토양수분 알아보기

  토양수분은 작물의 생육에 불가결한 요소이다. 여기에서는 토양수분의 기본적 사항만 알아보고 자세한 내용은 수분 파트에서 알아보겠다. 토양 또는 식물체 내의 수분상태를 수분퍼텐셜이라고 한다. 토양중에는 수분퍼텐셜이 높고 낮은 지점이 산재하여 수분의 공간분포에 편차가 존재하고 물은 이 편차에 따라 이동한다. 따라서 토양수분이 식물에 흡수되어 증산작용을 통하여 대기로 나가는 과정은 수분퍼텐셜의 편차가 존재하기 때문에 가능하다고 본다. 토양수분의 함량을 건토에 대한 수분의 함량비로 표시하며 토양의 절대수분함량이 표시된다. 그러나 이것은 작물의 흡수력과 직결된 표시가 되지 못하므로 직결된 척도로 표시할 때에는 보통 토양수분장력을 사용한다. 이것은 임의의 수분함량의 토양에서 수분을 제거하는데 소요되는 단위면적당 힘이며 단위는 수주의 높이 또는 기압으로 표시된다. 그러나 이렇게 표시하면 매우 큰 단위가 되므로 이를 간략화하기 위하여 수주높이의 대수를 취하여 pF(potential force) 라고 하며 토양수분의 상태를 표시하는데 이용하고 있다.

  토양수분의 형태로 결합수, 흡습수, 모관수, 중력수, 지하수가 있다. 결합수는 점토광물에 결합되어 있어 분리시킬 수 없는 수분을 말한다. 흡습수는 공기 중에 두면 분자간 인력이 작용하여 토양 표면에 수증기가 응축한다. 토양입자 표면에 피막상으로 흡착된 수분을 흡습수라고 하며 pF 4.5~7을 표시하는데 작물의 흡수압은 5~14기압이므로 작물에 흡수되어 이용되지 못한다. 모관수란 표면장력 때문에 토양공극 내에서 중력에 저항하여 유지되는 수분을 말하며 모관현상에 의하여 지하수가 모관공극을 따라 상승하여 공급된다. pF 2.7~4.5로서 작물이 주로 이용하는 수분이다. 중력수란 중력에 의하여 비모관공극에 스며 흘러내리는 물을 말하며 pF 0~2.7로서 작물에 이용된다. 그러나 근권 이하로 내려간 것은 직접 이용되지 못한다. 지하수는 지하에 정체하여 모관수의 근원이 되는 물을 말한다. 지하수위가 낮으면 토양이 건조하기 쉽고 높으면 과습하기 싶다.

  토양수분의 함유상태는 연속적인 변화를 보이고 있으며 토양의 물리성에 따라 영향을 받는다. 작물의 생육과 비교적 확실한 관계를 가진 특정한 수분함유 상태가 있어 이를 토양의 수분항수라고 한다. 토양주의 하부를 물속에 담그면 수분이 모관상승을 하는데 이때 수면 위 10mm 의 높이까지는 토양의 수분함량이 거의 일정하며 모관수가 최대로 포함된 상태가 된다. 이 점을 최대용수량이라고 하며, pF는 0에 해당한다. 포화용수량이라고도 한다. 수분이 포화된 상태의 토양에서 증발을 방지하려면 중력수를 완전히 배제하고 남은 수분상태를 포장용수량이라고 하며 pF는 2.5~2.7이다. 포장용수량은 최소용수량이라고도 한다. 지하수위가 낮고 투수성이 중간인 포장에서 강우 또는 관개 후 만 1일쯤의 수분상태가 이에 해당한다. 포장용수량 이상은 중력수로서 오히려 토양통기를 저해하는 작물생육에 이롭지 못하다. 젖은 토양에 중력의 1,000배로 원심력을 주고 난 뒤에 잔류하는 수분상태를 수분당량이라고 하며 pF는 2.7이내로서 포장용수량과 거의 일치한다. 초기위조점은 생육이 정지하고 하엽이 위조하기 시작하는 토양의 수분상태를 말하며 pF는 약 3.9이다. 위조한 식물을 포화습도의 공기 중에 24시간 방치해도 회복하지 못하는 위조를 영구위조라 하고 영구위조를 최초로 유발하는 토양의 수분상태를 영구위조점이라고 한다. pF는 4.2 정도이다. 영구위조점에서의 토양함수율, 토양건조중에 대한 수분의 중량비를 위조계수라고 한다. 흡습계수란 상대습도 98%의 공기 중에서 건조토양이 흡수하는 수분상태를 말하며 흡습수분만 남은 수분상태이다. pF는 4.5이며 작물에 이용될 수 없는 수분상태이다. 풍건상태의 토양에서는 pF는 약 6이다. 건토상태 즉 105~110도에서 항량이 되도록 건조한 토양에서는 pF는 약 7이다.

  포장용수량 이상의 토양수분은 과습상태이므로 잉여수분이라 하고 영구위조점 이하의 토양수분은 작물이 이용할 수 없으므로 무효수분이라고 하며 포장용수량과 영구위조점 사이의 수분을 유효수분이라고 한다. 그러나 초기위조점 이하의 수분은 작물생육을 돕지 못한다. 작물생육의 최적함수량은 작물에 따라 차이가 있지만 최대용수량의 60~80% 범위, 즉 포장용수량 부근에 있다. 봄호밀은 60%, 콩의 90% 정도가 알맞다. 보통 작물에 직접적으로 이용되는 유효수분의 범위는 pF 1.8~3.0이다.