손해평가사농학개론재배학 및 원예작물학
제5강
4. 토양수분
(1) 토양수분함량의 표시법
1) 건토에 대한 수분 중량비로 표시하며 토양의 최대 수분함량이 표시된다.
2) 토양수분장력
①수주의 높이로 표시: 수주의 높이가 높을수록 흡착력이 강하다.
②수주 높이의 대수(pF)로 표시한다.
③대기압의 표시 : 기압으로 나타내는 방법
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수주의 높이 H ( cm)
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수주 높이의 대수 pF(=log H)
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대기압 (bar)
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1
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0
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0.001
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10
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1
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0.01
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1,000
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3
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1
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10,000,000
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7
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10,000
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3) 토양수분장력의 변화
①토양 수분장력과 토양수분함유량은 함수관계가 있으며 수분이 많으면 수분장력은 작아지고 수분이 적으면 수분장력이 커지는 관계에 있다.
②수분함유량이 같아도 토성에 따라 수분장력은 달라진다.
(2) 토양의 수분항수
1) 의의
토양수분의 함유 상태는 연속적인 변화를 보이나, 토양수의 운동성, 토양의 물리성, 작물의 생육과 비교적 뚜렷한 관계를 가진 특정한 수분 함유 상태들이 있는데 이를 토양의 수분항수라 한다.
2) 주요 토양 수분항수
①최대 용수량
㉠ pF =0
㉡ 토양의 모든 공극에 물이 모두 찬 포화 상태를 의미하며 포화 용수량이라고 함
②포장용 수량
㉠ pF = 2.5~ 2.7
㉡ 포화상태 토양에서 중력수가 완제 배제되고 모세관력에 의해서만 지니고 있는 수분함량으로 최소용수량이라고도 한다.
㉢ 포장용수량 이상은 중력수로 토양의 통기 저해로 작물 생육이 불리하다.
㉣ 수분당량(ME) : 젖은 토양에 중력의 1,000배의 원심력을 작용 후 잔류하는 수분 상태로 포장용수량과 거의 일치한다.
③초기의 조절
㉠ pF =3.9
㉡ 생육이 정지하고 하엽이 시들기 시작하는 수분 상태
④영구 위조점
㉠ pF =4.2
㉡ 위조된 식물을 포화습도의 공기에 24시간 방치하여도 회복되지 않는 수분의 함량
㉢위조계수 : 영구위조점에서의 토양 함수율로 토양 건조중량에 대한 수분의 중량비를 말한다.
⑤흡수 계수
㉠ pF =4.5
㉡ 상대습도 98% (25°C) 공기 중에서 건조토양이 흡수하는 수분 상태로 흡습수만 남은 수분 상태이다
㉢작물에는 이용될 수 없다.
⑥풍건 및 건토 상태
㉠풍건 상태: pF ≒ 6
㉡ 건토 상태: 105~110°C에서 항량에 도달되도록 건조한 토양으로 pF ≒7이다
(3) 토양수분의 형태
1) 결합수
① pF = 7.0 이상
② 화합수 또는 결정수라 하며 토양을 105°C로 가열해도 분리시킬 수 없는 점토광물이 구성요소로의 수분이다.
③ 작물이 흡수, 이용할 수 없다.
2) 흡습수
① pF = 4.2 ~ 7
② 토양을 105°C로 가열 시 분리 가능하며 토양 표면에 피막상으로 흡착되어 있는 수분이다
③ 작물이 흡수, 이용되지 못한다.
3) 모관수 (유효수분)
① pF = 2.7 ~ 4.2
② 표면장력으로 토양공극 내 중력에 저항하여 유지되는 수분을 의미하며, 모관현상에 의하여 지하수가 모관공극을 따라 상승하여 공급되는 수분으로 작물에 가장 유용하게 이용된다.
4) 중력수
① pF = 2.7 이하
②중력에 의해 비모관공극을 통해 흘러내리는 수분을 의미하며 근권 이하로 내려간 수분은 작물이 직접 이용하지 못한다.
5) 지하수
① 지하에 정체되어 모관수의 근원이 되는 수분을 의미한다.
② 지하수위가 낮은 경우 토양이 건조하기 쉽고, 높은 경우는 과습 하기 쉽다.
(4) 유효수분 (pF 2.7 ~ 4.2)
1) 유효수분
① 식물이 토양의 수분을 흡수하여 이용할 수 있는 수분으로 포장용수량과 영구위조점 사이의 수분
② 식물 생육에 가장 알맞은 최적 함수량은 최대용수량의 60~80%이다
③점토 함량이 많을수록 유효수분의 범위가 넓어지므로 사토에서는 유효수분 범위가 좁고, 식토에서는 범위가 넓다.
④ 일반 노지 식물은 모관수를 활용하지만 시설원예 식물은 모관수와 중력수를 활용한다.
2) 수분의 역할
①광합성과 각종 화학반응의 원료가 된다.
②용매와 물질의 운반 매체로 식물에 필요한 영양소들을 용해하여 작물이 흡수 이용할 수 있도록 한다.
③각종 효소의 활성을 증대시켜 촉매작용을 촉진한다.
④식물의 체형을 유지시킨다. 수분이 흡수되어 세포의 팽압이 커지기 때문에 세포가 팽팽하게 되어 식물체가 유지된다.
⑤증산 작용으로 체온의 상승이 억제되어 체온을 조절시킨다.
3) 관수
①관수의 시기는 보통 유효수분의 50~85%가 소모되었을 때 (pF 2.0 ~ 2.5)이다.
②관수 방법
㉠지표관수 : 지표면에 물을 흘러 보내어 공급
㉡지하관수: 땅속에 작은 구멍이 있는 송수관을 묻어서 공급
㉢살수(스프링클러) 관수: 노즐을 설치하여 물을 뿌리는 방법
㉣점적관수: 물을 천천히 조금씩 흘러나오게 하여 필요 부위에 집중적으로 관수(관개방법 중 가장 발전된 방법)
㉤ 저면관수: 배수 구멍을 물에 잠기게 하여 물이 위로 스며 올라가게 하는 방법, 토양에 의한 오염, 토양병해를 방지하고 미세종자, 파종상자와 양액재배, 분화 재배에 이용한다.
5. 토양공기
(1) 토양의 용기량
①토양 용기량: 토양 중에서 공기 용적은 전 공극 용적에서 토양 수분의 용적을 뺀 것으로 토양 중 공기가 차지하는 공극량 말한다.
②토양 공기의 용적은 전 공극 용적에서 토양수분의 용적을 뺀 것이다.
(토양공기 용적= 전 공극용전 - 토양수분 용적)
③최소용기량은 토양 내 수분의 함량이 최대용수량에 달할 때이다.
(최소용기량 = 최대용수량)
④최대용기량은 풍건 상태의 용기량이다.
(2) 토양공기의 조성
1) 토양 중 공기의 조성은 대기에 비하여 이산화탄소의 농도가 몇 배나 높고, 산소의 농도는 훨씬 낮다.
2) 토양 속으로 깊이 들어갈수록 점점 이산화탄소의 농도는 점차 높아지고 산소의 농도가 감소하여 150cm 이하로 깊어지면 이산화탄소의 농도가 산소의 농도보다 오히려 높아진다.
3) 토양 내에서 유기물의 분해 및 뿌리나 미생물의 호흡에 의해 산소는 소모되고 이산화탄소는 배출되는데, 대기와의 가스교환이 더뎌 산소가 적어지고 이산화탄소가 많아진다.
(3) 토양공기의 지배 요인
①토성
일반적으로 사질(사토)인 토양은 대공극이 많아 토양의 용기량이 증가하고 토양 용기량 증가는 산소의 농도를 높인다.
②토양구조
식질토양에서 입단이 형성되면 비모관공극이 증대하여 용기량이 증대한다.
③경운
심경은 토양의 깊은 곳까지 용기량이 증대한다.
④토양 수분
토양 내 수분의 증가는 토양 용기량이 적어지고, 산소의 농도가 낮아지면, 이산화탄소의 농도가 높아진다
⑤ 유기물
미숙 유기물의 시용은 산소의 농도가 휠씬 낮아지나 이산화탄소의 농도는 높아지지 않는다
⑥식생
식물의 생육은 토양 뿌리의 호흡에 의해 이산화탄소의 농도가 나지 보다 현저히 높아진다.
(4) 토양공기와 작물 생육
①토양용기량과 작물의 생육은 밀접한 관계가 있다. 토양용기량이 어느 한도 이상으로 중대하면 토양함수량이 과도하게 감소하여 작물 생육에 불리한 경우도 있지만, 일반적으로 토양용기량이 증대하면 산소가 많아지고, 이산화탄소가 적어지는 것이 작물 생육에는 이롭다.
②토양 중의 이산화탄소의 농도가 높아지면 수소이온을 생성하여 토양이 산성화되고 수분과 무기염류의 흡수가 저해되어 작물에 부정적 영향을 미친다.
③무기 염류의 저해 정도
K 〉 N 〉 P 〉 Ca 〉 Mg 순을 보인다.
④토양 중 산소의 부족은 뿌리 호흡의 저해 및 여러 가지 생리작용이 저해될 뿐만 아니라 환원성 유해 물질이 생성되어 뿌리가 상하게 되며 유용한 호기성 토양미생물의 활동이 저해되어 유효태 식물양분이 감소한다.
(5) 토양통기의 조장
1) 토양처리
①배수: 토양 내 수분의 배출은 토양 용기량을 늘린다.
②토양 입단 조성: 유기물, 석회, 토양개량제 등의 시용
③심경
④객토: 식질 토성을 개량 및 습지의 지반을 높인다.
2) 재배적 조건
①답전 윤환 재배
②답리적, 답전작을 한다.
③중습답에서는 휴림 재배를 한다.
④습전에서는휴립휴파를 한다.
⑤중경을 한다.
⑥파종 시 미숙퇴비 및 구비를 종자 위에 두껍게 덮지 않는다.
