제주도 안디졸(Andisol) 토양 분포지역 중 화산성 쇄설물과 현무암으로부터 기원된 두 토양의 Bo층을 대상으로 완충능력을 계산하고 토양의 알루미늄 용해도가 완충능력에 미치는 영향을 연구하였다. 주상실험 결과는 pH 6.0과 4.0 부근에서 완충작용이 일어남을 보여 주며, 현무암기원의 토양보다 화산쇄설암기원 토양의 완충능력이 더 큰 것으로 나타났다. 다양한 pH조건에서의 배치평형실험 결과 다량의 알루미늄 함유 광물상을 갖는 제주도 안디졸 토양 Bo층에서의 알루미늄 거동은 $Al(OH)_3$, 이모골라이트 혹은 프로토-이모골라이트 등의 고상에 주로 영향을 받는 것으로 나타났다. Bo층 토양의 광물조성, 배치 평형실험결과, 그리고 주상실험 결과를 종합해 볼 때, pH 4.0 부근에서 나타나는 뚜렷한 완충능력($\beta$)은 깁사이트 및 프로토-이모골라이트의 용해도 특성에 의해서 좌우되는 것으로 해석된다. pH 6.0 내외의 완충작용은 규산염광물의 용해도 및 염기성양이온의 양이온교환반응에 의해 진행되고 있으나, 낮은 염기성 포화도는 토양산성화가 더 진행될 경우 이러한 완충효과가 오래 지속되지 못할 것임을 지시한다.
Soil acidification challenges global food security by adversely influences soil fertility and agricultural productivity. Carbonized agricultural residues present a sustainable and ecofriendly way to recycle agricultural waste and mitigate soil acidification. We evaluated the effects of organic amendments on lettuce growth and soil chemical properties in two soils with different pH levels. Carbonized rice husk was produced at 600℃ for 30 min and rice husk was treated at 1% (w·w-1). Carbonized rice husk increased soil pH, electrical conductivity, total carbon content, and nitrogen content compared with untreated and rice husk treatments. Furthermore, this study found that lettuce growth positively correlated with soil pH, with increasing soil pH up to pH 6.34 resulting in improved lettuce growth parameters. Statistical correlation analysis also supported the relationship between soil pH and lettuce growth parameters. The study findings showed that the use of carbonized rice husk increased the constituent elements of lettuce, such as carbon, nitrogen, and phosphate content. The potassium content of lettuce followed a similar trend; however, was higher in acidic soil than that in non-acidic soil. Therefore, improving the pH of acidic soil is essential to enhance agricultural productivity. It is considered advantageous to use agricultural residues following pyrolysis to improve soil pH and agricultural productivity.
Burkholderia anthina R-4183, Burkholderia diffusa R-15930 and Burkholderia stabilis LMG 14294 isolated from green house soils (Gongju-Gun area, South Korea) were characterized and their phosphate solubilizing ability was assessed. Under in vitro culture conditions, all three species were proved to be effective in solubilizing phosphates in varying degrees. Strain Burkholderia anthina exhibited the highest phosphate solubilization in NBRIP medium ($665{\mu}g\;ml^{-1}$) followed by Burkholderia diffusa ($630{\mu}g\;ml^{-1}$) and Burkholderia stabilis ($578{\mu}g\;ml^{-1}$). However, solubilization of $FePO_4$ and $AlPO_4$ was found to be poor in all the strains. Acidification by means of gluconic and oxalic acids accumulation in the culture medium could be the possible mechanism responsible for phosphate solubilization. Glucose at the rate of 3% was found be the best carbon source for Burkholderia anthina while other two Burkholderia species showed maximum phosphate solubilization at 2% of glucose. In the case of nitrogen sources, ammonium and nitrate were equally effective in solubilizing phosphates by Burkholderia species. Despite a slight decrease in phosphate solubilization observed at increasing temperature, all three Burkholderia species could withstand a temperature of $30-35^{\circ}C$, pH at the range of 7-9 and the presence of NaCl (up to 2.5%) without much compromising the phosphate solubilization. As shown with potted mung bean seedlings, all the three isolates could enhance soil fertility and plant growth indicating their great potential to be used as bio-inoculants.
This study is for extent of polluted area by acid mine drainage from the Daeseong coal mine, Keumsan. Black shales of the Changri Formation containing the Daeseong coal mine are geochemically similar to those from the North America as well as Europe. Comparing with geochemical compositions and relative ratios, coal bearing and non-coal bearing soils are similar to the stream sediments influenced and not influnced by the acid mine drainage, respectively. These characteristics suggest that acidification of the soils and of the stream sediments are related to the the coal bearing black shale. Soil waters beneath the coal bearing soil have low pH and high cation contents than those beneath non-coal bearing soil, suggestive of extractions of cations with increasing oxidizations within the soils. Surface waters show that those influenced by the acid mine drainage are low pH, and have high $SO_4{^{2-}}$, $Mg^{2+}$, $Fe^{2+}$, Mn and slightly lower DO, suggesting that heavy pollutions have been progressed in these area. Geochemical comparisons between the polluted surface water and adjacent black shales suggest that pollutions of the surface water are related to the black shales.
Mining activity in the Gubong gold mine started in 1908 and lasted up to recent days. Heavy metals derived from the activity may be porentially toxic to human life and envirinment of this area. Because metal toxicity depends on chemical associations into five operationally defined groups: exchangeable, carbonate, reducible, oxidizable, and residual fractions, and the Most of heavy metals have significant little significance (alomost<1%). And Cu is mainly associated with the oxidizable from. Total concentration of heavy metals, pH, and mineralogy affect the chemical forms of the metals. Heavy metal concentrations. Significant amounts of metal elements (5∼65.1% in Pb, 6.2∼39.7% in Zn, 8.7∼54.7% in Cd, and 3.6∼24.7% in Cu) were present in carbonate form from mine wastes, contaminated soils and sediments. High pH value and cerussite (Pb bearing carbonate mineral) in mine wastes, contaminated soils and sediments. High pH value and cerussite (Pb beraring varbonate mineral) in mine waste support this result. Areas with high corbonate bound from would have higher potentoal conamination, however, because elements of carbonate bound forms are easily mobilized under lower pH conditions in the surface envionments due to acid to rain soil acidification.
Although a forest damage of large area due to air pollution has not yet been found in Korea, declines of Korean red pine (Pinus densiflora Sieb. et Zucc.), the most common coniferous species, have been locally reported. To evaluate the effect of air pollution and acid deposition on the forests, SO$_2$ concentration, acid load, soil pH and tree decline were monitored for 13 years from 1988 to 2001 in Namsan, Doowang and Gyebangsan with the gradient of air pollution. During the study period, annual mean SO$_2$ concentration in Namsan, Doowang and Gyebangsan were 14 ppb, 13 ppb and 6 ppb, respectively. Annual mean acid loads in Namsan and Doowang were three to four times more than that in Gyebangsan. As respected, forest surface soils in Namsan and Doowang were acidified to pH 4.1 and 4.3, whereas that in Gyebangsan showed normal value as pH 5.4. On the other hand, decline degrees of Korean red pines in Namsan and Doowang in both 1996 and 2001 were higher than those in Gyebangsan. It is reasonable that the severer tree declines in Namsan and Doowang could be closely related with the higher air pollution, acid load, and the effects (possibly Ca deficit and Al toxicity) of soil acidification.
황산용액을 첨가하여 인위적으로 산성화시킨 갈색산림토양에 2년생 소나무 묘목을 온실내에서 120일 동안 생육시킨 후, 묘목의 생장과 영양상태를 조사하였다. 토양용액의 Al 농도는 토양의 $H^+$ 부하량이 증가함에 따라 증가하였으며, 또한 소나무 묘목의 건물생장은 토양의 $H^+$ 부하량이 증가함에 따라 감소하였다. 소나무 묘목 지하부 Al 농도의 증가는 엽내 Ca 및 Mg 등과 같은 식물생장 필수원소 농도의 저하를 초래하였다. 소나무 묘목의 건물생장과 토양용액의 (Ca+Mg+K)/Al 몰비와의 사이에 높은 상관이 있는 것으로 나타났으며(r=0.96, p<0.001), 토양용액의 (Ca+Mg+K)/Al 몰비가 7.0이하로 낮아지면 건물생장이 감소가 발생하고 몰비가 1.0일 때의 건물생장은 대조구에 비하여 약 40% 감소하였다. 이상의 결과를 종합할 때 토양용액의 (Ca+Mg+K)/Al 몰비의 이용은 산성강하물에 대한 임계부하량 평가에 중요한 지표(指標)가 될 수 있다고 생각된다.
황산용액을 첨가하여 인위적으로 산성화시킨 화강암 풍화 모재의 갈색 산림 토양에 2-1 소나무(Pinus densiflora) 묘목을 이식하고, 1998년 4월 29일부터 9월 22일까지 21주 동안 온실에서 생육시킨 후 건물생장량과 토양 pH, Al, Mn 농도 또는 염기성 양이온 몰비 사이의 관계를 조사한 결과, 토양내 $H^+$ 부하량의 증가는 토양중 Al 농도의 증가를 초래하였다. 소나무 묘목의 건물 생장량은 토양의 Al 농도가 높아짐에 따라 감소하였다. 토양의 (Ca+Mg+K)/Al 몰비와 건물 생장량 사이에는 유의적인 정의 상관관계(r=0.97, p<0.01)가 있었으며, 몰비가 1.0인 경우에 약50%의 건물 생장량의 감소가 발생하였다. 이들의 결과는 산성 강하물에 의한 토양 산성화가 수목에 미치는 영향을 평가할 때, 토양의 Al과 같은 유해금속의 변화를 고려할 필요가 있으며, (Ca+Mg+K)/Al 몰비는 산성 강하물의 삼림생태계 피해예측을 위한 한계 부하량의 평가에 있어 중요한 지표가 될 수 있을 것으로 판단된다.
산퇴적물에 대한 산림토양의 산성화 민감도를 평가하기 위하여 4개 지역 소나무림을 대상으로 토양내 추출성 황산이온 함량과 황산이온 흡착능을 정량하였다. 유기물층의 수용성 황산이온 함량은 강화와 홍천에 비해 울산과 남산에서 현저히 높아 황산화물의 지역적 유입특성을 반영하였다. 그러나 광물질 토양내 추출성 황산이온 함량은 황산화물의 유입량과 토양 흡착능의 상호작용으로 울산, 강화, 남산 및 홍천 순으로 높게 나타났다. 대기오염 우려지역인 남산, 강화 및 울산의 황산이온 특정흡착률(총 추출성에 때한 불용성의 비율)은 각각 16.6%, 56.8% 및 37.4%로써 산퇴적물에 대한 토양산성화의 상대적 민감도는 남산에서 가장 높았다. 황산이온 흡착등온식($RE=mX_i-b$)의 추가유입량($X_i$)과 흡착량(RE)간의 정의 상관성은 광물질 토양에서만 유의적으로(p<0.05) 나타났다. 흡착등온식의 회귀계수(m)로 나타낸 토심 30cm까지의 황산이온 흡착능은 남산, 강화, 울산 및 홍천에서 각각 0.16, 0.24, 0.25 및 $0.32mmol_c\;kg^{-1}$으로 이에 근거한 지역별 토양산성화 민감도는 남산에서 가장 높았다. 황산이온 영점흡착량(null-point adsorption)은 남산, 강화, 울산 및 홍천에서 각각 3.81, 2.17, 4.96 및 $0.65mmol_c\;kg^{-1}$으로 홍천을 제외한 나머지 지역은 현실적인 황산이온 퇴적량을 훨씬 초과하는 추정치이었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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