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        • 한국의 토양비료 분야 과학기술 발달사 개관

          류순호 한국토양비료학회 2008 한국토양비료학회 세미나 Vol.2008 No.5

          우리의 선조들은 일찍부터 작물의 생산성과 관련된 토양 관리 및 시비의 중요성을 인식하고 있었다. 고대의 농업기술은 오랜 경험을 토대로 하여 얻어진 것이었으며 중국의 농서에 의존하고 있었다. 세종 시대에 편찬된 우리나라 최초의 농서인 “농사직설”에 비료 쓰는 법, 토양개량법 등이 기술되고 있다. 과학으로서의 토양학을 우리나라에 처음 소개한 것은 19세기 말, 안정수가 편찬한 “농정신편” 이다. 그러나 이 신학문은 당시의 사회적 여건, 정세 등으로 우리의 힘으로 싹을 키울 수 없는 상황이었다. 을사보호조약, 통감부 설치, 한일합방으로 이어지면서 일본은 우리나라를 그들의 식량생산 기지로 삼아 자국에 공급할 식량을 증산할 목적으로 토양조사, 토양교육과 시험ㆍ연구 등을 주도하였다. 1906년 개교한 농림학교(서울대 농대 전신)는 우리나라 최초의 것이었으나, 1908년 평양농림학교가 설립되고 1910년과 그 이듬해에는 한반도 각지에 15개의 농업학교가 설립되었다. 일제는 10개년(1936~45년) 계획으로 농사시험장에서 전국적으로 규모의 농경지 토성조사 사업을 실시하여 농경지 면적의 63%까지 조사하였으나 패전으로 사업이 중단되고 이 사업은 보고서 발간도 보지 못한 채 미완에 그치게 되었다. 그러나 해방을 맞아 우리의 농사시험연구기관에서 과거의 조사 자료를 정리하는 등 뜻있는 사업을 수행한 바 있지만 6ㆍ25 전쟁으로 다시 혼란기를 겪게 되었다. 체계적인 토양비료에 관한 시험ㆍ연구와 교육이 본격적으로 이뤄지게 된 것은 1960년대로 접어들면서부터라 할 수 있다. 일제시대에 설립된 남한 각지의 농업학교는 광복 후 농과대학(또는 종합대학)으로 발전하였으며 농화학과가 설치되면서 토양비료분야 발전의 동력을 얻게 되었다. 1960년대 중반에 새롭게 시작된 토양조사사업은 국제기구의 지원에 의한 것이었지만 한국정부가 계승하여 자력으로 확대 실시하였다. 전 국토를 대상으로 하여 실시한 조사결과는 토양도로 발간되었을 뿐만 아니라 전산화 하여 활용되고 있으며 주곡자급 달성과 녹색혁명의 밑거름이 되었다. 국토 전 면적의 토양을 체계적으로 조사 분류하여 1/25,000 축척의 시군별 정밀토양도를 발간하였다는 것은 세계적으로도 그 유례가 없는 우리의 자랑이다. 한국토양비료학회가 창립된 지도 40년을 넘기고 있으며 2014년 세계토양학회를 한국에서 개최할 정도로 발전하였다. 그동안 토양에 대한 인식도 많이 바뀌었을 뿐만 아니라 관심 대상 영역도 확대되었으며, 관련 산업, 제도 등에도 많은 변화가 발전이 있었다. 이에 부응하여 토양비료분야 교육과 정부 연구기관의 시험연구 사업은 확대 개편되어야 함에도 불구하고 오히려 축소 조정되고 있음은 매우 안타까운 일이 아닐 수 없다.

        • KCI등재

          논토양(土壤)의 이화학적(理化學的) 성질(性質)에 미치는 유기물(有機物)의 연용효과(連用效果) -I. 유기물연용(有機物連用) 답(畓)의 토양화학적(土壤化學性) 변화연구(變化硏究)

          유철현,김종구,박건호,김성조,Yoo,,Chul-Hyun,Kim,,Jong-Gu,Park,,Keon-Ho,Kim,,Seong-Jo 한국토양비료학회 1988 한국토양비료학회지 Vol.21 No.3

          유기물연용(有機物連用) 답토양(沓土攘)의 화학적(化學的) 특성(特性) 및 유기물연용시(有機物連用時) 질소시비량(窒素施肥量) 수준(水準) 구명(究明)코져 하해혼성평탄지(河海混成平坦地) 토양(土壤)인 전북통(全北統)에서 유기물(有機物)(무시용(無施用), 생약(生藥)500, 퇴비(堆肥) 1,000 kg/10a) 처리(處理)하고, 질소수준(窒素水準)(0, 15, 20kg/10a)을 달리하여 1979~1987년(年)까지 9년(年)동안 시험(試驗)한 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1. 토양(土壤)의 pH는 유기물(有機物) 무시용구(無施用區)에서 9년간(年間) 큰 변화(變化)가 없었으나 퇴비구(堆肥區) 는 3~4년차(年次), 생고구(生藁區)는 5~6년차(年次)에서 가장 낮았다. 2. 토양중(土攘中) 유기물함량(有機物含量)은 유기물연용(有機物連用)이 경과(經過)할수록 증가(增加)하였으나 연용(連用) 5년차(年次) 이후(以後)부터 생고연용구(生藁連用區)의 유기물함량(有機物含量)이 퇴비구(堆肥區)보다 높았다. 3 유효규산(有效珪酸) 및 인산함량(燐酸含量)은 유기물(有機物)을 연용(連用)하므로서 표(表) 심토(心土) 공(共)히 급격(急激)히 증가(增加)하였으며, 퇴비구(堆肥區)보다 생고연용구(生藁連用區)에서 증가(增加) 폭(幅)이 컸고 무시용구(無施用區)에서는 감소(減少)되는 경향(傾向)이었다. 4. 토양중(土攘中) 치환성(置換性) 양(陽)이온 (Ca, Mg, K) 및 전질소함량(全窒素含量) 유기물연용구(有機物連用區)에서 증가(增加)되었으며, 특(特)히 생고연용구(生藁連用區)에서 높았고 무시용구(無施用區)에서는 감소(減少)되는 경향(傾向)이었다. 5 토양(土壤)Eh는 무시용(無施用)>퇴비(堆肥)>생고구(生藁區) 순(順)으로 낮은 값을 나타내고 있으나, 유기물연용(有機物連用)으로 유수형성기(幼穗形成期)에서 출수기(出穗期)까지 급격(急激)히 환원(還元)되어 Eh값이 증가되었다. 6. 수량구성요소중(收量構成要素中) $m^2$ 당(當) 수수(穗數) 및 수당입수(穗當粒數)는 생고연용구(生藁連用區)에서 가장 높고 각(各) 처리(處理) 공(共)히 질소시비량(窒素施肥量)이 증가(增加)할수록 많았으며, 천립중(千粒重)은 유기물연용(有機物連用)의 질소시비량(窒素施肥量) 낮을수록 무거운 경향(傾向)을 보였다. 7. 유기물연용시(有機物連用時) 질소시비량(窒素施肥量)의 권장 수준(水準)은 생고(生藁)(500kg/10a)연용시(連用時) 1~3년(年)은 21kg/10a, 4~6년(年)은 24kg/10a, 7~9년(年)은 20kg/10a였으며, 퇴비(堆肥)(1,000kg/10a) 연용시(連用時)는 1~3년(年)은 16kg/10a, 4~9년(年)은 19kg/10a으로 추정(推定)되었다. This experiment was carried out to investigate the effects of long-term applications of organic matters on the chemical properties and on the application levels of nitrogen in Fluvio-Alluvial plain of Jeonbug series. The amounts of application of rice straw and compost, the sources of organic matters, were 500 and 1,000 kg/10a in combined with the different nitrogen levels of 0.15 and 20 kg/10a, respectively. The results obtained from the 9 year's experiment during 1979 to 1987 were summarized as follows: I. In long-term application of Organic matter the soil pH showed the lowest value in the 3rd-4th year at rice straw and 5th-6th year at compost but it varied less in control plot for 9 years. 2. Organic matter content in the soils was gradually increased by yearly application of organic matter, while it was higher in rice straw than in compost since the 5th year. 3. The contents of available silica and available phosphate in soil were rapidly increased by long-term application of organic matter and it was especially higher in rice straw than compost, but it was gradually decreased in control plot. 4. The contents of exchangable cations (Ca, Mg and K) and the total nitrogen were increased by long-term application of organic matter they were in rice straw than in compost. But they showed decreasing tendency in control plot. 5. The soil Eh was lower in order of rice straw, compost and control plot however application of orgnic matter resulted in increasing soil Eh due to the rapid reduction of soil from panicle formation to heading stage in rice cultivation. 6. The number of panicles per $m^2$ and the number of granis per panicle were increased by increment of nitrogen levels in all treatments and especially largest in rice straw application. But 1,000 grain weight increased in low nitrogen level with long-term applications of organic matter. 7. It was estimated that the application levels of nitrogen by long-term application of organic matter were 21, 24 and 20 kg/10a for 1st-3rd, 4th-6th and 7th-9th year in rice straw application, and 16 and 19 kg/10a for 1st-3rd and 4th-9th year in compost application, respectively.

        • KCI등재

          농약제(農藥劑)의 시용(施用)이 토양(土壤)의 비옥성(肥沃性) 및 미생물상(微生物相)에 미치는 영향(影響) -I. CNP 시용(施用)이 토양(土壤)의 pH, Eh 및 질소무기화(窒素無機化)에 미치는 영향(影響)

          류진창,미치오,아라라기,히로시,코가,Ryu,,Jin-Chang,Araragi,,Michio,Koga,,Hiroshi 한국토양비료학회 1983 한국토양비료학회지 Vol.16 No.4

          A laboratory experiment was performed to investigate the effects on redox potential of submerged soil by application of CNP herbicide (2, 4, 6-Trichlorophenyl-4-Nitrophenyl ether) with or without rice straw. Two soils, sandy loam and clay loam textured, were incubated for sixty days at a constant temperature, $25^{\circ}C$. Sampling and analysis of pH, Eh and nitrogen mineralization were carried out during the incubation. The results were summarized as follows. 1. The CNP application decreased redox potential and increased soil pH. The higher the concentration of applicated CNP was, the effects on soil Eh and pH were higher. When rice straw was used with CNP, the Eh of soil remarkably decreased, but seperating the individual effects of rice straw and CNP was impossible in this study. 2. Ammonification increased as the concentration of applied CNP increased regardless of rice straw application or not. It was higher in sandy loam soil than clay loam soil. 3. Nitrification decreased as the concentration of applied CNP increased, especially in the sandy loam soil. Rice straw application reduced nitrification. CNP 제초제시용(除草劑施用)이 논토양(土壤)의 질소대사(窒素代謝)를 중심(中心)으로 토양비옥도(土壤肥沃度) 성질(性質)에 미치는 영향(影響)을 구명(究明)코져 토양(土壤)의 이화학성(理化學性)이 상이(相異)한 사양토(砂壤土)와 식양토(埴壤土)에 대(對)하여 볏짚을 무시용(無施用) 또는 시용(施用)한 조건(條件)에서 제초제(除草劑)를 3개(個) 수준(水準)(0, 40, 2,000, 12,000ppm)으로 처리(處理)하여 $25^{\circ}C$ 항온상태(恒溫狀態)에서 질소(窒素)의 무기화과정(無機化過程)을 조사(調査)한 결과(結果)는 다음과 같다. 1. 제초제(除草劑) 시용(施用)은 사양토(砂壤土) 및 식양토(埴壤土) 모두 무시용(無施用)한 때보다 환원(還元)이 조장(助長)되었으며, 볏짚시용시(施用時)에는 제초제(除草劑)의 토양환원효과(土壤還元效果)와 유기물(有機物)의 환원효과(還元效果)가 혼합(混合)되어 나타났음. 2. 제초제(除草劑)의 시용(施用)은 토양(土壤)의 pH를 높이나 볏짚을 시용(施用)했을 때에는 제초제(除草劑)에 의한 pH상승(上昇)이 현저(顯著)하지 않았음. 3. 제초제(除草劑) 시용농도간(施用濃度間) 암모니아태질소(態窒素)의 생성량(生成量)은 볏짚시용(施用) 유무(有無)에 관계(關係)없이 제초제시용농도(除草劑施用濃度)가 증가(增加)할수록 많아졌으며, 특(特)히 식양토(埴壤土)보다 사양토(砂壤土)에서 현저(顯著)하였다. 4. 초산태질소(硝酸態窒素)의 생성량(生成量)은 식양토(埴壤土)보다 사양토(砂壤土), 볏짚 무시용구(無施用區)보다 시용구(施用區)에서 적었고, 제초제(除草劑) 처리농도(處理濃度)가 증가(增加)할수록 현저(顯著)하게 감소(減少)하였다. 5. 볏짚을 시용(施用)한 조건(條件)에서는 제초제(除草劑) 시용(施用)으로 초화작용(硝化作用)의 억제효과(抑制效果)는 없었으나 볏짚무시용시(無施用時)에는 제초제(除草劑) 시용량(施用量)의 증가(增加)에 따라 현저(顯著)하였고, 그 효과(效果)는 식양토(埴壤土)보다 사양토(砂壤土)에서 컸다.

        • 유비철석 유래 비소의 토양 내 흡착과 이동 특성

          이교석(Kyo Suk Lee), 정덕영(Doug Young Chung) 한국토양비료학회 2014 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 Vol.2014 No.10

          자갈 (Gravel) 크기에 해당하는 유비철석이 토양에 매립되었을 때 토양환경 조건에 따라 유비철석으로부터 유래되는 비소이온이 토양 내에서 흡착과 이동, 동태에 대해 규명하고자 수소이온농도, 산화환원전위 변화에 따른 비소의 용해 특성, 비소의 등온흡착과 흡착속도, 그리고 토양 내 수리특성에 따른 비소의 이동과 용출 특성을 조사하였다. 수소이온농도 변화에 따른 유비철석이 혼합된 토주의 용출수 내 pH 변화는 강염기인 유비철석의 혼합으로 인해 pH 3, 6.64, 9일 때 최대 4, 1.1, 1.5 수준으로 상승하였고, sandy clay loam 토양에서 산화환원전위는 3.5, 3.2, 3.7배 공극수량일 때 pH 3 > 9 > 6.64 순으로 최대값을 나타내었다. 용출수 내 누적비소함량을 조사한 결과 sandy clay loam 토양에서는 pH 조건과 관계없이 대부분 용출되지 않았고, sandy loam 토양에서는 비철석의 함량이 75% > 50% > 25% 순으로 유비철석의 입자 크기가 2.0∼0.6 ㎜ > 3.35∼2.0 ㎜ > 4.75∼3.35 ㎜ 순으로 비소의 용출이 증가하였다. 용출수 내 비소이온의 형태는 5가의 HAsO₄<SUP>2-</SUP>, H₂AsO₄<SUP>-</SUP>, H₃AsO₃ 로 존재하는 것으로 확인되었고, 5가 비소형태에서 시간이 경과함에 따라 3가의 형태로 환원되어 용출되는 이유는 토양의 pH변화로 초기에 산성조건의 유입수가 유비철석 내 존재하는 비소를 용해시키면서 용출되는 과정에서 pH가 감소함에 따라 비소가 3가의 형태로 변하게 되는 것이고, 토양의 산화환원전위가 유입수로 인해 담수상태로 진행되어 산화환원 전위가 낮아짐으로 인해 5가 비소에서 3가 비소로 환원되어 용출되는 것에 기인하는 것으로 추정한다. 또한 대부분의 유기물은 루이스 염기로 전자를 내놓으면서 5가 비소가 토양 용액 내의 전자와 수소를 받아들이면서 3가 형태의 비소로 전환되는 것이고, 점토입자의 함량이 증가할수록 반응에 참여하는 표면적이 넓어지고 수리전도도를 감소시켜 토양에 존재하는 시간이 많아져 환원되어 3가 비소의 형태로 전환되는 것이다. 흡착반응속도에서는 배경용액의 농도와 관계없이 평형 농도의 약 80%가 1시간 안에 도달하는 하는 것을 확인하였고, pH가 감소할수록 흡착반응속도는 빠르게 이루어지는 것을 확인하였다. 비소의 등온흡착시험결과 두 개의 토양 모두 pH가 증가할수록 흡착량이 감소하였고, Langmuir, Freundlich 흡착등온식에 대한 회귀분석을 수행한 결과 두 가지 토양 모두 각 pH 조건에서 Langmuir 흡착등온식이 Freundlich 흡착등온식보다 높은 상관계수를 나타내는 것으로 조사되었다. 그리고 sandy clay loam 토양이 sandy loam 토양보다 비소이온의 흡착이 높은 이유는 상대적으로 점토 함량과 유기물 함량이 높아 표면적이 넓어지고 유속에 영향을 미쳐 비소의 흡착량이 높은 것으로 판단된다. 또한 비소이온의 흡착은 ligand exchange의 강한 흡착으로 인해 쉽게 제거되지 않는 specific adsorption 상태로 존재한다. 격변곡선은 토양 내 물질의 이동에 있어 고농도에서 저농도로 이동하는 확산계수 (diffusion coefficient)와 물질이 이동하는 속도 (velocity)를 이용하여 토양 내 유입되는 초기농도에서 확산이 이루어지면서 초기농도는 줄어들고 토양 내 농도는 증가하는 혼합된 상태 부분이 하부로 이동하게 되면서 흡착이 이루어지게 된다. 상대농도 1을 기준으로 용출수의 곡선이 급격하게 증가하는 지점을 격변점이라하며 sandy clay loam 토양의 격변점은 13배 공극수량, sandy loam 토양에서는 초기 유입부터 격변점이 발생되어 급격히 상승하는 longitudinal dispersion 형태로 격변곡선이 이 형성되었다. 두 개 토양의 격변점이 다르고 상대농도 1에 도달하는 공극수량이 sandy clay loam 토양에서 증가하는 이유는 상대적으로 점토 함량이 높음으로 인해 비소의 흡착량이 증가하게 되는 것이고, 이로 인해 비소이온은 sandy loam 토양에서 보다 쉽게 이동되지 않는 것이다. 이상의 결과로부터 유비철석으로부터 유래된 비소 성분의 토양 내 흡착과 이동은 토양의 pH, 산화환원전위, 유기물함량, 토성, 수리특성에 따라서 비소의 존재형태가 결정되는 것으로 조사하였다. 따라서 토양 내 비소의 흡착과 이동에 관련하여 1) 유기물 함량의 조절 및 제거를 통한 비소이온의 고정화 또는 탈착에 관란 연구와 2) 토성과 관련하여 점토의 함량 조절, 3) 수소이온농도의 조절, 4) 토양 수분함량과 용존산소, 5) 유기태 비소에 관한 연구를 구체적으로 진행한다면 토양 및 유기물 등에 비소이온을 흡착시켜 지하수로의 이동을 억제하여 음용수의 비소오염의 진행을 저지하고, 비소로 오염된 토양의 정화 기술에 적용하는 매우 유용한 방법이 될 것으로 판단된다. Arsenic which is found in several different chemical forms and oxidation states, causes acute and chronic adverse health effects is a toxic trace element widely distributed in soils and aquifers from both geologic and anthropogenic sources. Adsorption and miscible displacement and of arsenic which could be derived from arsenopyrite rock and gravels buried in soils as landfill to treat general environmental waste treatment were investigated to identify its fate and behavior leading to groundwater To achieve this goal, we observed the types and status of arsenic in rocks, solubilities, redox potential, arsenic adsorption isotherms depending on soil solution pHs, adsorption kinetics, mobility and miscible displacement for two different soils of sandy clay loam and sandy loam with and without organic matter. From the experiments, we obtained the following results. We verified that the forms of arsenic ion in effluent were As (Ⅴ); HAsO₄<SUP>2-</SUP>, H₂AsO₄<SUP>-</SUP>, and H₃AsO₃. The changes of electrical potential and pH in soil is the most probable reason why As (Ⅴ) reverts to As (Ⅲ). In the initial stages, acidic solution as inflow water to the soil could dissolves arsenic from arsenopyrite. In the dissolution process of As from arsenopyrite gravel fractions, it turns into As (Ⅲ) form due to lower in pH. It's assumed that redox potential of soil proceeds as anaerobic condition caused by continuous inflow water produced and As (Ⅴ) turns into arsenic (Ⅲ) by reduced redox potential. Almost every organic matter donates electron as Lewis base and it turns into As (Ⅲ) with accepting electron and hydrogen of As (Ⅴ) soil solution. As clay content increased more, surface area participating the response is widened and hydraulic conductivity is decreased. Adsorption kinetics of As (Ⅴ) in sandy clay loam and sandy loam under various solution pHs showed that approx. 80 % of As from solution phase was disappeared, indicating that As adsorption was instant reaction onto the surface of charged clay and organic matter. From adsorption isothermal experiment about arsenic, Adsorption of As was gradually reduced with increasing pH in both kinds of soil. The results of regression analysis about Langmuir and Freundlich adsorption isotherm showed that Langmuir adsorption has a higher correlation coefficient than that of Freundlich adsorption isotherm.

        • KCI등재

          인체 위해성평가 모델을 이용한 폐광산 주변 농경지 적합성 평가

          이준수(Jun-Su Lee), 김영남(Young-Nam Kim), 김계훈(Kye-Hoon Kim) 한국토양비료학회 2010 한국토양비료학회지 Vol.43 No.5

          본 연구에서는 폐광산 주변 농경지 용도의 경작 적합성을 판단하고자 토양의 위해성을 정량적으로 측정할 수 있는 과학적 방법인 한국, 미국 및 영국의 위해성평가를 이용하였다. 예비위해성평가를 통하여 선택한 DM,MG 및 KS광산을 위해성평가 대상 지역으로 선택하여 토양 및 농작물 시료를 채취하였다. 이후 토양과 농작물 시료 중 중금속 분석을 통하여 위해성 평가 및 농경지 적합성 판단을 위한 변수를 확보하였다. 토양 중 중금속 분석결과, 환경부 보고서에 수록된 수치보다 토양 중 중금속의 함량이 낮은 것을 확인하였으며, 대상 광산지역 모두에서 토양 중 Cd의 함량이 토양 환경보전법의 1 지역 토양오염우려기준을 초과하고 있는 것을 확인 할 수 있었다. S3와 S6지역은 As함량이 각각 1 지역의 대책기준과 우려기준을 초과하였다. 농작물 내 중금속 농도는 작물의 중금속 한계 농도를 근거로 DM광산주변에서 재배되고 있는 고추, 콩, 옥수수에서 Zn의 경우에만 오염식물의 범위로 판단되었으며, 이 외의 중금속 함량은 Kabata-pendias and Pendias의 일반적으로 오염되지 않은 식물의 배경농도 범위에 비교하여 안전한 수준을 보였다. 위해성평가 결과에 따르면 한국과 미국의 위해성평가 모델의 경우, MG광산과 KS광산에서 농작물 내 Pb에 의한 인체 위해성이 나타날 것으로 예상되었고, 영국의 모델에서는 조사 전 지역에서 농작물의 Pb에 의한 독성이 나타날 것으로 예상되었다. 이 후 위해성평가 모델을 통한 토양 중 중금속의 오염기준을 한국의 정화 목표치과 영국의 토양지침값으로 도출하고, 현재 토양 중 중금속 농도와 비교하였다. 그 결과 현재 토양 중 중금속의 농도가 영국의 토양지침값을 초과하여 MG광산,DM광산 및 KS광산지역에서 농경지 용도로 토지를 사용하는 데 문제가 있을 것으로 판단되었고, 오염물질에 대한 대책이 필요함을 알 수 있었다. The current study was performed to examine the agricultural suitability of the cultivated upland nearby abandoned mining areas in Korea using three different scientific risk assessment models of Korea, USA and UK. For this, three mining sites DM, MG and KS were selected among 687 abandoned mines through preliminary risk assessment. A wide range of parameters were obtained through analysis of both soil and crop samples from the selected areas for heavy metal concentration and questionnaires to the communities along with the selected mining sites. Heavy metal concentration in soil samples was lower than the values previously reported by the Ministry of Environment (ME, 2002). However, both As and Cd concentration in the soil samples exceeded the concern level for agricultural area of the Soil Environment Conservation Act. Judging from the contaminant criteria for the crops, only Zn level in pepper, soybean and corn from the mining area DM exceeded the criteria whereas As, Cd, Cr<SUP>6+</SUP>, Cu, Hg, Ni, Pb did not exceed the criteria. It was demonstrated that there would be human health risk by Pb accumulated in crops from both mining areas MG and KS when estimated by the risk assessment models of Korea and USA. Against it, results of the risk assessment model of UK showed human health risk by Pb in the crops from all study areas.

        • KCI등재

          토양 소수성에 따른 미량원소의 흡착 및 이동

          최준용(Jun-Yong Choi), 이상수(Sang Soo Lee), 옥용식(Yong Sik Ok), 천소을(Soul Chun), 주영규(Young Kyoo Joo) 한국토양비료학회 2012 한국토양비료학회지 Vol.45 No.2

          소수성 토양이란 물방울이 떨어져도 자연스럽게 젖지 못하고 표면 위에 그대로 존재하는 토양을 말한다. 소수성 토양은 토양입자들 사이 혹은 토양입자와 그 중간물질의 사이에 소수성 유기물질이 침투하여 입자를 코팅하여 소수성을 띠게 되는 것이다. 토양이 소수성화가 되면 심한 침식과 침출, 농약의 급속한 침출, 식물이 이용할 수 있는 많은 양의 물과 영양분의 손실 그리고 농작물과 목초의 생산성 감소 등을 야기한다. 본 실험에서는 미량원소가 어떤 흡착과 이동 메커니즘을 갖는지를 배치 실험과 컬럼 실험을 통해 비교 평가하였다. 배치 실험에서는 Cu<SUP>2+</SUP>, Mn<SUP>2+</SUP>, Fe<SUP>2+</SUP>, Zn<SUP>2+</SUP> 및 Mo<SUP>5+</SUP>를 이용하여 일반 토양과 소수성 토양의 수착의 차이, 소수성 정도에 따른 차이, 각각의 미량원소 별 차이를 비교하였고, 컬럼 실험에서는 피흡착물질인 미량원소 Fe<SUP>2+</SUP> 및 Mo<SUP>5+</SUP>에 대한 탈착성능 비교와, 특정시간에 따른 공간적 농도 분포를 측정하였다. Fe<SUP>2+</SUP>와 Mo5+의 경우 비소수성 토양보다 소수성 토양에서 더 높은 흡착을 나타났다. Fe<SUP>2+</SUP>의 흡착성능은 소수성 토양별 40% 〉 15% 〉 0% 순으로 나타났다. 특히 Mo5+의 경우 0%, 15% 및 40%의 소수성 토양에서 초기에는 비슷한 경향을 보였으나 시간이 지나면서 소수성 토양에서 비소수성 토양보다 빠른 탈착속도를 보였다. Fe<SUP>2+</SUP>와 Mo5+의 파과곡선 분석결과 소수성 토양에서 더 빠른 이동속도를 나타내었다. Water repellency which affects infiltration, evaporation, erosion and other water transfer mechanisms through soil has been observed under several natural conditions. Water repellency is thought to be caused by hydrophobic organic compounds, which are present as coatings on soil particles or as an interstitial matter between soil particles. This study was conducted to evaluate the characteristics of the water repellent soil and transport characteristics of trace elements within this soil. Capillary height of the water repellent soil was measured. Batch and column studies were accompanied to identify sorption and transport mechanism of trace elements such as Cu<SUP>2+</SUP>, Mn<SUP>2+</SUP>, Fe<SUP>2+</SUP>, Zn<SUP>2+</SUP> and Mo<SUP>5+</SUP>. Difference of sorption capacity between common and repellent soils was observed depended on the degree of repellency. In the column study, the desorption of trace elements and the spatial concentration distribution as a function of time were evaluated. The capillary height was in the repellency order of 0% 〉 15% 〉 40% 〉 70% 〉 100%. No water was absorbed in soil indicating 〉70% repellency. Using trace elements, Fe<SUP>2+</SUP> and Mo<SUP>5+</SUP> showed higher sorption capacity in the repellent soil than in non-repellent soil. The sorption performance of Fe<SUP>2+</SUP> was found to be in the repellency order of 40% 〉 15% 〉 0%. Our results found that transfer of Mo5+ had similar sorption tendency in soils having 0%, 15% and 40% repellency at the beginning, however, the higher desorption capacity was observed as time passes in the repellent soil compared to in non-repellent soils.

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          연작장해지토양(連作障害地土壤)의 식물독소(植物毒素)에 관(關)한 연구(硏究) 제(第)3보(報) Siderophore 생성(生成) Pseudomonas 속(屬) 세균접종(細菌接種) 및 양(陽) ion 첨가(添加)가 토양부생균(土壤腐生菌)의 생육(生育)에 미치는 영향(影響)

          이상규,서장선,Lee,,Sang-Kyu,Suh,,Jang-Sun 한국토양비료학회 1988 한국토양비료학회지 Vol.21 No.1

          토양중(土壤中) 향광색소생성세균(螢光色素生成細菌)에서 형성(形成)되는 3가철등(價鐵等)의 양(陽) ion 결합물질(結合物質)인 Siderophore 생성(生成)이 토양부생성사상균(土壤腐生成絲狀菌)의 생육(生育) 및 $Fe^{3+}$와 $Mn^{2+}$의 흡수이용(吸收利用)에 관(關)한 영향(影響)을 밝히고저 실내실험(室內實驗)한 결과(結果)는 다음과 같다. 1. 형광색소생성(螢光色素生成) 토양세균(土壤細菌)인 Pseudomonas putida Pt-II의 인공배지(人工培地)에 접종(接種)은 Siderophore 생성(生成)을 증가(增加)시켰다. 2. 경시적(徑時的) Siderophore 생성량(生成量)은 3가철(價鐵)의 첨가(添加)로 감소(減少)되었으며 철결합물질(鐵結合物質)인 EDDHA와 유사(類似)한 작용(作用)을 보였다. 3. Siderophore 농도(濃度)의 증가(增加)는 토양부생성(土壤腐生性) 사상균(絲狀菌)의 생육(生育)을 억제(抑制)하였으며 억제(抑制)의 정도(程度)는 독소생성(毒素生成) 사상균(絲狀菌)인 Stachybotrys chatarum과 F. solani에서 강(强)하였으나 F. oxysporum에 대해서는 억제력(抑制力)이 약(弱)하였다. 4. 인공배지내(人工培地內)에서 $Mn^{2+}$의 농도변화(濃度變化)는 Siderophore 생성(生成)에 영향(影響)하지 못하였으나 토양부생성사상균(土壤腐生性絲狀菌)의 생체중(生體重) 증가(增加)와는 정상관관계(正相關關係)를 보였음. A laboratory experiment was conducted to find out the abilities of siderophore formation and competition of $Fe^{3+}$ and $Mn^{2+}$ absorption in synthetic medium with inoculation of fluorescence forming pseudomonas and soil saprophytic fungi as Stachybotrys chatarum, Fusarium solani, and F. oxysporum. The results obtained were summarized as follows; 1. The concentration of siderophore in synthetic medium with inoculation of Pseudomonas putida pt-II was increased (with progress of incubation time). 2. The negative correlation was obtained with the increase of $Fe^{3+}$ ion concentration and siderophore in synthetic medium with inoculation of fluorescence forming pseudomonas and soil saprophytic fungi. 3. The fresh weight of fungal hyphae was decreased with the increase of siderophore in synthetic medium. 4. There was insignificant relationship between the concentration of $Mn^{2+}$ and the concentration of siderophore while the positive correlation was obtained with the increase of fresh weight of fungal hyphae.

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          Three Dimensional Measurements of Pore Morphological and Hydraulic Properties

          Hyen-Chung Chun(전현정), Daniel Gimenez Sung-Won Yoon(윤성원), Richard Heck Laise Ziska Kate Geaorge Yeon-Kyu Sonn(손연규), Sang-Keun Ha(하상건), Tom Elliot) 한국토양비료학회 2010 한국토양비료학회지 Vol.43 No.4

          포어 네트웍 모델들 (Pore network model)은 토양 공극의 구조를 조사할 때 유용한 도구들이다. 이런 모델들은 삼차원 이미지들에서 공극의 구조와 관련된 양적 정보를 제공한다. 이 연구는 포어 네트웍 모델을 이용하여 공극의 구조와 수리학적 특성들을 양적으로 측정하였다. 연구목표는 큰 크기의 이미지에서 공극의 구조에 관한 양적 정보를얻기 위해 포어 네트웍 모델을 적용하고, 토양수분특성과 수리 전도도를 삼차원 이미지로부터 계산하고 이 값들은 실험을 통해 얻어진 실험값들과 결합하여 토양의 수리적 특성을 분석하는 것이었다. 토양 시료들은 발티모아 도시 중심에 있는발티모어 과학센터에 위치한 실험부지에서 채취되었다. 불교란 원주형 시료들이 채취되었고, 22 μm 의 해상도로 x선 단층 촬영되었다. 포어 네트웍은 중심축 변형에 의해 공극에서 축출되었고 이를 바탕으로 공극 구조가 계산되었다. 토양수분특성과 불포화 수리 전도도 값들은 토양 이미지에서 계산 되었다. 토양 밀도, 토양수분특성과 불포화 수리 전도도들은 3 토양 시료들로부터 실험을 통해 구하였다. 삼차원 이미지 분석은 토양 공극의 특성들을, 예를 들어 공극 부피, 길이, 굴곡도, 가장 정확히 분석하였다. 이런 정확한 분석은 토양 내 수문학적 정보를 정확히 산출할 수 있게 하였다. 계산된 값과 실험을 통한 실험치의 결합은 공극에 대한 더 광범한 범위를 분석할 수 있게 하였다. 이 연구를 통해 이미지에서 계산되고 측정된 수문학적 자료들은 토양내 대기공과 소기공을 모두 다 설명해 줄 수 있는 방법이라는 것이 밝혀졌다. Pore network models are useful tools to investigate soil pore geometry. These models provide quantitative information of pore geometry from 3D images. This study presents a pore network model to quantify pore structure and hydraulic characteristics. The objectives of this work were to apply the pore network model to characterize pore structure from large images to quantify pore structure, calculate water retention and hydraulic conductivity properties from a three dimensional soil image, and to combine measured hydraulic properties from experiments with calculated hydraulic properties from image. Soil samples were taken from a site located at the Baltimore science center, which is located inside of the city. Undisturbed columns were taken from the site and scanned with a computer tomographer at resolutions of 22 μm. Pore networks were extracted by medial-axis transformation and were used to measure pore geometry from one of the scanned samples. Water retention and unsaturated hydraulic conductivity values were calculated from the soil image. Properties of soil bulk density, water retention and unsaturated hydraulic conductivity were measured from three replicates of scanned soil samples. 3D image analysis provided accurate detailed pore properties such as individual pore volumes, pore length, and tortuosity of all pores. These data made possible to calculate accurate estimations of water retention and hydraulic conductivity. Combination of the calculated and measured hydraulic properties gave more accurate information on pore sizes over wider range than measured or calculated data alone. We could conclude that the hydraulic property computed from soil images and laboratory measurements can describe a full structure of intra- and inter-aggregate pores in soil.

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          Arsenic Movement in the Soils around a Closed Zinc Mine

          Young-Jin Seo(서영진), Jyung Choi(최정), Yun-Ju Kang(강윤주), Man Park(박만), Kwang-Seop Kim(김광섭), Young-Han Lee(이영한), Sridhar Komarneni) 한국토양비료학회 2010 한국토양비료학회지 Vol.43 No.1

          광산 주변 토양 및 하천퇴적물은 광산활동기간 뿐만 아니라 폐광 이후에도 비소 (As)의 오염에 노출될 가능성이 높다. 본 연구에서는 아연 (Zn) 광산 주변 토양의 비소 이동 특성을 규명하기 위한 방법으로 토양 중 비소의 분포와 토양이화학성과의 상관관계를 조사하였다. 인 분획법(P fractionation)을 이용하여 토양중 비소의 분포 특성을 조사한 결과, 논토양과 밭토양에서 큰 차이를 나타내었다. 논토양의 비소함량은 깊이가 깊어짐에 따라 증가하였으나, 밭토양은 감소하였다. 또한 밭토양에서 비소는 Si, Al 및 Fe 산화물과 밀접한 상관관계를 보였다. 토양에서 비소는 주로 NaOH용액으로 추출가능한 형태로 발견되었지만, 광산으로부터 유입된 아연과도 높은 상관관계를 보였다. 포화상태의 수리조건이 형성되는 논토양과 비교적 건조한 상태인 밭상태에서 비소의 분포양상이 다르고 이들의 상관관계 결과를 고려할 때 비소의 이동에 물의 영향은 매우 결정적인 요인으로 작용하였다. 특히 논토양에서 비소의 이동은 공극을 통한 물의 mass flow에 영향을 받는 반면, 밭토양에서는 교질표면에 비소의 adsorption, surface complexation, surface precipitation등 retention 반응에 더 큰 영향을 받는 것으로 판단되었다. The sediments and soils around a mine are likely to be exposed to contamination of arsenic (As) through mining operations. In this study, the factors associated with As movement in soils around a closed zinc (Zn) mine were evaluated by the relationship of As distributions to physico-chemical properties of soils. A sequential extraction scheme, based on a soil P fractionation, was used to assess the As distributionsin solid phases. A significant difference in As distributions was found between paddy and upland soils. While As contents of paddy soils increased with soil depth, those of upland soils decreased with soil depth. In upland soils, As showed additional significant relationships to oxides of Si, Al and Fe. Although a major fraction of As in soils was found to be in the NaOH extractable fraction, As exhibited highly significant relationship to the Zn species that apparently originated from the mine. Therefore, As mobility around Zn mine seems to be governed by mass flow of the particulates containing As-associated Zn in paddy soils, whereas retention reactions such as adsorption, complexation, and precipitation seem to predominate in upland soils.

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          토양화학

          이상은,홍종운,박찬원,서명철,옥용식,장용선,정원교,정창윤,홍승길,현승훈 한국토양비료학회 2009 한국토양비료학회지 Vol.42 No.3

          토양화학은 1850년대 영국 토양학자 Way가 토양은 양이온 교환 능력을 보유한다는 사실을 발견한 이래, 20세기 초반에 걸쳐 학문의 근간을 이루는 핵심적인 사실들이 밝혀졌다. 많은 연구자들에 의하여 이온교환 반응 이론들이 발전되었으며, X선 회절 분석의 도움으로 점토광물의 동정이 가능해졌다. 토양유기물의 구조와 표면반응에 대한 기초가 확립되었다. 또한 점토교질의 확산이중층 모델들이 개발되었다. 20세기 후반에는 토양화학에 관한 많은 지식들이 추가되었다. 토양의 산성에 미치는 Al의 지대한 역할이 밝혀졌고, 토양의 가변전하 특성을 밝혔으며, 토양용액과 토양표면의 열역학 및 용액 내 이온의 활 동도를 기술하는 방법을 제시하여 토양-용액 사이의 화학을 컴퓨터로 모사할 수 있도록 하였다. 특히 1970년대 부터는 토양화학 분야 중에서 환경토양화학과 지화학 분야에 많은 관심이 집중되고 발전되었다. 토양광물/물 界面에서의 화학종 흡착과정에 대한 분자수준의 해석을 위하여 일련의 표면착물 형성 모델들이 개발되었다. 제안된 흡착기작들은 분자수준 직접 측정기술들의 발달로 확인이 가능하게 되었다. 현재는 과거에 비해 크게 향상된 컴퓨터와 분자수준 직접 측정기술 특히 분광학 기술에 힘입어 토양화학 분야의 고도화가 진행되고 있다. 한편 학문분야간 벽이 허물어지고 있다. 현안 환경문제를 해결하기 위하여 토양화학자들은 타 분야 토양학자는 물론 지화학자, 순수화학자 생물학자, 재료공학자, 해양학자 및 환경/ 화공/농업 기술자들과 협력 또는 경쟁하게 됨으로 더욱 많은 노력이 요구되고 있는 상황이다. 우리나라의 토양에 대한 연구 역사는 한국토양비료 학회와 비슷한 연륜으 로 구미와 일본 에 비하 여 일천하다. 토양화학분야에 대한 연구는 식물영양관련 토양 비옥도에 대한 연구가 주 를 이루었다. 순 수 토양화학으로 분류할 수 있는 연구결과들은 앞서 각 개관 분야별 끝 부분에 정리한 바와 같이 그 수가 많지 않다. 세계적인 수준에 비해 우리나라 토양화학 수준은 사실상 매우 낮은 편이다. 관련 연구 인력이 적은 관계로 토양화학 각 세부 분야별 세계적인 연구동향을 쫒 아가기도 벅찬 실정이라고 할 수 있다. 그러나 인구가 매우 작은 네덜란드 같은 나라에서 세계의 토양화학분야를 선도하는 연구업적들이 나오고 있는 것을 볼 때 적은 연구인력 만 탓할 수 없다. 우리나라 토양화학자들이 분발해야하는 이유이다

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