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문제 정의
- 따라서, 본 연구는 해저 준설토로 충전하여 조성한 방조제 사면에 수림대를 조성하기 위한 기초연구이다. 해저 준설토 식생 기반에 가장 적합한 배수층재를 탐색하고자 배수층재로 주로 사용하는 자갈과 유기성 재료인 수분 보유력이 있는 목질칩, 다양한 입자 크기로 상부층 토양의 충진 억제가 가능한 수피를 이용하였다.
- 본 연구는 새만금 방조제 사면에 수림대 조성을 위한 기반 구축 실험의 하나로 염분 차단 및 배수층재 처리가 토양 변화 및 수목 생육에 미치는 영향을 비교하고자 수행하였다. 토심 150～165cm 사이에 준설토, 특수 조제한 수피, 자갈, 목질칩을 이용하여 염분 차단 및 배수 층을 조성하였다.
- 새만금 사업의 계획에는 녹지축 사업과 수목원 조성 사업, 목재 에너지림 사업 등이 있다(Prime minister's office, 2011). 본 연구에서는 녹지축구성을 위한 연구의 일환으로 수행하였다.
제안 방법
- 3Km 거리에 있다. 2009년 7월, 각 처리구별로 폭 3m, 길이 20m, 깊이 1.65m의 규모로 준설토를 파낸 후 바닥에 15cm 두께로 대조구(준설토), 특수 조제한 수피, 자갈, 활엽수 목질칩을 이용하여 배수 층을 조성하였다(Figure 2). 특수 조제된 수피는 모세관수 상승을 효과적으로 차단할 수 있도록 입경 1cm 이상, 유기성재 70%와 0.
- 토양 수분 함량은 식물 생육에 중요한 요소 중 하나로 토양이 건조하면 수분 장력이 커져 식물 생장 속도가 느려지고, 토양 수분 함량이 지나치게 많으면 산소 결핍으로 식물의 생육이 감소한다(Chae et al., 2006). 2009년과 2012년, 토심에 따른 토양 수분 함량을 관측하였다. 처리 후 토심 120cm에서의 토양 수분 함량은 토심 10cm의 토양 수분 함량보다 활엽수 목질칩 처리구(2.
- kr). 2009년부터 2013년까지 5년간 토심 30cm와 120cm에서 채취한 토양을 풍건한 후 분쇄하여 토양 분석을 시행하였다. 토양 산도(pH)와 전기 전도도(EC)는 공시 토양의 포화 추출액을 이용하여 측정하였으며 토양 내 염분 함량은 Mohr법을 이용하여 측정하였다.
- 토심 150～165cm 사이에 특수 조제된 수피, 자갈, 활엽수 목질칩을 처리하였다. 그 위에 토양개량제를 혼합한 준설토를 충전한 후 각 처리별 곰솔과 팽나무의 생장 차이를 비교하였다.
- 토심 150～165cm 사이에 준설토, 특수 조제한 수피, 자갈, 목질칩을 이용하여 염분 차단 및 배수 층을 조성하였다. 그 후 토양 개량제를 혼합한 준설토를 충전하고, 곰솔과 팽나무를 식재하였다. 배수 층 조성 1년 후, 모든 처리구의 염분 농도와 전기 전도도가 수목 생육 한계치 이하로 감소하여 배수 층 조성이 염분 차단 효과가 있는 것으로 나타났다.
- 배수 층 처리구간의 곰솔과 팽나무의 수고 생장을 조사하였다(Figure 9). 유의수준 5%에서 곰솔은 처리구간 유의차를 보이지 않았으나(p >0.
- 배수 층이 있는 토심 120cm에서 2009년부터 2013년까지 유기물 함량의 변화를 관찰하였다. 모든 처리구의 유기물 함량이 1% 미만이며, 유기물 재료인 수피와 목질칩으로 처리한 배수 층 처리구는 지속해서 유기물의 함량이 증가하였다(Figure 7).
- 임해 매립지의 조성 공법은 일반 토사 매립 공법, 준설토 매립 공법, 일반 토사와 준설토를 혼합한 매립 공법으로 나눌 수 있다. 새만금 간척 사업에는 산지 환경 파괴 및 주변 지역의 토양 채취장 확보 등의 문제를 일으키는 산지 채취토 매립 공법 대신 해저 준설토를 이용하여 메우는 공법으로 설계하였다. 따라서, 새만금 방조제도 해저 준설토로 충전 하였다(Prime minister's office, 2011; Seo, 2012).
- 생존율은 식재 3년 후(2013년)에 생존하고 있는 수목을 대상으로 계산하였으며 수고는 2010년부터 2013년까지 4년간 측정하였다. 수고 생장의 통계 분석은 SAS(Ver.
- 5% 등으로 구성된 것을 시중에서 구매하여 사용하였다. 식생 기반 조성 후 9개월이 지난 2010년 4월에 곰솔(Pinus thunbergii)과 팽나무 (Celtis sinensis) 1년생 묘목을 0.7m 간격으로 처리구 당 각각 15본, 6본씩 식재하였다.
- 본 연구는 새만금 방조제 사면에 수림대 조성을 위한 기반 구축 실험의 하나로 염분 차단 및 배수층재 처리가 토양 변화 및 수목 생육에 미치는 영향을 비교하고자 수행하였다. 토심 150～165cm 사이에 준설토, 특수 조제한 수피, 자갈, 목질칩을 이용하여 염분 차단 및 배수 층을 조성하였다. 그 후 토양 개량제를 혼합한 준설토를 충전하고, 곰솔과 팽나무를 식재하였다.
- 해저 준설토 식생 기반에 가장 적합한 배수층재를 탐색하고자 배수층재로 주로 사용하는 자갈과 유기성 재료인 수분 보유력이 있는 목질칩, 다양한 입자 크기로 상부층 토양의 충진 억제가 가능한 수피를 이용하였다. 토심 150～165cm 사이에 특수 조제된 수피, 자갈, 활엽수 목질칩을 처리하였다. 그 위에 토양개량제를 혼합한 준설토를 충전한 후 각 처리별 곰솔과 팽나무의 생장 차이를 비교하였다.
- 토양 산도(pH)와 전기 전도도(EC)는 공시 토양의 포화 추출액을 이용하여 측정하였으며 토양 내 염분 함량은 Mohr법을 이용하여 측정하였다. 토양 함수율은 각 처리구별로 토심 10cm, 50cm, 120cm와 배수 층 하부인 180cm에 설치한 토양 수분 측정 센서(Enviro smart, Sentec, 호주) 를 이용하여 1시간 간격으로 측정하였다. 2009년 7월부터 2012년 6월까지 토심 10cm 깊이의 데이터와 2009년 7월, 2012년 6월 토심별 자료를 분석하였다.
- 따라서, 본 연구는 해저 준설토로 충전하여 조성한 방조제 사면에 수림대를 조성하기 위한 기초연구이다. 해저 준설토 식생 기반에 가장 적합한 배수층재를 탐색하고자 배수층재로 주로 사용하는 자갈과 유기성 재료인 수분 보유력이 있는 목질칩, 다양한 입자 크기로 상부층 토양의 충진 억제가 가능한 수피를 이용하였다. 토심 150～165cm 사이에 특수 조제된 수피, 자갈, 활엽수 목질칩을 처리하였다.
대상 데이터
- 토양 함수율은 각 처리구별로 토심 10cm, 50cm, 120cm와 배수 층 하부인 180cm에 설치한 토양 수분 측정 센서(Enviro smart, Sentec, 호주) 를 이용하여 1시간 간격으로 측정하였다. 2009년 7월부터 2012년 6월까지 토심 10cm 깊이의 데이터와 2009년 7월, 2012년 6월 토심별 자료를 분석하였다.
- 새만금 지역의 기온과 강수량은 기상청의 자료를 이용하였다. 기온은 군산시 성산면에 있는 기상관측소에서 측정한 자료이고 강수량은 기상청의 AWS에서 얻은 자료로 시험지와는 약 17km 떨어져 있는 전라북도 군산시 옥도면 비안도리에 위치한다. 연 평균 기온은 12～13°C로 나타났다.
- 본 연구는 전라북도 군산시 비응도동 새만금 방조제 내측에 조성된 5% 경사지에서 수행하였으며 시험지는 군산 기점(비응도동)에서 약 1.3Km 거리에 있다. 2009년 7월, 각 처리구별로 폭 3m, 길이 20m, 깊이 1.
- 새만금 방조제의 기상자료는 2009년 1월부터 2013년 12월 기간 동안의 기상청 수집 자료[강수량-AWS(새만금), 기온-기상대(군산)]를 이용하였다(http://www.kma.go.kr). 2009년부터 2013년까지 5년간 토심 30cm와 120cm에서 채취한 토양을 풍건한 후 분쇄하여 토양 분석을 시행하였다.
- 새만금 지역의 기온과 강수량은 기상청의 자료를 이용하였다. 기온은 군산시 성산면에 있는 기상관측소에서 측정한 자료이고 강수량은 기상청의 AWS에서 얻은 자료로 시험지와는 약 17km 떨어져 있는 전라북도 군산시 옥도면 비안도리에 위치한다.
- 토양 개량제의 혼합량은 토심 0～20cm 구간은 60kg m-3, 토심 20～70cm는 40kg m-3, 토심 70～150cm는 20kg m-3이다(Figure 1). 토양 개량제는 칼슘-마그네슘 화합물 45%, 철-알루미늄 화합물 1%, 규소 화합물 5%, 식물성 유기물 45%, N-P-K 화합물 3.5%, 미생물 0.5% 등으로 구성된 것을 시중에서 구매하여 사용하였다. 식생 기반 조성 후 9개월이 지난 2010년 4월에 곰솔(Pinus thunbergii)과 팽나무 (Celtis sinensis) 1년생 묘목을 0.
데이터처리
- 생존율은 식재 3년 후(2013년)에 생존하고 있는 수목을 대상으로 계산하였으며 수고는 2010년부터 2013년까지 4년간 측정하였다. 수고 생장의 통계 분석은 SAS(Ver. 9.3)를 이용하여 일원 배치 분산 분석(ANOVA)과 사후 검증(Duncan test)을 하였다.
이론/모형
- 2009년부터 2013년까지 5년간 토심 30cm와 120cm에서 채취한 토양을 풍건한 후 분쇄하여 토양 분석을 시행하였다. 토양 산도(pH)와 전기 전도도(EC)는 공시 토양의 포화 추출액을 이용하여 측정하였으며 토양 내 염분 함량은 Mohr법을 이용하여 측정하였다. 토양 함수율은 각 처리구별로 토심 10cm, 50cm, 120cm와 배수 층 하부인 180cm에 설치한 토양 수분 측정 센서(Enviro smart, Sentec, 호주) 를 이용하여 1시간 간격으로 측정하였다.
성능/효과
- 지표면과 가장 가까운 토심 10cm의 토양 수분의 함량은 Table 1과 같다. 강수량이 가장 높았던 7월과 8월에는 특수 조제 수피 처리구와 활엽수 목질칩 처리구 또한 연중 가장 높은 토양 수분 함량을 보였다. 이러한 결과는 2008년과 2009년에 강수량이 가장 많은 7월에 월평균 토양 수분 함량이 높았다는 Hong et al.
- 토양 수분 함량은 특수 조제 수피 처리구에서 배수 층 아래보다 위에서 토양 수분 함량이 높게 나타나 수분 이동 차단 효과가 뚜렷한 것으로 나타났다. 곰솔의 수고 생장량은 처리구간 유의차가 나타나지 않았으나 팽나무의 수고 생장은 특수 조제 수피 처리구에서 가장 우수한 것으로 나타났다. 따라서 새만금 방조제 사면 개활지에 곰솔을 식재할 경우에는 배수 층 처리를 하지 않아도 될 것이 지만, 팽나무의 경우에는 수피를 이용한 염분 차단 및 배수 층을 조성하는 것이 수목 생장에 도움이 될 것으로 판단된다.
- 이 결과는 처리구조성 후 1년 이내에 토양 내 염류의 함량이 수목 생장 한계치보다 낮아져 식물 생육에 적합하게 변한 것을 뜻한다. 따라서 처리 종류에 상관없이 배수 층의 조성은 토양의 EC를 조절하는데 효과적인 것으로 나타났다.
- 모든 처리구의 곰솔과 팽나무의 생존율은 100%로 나타나 배수층재 처리 효과를 비교하는데 토양 양분 상의 문제가 없는 것으로 나타났다.
- 배수 층이 있는 토심 120cm에서 2009년부터 2013년까지 유기물 함량의 변화를 관찰하였다. 모든 처리구의 유기물 함량이 1% 미만이며, 유기물 재료인 수피와 목질칩으로 처리한 배수 층 처리구는 지속해서 유기물의 함량이 증가하였다(Figure 7). 특히 2012년부터 2013년도 특수 조제 수피 처리구의 유기물 함량이 다른 배수층재 처리구보다 증가한 것은 유기물인 수피가 부숙하여 유기물의 함량이 증가한 것으로 판단된다.
- , 2012). 배수 층 상부인 토심 120cm와 하부인 180cm 간의 토양 수분 함량은 180cm에서 자갈 처리구, 활엽수 목질칩 처리구, 대조구(준설토 처리구), 특수 조제 수피 처리구 각각 1.7배, 1.5배, 1.3배, 0.7배 수준이었으며, 3년 후에는 대조구(준설토 처리구), 활엽수 목질칩 처리구, 특수 조제 수피 처리구, 자갈 처리구 각각 2배, 1.1배, 0.9배, 0.8배 수준으로 나타났다(Figure 6). 토심 120cm의 토양 수분 함량이 토심 180cm에서 보다 높은 것은 수피의 직경이 작고 수분 보유능을 가지는 특성으로 중력수와 지하수의 수분을 저장하여 물의 하향, 상향 이동을 차단했기 때문으로 판단된다(Brady and Weil, 2010).
- 그 후 토양 개량제를 혼합한 준설토를 충전하고, 곰솔과 팽나무를 식재하였다. 배수 층 조성 1년 후, 모든 처리구의 염분 농도와 전기 전도도가 수목 생육 한계치 이하로 감소하여 배수 층 조성이 염분 차단 효과가 있는 것으로 나타났다. 배수 층 조성 3년 후, 특수 조제 수피 처리구를 제외한 나머지 처리구는 수목 생육 한계치 염분 농도 0.
- 배수 층 조성 1년 후, 모든 처리구의 염분 농도와 전기 전도도가 수목 생육 한계치 이하로 감소하여 배수 층 조성이 염분 차단 효과가 있는 것으로 나타났다. 배수 층 조성 3년 후, 특수 조제 수피 처리구를 제외한 나머지 처리구는 수목 생육 한계치 염분 농도 0.05%, EC 4dS m-1 이하였지만 염분 농도 값이 증가하는 경향을 띄어 염의 재 축적이 우려되었다. 토양 수분 함량은 특수 조제 수피 처리구에서 배수 층 아래보다 위에서 토양 수분 함량이 높게 나타나 수분 이동 차단 효과가 뚜렷한 것으로 나타났다.
- 유의수준 5%에서 곰솔은 처리구간 유의차를 보이지 않았으나(p >0.05) 팽나무는 식재 2년 이후부터 처리구간 유의한 생장 차이가 나타났다(Figure 8).
- 1dS m-1으로서 모든 처리구에서 나타나 수목 생장 한계치인 4dS m-1(Brady and Weil, 2010) 보다 높았으나 조성 1년 후에는 모든 처리구에서 1dS m-1이하로 감소하였다(Figure 4). 이 결과는 처리구조성 후 1년 이내에 토양 내 염류의 함량이 수목 생장 한계치보다 낮아져 식물 생육에 적합하게 변한 것을 뜻한다. 따라서 처리 종류에 상관없이 배수 층의 조성은 토양의 EC를 조절하는데 효과적인 것으로 나타났다.
- 2009년과 2012년, 토심에 따른 토양 수분 함량을 관측하였다. 처리 후 토심 120cm에서의 토양 수분 함량은 토심 10cm의 토양 수분 함량보다 활엽수 목질칩 처리구(2.7배), 대조구(준설토 처리구, 2.4배), 특수 조제 수피 처리구(2.1배), 자갈 처리구(1.2배) 순이며, 3년 후 활엽수 목질칩처리구(3.0배), 특수 조제 수피 처리구(2.9배), 자갈 처리구(2.5배), 대조구(준설토 처리구, 0.7배) 순으로 나타났다 (Figure 6). 강우의 영향이 있음에도 불구하고 처리구 모두 심토보다 표토에서 낮은 수분 함량을 보인 것은 토양수의 하향 이동 또는 증발산으로 인한 지표의 수분 손실(Jo et al.
- 05% 보다 낮은 염분 농도를 보였고 조성 1년 후에는 특수 조제 수피 처리구도 수목 생육 한계치보다 낮은 수치를 보였다(Figure 5). 토심 120cm의 경우에는 모든 처리구에서 2009년부터 2012년까지 염분 농도가 감소하는 경향을 보였으나, 2012년 후부터 특수 조제 수피 처리구를 제외한 모든 처리구에서 기준치 안에서 염분 농도가 상승하는 경향을 보였다(Figure 5). 염분 농도의 증가는 강우나 해풍, 해무에 의해 표층에 집적된 염분의 하향 이동에 의한 것인지 심토에 있던 염분의 상승에 의한 것인지는 불확실하지만, 염분 상승의 가능성이 있음이 추측된다.
- 05%, EC 4dS m-1 이하였지만 염분 농도 값이 증가하는 경향을 띄어 염의 재 축적이 우려되었다. 토양 수분 함량은 특수 조제 수피 처리구에서 배수 층 아래보다 위에서 토양 수분 함량이 높게 나타나 수분 이동 차단 효과가 뚜렷한 것으로 나타났다. 곰솔의 수고 생장량은 처리구간 유의차가 나타나지 않았으나 팽나무의 수고 생장은 특수 조제 수피 처리구에서 가장 우수한 것으로 나타났다.
- 토심 120cm의 토양 수분 함량이 토심 180cm에서 보다 높은 것은 수피의 직경이 작고 수분 보유능을 가지는 특성으로 중력수와 지하수의 수분을 저장하여 물의 하향, 상향 이동을 차단했기 때문으로 판단된다(Brady and Weil, 2010). 한편 모든 처리구의 토양 수분함량은 식물의 최적 함수량 60～80% 보다 낮은 12～55%와 4～37%의 범위로 수목이 생육하는데 어려운 환경으로 판단되었다. 따라서 준설토로 메운 지역에 보수성이 있는 재료를 이용한 배수 층을 조성하면, 물의 하향 이동을 차단함으로써 토양 수분 보수력을 높일 수 있을 것으로 기대된다.
후속연구
- 곰솔의 수고 생장량은 처리구간 유의차가 나타나지 않았으나 팽나무의 수고 생장은 특수 조제 수피 처리구에서 가장 우수한 것으로 나타났다. 따라서 새만금 방조제 사면 개활지에 곰솔을 식재할 경우에는 배수 층 처리를 하지 않아도 될 것이 지만, 팽나무의 경우에는 수피를 이용한 염분 차단 및 배수 층을 조성하는 것이 수목 생장에 도움이 될 것으로 판단된다.
- 한편 모든 처리구의 토양 수분함량은 식물의 최적 함수량 60～80% 보다 낮은 12～55%와 4～37%의 범위로 수목이 생육하는데 어려운 환경으로 판단되었다. 따라서 준설토로 메운 지역에 보수성이 있는 재료를 이용한 배수 층을 조성하면, 물의 하향 이동을 차단함으로써 토양 수분 보수력을 높일 수 있을 것으로 기대된다.
- Kim(2010)은 한국 남해안 지대별 토양 염분도와 출현 수종을 분석한 결과, 전 지대에서 중요도가 높다고 판단되는 수종 중에 팽나무가 포함되어 염분에 강한 것으로 생각된다고 하였다. 본 연구도 곰솔과 팽나무를 이용한 조림은 방풍의 효과를 기대할 수 있을 것으로 판단된다.
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