토양 수분

스폰지를 사용한 실험

 

 

 

 

 

먼저 스폰지에 물을 충분히 포화시킨다. 양동이에 스폰지를 완전히 담가 두는 것이 좋다. 이때 스폰지의 빈공간의 부분(공극)에 완전히 물이 스며들도록 한다. 그리고 스폰지를 양동이에서 들어 올리는 순간은 공극에 100% 물이 있는 상태가 된다. 이 상태는 비가 내려 토양이 수분으로 포화된 상태와 같으므로 「최대용수량」이라고 한다(사진1).

그 스폰지를 움직이지 않는 상태에서 손에 갖고 있으면 중력에 의해 자연히 물이 스폰지에서 흘러 떨어진다. 당분간 스폰지에는 아직 많은 물을 함유하고 있지만 흘러 떨어지는 물이 정지된다. 이 상태는 비가 그친 후1~3일 경과한 상태와 같아 「포장용수량」이라고 한다(사진2).

포장용수량부터 다음에 설명하는 영구 위 조점까지의 포함되는 물은 식물이 이용할 수 있다. 그런데 식물이 수분을 흡수한다는 것은 우리가 스트로를 사용하여 컵에서 물을 마시는 것을 이미지화하면 좋다. 스트로를 사용하여 물을 마시는 것은 물을 빨아올리는 힘이 필요하다. 이 힘을 토양학에서는Pa(파스칼)을 사용하여 나타낸다. 포장용 수량의 상태에서 스폰지를 짜면 물이 스폰지에서 나온다(사진3). 

최초에는 거의 힘을 주지 않아도 스폰지에서 물이 나오지만 점점 스폰지내의 물을 짜내는 것이 어려워지게 된다. 이때 식물도 물을 흡수하는 것이 점점 어렵게 되는 것을 이미지화해서 생각해 본다. 최종적으로 스폰지에서 물이 나오지 않게 된다. 아무리 힘을 가해도 물이 나오지 않는 상태를 식물이 물을 더 이상 흡수할 수 없는 상태라고 생각하여 「영구위조점」이라 한다(사진4).

영구위조점에서는 식물이 물을 흡수하는 힘이 -1500kPa로 된다. 주의할 점은 마이너스로 표시하는 것은 부압으로 영구위조점이-1500kpa의 수치는 -15Bar와 같다. 포장용수량부터 영구위조점까지의 수분은 식물이 이용할 수 있어 이것을 「유효수분」이라 한다.
힘을 다해 짜낸 스폰지지만 만지면 아직 젖어 있는 것을 알 수 있다. 이것은 스폰지에  아직 수분이 포함되어 있기 때문이다. 이 상태에서 스폰지를 수일간 방치해 두면 스폰지는 바삭바삭하게 건조한 상태가 된다. 이 바삭바삭하게 건조한 상태를 「건조토」라고 한다.  건조토의 상태에서도 아직 조금이지만 수분이 포함되어 있다. 이 수분은 건조토로부터 분리할 수 없는 수분으로 이를 결합수라고 하며 식물이 이용할 수 없는 수분이다. 
즉 토양에 포함되어 있는 수분은 최대 용수량→ 포장용수량→ 영구위조점→ 건조토(결합수)로 변화해 가는 것을 이해가 되었으리라 생각된다.

 

● 토양수분
토성에 따라서 이상적인 삼상(고상, 액상, 기상)의 비율이 다르다는 것은 이미 알고 있다. 토양수분도 이와 마찬가지로 토성에 따라 달라진다. 토양수분의 경우 토양입경의 크기차이가 포인트가 된다. 
토양중의 수분은 토양입자에 부착하는 부착력, 수분과 수분이 끌어당기는 응집력으로 유지된다. 토양입자가 작으면 작을수록 같은 체적 내에서는 표면적이 크게 되므로 토양입자에 부착하여 유지되는 수분량은 증가된다. 동시에 부착된 수분에 응집하는 수분도 증가된다. 그래서 점토처럼 작은 입자가 모여서 된 토양이 모래 같은 큰 입자가 모여 구성된 토양보다도 유지할 수 있는 수분량이 많게 된다.
작은 입자가 모인 토양이 표면적이 크게 되는 것은 4cmｘ4cmｘ4cm의 정방형 속에 구체가 들어 있다고 생각하면 이해하기가 쉽다. 구체의 표면적은 4πr2로 구하는 것이 가능하므로 큰 구체가 하나가 들어 있는 경우, 구체의 표면적은4xπx 22=16πcm3이 된다.  작은 구체가 8개인 경우, 4xπx12x8=32πcm3ㅇ이 되므로 작은 구체 8개가 표면적이 크다는 것을 알 수 있다.