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문제 정의
- 포장에서 수소이온은 토양광물 과 유기물에서 지속적으로 해리되므로 토양 pH 교정 에 필요한 석회의 양은 석회소요량보다 석회인자비율 만큼 많아진다 (Yoon, 1973). 따라서 한국 산성토양에서 pH 완충력에 관여하는 화합물과 점토광물의 영향을 파악하여 산성토양의 pH 완충특성과 pH 교정과 관련된 토양화학반응을 조사하기 위하여 본 실험을 실시하였다.
제안 방법
- 5배 량을 시용한 후 2년간 작물 을 재배하면서 pH변화를 조사하였다. 2년 후의 토양에 대하여 X선 회절분석기로 수소이온을 완충하는 광물 을 분석하였으며, 석회에 의한 pH 교정반응을 광물의 변화에 알맞은 화학반응으로 설정하였다. 석회인자는 포장에서 pH를 6.
- , 1988： Coleman and Thomas, 1967). pH 완충용량 중화에 필요한 석회의 양을 계산하기 위하여 석회소요량에 영향을 주는 요인들 중 양이온 흡착의 영향을 고려하였다. 토양에 흡착된 석회가 해리할 때 평형상수는 10-25 이고 다른 양이온은 10-3이므로 (Lindsay, 1979), 토양의 치환성 양이온의 해리비율은 Ca : Mg : K = 6.
- 먼저 anorthite는 식 7과 같이 칼슘의 양에 따라 정량적으로 생성되었으므로 anorthite에 의하여 높아지는 수소이온 완충용량을 치 환성양이온함량으로 대신하였다. 다음으로 교정에 필요한 석회 양을 치환성양이온함량에 pH를 곱하여 구 하였다. 이렇게 하여 포장시험에서의 석회인자는 식 8과 같은 회귀식으로 나타낼 수 있었다.
- 이 관계를 토양의 성질로 나타내기 위하여 다음과 같은 접근을 하였다. 먼저 anorthite는 식 7과 같이 칼슘의 양에 따라 정량적으로 생성되었으므로 anorthite에 의하여 높아지는 수소이온 완충용량을 치 환성양이온함량으로 대신하였다. 다음으로 교정에 필요한 석회 양을 치환성양이온함량에 pH를 곱하여 구 하였다.
- 석회소요량의 석회인자를 구하기 위하여 토성과 유 기물 함량이 다른 5개 장소의 포장에서 시험을 실시하였다. 포장시험에 공시된 석회는 완충곡선법으로 구한 석회소요량 0, 1.
- 2년 후의 토양에 대하여 X선 회절분석기로 수소이온을 완충하는 광물 을 분석하였으며, 석회에 의한 pH 교정반응을 광물의 변화에 알맞은 화학반응으로 설정하였다. 석회인자는 포장에서 pH를 6.5로 교정하는데 필요한 석회소요량 의 배수로 설정하였다. 석회인자에 대한 토양 특성의 영향을 광물에 따른 알루미늄의 해리도와 광물에 따른 치환성양이온의 관계를 이용하여 설정하였다.
- 5로 교정하는데 필요한 석회소요량 의 배수로 설정하였다. 석회인자에 대한 토양 특성의 영향을 광물에 따른 알루미늄의 해리도와 광물에 따른 치환성양이온의 관계를 이용하여 설정하였다.
- 5 교정량으로 하였다 (NIAST, 1988). 완충곡선법은 풍건토양 100 g씩을 200 mL 비 이커에 취하고 각 비이커에 100, 200, 300, 500, 700 및 900 mg의 CaCCh를 넣어 잘 혼합한 다음 100 mL의 물을 가하고 25℃에서 5일간 항온한 다음 말린 후 pH를 측정하여 완충곡선을 작성하였다.
- 석회소요량의 석회인자를 구하기 위하여 토성과 유 기물 함량이 다른 5개 장소의 포장에서 시험을 실시하였다. 포장시험에 공시된 석회는 완충곡선법으로 구한 석회소요량 0, 1.5, 3.0, 4.5배 량을 시용한 후 2년간 작물 을 재배하면서 pH변화를 조사하였다. 2년 후의 토양에 대하여 X선 회절분석기로 수소이온을 완충하는 광물 을 분석하였으며, 석회에 의한 pH 교정반응을 광물의 변화에 알맞은 화학반응으로 설정하였다.
- 한국의 산성토양에 대한 토양산도의 특성을 조사하 였으며 석 회인자를 구명 하기 위하여 포장시 험을 실시하였다. 한국중부지역의 산성토양 55점을 채취하여 토 양의 일반화학성분을 분석하고 치환성 A1은 Bertsch and Bloom (1996)에 따라 분석하였다.
이론/모형
- , 1988: Coleman and Thomas, 1967). 토양용액으로 해리되는 Al 이온쌍은 pH에 따라 매우 달라지는데 A1 이온쌍에 대한 해리 반응식들 (Bloom, 2000; Lindsay, 1979)을 Kim et al. (2001) 이 제시한 모델을 이용하여 몰분율을 작성한 결과는 Fig. 2와 같았다. Figure 2에서 pH 6.
- 한국의 산성토양에 대한 토양산도의 특성을 조사하 였으며 석 회인자를 구명 하기 위하여 포장시 험을 실시하였다. 한국중부지역의 산성토양 55점을 채취하여 토 양의 일반화학성분을 분석하고 치환성 A1은 Bertsch and Bloom (1996)에 따라 분석하였다. 석회소요량은 완충곡선법 의 pH 6.
성능/효과
- 토양의 pH 완충용량을 석회를 이용하여 교정하므로 CpBC를 pH를 중화하는 Ca 분자수 (CaM)로 식 2와 같이 나타낼 수 있었다. CaM과 △pH (6.5 - initial pH) 와의 관계에서 CaMe pH 5와 6 사이에서는 비슷하였으나 pH가 5보다 낮을 때는 ApH보다 낮았고 pH 6 이상에서는 pH보다 많은 것으로 나타났다.
- 6). 따라서 포장에서 필요한 석 회의 양은 LR보다 1/3배에 더 필요하고 동시에 수소 이온 완충용량이 증가한 만큼 더 필요한 것으로 나타났다. 이 관계를 토양의 성질로 나타내기 위하여 다음과 같은 접근을 하였다.
- 치환성 양이온의 함량이 높은 토양에서 LR이 많은 것은 치환되는 양이온 대신 흡 착하는 석회가 많았기 때문인 것으로 판단되었다. 따라서 한국산성토 양의 석회소요량은 pH 완충용량을 교정하는 양과 토양의 흡탈착 등 토양의 반응에 소요 되는 양이 함께 정량되는 것으로 나타났다.
- A1 이온은 여러 토양광물과 평형을 이루고 있는데 (Lindsay, 1979), 토양의 X선 회절분석 결과를 Moore and Raynold (1989)의 결과 로 확인한 결과 한국산성토양은 A1 이온이 kaolin계와 평형을 이루고 있으며, 석회처리 2년 후 토양에서 anorthite가 생성되었고 calcite 등도 남아 있는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 한국산성토양은 kaolin 계 광물에서 알루미늄이 해리되어 평형을 유지하고 있었 으며 (식 4), 중화과정은 A1이온이 pH 6.5의 A1 이온 쌍인 A1(OH)4「으로 변환하면서 수소이온을 내놓으면 (식 5) CaCO3에서 해리된 OH이온에 의하여 중화되 었으며 (식 6), A1(OH)\는 칼슘이온과 규산에 의하여 anorthite (*) CaAkSizC 가 생성되면서 (식 7) 토양 pH가 교정되는 것을 알 수 있었다.
- 한국산성 토양의 pH완충용 량은 치환성 알루미늄의 완충력에 따라 결정되었고, A1은 kaolin 계 광물에서 해리되어 평형을 이루고 있었다. 토양 pH의 교정은 토양에서 해리되어 나오는 +이 A1(OH)4- 이온쌍으 로 변화하면서 생성되는 수소를 석회로 중화하는 과 정이었고 석회소요량은 pH 완충력의 중화량과 토양 에 흡착되는 양이었다. 토양의 pH 완충용량이 교정되 면서 생긴 Al(OH), 이온쌍이 새로운 토양광물인 anorthite를 생성하면서 A1이 다시 kaolinite로부터 해 리되고 있었다.
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