토양은 직 간접적으로 인간의 삶과 질에 영향을 미치게 된다. 일반적으로 비옥한 토양을 가진 지역은 척박한 지역에 비해 상대적으로 풍요한 삶을 누리게 되며 풍습, 관습, 문화 등이 달라진다. 제주지역은 육지부와 기후가 다르지만 토양은 더욱 다르다. 특히 좁은 제주도 내에서도 지역마다 자연비옥도와 토지생산성이 달라서 화학비료가 없었던 과거에는 토양의 성질이 마을의 형성, 풍습, 제사습관 등에 직접적으로 영향을 미쳤을 것으로 보고 있다. 제주해역은 대만에서부터 폭 60km의 구로시오(黑潮) 해류가 3노트의 속도로 흐르다가 나뉘어 지는 기점이다. 이 해류는 옛사람들이 육지에서 제주로 해류를 거슬러 오는 것을 매우 힘들게 하였으며, 제주만의 독자적인 문화와 풍습을 낳게 하는 원인이 되었다. 제주에서 고고학, 민속학을 연구하는 인문 사회학자들이 갖고 있는 의문은 동서 73km, 남부 31km, 면적 $1,825\;km^2$의 작은 섬에서 고인돌과 유적이 발견되는 지역이 한정되어 있고, 지역마다 풍습과 민요가 다르다는 것이다. 심지어 1 km 이내의 짧은 거리의 마을도 다른 것이 매우 많다. 필자는 우연히 '90년대 말 인문 사회학자와 유적, 풍습 등을 조사하는 과정에서 제주를 설명하는 데 토양학적인 접근이 인문 사회분야의 여러 가지 의문점을 풀어내는데 중요한 실마리를 제공하고 있다는 것을 알았다. 그 내용의 일부를 강의에 이용하였으며, 원고 작성방식도 인문학 방식을 많이 따랐다.
본 연구는 축분 퇴비시용에 따른 토양중 양분행동 양상을 구명하기 위하여 직경 30 cm 높이 1 m의 PVC pot에 화산회(구좌통) 토양과 비화산회(애월통) 토양을 충진하고 표토 20 cm 깊이로 계분 부숙퇴비, 돈분 부숙퇴비, 우분 부숙퇴비를 0, 50, 100, 150 ton/ha 해당량을 시용한 후 210일이 경과한 후 토양시료를 채취하여 풍건한 후 가축분 퇴비 처리에 따른 토양중 인산, 칼리 및 마그네슘의 유효화율을 조사한 결과는 다음과 같다. 가축분 퇴비의 시용은 통양중 유기물을 $23\sim111$, 질소 $80\sim450$ ton/ha 해당량을 시용하는 효과가 있었다. 가축분 퇴비의 시용에 따른 인산의 유효화율 변화는 $1.6\sim91.7%$로 가축분 종류에 따른 차이가 매우 컸는데 토양별로 비화산회 토양이 화산회토양에 비하여 월등히 큰 것을 알 수 있었다. 칼리의 유효화율 변화는 $22\sim94%$ 범위로 가축분의 종류 및 시용량에 따라 차이가 컸는데 가축분 종류에 따른 유효화율은 계분 부숙퇴비, 우분 부숙퇴비, 돈분 부속퇴비의 순으로 컸다. 칼슘의 유효화율은 화산회 토양은 $38\sim93%$ 비화산회 토양은 $9\sim90%$ 범위로 가축분 종류 및 토양의 특성에 따른 차이가 컸는데 가축분 종류별로 살펴보면 계분 부숙퇴비, 우분 부숙퇴비, 돈분 부숙퇴비의 순으로 컸다.
가축분 퇴비의 연속적인 과디시용은 토양중의 각종 양분과 염류의 집적을 유도하여 토양의 악화를 초래 할 수 있다. 이러한 현상은 특히, 시설원예 재배지에서 발생하기 쉬운 것으로 알려져 있으나 퇴비 시용 후 퇴비유래 양분의 토양중 거동에 관한 연구는 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 제주도에 주로 분포하고 있는 하산회토양(구좌통) 및 비화산회토양(애월통)에 시용한 가축분 퇴비(계분, 우분 및 돈분)의 질소, 인산, 칼리 및 염류의 토양중 거동을 파악하기 위하여, 토양시용 180일 후에 토층별($0{\sim}30$, $31{\sim}60$및 $61{\sim}90\;cm$)로 토양을 채취하여 토양화학성을 조사하였다. 가축분(계분) 퇴비 시용 후 질산태질소의 토양 중 거동을 검토한 결과 화산회토양의 경우, 질산태질소는 90 cm 범위의 토층까지 이동하였으나, 비화산회토양의 경우에는 $0{\sim}60\;cm$ 범위의 토층에 주로 분포하고 있었다. 인산의 경우, 화산회토양에서는 작물의 뿌리가 주로 분포하는 작토층 ($0{\sim}30\;cm$)에서 다량 검출되었으며, 화산회토양에서는 90 cm 범위의 토층에 까지 이동하였으나, 비화산회토양에서는 60 cm 범위의 토층까지 이동하는데 그쳤다. 토양의 염류농도의 경우 화산회토양에서는 주로 $0{\sim}60\;cm$ 범위에서 높은 농도로 검출된 반면, 비화산회토양에서는 토층에 따른 큰 차이를 인정할 수 없었을 뿐만 아니라, 화산회토양에 비하여 현저히 낮은 수준이었다.
본 연구는 제주지역 농경지 이용유형과 토양특성별 미생물체량과 탈수소효소활성을 평가 하고자 수행하였다. 제주지역 밭(50), 과수원(50), 논(30), 시설재배(30) 토양을 3월에 채취 후 토양화학성과 탈수소효소활성, 미생물체량을 분석하였다. 밭 토양의 평균 pH는 6.3이었고 과수원, 시설재배지 토양은 조사지점간에 화학성분 함량의 차이가 크게 나타났다. 돈분퇴비를 시용하는 감귤재배농가의 토양 내 아연과 구리함량은 증가하는 경향을 보였다. 토양 탈수소효소활성과 미생물체량은 농경지 이용유형에 상관없이 비화산회 토양이 화산회토양보다 높았다. 탈수소효소활성은 밭 토양이 과수원, 논, 시설재배지 토양보다 2-4배 이상 높았고 비화산회토의 밭토양은 38.7 ug TPF $24^{h-1}g^{-1}$를 나타냈다. 미생물체량은 시설재배지 토양이 가장 많았으며 시설재배지 비화산회토양은 216.8 $mg\;kg^{-1}$였다. 시설재배지의 비화산회토양은 탈수소효소활성과 토양유기물($R^2$=0.59), 아연($R^2$=0.65), 구리($R^2$=0.66)의 함량간에 높은 정의 상관관계를 보였다. 화산회토의 밭토양은 유기물함량과 탈수소효소 활성간에 높은 부의상관관계($R^2$=0.57)를 나타냈다.
본 연구에서 제주의 화산회토와 비화산회토에서 난지형 마늘인 남도 마늘과 대서 마늘을 재배하여 토양 및 마늘의 성분을 비교 분석하였다. 남도 마늘을 재배한 화산회토양에서는 전기전도도 및 가용성 황 함량이 높았으며 대서 마늘을 재배한 화산 회토양에서는 유기물함량 및 총 질소함량이 높게 나타났다. 남도 마늘을 재배한 비화산회토의 경우 가용성 인 함량이 높게 나타났다. 화산회토에서 재배한 남도 마늘의 경우 가용성고형물 및 알리신 함량이 높았으며, 화산회토에서 재배한 대서 마늘의 경우 환원당 함량이 높게 나타났다. 또한 제주에서 재배된 마늘의 대량원소 함량은 칼륨이 가장 높았으며 다음으로 황, 마그네슘, 칼슘 및 나트륨 순이었으며 미량원소의 경우 철, 아연, 망간, 구리 순이었다. 이러한 결과는 고품질 마늘 생산을 목표로 하는 재배농가들에게 유용한 정보를 제공하게 될 것이다.
Volcanic Ash Soils are widely distributed in Jeju island, and constitute the important upland soils which are either presently being cultivated or are suitable for reclaiming. The characteristics of Volcanic Ash Soils according to data made available by previous studies in Jeju and the outside of the country are as following: The most conspicuous mineralogical property is the presence of amorphous mineral colloids. The colloids have large and highly reactive surface to which the common physical and chemical properties are related. Soils are low in bulk density and higher both in porosity and permeability. Accumulation of humus in the upper part of soil is found in great quantity. Cation exchange capacity is high mainly due to high humus content, but the absorbing intensity of ammonium and potassium is weaker than that of crystalline clays. The phosphate absorption coefficient is extremely high and deficiency of minor element may occur both crops and animals. Soils are densely populated with actinomycetes and anaerobic bacteria. Nitrification and activity of urease are distinctly stronger than that of non-Volcanic Ash Soils.
The effect of soil forming factors on the pedogenesis of basaltic volcanic ash soils and the influence of allophane material on soil properties have been investigated on 5 chronosequence soils situated from at the near sea coast up to the foot slope of Mt. Halla in Jeju Island. Time seems to be the important soil forming factor which today differentiates soil of the Island. Songag and Donghong soils developed in lower elevations are older and somewhat less influenced by ash shower. However, soils developed at higher elevations, Pyeongdae and Heugag, are rather younger and strongly influence by the ash. It is also proved that the parent materials are very heterogeneous. They mainly are basaltic with some contamination of acidic volcanic ashes and continental aeolian deposits where a considerable amount of quartz encountered in most soils studied. Many physico-chemical properties of soil, such NaF pH, phosphate sorption power, pH and extractable acidity are parameters to differentiate andepts and non-andeptic soils.
본 연구는 가축분 퇴비시용에 따른 토양중 양분행동 양상을 구명하기 위하여 직경 30 cm 높이 1 m의 PVC pot에 화산회 토양과 비화산회 토양을 충진하고 표토 20 cm 깊이로 우분 부숙퇴비, 돈분 부숙퇴비 및 계분 부숙퇴비를 0, 50, 100, 150 ton/ha 해당량을 시용한 후 210일차에 토양을 분석하여 가축분 퇴비 처리에 따른 토양의 EC와 질산태질소 함량 및 유효인산의 변화를 조사한 결과는 다음과 같다. 1. 가축분 부숙퇴비의 시용은 토양중 EC를 증가 시켰는데 계분 부숙퇴비는 시용량이 증가할수록 현저하게 증가하였다. 2. 가축분 퇴비의 시용에 따른 질산태질소의 함량 증가량은 계분 부숙퇴비는 시용량이 증가함에 따라 현저하게 증가한 반면 우분 부숙퇴비 및 돈분 부숙퇴비는 완만하게 증가하였다. 3. 유효인산의 함량변화는 화산회 토양의 경우 가축분 퇴비의 시용량이 증가하여도 인산 함량의 변화는 거의 없었으나 비화산회 밭 토양의 경우는 가축분 퇴비의 시용으로 인산함량이 증가하였는데 특히 계분 부숙퇴비는 시용량이 증가함에 따라 현저하게 증가하였다.
제주지역의 화산회토양과 비화산회토양에서 감자재배시에 돈분액비를 시용하였을 때 감자의 생산성, 토양화학성 및 침투수의 특성에 미치는 영향을 구명하기 위하여 수행하였다. 초장과 줄기 굵기는 화산회토양과 비화산회토양에서 화학비료구와 돈분액비 시용구간에 차이가 나타나지 않았다. 총수량과 상품수량은 화학비료구와 돈분액비 시용구간에 유의적인 차이가 없었다. 화산회토양과 비화산회토양의 토양 pH는 돈분액비 시용구가 화학비료 시용구보다 높았다. 치환성 칼륨함량은 돈분액비 100%구에서 과다하게 축적되었으나, 화학비료 100%구와 화학비료 50%+돈분액비 50%구와는 차이가 없었다. 유효인산, 치환성 칼슘과 마그네슘은 처리 간에 차이가 없었다. 화산회토양과 비화산회토양에서 토양 70 cm 깊이에서 채취한 침투수의 질산태질소 농도는 무비구가 가장 낮았다. 화산회토양에서 질산태질소 용탈은 시험초기부터 이루어진 반면, 비화산회토양에서 질산태질소 용탈은 생육중기인 10월 8일까지 계속적으로 증가되었고, 두 토양의 돈분액비 100%구에서 높은 경향이었으나, 화학비료구와 돈분액비 시용구간에 큰 차이는 없었다. 결론적으로 화학비료 50%와 돈분액비 50%를 혼합사용하면 감자생육, 토양비옥도 및 침투수의 질산태질소 함량은 화학비료 100%구와 차이가 없기 때문에 화학비료 일부를 돈분액비로 대체할 수 있을 것으로 판단된다.
최근 편리함과 측정의 정확성으로 인해 Capacitance sensor가 토양수분 연구나 물관리에 국제적으로도 널리 이용되고 있다. 이 연구는 Capacitance sensor (EnviroSCAN, Sentek Ltd.)가 화산회토양이 많이 분포하는 제주도 지역에서도 활용성이 있는 지를 알아보기 위해 유기물함량이 다른 제주도의 대표적인 토양 종류를 이용하여 Calibration 시험을 수행하였다. 시험 결과 화산회토양에서는 비화산회토양과 달리 센서의 Scaled frequency와 토양의 용적수분함량 간에 Calibration식이 로그식 형태로 나타내는 것이 일반적으로 적용되는 지수식 형태로 나타내는 것보다 상관이 더 높게 나타났다. 또한 화산회토양이 많이 분포하는 지역에 서는 토양수분함량이 높아 습하거나 매우 적어 건조할 경우에는 Capacitance sensor에 의한 수분함량 측정값이 건조기를 이용한 수분함량 값보다 과소하게 측정될 수 있었다. Capacitance sensor를 이용하여 화산회토양에서 토양 수분함량을 정확하게 측정하기 위해서 Calibration식에 적용될 수 있는 현실적인 계수값을 제시하였다. 또 현재 이용되는 EnviroSCAN capacitance probes의 활용성을 제고하기 위해서 계수값을 유기물함량별로 추정하는 식을 제시 하였다. Capacitance sensor를 이용하여 토양수분함량을 정확하게 측정하기 위해서는 사전에 토양의 공극분포, 유기물함량, EC 등 측정여건을 파악하여 조절하는 것이 필요하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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