[논문]염류집적 유형이 다른 토양의 교환성 양이온 측정

이예진; 윤홍배; 김록영; 이종식; 송요성; 성좌경; 양재의

doi:10.7745/kjssf.2012.45.2.135

염류집적 유형이 다른 토양의 교환성 양이온 측정
Determination of Exchangeable Cations in Soils Affected by Different Types of Salt Accumulation 원문보기

韓國土壤肥料學會誌 = Korean journal of soil science & fertilizer, v.45 no.2, 2012년, pp.135 - 142

이예진 (농촌진흥청 국립농업과학원 토양비료관리과) , 윤홍배 (농촌진흥청 국립농업과학원 토양비료관리과) , 김록영 (농촌진흥청 국립농업과학원 토양비료관리과) , 이종식 (농촌진흥청 국립농업과학원 토양비료관리과) , 송요성 (농촌진흥청 국립농업과학원 토양비료관리과) , 성좌경 (농촌진흥청 국립농업과학원 토양비료관리과) , 양재의 (강원대학교 바이오자원환경학과)

초록
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염류집적 토양의 교환성 양이온을 분석할 때 수용성 양이온이 많이 존재하는 경우 교환성 양이온이 높게 측정될 수 있으므로 수용성 양이온을 제외한 교환성 양이온을 측정하여야 한다. 수용성 양이온을 제거하기 위하여 전처리 과정 중 알콜 등으로 세척을 하거나 전체 양이온을 구한 후 포화 용액 중 녹아있는 수용성 양이온을 빼는 방법이 있다. 본 실험 결과 시설재배지 토양의 경우 전처리에서 세척하는 방법을 사용해도 타당할 것으로 판단되나, Na 함량이 높은 간척지 토양은 포화용액에 녹아있는 수용성 양이온을 빼야 정확한 교환성 나트륨을 구할 수 있다고 판단되었다. 또한 $EC_e$가 4 이하인 토양에서는 수용성 양이온을 제외할 필요가 없었다.

Abstract ▼ AI-Helper

Exchangeable cations are often overestimated especially in salt-affected soils due to the presence of high levels of soluble ions in soil solution. Thus, quantitative analysis of the soil exchangeable cation based on ammonium acetate extraction method {(Exch. Cation)$_{total}$} requires additional process to remove the free ions (pre-washing) in soil with distilled water or alcohol {(Exch. Cation)$_{pw}$} or subtraction of the soluble ion contents from the total exchangeable cations {(Exch. Cation)$_{ref}$}. In this research, we compared the three different methods for the determination of exchangeable cations in soils affected by different types of salt accumulation such as the soils from upland, plastic film house, and reclaimed tidal land. In upland soils, non-saline and non-sodic soils, the regular ammonium acetate extraction method did not have any problem to determine the content of exchangeable cations without any additional process such as the pre-washing method or the subtraction method. However, the contents of exchangeable cations in the salt-affected soils might be determined better with the pre-washing method for the plastic film house soils and with the subtraction method for the reclaimed tidal land soils containing high Na.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 염류집적 유형이 다른 노지 밭토양, 시설재배지 토양과 간척지 토양을 대상으로 측정 방법 간 교환성 양이온 농도 차이를 비교하고, 유리 수용성 염 (free soluble salts) 제거를 위한 전처리 영향을 밝히는 것을 목적으로 하였다.

가설 설정

1에 나타나 있다. 그림 a)의 기울기가 1에 가까울수록 염을 제거할 필요가 없으며, 그림 b)의 기울기가 1에 가깝다면 염을 제거하는 전처리 과정이 교환성 양이온 측정에 미치는 영향은 미미하다고 할 수 있다. 밭토양의 경우 K, Ca, Mg에서 {(Exch.

제안 방법

시험토양은 풍건한 후 2 mm 체를 통과시켜 분석에 사용하였다. pH는 토양과 증류수 비율을 1:5로 측정하였고, 전기전도도 (electrical conductivity, EC)는 포화반죽에서 추출한 토양용액 (EC_e)으로 측정하였다. 토양의 유기물과 총 질소는 C/N analyzer (Elementar, Germany), 유효인산은 Lancaster법 (NIAST, 1988)으로 분석하였다.
, 2010; Rengasamey and Churchman, 1999; Sumner and Miller, 1996). 교환성 양이온, 총 양이온 및 수용성 양이온 농도는 inductively coupled plasma optical emission spectrophotometer (ICP-OES, GBC, Australia)로 측정하였다. 측정 방법별 양이온을 비교하기 위하여 교환성 양이온으로 염기포화도 (base saturation percentage, BSP), 교환성 나트륨 퍼센트 (exchangeable sodium percentage, ESP), 교환성 칼륨 퍼센트 (exchangeable potassium percentage, EPP)를 계산하였고, 수용성 양이온으로 나트륨 흡착비 (sodium adsorption ratio, SAR), 칼륨 흡착비 (potassium adsorption ratio, PAR)를 계산하였다 (식 1-5).
교환성 양이온의 측정 교환성 양이온은 ammonium acetate (NH₄OAc) 용액으로 침출한 용액을 분석하여 환산하였다 (Soil Survey Laboratory Staff, 1992). 총 양이온{(Exch.
이 관계는 염류집적 토양의 교환성 양이온을 어떻게 분석하는가에 따라 달라질 수 있다. 분석 방법에 따른 관계의 차이를 비교하기 위하여 평형상태의 토양 용액 중 2가 이온 (Ca²⁺+Mg²⁺)에 대한 1가 이온의 비율을 구하고, 양이온교환용량 (CEC)에 대한 교환성 양이온의 비율을 {(Exch. Cations)_ref}와 {(Exch. Cations)_pw} 로 구하여 비교하였다. 시설재배지와 간척지 토양에 많이 존재하는 1가 이온이 다른 것을 고려하여 시설재배지 토양은 K를 기준으로, 간척지 토양은 Na를 기준으로 비교하였다.
Cations)_total}은 전처리 과정에서 염을 세척하지 않고 1M NH₄OAc로 추출하여 분석하였다. 수용성 양이온은 포화반죽으로부터 토양용액을 추출하여 측정하였다. 풍건 토양 250 g과 증류수를 사용하여 포화반죽을 조제한 후 24시간 동안 평형을 유지시켰다.
Cations)_pw} 로 구하여 비교하였다. 시설재배지와 간척지 토양에 많이 존재하는 1가 이온이 다른 것을 고려하여 시설재배지 토양은 K를 기준으로, 간척지 토양은 Na를 기준으로 비교하였다. 시설재배지 토양은 토양용액 중 Ca²⁺+Mg²⁺에 대한 K⁺의 비율인 PAR을 구하고, 교환성 양이온은 CEC 중 K⁺ 의 비율인 EPP를 구하였는데, 토양용액에서 수용성 칼륨의 비율이 높아질수록 교환성 칼륨의 비율 또한 높아졌고, {(Exch.
전기전도도와 염기포화도와의 관계 수용성 양이온의 전처리 여부에 따른 염기포화도 차이를 알아보기 위하여 전기전도도와 {(Exch. Cations)_total}, {(Exch. Cations)_pw}, {(Exch. Cations)_ref}로 구한 염기포화도를 비교하였다. 밭토양은{(Exch.
OAc) 용액으로 침출한 용액을 분석하여 환산하였다 (Soil Survey Laboratory Staff, 1992). 총 양이온{(Exch. Cations)_total}은 전처리 과정에서 염을 세척하지 않고 1M NH₄OAc로 추출하여 분석하였다. 수용성 양이온은 포화반죽으로부터 토양용액을 추출하여 측정하였다.
교환성 양이온, 총 양이온 및 수용성 양이온 농도는 inductively coupled plasma optical emission spectrophotometer (ICP-OES, GBC, Australia)로 측정하였다. 측정 방법별 양이온을 비교하기 위하여 교환성 양이온으로 염기포화도 (base saturation percentage, BSP), 교환성 나트륨 퍼센트 (exchangeable sodium percentage, ESP), 교환성 칼륨 퍼센트 (exchangeable potassium percentage, EPP)를 계산하였고, 수용성 양이온으로 나트륨 흡착비 (sodium adsorption ratio, SAR), 칼륨 흡착비 (potassium adsorption ratio, PAR)를 계산하였다 (식 1-5).
토양 종류별 교환성 양이온 측정방법의 비교 밭, 시설, 간척지 토양의 교환성 양이온을 염을 제거하지 않고 측정하는 방법, 전처리에서 염을 제거하는 방법, 총 양이온에서 수용성 양이온을 빼는 방법, 총 세 가지 방법으로 측정하여 각각의 양이온들의 측정 방법 간 유의성을 비교하였다 (Table 2). 밭토양에서는 K, Ca, Mg에서 유의한 차이가 없었으나, Na은 전처리에 영향을 받는 것으로 나타났다.

대상 데이터

노지 밭토양은 염류 집적 영향이 비교적 적은 수원의 국립농업과학원 시험포장과 천안 지역의 밭토양에서, 시설재배지 토양은 안산, 평택 지역의 과채류 재배 단지에서, 간척지 토양은 농경지로 활용할 예정인 새만금 신간척지에서 표토 (0∼15cm)를 채취하였다.
노지 밭토양은 염류 집적 영향이 비교적 적은 수원의 국립농업과학원 시험포장과 천안 지역의 밭토양에서, 시설재배지 토양은 안산, 평택 지역의 과채류 재배 단지에서, 간척지 토양은 농경지로 활용할 예정인 새만금 신간척지에서 표토 (0∼15cm)를 채취하였다. 시험에 이용된 시료 수는 노지 밭토양 10점, 시설재배지 토양 21점, 간척지 토양 20점이며, 시험토양의 화학성은 Table 1과 같다.
시험토양 시험토양은 노지 밭토양, 시설재배지 토양과 간척지 토양으로 구분하여 채취하였다. 노지 밭토양은 염류 집적 영향이 비교적 적은 수원의 국립농업과학원 시험포장과 천안 지역의 밭토양에서, 시설재배지 토양은 안산, 평택 지역의 과채류 재배 단지에서, 간척지 토양은 농경지로 활용할 예정인 새만금 신간척지에서 표토 (0∼15cm)를 채취하였다.

데이터처리

통계분석 염을 제거하지 않고 측정한 교환성 양이온{(Exch. Cations)_total}, 전처리에서 염을 제거한 후 측정한 교환성 양이온 {(Exch. Cations)_pw}, 총 양이온에서 수용성 양이온을 뺀 교환성 양이온 {(Exch. Cations)_ref}의 차이를 비교하기 위하여 최소유의차 검정 (LSD test, p=0.05) 통계분석을 하였다. 통계프로그램은 R ver.

이론/모형

토양의 유기물과 총 질소는 C/N analyzer (Elementar, Germany), 유효인산은 Lancaster법 (NIAST, 1988)으로 분석하였다. 양이온 교환 용량 (cation exchange capacity, CEC)은 ammonium acetate (1M NH₄OAc, pH 7) 방법으로 mechanical vacuum extractor (Sampletek, USA)를 이용하여 분석하였다 (Soil Survey Laboratory Staff, 1992).
pH는 토양과 증류수 비율을 1:5로 측정하였고, 전기전도도 (electrical conductivity, EC)는 포화반죽에서 추출한 토양용액 (EC_e)으로 측정하였다. 토양의 유기물과 총 질소는 C/N analyzer (Elementar, Germany), 유효인산은 Lancaster법 (NIAST, 1988)으로 분석하였다. 양이온 교환 용량 (cation exchange capacity, CEC)은 ammonium acetate (1M NH₄OAc, pH 7) 방법으로 mechanical vacuum extractor (Sampletek, USA)를 이용하여 분석하였다 (Soil Survey Laboratory Staff, 1992).

성능/효과

Cations)_ref}로 구한 BSP는 100이하의 값을 보여주었고 전기전도도에 크게 영향을 받지 않았으며 두 방법 간의 차이는 없는 경향이었다. EC_e가 높아질수록 {(Exch. Cations)_total}와 {(Exch. Cations)_ref} 에 의해 산출한 BSP 값은 차이가 나타났으나, {(Exch. Cations)_ref} 와 {(Exch. Cations)_pw}에 근거하여 산출한 BSP 값은 비슷한 경향을 나타내어 토양의 전기전도도가 주로 수용성 염류에 기인됨을 알 수 있었다. 시설재배지 토양의 일부는 {(Exch.
시설 재배지 토양은 K, Ca, Mg, Na 모두 염을 제거하지 않고 측정한 것과 염을 제외한 것이 유의한 것으로 나타나 전처리가 필요한 것으로 판단되었다. 간척지 토양 역시 전처리가 필요하다고 판단되었으며, Ca은 예외적으로 알콜 세척 전처리를 한 후 측정한 양이온 {(Exch. Cations)_pw}이 전처리를 하지 않은 양이온 {(Exch. Cations)_total}보다 높게나와 세척의 영향을 받는 것으로 나타났다.
간척지 토양은 토양용액 중 Ca2++Mg2+에 대한 Na+ 의 비율인 SAR이 높아질수록 {(Exch. Cations)ref}로 구한 ESP가 높아졌으나, {(Exch. Cations)pw}로 구한 ESP는 SAR에 관계없이 20∼40% 정도로 나타났다 (Fig. 8).
Cations)_ref}로 구한 염기포화도를 비교하였다. 밭토양은{(Exch. Cations)_total}, {(Exch. Cations)_pw}, {(Exch. Cations)_ref} 방법에 근거하여 산출한 BSP값이 모두 일치하는 경향을 나타내 교환성 양이온 측정 시 별도의 세척과정이 필요하지 않은 것으로 판단되었다 (Fig. 4).
수용성 양이온을 제거하기 위하여 전처리 과정 중 알콜 등으로 세척을 하거나 전체 양이온을 구한 후 포화 용액 중 녹아있는 수용성 양이온을 빼는 방법이 있다. 본 실험 결과 시설재배지 토양의 경우 전처리에서 세척하는 방법을 사용해도 타당할 것으로 판단되나, Na 함량이 높은 간척지 토양은 포화용액에 녹아있는 수용성 양이온을 빼야 정확한 교환성 나트륨을 구할 수 있다고 판단되었다. 또한 EC_e가 4 이하인 토양에서는 수용성 양이온을 제외할 필요가 없었다.
밭토양에서는 K, Ca, Mg에서 유의한 차이가 없었으나, Na은 전처리에 영향을 받는 것으로 나타났다. 시설 재배지 토양은 K, Ca, Mg, Na 모두 염을 제거하지 않고 측정한 것과 염을 제외한 것이 유의한 것으로 나타나 전처리가 필요한 것으로 판단되었다. 간척지 토양 역시 전처리가 필요하다고 판단되었으며, Ca은 예외적으로 알콜 세척 전처리를 한 후 측정한 양이온 {(Exch.
1). 시설재배지 토양과 간척지 토양 모두 그림 a의 기울기 차이가 크게 나타나 전처리가 필요한 것으로 판단되었다 (Fig. 2). 그림 b에서 {(Exch.
시설재배지 토양은 EC_e 4 이하에서 {(Exch. Cations)_total}, {(Exch. Cations)_pw}, {(Exch. Cations)_ref}로 구한 염기포화 도가 비교적 일치하는 경향이었으나 전기전도도가 높을수록 방법 간 구한 BSP는 차이가 컸다. 그러나 {(Exch.
시설재배지와 간척지 토양에 많이 존재하는 1가 이온이 다른 것을 고려하여 시설재배지 토양은 K를 기준으로, 간척지 토양은 Na를 기준으로 비교하였다. 시설재배지 토양은 토양용액 중 Ca²⁺+Mg²⁺에 대한 K⁺의 비율인 PAR을 구하고, 교환성 양이온은 CEC 중 K⁺ 의 비율인 EPP를 구하였는데, 토양용액에서 수용성 칼륨의 비율이 높아질수록 교환성 칼륨의 비율 또한 높아졌고, {(Exch. Cations)_ref}와 {(Exch. Cations)_pw} 모두 비슷한 경향치를 보였다 (Fig. 7). 간척지 토양은 토양용액 중 Ca²⁺+Mg²⁺에 대한 Na+ 의 비율인 SAR이 높아질수록 {(Exch.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	염류집적 토양의 교환성 양이온 측정 시 함량이 높게 평가될 수 있는 이유는?	비염류토양은 확산2중층 밖의 자유용액에 존재하는 수용성 양이온이 적어 교환성 양이온 측정 시 총 양이온을 추출하여 측정해도 오류가 적지만 염류집적 토양은 토양용액 중 수용성 이온이 많기 때문에 수용성 양이온을 제거하지 않을 경우 교환성 양이온함량이 높게 평가될 수 있다 (Menzies and Bell, 1988; So et al., 2006).
	교환성 양이온이란?	교환성 양이온은 토양입자 표면에 전기적 인력으로 흡착된 양이온으로서 식물이 이용할 수 있다. 교환성 양이온을 측정하는 것은 토양비옥도 뿐 아니라 영양소의 공급과 완충용량을 평가하는데 매우 중요하다 (Sumner and Miller, 1996).
	우리나라의 염류집적 토양인 시설재배지와 간척지 토양의 특징은?	우리나라의 염류집적 토양은 크게 시설재배지와 간척지 토양으로 나눌 수 있다. 시설재배지 토양은 유기물이 많고 시비에 의한 비료성분이 많은 반면 간척지 토양은 바닷물에 의한 염, 특히 Na의 집적으로 양이온의 조성과 양이온교환 용량이 다르다 (Kim et al., 1997; Yuk et al.

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Rengasamey, P. and G.J. Churchman. 1999. Soil analysis an interpretation manual: 9. cation exchange capacity, exchangeable cations and sodicity. p.148-149.
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Tucker, B.M. 1985. Laboratory procedure for soluble salts and exchangeable cations in soils. CSIRO Australia, Division of Soils, Technical Paper No.47.
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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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