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문제 정의
- 본 실험은 토양의 염류도 평가를 위한 전기전도도 측정시 기준으로 적용되는 포화 전기전도도가 이상적인 측정방법인 포장용수량의 전기전도도를 대표할 수 있는지 평가하기 위하여 수행되었다. 염류집적 시설재배지 22점과 간척지 토양 18점을 채취하여 포화반죽과 포장용 수량의 토양용액을 추출하고, 주요 구성 양이온, 음이온과 전기전도도를 비교하였다.
- 본 연구는 염 조성이 다른 염류집적 시설재배지와 간척지 토양을 대상으로 포장용수량과 포화 토양용액을 추출하여 이온 구성과 전기전도도를 비교하고, 포화 반죽을 이용한 전기전도도가 포장용수량의 전기전도도를 대표할 수 있는지 평가하고자 수행되었다.
제안 방법
- 작물이 이용할 수 있는 수분조건은 일반적으로 -33 kPa에서의 토양 수분함량이 해당되므로 (Brady and Ray, 1999), 포장용수량의 수분함량은-33 kPa의 장력에서 구하였다. 2 mm 체로 거른 풍건 토양 25 g을 16시간 이상 충분히 포화시킨 후 Pressure porous plate chamber에 넣고 48시간 이상 -33 kPa에서 수분평형을 이룬 후, 105℃에서 토양의 중량 수분을 측정하였다.
- CEC는 ammonium acetate (pH 7) 방법으로 Mechanical vacuum extractor (Sampletek, USA)를 이용하여 분석하였다 (Soil Survey Laboratory Staff, 1992). 교환성 양이온은 과잉의 염을 70% ethanol과 10% ethylene glycol로 씻어낸 후 1M NH4OAc로 추출하고 Inductively Coupled Plasma Spectroscopy (GBC, Australia)로 분석하였다 (Sumner and Miller, 1996; So et al., 2006). (Table 1)
- Sand를 기준으로 할 경우 sand 함량이 많을수록 ECFC/ECe가 증가하는 경향을 보였으며, silt와 clay가 많을수록 감소하는 경향을 보였다. 따라서 토성에 따라 전기전도도가 달라진다는 것을 알 수 있었으며, 이중 ECFC/ECe와 비례하는 sand 함량을 기준으로 전기전도도를 비교하였다 (Table 3). 시설재배지와 간척지 토양 각각을 양토와 사질토의 경계가 되는 sand 함량 50%를 기준으로 구분하였다.
- 따라서 토성에 따라 전기전도도가 달라진다는 것을 알 수 있었으며, 이중 ECFC/ECe와 비례하는 sand 함량을 기준으로 전기전도도를 비교하였다 (Table 3). 시설재배지와 간척지 토양 각각을 양토와 사질토의 경계가 되는 sand 함량 50%를 기준으로 구분하였다. 시설재배지 토양에서 sand 50% 이하에 해당하는 미사질양토, 양토, 식양토는 기울기가 0.
- 양이온과 음이온의 분석은 토양용액을 0.45 μm filter로 거른 후 양이온은 Inductively Coupled Plasma Spectroscopy, 음이온은 Ion Chromatography (Methrohm, Switzerland)로 분석하였다.
- 본 실험은 토양의 염류도 평가를 위한 전기전도도 측정시 기준으로 적용되는 포화 전기전도도가 이상적인 측정방법인 포장용수량의 전기전도도를 대표할 수 있는지 평가하기 위하여 수행되었다. 염류집적 시설재배지 22점과 간척지 토양 18점을 채취하여 포화반죽과 포장용 수량의 토양용액을 추출하고, 주요 구성 양이온, 음이온과 전기전도도를 비교하였다. 시설재배지 토양의 양이온, 음이온과 간척지 토양에서 #와 #를 제외한 나머지 양이온, 음이온 모두 높은 상관을 나타내었고, 포장용수량과 포화 전기전도도 또한 높은 상관관계를 보였다.
- 염류집적지의 종류별 토양용액을 추출하여 염 조성 특성별 추출 이온 차이와 전기전도도를 비교하기 위하여 시설재배지 토양과 간척지 토양으로 구분하여 채취하였다. 시설재배지 토양은 안산, 평택 일대의 과채류 단지, 간척지 토양은 새만금에서 표토 (0～15 cm)를 채취하였고, 시설재배지 토양 22점, 간척지 토양 12점으로 총 40점의 토양 샘플을 이용하였다.
- 토성별 포장용수량 전기전도도와 포화 전기전도도를 비교하기 위해 sand, silt, clay 각각의 함량과 포화와 포장용수량 전기전도도의 비를 그래프로 나타내었다 (Fig. 3, 4). Sand를 기준으로 할 경우 sand 함량이 많을수록 ECFC/ECe가 증가하는 경향을 보였으며, silt와 clay가 많을수록 감소하는 경향을 보였다.
- 포장용수량과 포화 추출 토양용액의 이온 관계 포화 반죽에서 추출한 토양용액의 양이온 (K+, Ca2+, Mg2+, Na+)과 음이온 (Cl- , #, #, #), 포장용수량에서 추출한 양이온, 음이온의 추출 차이를 비교하기 위해 각 이온별로 기울기를 구하였다 (Table 2). 기울기 값이 1보다 클수록 포장용수량의 이온 추출 농도가 큰 것이다.
- 포화 전기전도도가 포장용수량의 전기전도도와 얼마나 차이가 나는지 비교하기 위하여 시설재배지와 간척지 토양으로 나누어 그 기울기를 구하였다. 시설재배지 토양에서는 포장용수량 전기전도도가 포화 전기전도도의 0.
대상 데이터
- 토양용액은 비혼합용액치환법을 이용하여 추출하였다. ILD 용액으로는 밀도가 1.57 Mg m-3인 Trifluoroethane (TFE, C2H3F3, Sigma)을 사용하였으며, 저독성이라서 선택하였다 (Phillips and Bond, 1989). 원심분리튜브 (50 ml)에 토양 20 g과 TFE 25 ml를 넣은 후 30분간 25℃, 43300 g RCF에서 원심분리 (Supra 22k, Hanil)하여 포장용 수량의 토양용액을 획득하였다 (Menzies and Bell, 1988).
- 시험토양의 화학성은 Table 1과 같다. 시설재배지 토양은 대체적으로 유기물이 많고 비료성분이 많이 집적된 상태였고, 간척지토양은 유기물, 질소, 인산이 적고, 나트륨, 마그네슘 등 해수에서 유래된 염들이 집적된 상태로서 두 토양의 화학적 특성은 다르나 전기전도도가 낮은 토양에서 높은 토양까지 골고루 채취하여 실험에 사용하였다.
- 염류집적지의 종류별 토양용액을 추출하여 염 조성 특성별 추출 이온 차이와 전기전도도를 비교하기 위하여 시설재배지 토양과 간척지 토양으로 구분하여 채취하였다. 시설재배지 토양은 안산, 평택 일대의 과채류 단지, 간척지 토양은 새만금에서 표토 (0～15 cm)를 채취하였고, 시설재배지 토양 22점, 간척지 토양 12점으로 총 40점의 토양 샘플을 이용하였다. 시험토양의 화학성은 Table 1과 같다.
데이터처리
- 포장용수량과 포화 용액 전기전도도의 통계적 비교 포화 전기전도도와 포장용수량의 전기전도도를 대표할 수 있는지 확인하기 위하여 T-Test를 이용하여 통계처리를 하였다. 통계프로그램은 SAS ver.
이론/모형
- 토성분석은 비중계법 (NIAST, 1988)으로 수행하였다. CEC는 ammonium acetate (pH 7) 방법으로 Mechanical vacuum extractor (Sampletek, USA)를 이용하여 분석하였다 (Soil Survey Laboratory Staff, 1992). 교환성 양이온은 과잉의 염을 70% ethanol과 10% ethylene glycol로 씻어낸 후 1M NH4OAc로 추출하고 Inductively Coupled Plasma Spectroscopy (GBC, Australia)로 분석하였다 (Sumner and Miller, 1996; So et al.
- 시험토양은 풍건한 후 2 mm 체를 통과시켜 분석에 사용하였다. pH와 EC는 포장용수량의 토양용액으로 측정하였고, 토양의 유기물과 총 질소는 C, N analyzer (Elementar, Germany)로 분석하였고, 유효인산은 Lancaster법 (NIAST, 1988)으로 분석하였다. 토성분석은 비중계법 (NIAST, 1988)으로 수행하였다.
- pH와 EC는 포장용수량의 토양용액으로 측정하였고, 토양의 유기물과 총 질소는 C, N analyzer (Elementar, Germany)로 분석하였고, 유효인산은 Lancaster법 (NIAST, 1988)으로 분석하였다. 토성분석은 비중계법 (NIAST, 1988)으로 수행하였다. CEC는 ammonium acetate (pH 7) 방법으로 Mechanical vacuum extractor (Sampletek, USA)를 이용하여 분석하였다 (Soil Survey Laboratory Staff, 1992).
- 포장용수량의 토양용액을 추출하기 위하여 -33 kPa의 중량수분함량에서 풍건토양의 수분함량을 제외한 만큼 증류수를 토양과 섞어 polythene bag에 넣고 항온기에서 24시간동안 25℃를 유지하였다. 토양용액은 비혼합용액치환법을 이용하여 추출하였다. ILD 용액으로는 밀도가 1.
성능/효과
- 3, 4). Sand를 기준으로 할 경우 sand 함량이 많을수록 ECFC/ECe가 증가하는 경향을 보였으며, silt와 clay가 많을수록 감소하는 경향을 보였다. 따라서 토성에 따라 전기전도도가 달라진다는 것을 알 수 있었으며, 이중 ECFC/ECe와 비례하는 sand 함량을 기준으로 전기전도도를 비교하였다 (Table 3).
- 179로 나타났다. 간척지 토양에서 sand 50% 이하인 미사질 양토에서는 0.848, sand 50% 이상인 사양토에서는 1.087로서 sand 함량이 많을 수록 포장용수량의 전기전도도가 높게 측정된다는 것을 알 수 있었다. sand 함량이 많을수록 포장용수량의 수분함량과 포화 수분함량의 차이가 크게 나타난 것을 보아 토성에 의한 수분 보유력 차이에 의한 것임을 알 수 있었으며, 토양용액의 추출은 토성 이외에도 유기물 등 기타 물리화학적 요인과 관련되므로 전기전도도 측정시 이러한 특성을 고려하여야 할 것이다.
- 그리고 간척지 토양과 유사한 Saline soil에서 Na, Mg, K는 ILD 추출방법에서 높게 나타났고, Ca과 P은 포화반죽에서 높게 나타났다 (Connie and Dudas, 1994). 본 연구의 결과와 기존 연구결과들이 유사하게 나타난 것을 보아 수분함량이 평형에 도달한 포장용수량에 가까울수록 이온 종류별 토양교질에 대한 흡착 특성과 이온별 용해도 차이가 토양용액에 반영되는 것을 알 수 있었으며. 총 이온농도와 다량으로 존재하는 이온의 종류에 따라 2가 이온과 1가 이온의 교환이나 수용성 염의 용해도가 달라지므로 (Khasawneh and Adams, 1967; Connie and Dudas, 1994) 이온 추출 경향이 다르게 나타날 수 있다고 판단된다.
- 시설재배지와 간척지 토양을 sand, silt, clay 각각을 기준으로 비교한 결과 sand 함량과 포장용수량, 포화 전기전도도 비율이 비례하는 것으로 나타났다. 시설 재배지 토양에서 sand 50% 이하에서는 0.811, Sand 50%이상에서는 1.179, 간척지 토양은 sand 50% 이하에서 0.848, Sand 50% 이상에서 1.087배 차이나는 것으로 나타났으며, sand 함량이 많을수록 포장용수량과 포화 수분퍼센트의 차이가 크게 나타나 토성에 의한 수분 보유력이 관련된 것으로 판단되었다.
- 시설재배지와 간척지 토양 각각을 양토와 사질토의 경계가 되는 sand 함량 50%를 기준으로 구분하였다. 시설재배지 토양에서 sand 50% 이하에 해당하는 미사질양토, 양토, 식양토는 기울기가 0.811, sand 50% 이상인 사양토, 양질사토에서는 1.179로 나타났다. 간척지 토양에서 sand 50% 이하인 미사질 양토에서는 0.
- 포화 전기전도도가 포장용수량의 전기전도도와 얼마나 차이가 나는지 비교하기 위하여 시설재배지와 간척지 토양으로 나누어 그 기울기를 구하였다. 시설재배지 토양에서는 포장용수량 전기전도도가 포화 전기전도도의 0.923배 (r=0.879***)로 나타났고, 간척지 토양에서는 1.009배 (r=0.929***)로 거의 차이가 나지 않는 것으로 나타났다 (Fig. 1, 2). 통계적으로 포장용수량과 포화 전기전도도가 다른지 평가하기 위하여 T-Test (p = 0.
- 염류집적 시설재배지 22점과 간척지 토양 18점을 채취하여 포화반죽과 포장용 수량의 토양용액을 추출하고, 주요 구성 양이온, 음이온과 전기전도도를 비교하였다. 시설재배지 토양의 양이온, 음이온과 간척지 토양에서 #와 #를 제외한 나머지 양이온, 음이온 모두 높은 상관을 나타내었고, 포장용수량과 포화 전기전도도 또한 높은 상관관계를 보였다. 포화 전기전도도와 불포화 조건인 포장용수량 전기전도도를 비교하였을 때 시설재배지 토양에서는 기울기가 0.
- 시설재배지와 간척지 토양으로 구분하여 기울기를 비교한 결과 시설재배지 토양은 주로 음이온이 포장용수량에서 많이 추출되었고, 간척지 토양은 양이온이 포장용수량에서 많이 추출된 것으로 나타났다. 시설재배지 토양의 특성상 유기물이 많아 CEC가 크기 때문에 상대적으로 음이온의 추출이 수분이 평형상태인 포장용수량 조건에서 많이 추출된 것으로 보인다.
- 009로 거의 차이가 없었으며, 통계 결과 유의성이 인정되지 않아 포화반죽으로 전기전도도를 평가하는 것이 합리적인 것으로 판단되었다. 시설재배지와 간척지 토양을 sand, silt, clay 각각을 기준으로 비교한 결과 sand 함량과 포장용수량, 포화 전기전도도 비율이 비례하는 것으로 나타났다. 시설 재배지 토양에서 sand 50% 이하에서는 0.
- 1, 2). 통계적으로 포장용수량과 포화 전기전도도가 다른지 평가하기 위하여 T-Test (p = 0.05)를 수행한 결과, 시설재배지의 경우 t 값이 -0.11, Pr ＞ |t| 가 0.9105 이었고, 간척지 또한 t 값이 -0.18, Pr ＞|t|가 0.8583 로서 유의성이 인정되지 않았다.
- 시설재배지 토양의 양이온, 음이온과 간척지 토양에서 #와 #를 제외한 나머지 양이온, 음이온 모두 높은 상관을 나타내었고, 포장용수량과 포화 전기전도도 또한 높은 상관관계를 보였다. 포화 전기전도도와 불포화 조건인 포장용수량 전기전도도를 비교하였을 때 시설재배지 토양에서는 기울기가 0.923, 간척지 토양에서는 1.009로 거의 차이가 없었으며, 통계 결과 유의성이 인정되지 않아 포화반죽으로 전기전도도를 평가하는 것이 합리적인 것으로 판단되었다. 시설재배지와 간척지 토양을 sand, silt, clay 각각을 기준으로 비교한 결과 sand 함량과 포장용수량, 포화 전기전도도 비율이 비례하는 것으로 나타났다.
후속연구
- 087로서 sand 함량이 많을 수록 포장용수량의 전기전도도가 높게 측정된다는 것을 알 수 있었다. sand 함량이 많을수록 포장용수량의 수분함량과 포화 수분함량의 차이가 크게 나타난 것을 보아 토성에 의한 수분 보유력 차이에 의한 것임을 알 수 있었으며, 토양용액의 추출은 토성 이외에도 유기물 등 기타 물리화학적 요인과 관련되므로 전기전도도 측정시 이러한 특성을 고려하여야 할 것이다.
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