토양과 관련된 과학 지식
토양의 공극률과 투수성, 생성 과정 등 토양과 관련된 간단한 과학적 지식에 대해 알아보겠다.
1. 토양의 공극률
토양 입자사이에는 틈이 존재하는데, 이를 ‘토양의 공극’이라 하고, 토양의 총부피에 대한 공극의 부피비를 공극률이라고 한다. 토양의 공극률은 토양을 이루는 입자의 고른 정도와 관계가 있다. 다음과 같이 10cm 정육면체에 각각 지름 5cm의 입자, 지름 2.5 cm의 입자들이 고르게 들어 있는 토양의 총공극은 같다. 하지만 입자의 크기가 다양하지면 총공극은 작아진다.
따라서 공극률은 토양 입자의 고른 정도에 따라 달라진다. 점토는 입자 크기가 작고 고르기 때문에 공극률이 크고, 입자 크기가 큰 모래나 자갈로 이루어진 토양일수록 공극 사이에 작은 입자들이 섞여 있는 경우가 많기 때문에 공극률은 작아진다.
2. 토양의 투수성
토양의 공극 사이로 액체가 통과할 수 있는 정도를 투수성이라고 한다. 일반적으로 공극이 크면 투수성도 커진다. 특히 알갱이의 크기와 모양이 비교적 일정한 모래로 이루어진 토양에서 투구성이 크다. 하지만 점토처럼 세립질 토양에서는 공극률은 크지만 액체의 표면 장력 때문에 투수성은 작아진다. 즉, 공극의 규모가 큰 상태에서 공극률이 클 때 투수성도 커진다.
3. 토양의 생성 과정
지표에 노출된 암석은 물과 공기, 기온 변화, 생물의 작용 등으로 인하여 풍화 작용이 일어난다. 풍화 작용이 오랫동안 지속되면 암석은 잘게 부서지고 성분이 변하면서 식물이 자랄 수 있는 흙이 되는데, 이것을 토양이라고 한다. 일반적으로 덥고 습한 곳은 풍화가 잘 일어나기 때문에 두꺼운 토양이 생성된다.
- 기반암: 토양이 생성될 때 근원이 되는 암석으로, 풍화나 침석을 받기 전의 단단한 결정질 암괴이다.
- 모질물: 기반암이 풍화되면서 떨어져 나온 돌조각이나 모래로 이루어졌으며, 기반암과 거의 유사한 성분을 갖는다.
- 표토: 모질물이 잘게 부서지고, 식물이 자라면서 표토가 만들어진다. 그리고 표토에서는 부식물과 섞여 부식토가 생성된다.
- 심토: 표토층에서 씻겨 내려온 점토 광물과 물에 녹아 아래로 이동한 용해 물질이 포함된 층이다.
- 토양의 단면 모습은 기반암, 모질물, 심토, 표토 순이지만 실제로 토양의 생성 순서는 기반암, 모질물, 표토, 심토 순으로, 심토가 가장 늦게 생성된다.
4. 토양의 색
토양의 색은 다양하게 나타난다. 어떤 토양은 거의 검은색(산화 망가니즈 성분에 의함)이고, 어떤 토양은 거의 흰색(방해석과 같은 탄산염 물질에 의함)이기도 하다. 흙의 색은 장소마다 다르고, 인접한 토양들도 층마다 색이 다르다. 대부분 토양의 색은 토양 입자를 감싸고 있는 산화철이나 유기 물질의 색에 의해서 나타나며, 유기 물질에 의해 토양은 어두운 색을 나타낸다. 심토층에서는 유기 물질이 적고 암석을 구성하는 광물들과 광물들의 화학 작용의 영향을 크게 받기 때문에 노란색, 빨간색, 갈색 등의 색을 볼 수 있다.
5. 흙의 종류
- 부엽토: 작은 나뭇가지나 낙엽 등이 흙 속 미생물에 의해 부패되어 만들어진 흙이다.
- 상토(배양토): 유기물이 풍부한 갈색의 가벼운 흙이다.
- 마사토: 화강암이 풍화하여 생성된 흙이다.
- 피트모스: 이끼가 습지에 퇴적되어 만들어진 흙
- 펄라이트: 진주암을 가열, 팽창하여 만든 인공 토양이다.
6. 바위나 돌이 흙이 되는 과정
바위틈에 스며든 물이 겨울에 얼었다 녹거나 바위틈에서 자라는 나무뿌리가 점점 커지면서 조금씩 바위틈을 벌립니다. 이러한 작용을 오랜 시간 동안 받아서 서서히 바위가 부서지고, 작고 부서진 알갱이와 부식물이 섞여서 흙이 된다.
7. 물 빠짐이 빠른 흙에서는 식물이 잘 자랄 수 없다?
식물에 따라 물을 좋아하는 경우도 있고, 반대로 물을 싫어하는 식물도 있다. 선인장은 사막에서도 잘 자라는 식물로 물기가 많은 곳에서는 잘 자라지 못한다. 따라서 물 빠짐이 느린 흙에서만 식물이 잘 자란다 것은 오개념이다. 즉, 물 빠짐이 빠른 흙이 모든 식물의 성장에 나쁜 것이 아니며, 식물에 따라 성장에 좋은 흙의 종류는 다르다.