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문제 정의
- 본 연구는 이러한 절토비탈면의 토양을 채취하여, 토양의 화학적 특성과 채취 토양에서의 종자발아상태를 조사하여 종자발아에 영향을 미치는 토양의 화학적인 특성을 분석하고자 하였다. 또한 이러한 분석결과를 바탕으로 녹화가 곤란한 잠재성 특이산성토양의 존재여부를 녹화공사 이전에 검측할 수 있는 방법을 검토해보고자 하였다.
- 도로확장공사가 진행 중인 울산 정자동 일대는 지질연대 제3기 시대동안 해침이 진행되었다가 이후 제4기 시대동안 점진적인 해퇴로 인하여 해양환경이 점차 육지환경으로 변화된 곳(한국건설기술연구원, 2004)으로 유기물이 많이 포함된 퇴적암 셰일층은 잠재성 특이산성토양을 나타내고 있어, 비탈면 녹화에 많은 어려움을 겪고 있는 지역이다. 본 연구는 이러한 절토비탈면의 토양을 채취하여, 토양의 화학적 특성과 채취 토양에서의 종자발아상태를 조사하여 종자발아에 영향을 미치는 토양의 화학적인 특성을 분석하고자 하였다. 또한 이러한 분석결과를 바탕으로 녹화가 곤란한 잠재성 특이산성토양의 존재여부를 녹화공사 이전에 검측할 수 있는 방법을 검토해보고자 하였다.
제안 방법
- 발아시험용 식물은 조사지역에서 자생하고 있는 자귀나무(Albizzia julibrissin)와 비탈면녹화에서 많이 사용하고 있는 톨페스큐(Festuca arundinacea)를 사용하였다. 2006년 8월 24일에 채취한 공시토양을 3치 비닐포트에 충진한 후 자귀나무 종자 5립, 톨페스큐 종자 0.5g씩을 파종하였으며 파종 3주 후에 발아율과 발아상태를 조사하였다.
- H2O(1：5)와 H2O2(1：5)로 추출한 토양용액에서 음이온은 이온크로마토그래피(IC-DX600, METROHM)로 양이온은 ICP-AES(PERKIN ELMER)를 이용하여 측정하였다.
- 토양산도(pH) 및 전기전도도(EC)는 농업기술 연구소(1988)의 토양화학분석법에 따라 측정하였다. 강제산화법에 의한 pH 및 EC의 측정은 H2O215%용액을 1시간 간격으로 10회 투입한 후 48시간이 경과한 시점에서 측정하였다(中野, 1994).
- 양이온치환능력(CEC), 유기물 함량, 강제산화법(H2O2)으로 추출한 토양용액의 pH와 EC, SO4, Al, Ca, Fe, K, Mg 이온 함량 간의 상관분석을 실시하여 표 6에 나타내었다.
- 양이온치환능력(CEC), 유기물 함량, 증류수(H2O)로 추출한 토양용액의 pH와 EC, SO4, Al, Ca, Fe, K, Mg 이온 함량 간의 상관분석을 실시하여 표 5에 나타내었다.
- 지질연대 제3기 시대 동안 해침이 진행되어 특이산성토양으로 의심되는 울산 정자동 도로확장공사구간에서는 절토비탈면의 녹화공사를 시행하기 전에 토양의 화학적 특성과 식물발아 가능성 여부를 조사할 필요가 있었다. 절토 비탈면에서 토양 색깔이 변하는 지점마다 표층의 토양시료를 채취하였고, 채취된 시료의 화학적 특성과 토양시료에 파종된 자귀나무와 톨페스큐의 발아상태를 조사 분석하여 얻은 결론은 다음과 같다.
- 표 5. 증류수(H2O)로 추출한 토양용액의 화학적 특성별 상관분석. **：0.
- 동일한 토양색깔을 지니고 있는 지점에서도 용수가 있는 곳은 따로 시료를 채취하였다. 채취된 시료는 그늘에서 말린 후, 2mm 표준체로 체가름을 하여 토양분석 및 발아시험용으로 사용하였다.
대상 데이터
- 공시토양은 울산-강동간 도로확장공사중인 정자동 일대 3km 구간의 절토 비탈면에서 토양의 색깔이 변하는 구간마다 채취하였다. 비탈면의 높이가 높은 곳은 상, 중, 하로 단을 구분하여 채취하였고, 높이가 낮은 곳은 중간지점에서 시료를 채취하였다.
- 발아시험용 식물은 조사지역에서 자생하고 있는 자귀나무(Albizzia julibrissin)와 비탈면녹화에서 많이 사용하고 있는 톨페스큐(Festuca arundinacea)를 사용하였다. 2006년 8월 24일에 채취한 공시토양을 3치 비닐포트에 충진한 후 자귀나무 종자 5립, 톨페스큐 종자 0.
- 공시토양은 울산-강동간 도로확장공사중인 정자동 일대 3km 구간의 절토 비탈면에서 토양의 색깔이 변하는 구간마다 채취하였다. 비탈면의 높이가 높은 곳은 상, 중, 하로 단을 구분하여 채취하였고, 높이가 낮은 곳은 중간지점에서 시료를 채취하였다. 동일한 토양색깔을 지니고 있는 지점에서도 용수가 있는 곳은 따로 시료를 채취하였다.
이론/모형
- 표 6. 강제산화법(H2O2)에 의한 토양용액의 화학적 특성별 상관분석.
- 공시토양의 양이온치환용량(CEC)은 (주)한빛나노바이오테크의 KA-P를 사용하여 측정하였고, 유기물함량은 강열감량법에 의하여 측정하였다.
- 토양산도(pH) 및 전기전도도(EC)는 농업기술 연구소(1988)의 토양화학분석법에 따라 측정하였다. 강제산화법에 의한 pH 및 EC의 측정은 H2O215%용액을 1시간 간격으로 10회 투입한 후 48시간이 경과한 시점에서 측정하였다(中野, 1994).
성능/효과
- 1. 토양산도가 pH(H2O,1：5) 2.63 이하인 곳에서는 종자발아가 저해되었다.
- 2. 강제산화법으로 측정한 토양용액의 EC(H2O2, 1：5) 13.4mS 이상인 곳에서는 종자발아가 저해되었다.
- 3. 증류수로 추출한 토양용액의 알루미늄 이온 농도 2ppm 이상, 강제산화법으로 추출한 토양용액의 알루미늄 이온 농도 6.2ppm 이상인 곳에서는 종자발아가 저해되었다.
- 4. 토양용액의 pH(H2O, 1：5), EC(H2O2, 1：5) 및 알루미늄 이온농도는 종자발아가능여부를 판단할 수 있는 유용한 화학적 지표인 것으로 나타났다.
- 71 이상인 곳에서는 Al이온이 검출되지 않았다. Al이온이 검출된 곳에서는 종자발아가 곤란하였고, Al이온이 0.7ppm으로 검출된 E-5에서는 종자가 발아되어도 생육상태가 매우 불량한 것으로 나타났다. 잠재 특이산성토가 지표면에 노출되면 대기 중의 산소와 반응하여 극산성으로 되고, 이에 따라 수용성 철과 알미늄이 많이 용출되므로 황산이온, 수산화철, 알미늄 등의 함량이 매우 높은 토양이 된다(농촌진흥청, 2002)고 하였는데 표 3에서는 Al 이온이 2.
- 강제산화법에 의한 EC(H2O2, 1：5)의 증가는 황색계통의 토양시료보다, 회색계통의 토양시료 쪽이 더 높게 나타났다. 공시토양채취 지역은 주황색 계열의 토양이 대부분이며 명도의 차이에 따라 색깔을 구분할 수가 있었다.
- 강제산화법으로 추출한 토양용액에서도 Fe 함량으로는 종자발아가능여부를 판단하기가 곤란하였으나 종자발아여부에 따라 Al이온의 함량은 뚜렷한 차이를 보였다.
- 200ppm이며 제3기층지대에 총황함량이 높으면 잠재특이산성토로 보아도 무방하다 하였고, 안열(1994)은 과산화수소 처리 후 가용성 황산이온의 함량은 6,000ppm에서 7,000 ppm라 하였다. 본 연구에서는 종자발아가 곤란하였던 공시토양에서 강제산화법으로 추출한 토양 용액의 황함유량은 2,128ppm에서 10,2970ppm으로 나타나 기존의 연구에서 나타난 황함유량과 비슷한 경향을 보여주었다. 안열(1994)은 잠재성 특이 산성토양의 조기 판정법으로 methylene blue 퇴색법을 이용한 sulfate-S함량의 직접 측정법이 효과적이라고 하였는데 표 3에 의하면 공시식물의 발아가 가능하였던 E-1과 E-2의 SO4함량이 발아가 곤란하였던 W-7, 8, 11, 13, 20, 30의 SO4 함량보다 많은 것으로 나타나 SO4의 함량으로는 종자발아 가능여부를 판단하기 어렵다는 것을 알 수 있다.
- 17인 것으로 나타났다. 본 조사에 의하면 표 1, 표 2에서와 같이 황색계통의 토양에서도 식물종자의 발아가 곤란한 pH 3.7에서 2.96까지의 시료가 있어 토양의 색깔만으로는 특이산성토양을 구별하기 어렵다는 것을 나타내주고 있다.
- 이에 비하여 종자가 발아되지 않은 곳의 EC(H2O2,1：5)는 13.40mS 이상으로 나타났으며, 종자가 발아 된 곳은 모두 12.45mS 이하로 나타나 강제산화법에 의한 EC값으로 종자발아가능여부를 명확히 구분할 수 있는 것으로 나타났다.
- 종자의 발아 여부를 판정하는 기준으로 유효하였던 pH(H2O, 1：5)값과 추출용액의 화학적 특성간의 상관성은 EC(H2O, 1：5)에 비해 낮게 나타났는데. pH값은 양이온과 음이온이 서로 상쇄되어 나타나는데 비하여 EC값은 양이온과 음이온의 함량이 모두 영향을 미쳤기 때문인 것으로 사료된다.
- 강제산화법으로 추출한 토양용액의 SO4이온, 양이온함량을 표 4에 나타내었다. 증류수로 추출한 토양용액에 비하여 SO4이온 및 양이온함량이 많아져 EC값이 급격히 상승하였다는 것을 알 수 있다.
후속연구
- 5. 본 연구는 지표면에 노출된 지 1~2년 정도 경과한 절토비탈면을 조사대상으로 하였는데, 잠재 특이산성토의 특성을 명확히 하기 위하여 지표면에 노출되지 않은 토양을 대상으로 한 연구가 필요한 것으로 나타났다.
- 6. 추후 잠재 특이산성토로 이루어진 절토비탈면의 녹화를 위하여 토양개량에 관한 연구가 이루어져야 할 것이다.
- 본 연구의 조사 대상지는 잠재 특이산성토양이 존재할 가능성이 큰 지역이므로 과산화수소수(H2O2)에 의한 강제산화법으로 pH와 EC를 측정해볼 필요가 있었다. 강제산화법에 의한 pH와 EC의 측정치는 표 1과 표 2에서 나타내었다.
- 에 의하여 양이온의 해리가 많이 이루어진 것을 알 수 있다. 잠재 특이산성토의 생성에는 유기물의 존재가 필수적인데(田中, 1984) 유기물의 함량과 Fe간의 상관계수가 낮게 나타난 것은 추후 정밀한 분석으로 그 원인을 밝힐 필요가 있다.
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