재배학 3장 재배환경 - 토양(10) : 토양보호 ~ 토양오염

3-2-13 토양보호

(1) 토양의 침식과 보호

강우로 표토가 유실되거나, 바람에 의하여 표토가 비산되어 지력이 저하하는 현상을 토양침식(土壤314; soil erosion)이라고 한다. 이는 강우가 원인이 되는 수식(water erosion)과 바람이 원인이 되는 풍식(wind erosion)으로 구별되며, 수식은 다시 빗방울이 표토를 때려서 흩어지게 하는 우적침식과 빗물이 표토를 씻어 내리는 소류침식으로 구별된다.

비옥한 토양은 농업의 기본인데, 암석이 풍화되어 토양이 생성되는 속도는 1만년에 30cm 정도라고 한다. 토양침식으로 비옥한 표토를 잃게 되는 것은 농업의 기본이 파괴되는 것이다. 경사지농업에서는 토양침식의 우려가 크다. 여러 가지 수단을 써서 토양침식을 방지하는 것을 토양보호(土壤保護; soil conservation) 라고 하며, 농업을 영속적으로 유지하기 위한 중요한 과제이다.

(2) 수식에 관여하는 요인

수식은 토양의 분산(分散)과 유거(流去)로 발생한다. 토양이 분산되지 않으면 유거수(流去水)가 있어도 토양은 침식되지 않으며, 유거수가 없으면 토양이 분산되더라도 침식되지 않는다.

이 두 가지 요인에 관여하는 인자들은 다음과 같다.

① 강우

강한 비가 오면 빗방울에 의한 표토의 비산이 많아지고, 유거수도 일시에 많아져서 표토의 비산과 유거가 상당하다. 10분간 2mm를 초과하는 강우(降雨)는 토양침식의 위험이 있으므로 위험강우(危險降雨)라 하고, 그 적산치(積算値)를 위험강우량(危險降雨量)이라고 하며, 위험강우가 많은 시기(7~9월)를 위험강우기(危險降雨期) 라고 한다.

② 토양의 성질

잘 분산되지 않으며 빗물이 토양 중으로 잘 스며드는 토양은 침식이 적다. 작토에 내수성 입단(耐水性粒團)이 잘 형성되고, 심토의 투수성도 높은 토양은 침식이 적다.

사토(砂土)는 분산되기 쉽고 식토는 빗물의 흡수능이 작아서 침식되기 쉽다.

자갈은 빗방울의 타격에 견디고 유거수를 일시 정체되도록 함으로써 토양침투를 도와 침식을 줄인다.

③ 지 형

경사가 급하면 토양이 불안정하고 유거수의 유속이 커지므로 침식이 조장된다. 경사면이 길면 유거수의 가속도가 커져서 침식이 조장된다. 적설량이 많거나, 식생이 적거나, 바람이 세거나, 토양이 불안정한 경사면은 침식이 조장된다.

④ 식 생

식생의 강우차단으로 토양에 대한 빗방울의 타격을 막고 유거수를 정체하게 하여 토양침투를 많게 하며, 토양입자를 여과, 보류하여 침식을 막아준다. 식생의 피복도가 클수록 침식은 경감된다.

 

(3) 수식대책

① 삼림조성

치산(治山)을 잘해서 치수(治水)가 잘되게 한다.

② 초지화

목초로 전면 초지화하면 토양침식은 거의 완전히 방지된다. 피복성이 높은 목초는 토양보호의 효과가 가장 크다. 주목초(主牧草)의 생육이 더딜 때에는 동반작물(同伴을 혼파하여 조속한 초생화(草生化)를 꾀한다.

③ 초생재배

과수원 같은 곳에서 깨끗이 김을 매 주는 재배법, 즉 청경재배 대신에 목초, 녹비 등을 나무 밑에 가꾸는 재배법을 초생재배라고 한다. 초생재배를 하면 토양침식이 방지되고, 제초노력이 경감되며, 잘하면 지력도 증진된다. 한발기의 수분수탈이 문제되므로, 나무 밑의 일부분에는 플이 없도록 하며, 건조가 심할 때에는 풀을 베어서 깔면 좋다. 풀은 목초나 녹비로의 이용성이 높고, 그늘에 견디며, 생육이 강하고, 키가 작으며, 땅을 피복하고, 뿌리가 얕으며, 지력도 증진되는 것을 택하도록 한다. 오처드그래스와 라디노클로버의 혼과가 많으며, 베치, 매듭풀 등도 이용된다.

④ 단구식 재배

경사가 심한 곳을 개간할 때에는 계단식으로 단구(段丘; terrace)를 구축하고 법면(法面)에는 콘크리트. 돌 등으로 축대를 쌓거나, 러브그래스, 켄터키블루그래스, 잔디 등으로 초생화한다. 개간할 때 일정한 간격으로 초생대(草生帶)를 남겨서 자연적으로 계단식 단구가 조성되도록 피하기도 한다.

⑤ 대상재배

경사지에서 수식성 작물을 재배할 때 등고선으로 일정한 간격을 두고 (3~10m) 적당한 폭의 목초대를 두면 토양침식이 크게 경감하는데, 이를 대상재배(stripe cropping) 또는 등고선윤작(等高線輪作)이라고 한다. 간격이 좁고 목초대의 폭이 넓을수록 토양보호효과가 크다.

⑥ 등고선경작

등고선경작(contour farming)이란 경사지에서 등고선을 따라 이랑을 만드는 방식인데, 비가 올 때 이랑사이의 골에 물이 괴어서 유거수가 생기지 않고, 토양 속에 침투하게 되므로 이랑이 무너지지 않으면 침식이 방지된다.

⑦ 토양피복

짚이나 풀 또는 비닐 등으로 토양을 피복하면 침식을 방지하는 효과가 크다.

⑧ 합리적 작부체계

피복작물은 침식을 방지하고, 중경작물(中雛物)이나 나지는 침식을 조장한다. 윤작체계에 피복작물을 많이 삽입하거나, 밀 같은 작물 사이에 매듭풀 등을 간작(間作, 사이짓기)하거나, 앞작물과 뒷작물 사이의 기간에 나지가 없게 하는 등 토양보호의 면에서 작부체계를 구성한다.

 

(4) 풍식과 그 대책

토양이 가볍고, 건조할 때 강한 바람이 불면 풍식이 일어난다. 풍식 대책으로는

1. 방풍림, 방풍울타리를 설치하여 풍속을 약하게 하고,

2. 피복작물을 재배하여 토사의 이동을 방지하며,

3. 관개를 하여 토양이 젖어 있게 하고,

4. 이랑을 풍향과 직각으로 내며,

5. 겨울이 건조하고, 강한 바람이 자주 부는 지대에서는 작물을 수확할 때 높이베기를 하여 그루터기의 키를 높게 남겨서 풍속을 약하게 한다.

 

3-2-14 토양오염

토양오염(土壤汚染)은 농업이 아닌 다른 산업부문에서 배출되는 오염물질이 농경지로 유입됨에 따라 발생하는 대기오염과 수질오염이 원인을 제공하는 경우가 있고, 농업 내부에서 비료, 농약, 제초제 등의 다량 투입으로 인하여 일어나기도 한다.

(1) 중금속 오염

오염 배출원은 금속광산의 폐수(廢水), 정련(精鍊) 및 제련소(製鍊所)의 분진(粉塵), 금속공장의 폐수, 자동차의 배기가스, 배터리공장, 화력발전소 등이다.

 

[피해기구] 우려 또는 대책기준치 이상을 흡수하면 효소단백의 금속이온과 치환하여 호흡작용이 저해되는 경우부터, 심한 경우에는 세포가 사멸한다.

1) 비소 (As): 논토양에 비소의 함량이 10ppm 을 넘으면 벼의 수량이 감수(減收) 한다.

2) 구리(Cu)：생육장해를 받으며, 벼보다 맥류가 더욱 민감하게 장해를 받는다.

3) 수은(Hg)：사람의 몸에 축적되면 미나마타병이 나타난다.

4) 카드뮴(Cd) : 사람의 몸에 축적되면 이타이이타이병이 나타난다.

 

[피해대책] 작물이 중금속(重金屢)을 흡수할 수 없도록 불용화(不溶化) 상태로 만든다.

1) 담수재배 및 환원물질 시용(토양 Eh저하, 황화물화)

2) 석회질 비료의 시용(pH상승 및 수산화물화)

3) 인산질 시용(인산화로 불용화)

4) 제올라이트, 벤토나이트(bentonite) 등의 점토광물 시용(흡착에 의한 불용화)

5) 중금속류 다량흡수 식물재배

 

(2)염류장해

염류장해는 주로 시설재배에서 나타나는데, 연속적인 재배작물 에서 시비한 비료성분을 작물이 미처 이용하지 못하고 염류의 형태로 과도 하게 토양에 집적하여 나타나는 장해이다.

 

[피해기구] 토양용액이 작물의 세포액 농도보다 높아서 작물이 양분과 수분을 홉수하지 못하고, 어린뿌리의 세포가 장해를 받아 지상부가 생육하지 못하여 고사한다.

 

[피해대책] 사전대책으로 먼저 토양 중의 무기영양분의 잔류량을 알아서 작물이 필요로 하는 비료성분의 양을 계산한 후 시비하여 염류집적현상이 나타나지 않도록 하는 시비관리시스템을 세워 실시한다. 피해가 발생한 토양에는 관수하여 염류를 씻어 내거나, 호밀과 같은 심근성 홉비작물을 비료를 주지 않고 재배하여 과도하게 집적된 염류를 제거한다.