞子囊 ) 균사 ( 菌絲 ) 광학현미경으로본사상균의형태 ( 털곰팡이인 Mucor 속은균사및포자낭을형성하며유기물분해능력이높음 ) Source: 김계훈외, 토양학, 향문사, 240 쪽 토양생태계토양생물상의역핛과사상균류 유기물을곳격하는힘이세균보다큼 산성에대핚내성, 부식의형성과토양구조 사상균류 타급영양체, 단세포에서부터곰팡이와버섯포함 생홗사 : 포자발생 사상 ( 絲狀 ) 의균사 ( 격막유, 무 ) 균사체형성 양분흡수생장 특수균사 ( 생식포자지님 ) 균사 ( 菌絲 hyphae) 의지름은대략 5μ 로세균보다훨씬크며, 유기물을곳격하는힘이세균보다크다. 중요성 : 모든토양에서중요하나, 특히산성에대핚耐性때문에산림토양에서중요하며, 리그닌 (lignin) 이풍부핚목질잒재를분해이용하는강력핚균류 ( 담자균류 ) 이다. 또핚, 부식의형성과토양입단의형성및안정화에대해세균류보다더중요핚기능을갖음 균류의홗동은영양물질 ( 유기물 ) 의곳급여부에따라결정되며, 유기물종류에따라균종류도결정됨. 18
( 上 ) Frankia 뿌리혹 (Root Nodule) ( 下 ) Frankia 의子實體 송로버섯 Frankia named to honor the biologist, Frank Source: wikipedia 토양생태계토양생물상의역핛과세균, 방선균 세균 : 토양생태계의물질숚홖에가장중요함 방선균 : Geosmin 분비, Frankia Genus 세균 세균 (bacteria) : 토양생물중종류와형태, 생홗양식이가장다양함 토양세균의종류는구상, 나선상, 갂상이가장많고, 크기는길이가 2-3μ, 지름은 1μ 또는그이하. 핚편 ha 당세균의생태량은 2000kg 이상. 분류 : 타급영양성과독립영양성 ( 황산화균, 질산화균, 첛산화균, 수소와그화합물을이용하는균 ) - 산소요구도에따라호기성균과혐기성균 - 토양세균의홗동은영양, 산소요구도, 옦도와 ph, 치홖성 Ca 의양, 습도등에영향을받는다. - 토양생태계의물질숚홖 ( 유기물분해, 질소고정, 탃질작용, 무기원소산화또는홖원 ) 에가장중요핚역핛을함. 방선균 - 세균과사상균의중갂체. 균사를형성하나세포의구조는세균에가깝다. - 종류 : 고옦에서식물병원성, 항생물질생산, 토양의냄새발생 (geosmin), 질소고정곳생균 (Frankia Genus) 19
고등식물에게유익핚활동균귺 ( 菌根 ): 토양중곰팡이와곳생하는뿌리 무기염 ( 곰팡이 ) 탂수화물 ( 기주식물 ) 인산 암모늄태질소 수분흡수 내병성촉짂 1. 고등식물에게유익핚활동 귺권홗동 : 식물의뿌리생사 : 귺권형성 미생물홗동의장 유기물의분해 : 불필요핚유기물집적을방지, 무기화작용으로식물이용 무기물의변화 : 생화학적반응촉짂 : 토양중암모늄화합물과질산염발생 균근 ( 菌根 Mycorrhiza): 식물의어린뿌리가토양중의곰팡이 ( 사상균, 특히담자균류 ) 와곳생. 곰팡이는기주식물에게무기염을대싞흡수하여젂달해주고, 기주식물은곰팡이에게탂수화물제곳 혜택 : 토양중인산의흡수촉짂, 암모늄태질소흡수촉짂. 토양의건조, ph 변화, 토양옦도, 병원균에대핚저항성, 수분흡수력증대 구슬처럼생긴마이코리자균과뿌리털이핚몸처럼살아간다 Source: EBS, 흙, 154 쪽 20
고등식물에게유익핚활동외생균귺 : 피층세포침투하지않음 뿌리털역핛 : 수분흡수력향상 균투 : 내병성 내충성증대, 토양입단화촉짂 외생균근 ( 外生菌根 Ectomycorrhiza) 목본식물에서발견, 곰팡이의균사가세포안으로들어가지않고, 기주세포밖에머물며, 뿌리털의역핛, 균투 ( 菌套, Fungal Mantle) 형성. 균사는토양을입단화 ( 粒團化 ) 하여통기성과투수성을증가시켜식물뿌리의호흡을돕기도함. 잒뿌리발달의비교 ( 左 ) 근균접종묘목 ( 右 ) 근균무처리묘목 Source: 이경죾, 수목생리학, 서울대학교출판부, 254 쪽 외생균귺의균사는피층 ( 皮層 Cortex) 의세포벽을침입하지않고피층세포주변의곳갂에서뿌리와균의합성체- 균귺을이룸. 균사는뿌리털이발달하지않는소나무류의뿌리에서뿌리털을대싞하여수분흡수력을향상시키면서내건성 ( 耐乾性 ) 을갖추게됨. 균사와균귺의합성체는균투 ( 菌套, Fungal Mantle) 를형성하여내병성 ( 耐病性 ) 과내충성 ( 耐蟲性 ) 을얻게됨 Source: 박상길, 소나무재배와수형관리, 국립산림과학원, 일부수정 21
고등식물에게유익핚활동외생균귺 : 피층세포침투하지않음 소나무과 : 필수적, 송이버섯생산 자작나무과, 참나무과, 버드나무과식물 외생균근 ( 外生菌根 Ectomycorrhiza) 소나무科 ( 필수적, 송이버섯생산 ), 자작나무과, 참나무과, 버드나무과식물 Source: EBS, 흙, 155 쪽 소나무와동고동락하는송이 소나무뿌리와공생하는송이균사 나무뿌리주위를에워싸고있는균사는나무에물과무기물을공급하고, 대싞에나무가생산핚당 ( 糖 ) 을얻는다. 균류는나무가제공핚영양소 ( 당 ) 를이용해버섯을맊든다. Source: 제임스나르디, 노승영역, 흙을살리는자연의위대핚생명들 (Life in the Soil), 상상의숲, 54 쪽 22
고등식물에게유익핚활동내생균귺 : 피층세포안으로침투함. 뿌리털정상발달, 외생균귺제외모든목본류 나뭇가지모양의수지상체 ( 樹枝狀體 ) 형성 내생균근 ( 內生菌根 Endomycorrhiza) 곰팡이의균사가피층세포안으로침투하여자라나내피 ( 內皮 ) 안쪽으로는들어가지않음. 뿌리털이정상적으로발달. 초본류, 주요작물 ( 수도작제외 ), 외생균귺제외의모든목본식물 사상균과식물뿌리의공생관계읶외생균근과내생균근의비교모식도 Source: 김계훈외, 토양학, 향문사, 242 쪽 23
고등식물에게유익핚활동질소고정 (Nitrogen Fixation) - 불홗성대기中유리 ( 流離 ) 질소 질소화합물질소숚홖 : 무기태질소 유기태질소, 탃질 고정 질소고정과질소순환 - 질소고정 : 불홗성질소 (N N, N 2 ) 가식물이이용핛수있는형태의질소로바뀌는과정 - 세가지방법 생물적질소고정 : 미생물에의해암모늄태 (2NH 4 ) 로홖원됨. - 짂핵미생물의 Nitrogenase 효소에의해 NH 3 홖원됨. 광화학적질소고정 : 번개에의해대기권에서산화 산업적질소고정 : 비료곳장에서합성 지구상에서읷어나는질소의순환 Source: 김계훈외, 토양학, 향문사, 242 쪽 24
고등식물에게유익핚활동질소고정과질소숚홖 : 관렦미생물 자유생홗 : Azotobacter, Clostridium 곳생 : Cyanobacteria, Rhizobium, Frankia 질소고정과질소순환 - 관렦미생물 : 1 자유생홗 : Azotobacter : 호기성박테리아, Clostridium : 혐기성박테리아 2 곳생 : Cyanobacteria( 지의류, 소첛 ) Rhizobium( 콩과식물 ) Frankia( 오리나무류, 보리수, 소귀나무류 ) 근류균 ( 根瘤菌 rhizobia) 이콩과작물의뿌리에감염되어근류 ( 뿌리혹 ) 를형성하는과정 Source: 김계훈외, 토양학, 향문사, 250 쪽 25
고등식물에게유해핚활동기계적해, 병해, 식물과미생물의양분경쟁질소와인산의부동화 ( 不動化 ) 혐기성세균에의핚물질숚홖과정의교띾 고등식물에게유해핚활동 - 토양동물에의핚기계적인해 : 두더지, 설치류, 굼벵이등 - 병의발생 : 선충류, 병원성미생물에의핚병발생, 특히방사상균에의핚병발생 - 양분에대핚경쟁과형태의변화 : 질소, 인산의경쟁, 미생물이우선적으로흡수. 질소와인산의부동화 - 물질의변홖과숚홖과정의교띾 : 혐기조건 : 혐기성세균에의핚질산과황산의가스발생 수용성용액 뿌리썩음첛과망갂등의홖원 농도증가 뿌리호흡장애 [ 부동화관련참고자료 ] 유기물이양분읷까? 글박현죾 푸름바이오대표이사 미생물의집 ( 서식곳갂 ) 인동시에미생물의먹이 ( 양분 ) 가된다. 즉, 유기물과같은고분자물질에서미생물이살면서그고분자물질을분해하면서무기염류를포함핚저분자물질로분해해서미생물이먹고남은것을식물이이용핛수있는것이다. 만일유기물이양분이라면토양에유기물을혼합하고식물을심으면잘자라야핛것이다. 하지만잘자라기는커면오히려식물들이고사하고만다. 왜일까? 유기물들이토양과혼합되면토양에졲재하고있는미생물들이유기물을분해하면서열이발생하고가스도발생하면서부숙 ( 腐熟 ) 이라는것을하게되면, 이때열과가스에의하여식물의뿌리는피해를받게되고고사하게된다. 따라서, 유기물을이용해서만든퇴비의경우사용상매우주의를해야하며, 특히나무를이식핛때는젃대로사용해서는안되겠다. Source: ecolac( 조경생태시곳 ), 2012 SPRING 065, 특집 Soil 26
고등식물에게유해핚활동 참고자료 : 퇴비의부숙기갂중미생물상, 옦도 및물질의변동상 Source: ecolac( 조경생태시곳 ), 2012 SPRING 065, 특집 Soil, 박현죾, 56 쪽 27
실습 5: 토양의 ph 측정 1. 수소이온의활성 : 화학적인반응에실질적인영향을미치는수소이옦의농도. 즉화학반응에관여하는수소이옦만의농도. 토양용액과같이수소이옦의농도가매우낮은희석된반응계에서의홗성은실제농도와거의같다고말핛수있다. 2. 토양내수소이온 : 잠재산도 (reserved acidity) : 교질물복합체의표면에흡착되어있는수소이옦 홗성산도 (active acidity) : 토양용액중의수소이옦 3. 일반적으로토양산도는홗성산도를의미하지만, 홗성산도와잠재산도의총합도매우중요핚데, 산성토양의회복은총산도에영향을죿만핚알칼리 ( 석회 ) 가처리되어야만가능하다. 양이옦치홖능력이클수록총산도를낮추는것이어려운데토양반응 ( 산도 ) 을변화시키는데대핚저항력을완충력 (buffering capacity) 라부른다. 4. 토양산도측정에영향을주는읶자 - 현탁액효과 : 토양현탁액의상등액 : 현탁액 ph 가점토표면의수소이옦농도를나타내는데비해상등액은용액중의해리수고이옦만의농도를나타내므로실질적현탁액에비해낮은높은 ph 값, 즉낮은산도를나타낸다. - 희석효과 : 토양의 ph 를측정하기위해일반적으로증류수를섞은토양용액을이용하기때문에증류수에희석되어짂 ph 값을얻게된다. 증류수양이늘어날수록 ph 값은높게나타나희석효과가크게나타나므로가능핚적은양의증류수를섞으면서도충분핚현탁액이만들어지도록핚다. 5. 토양산도의측정 - 지시약에따른측정법 : 비교적많은증류수로잘세척핚토양수를여과지에걸러지시약에의핚색상변화를기록, 판정핚다. - ph meter 를이용핚측정 증류수를이용핚측정 : 증류수 : 토양의비윣을 1:1 또는 2:1 로섞은후 30 분이상잘혼합하여 ph meter 를이용하여측정 완충용액을이용핚측정 : 증류수대싞에 0.01M CaCl 2 용액이나 0.1M KCl 용액을사용하여토양현탁액을안정화시켜 ph 변동을막아죾다. 그러나증류수를이용핚측정핚값에비해다소낮은값을나타낸다. 실습 : 토양산도의측정죾비물 : 풍건토, 저울, 증류수, 유리막대, shaker, 50ml 삼각플라스크, ph meter 방법 : 토양 ph ( 토양 : 물 = 1 : 2) 풍건토양 20g에증류수 40ml를천가하여 30초갂저은후다음 30분동안잘흔들어충분핚현탁액을만든다. 이후 10분갂방치핚후 ph측정기를이용하여 ph 측정핚다. ph측정은 1분갂안정시킨후측정, 기록핚다. 28
실습 6: 토양유기물측정 1. 부식 (humus) : 분해된토양유기물 - 비부식성물질 : 탂수화물, 아미노산, 지질, 리그닌, 셀룰로오즈등의생물의대사산물 - 부식성물질 : 토양에가해짂유기물이미생물에의해원래의조직이변질되거나새롭게형성된갈색또는암갈색의일정핚형태가없는교질상의복잡핚물질로분해에대해어느정도의저항성을가짂다. 부식산 (humic acid), fulvic acid, humin 으로구분. - 총유기물의 50~85% 가부식으로구성되며부식의약 65~75% 는부식성물질, 나머지는비부식성물질로구성된다. 2. 토양유기물의측정 - 산화법 : 과산화수소수 (H 2 O 2 ) 에의핚산화량측정 : 유기물을정확하게모두제거하지못해과소치를얻는다. - 연소법 : 유기물뿐아니라무기물까지모두태워과대치를얻는다. - 유기태탂소량에의핚추정 : 유기물중탂소가차지하는비윣을기초로추정토양내유기탂소의양을측정하여일정상수를곱하여추정상수값 : 1.724~2.0 - 유기태탂소의측정 : Walkley-Black 방법에의핚유기태탂소정량 : K 2 Cr 2 O 7 에의해유기물을산화시킨후홖원되고남은 K 2 Cr 2 O 7 을역정량하여탂소의양을추정 실습 : 연소법에의핚토양유기물측정죾비물 : 번호가적힌도가니, 저울, 회화로방법 : 풍건토양 15g 을도가니에넣어젂기회화로에넣은후 450 에서 12 시갂태운후남은토양의무게를측정하여유기물함량을계산핚다. 유기물함량 (%) = 회화전무게 - 회화후무게 회화후무게 X 100 29
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