KR20100030359A - 염해토양 식재지 조성 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 염해토양의 식재방법에 있어서, 수직으로 배수층, 식재층 및 멀칭층을 순차적으로 포함하는 해안매립지에 상기 식재층 보다 수분보유능력이 낮은 염분유도토주를 식재하고자 하는 식물의 근권 밖에 설치하는 것을 특징으로 하는 염해토양 식재지의 조성방법과, 식재층 조성에 있어 수용성유기탄소를 흡착시킨 비팽창성 흑운모와 퇴비가 배합된 혼합물을 주성분으로 함유하는 토양개량재가 첨가되는 것을 특징으로 하는 염해토양 식재지의 조성방법을 제공한다.

해안매립지, 염류토양, 토양개량재, 염분유도, 흑운모, 식재기법, 수용성유기탄소

Description

염해토양 식재지 조성 방법{Cultivation method for salt-affected soil}

본 발명은 해안매립지 식재층으로의 염분 축적을 방지하고 근권의 염분을 제거해 줌으로써 식재되는 잔디, 초화, 관목, 교목 등이 염해를 받지 않고 건전하게 생육할 수 있도록 환경을 조성해주는 염해토양 식재지 조성 방법에 관한 것이다.

학술적으로 염해토양(salt-affected soil)은 수용성 염류에 의해 대부분의 작물이 생육에 영향을 받을 정도로 불리한 조건의 토양을 말하며, 이는 염류토양(saline soil), 나트륨성 토양(sodic soil), 염류-나트륨성 토양(saline-sodic soil)으로 분류된다. 우리나라의 경우 염해토양은 거의 대부분 염류토양(saline soil)으로 pH 8.5 이하, 전기전도도 4 dSm^-1 이상, ESP 15, SAR 13의 특성을 가지고 있다. 염류토양에 염류가 들어오는 경우는 다음과 같이 5가지로 구분할 수 있다.

① 해성충적토가 융기해서 구릉지나 산맥을 형성하고 풍화과정에서 염류가 방출되는 경우

② 건조 지방에서 관개농업으로 관개수에 포함된 염류가 농지에 들어와서 증발산에 의해서 토양에 집적하는 경우

③ 염류 함유 지하수가 모세관 상승에 의해서 작물 근권에 집적하는 경우

④ 연해지역의 토양에 해수가 침입하는 경우, 및

⑤ 바람에 날린 염을 함유한 먼지가 강하해서 토양에 가해지는 경우.

최근 관심을 끌고 있는 임해매립지의 염해문제는 염류를 함유한 지하수가 모세관 상승에 의해서 작물 근권에 집적하는 것이 가장 큰 이유이고 증발산에 의해 염분이 토양에 집적하는 것도 주된 요인이 된다. 또한 지하수위가 높아 이러한 염해를 가중시키고 있다.

일반적으로 염분토양을 개량하는 방법으로 다음의 다섯 가지를 들 수 있다.

① 배수 - 명거 또는 암거

② 관수 - 양토의 경우 100mm의 관수를 하면 지표 10cm 깊이의 염분이 80% 가량 제거될 수 있다. 관수량이 그 지역의 증발산량보다 더 많아야 용탈이 가능하다.

③ 석고시비

④ 멀칭 - 수피, 우드 칩 등으로 5cm 이상 깔아준다.

⑤ 고농도 비료사용 - 시비를 해야 할 만큼 양료가 부족할 경우에는 비료 자체가 염분 역할을 하므로 고농도 비료를 시용해야 한다.

상기와 같은 방법들이 현재 염분토양을 개량하기 위해 사용되고 있지만, 아직까지 만족할 만한 개선된 효과를 발휘하는 토양개량제나 염해토양의 개량방법에 대한 지속적인 연구가 필요하다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술이 가지는 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 식재되는 식물의 근권으로의 염분 상승을 억제하고, 염분 상승의 잠재적인 위험에 대비할 수 있는 염해토양 식재지의 조성방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 염류 피해의 가능성이 높고 복토재의 토양 특성이 식물생육에 부적합한 해안매립지에 식재지를 효과적으로 조성하는 방법을 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 기술적 과제는 본 발명에 따른 다음과 같은 구성에 의해 달성된다.

(1) 염해토양 식재지의 조성방법에 있어서, 수직으로 배수층, 식재층 및 멀칭층을 순차적으로 포함하는 해안매립지에 상기 식재층 보다 수분보유능력이 낮은 토주를 식재하고자 하는 식물의 근권 밖에 설치하는 것을 특징으로 하는 염해토양 식재지의 조성방법.

(2) 상기 (1)에 있어서, 배수층은 코코넛 껍질로 조성되어지는 것을 특징으로 하는 염해토양 식재지의 조성방법.

(3) 상기 (1)에 있어서, 배수층에 석고 또는 인산석고가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 염해토양 식재지의 조성방법.

(4) 상기 (1) 내지 (3)에서 선택된 어느 한 항에 있어서, 식재층은 수용성유기탄소 흡착 비팽창성 흑운모와 퇴비가 배합된 혼합물을 주성분으로 함유하는 토양개량재가 첨가되는 것을 특징으로 하는 염해토양 식재지의 조성방법.

(5) 상기 (4)에 있어서, 토양개량재는 켈프, 켈프밀, 님유박, 석고 및 고흡수성폴리머로 구성되는 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 성분을 추가로 함유하는 것을 특징으로 하는 염해토양 식재지의 조성방법.

(6) 상기 (1)에 있어서, 멀칭층은 비팽창성 흑운모로 조성되어지는 것을 특징으로 하는 염해토양 식재지의 조성방법.

본 발명의 상기 구성에 의하면, 식재되는 식물의 근권으로의 염분 상승을 억제하고, 염분 상승의 잠재적인 위험에 대비할 수 있어 염류 피해의 가능성이 높고 복토재의 토양 특성이 식물생육에 부적합한 해안매립지에 식재지를 효과적으로 조성할 수 있다.

또한, 수용성유기탄소(DOC, Dissolved Organic Carbon)를 이용해 유기물 함량이 부족한 식재지 토양 뿐 아니라 주변의 토양층으로의 확산을 용이하게 함으로써 보다 식물생육에 적합한 식재지를 효과적으로 조성할 수 있다.

이하, 본 발명의 내용을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명에서 이루고자 하는 식재환경은 토양단면으로 볼 때 하부에 조립질 자재로 충진된 배수층을 두고 그 위로 해안매립지 개량에 적합하도록 준비된 토양개량재가 혼입된 식재층을 두며, 지표면에는 증발을 억제하는 멀칭층이 조성된다.

또한 평면적으로 볼 때 인위적으로 식재부 보다 수분보유능력이 낮은 토주를 식물의 근권 밖에 설치하여 염류가 상승하였을 때 근권에 영향을 최소화할 수 있도록 유도한다. 이때 상기 토주는 식물의 근권 밖에 등간격으로 여러 개 설치하는 것이 보다 바람직하다. 염분유도토주의 원리는 염분이 토양의 전표면으로 고르게 상승하지 않고 수분보유력이 낮아 상대적으로 쉽게 건조되는 쪽으로 몰려 상승한다는 점에 착안한 것이다. 염분유도토주는 시공상의 편의를 위해 촘촘한 그물망에 모래를 채워 미리 준비한 후 식재지 조성을 위해 형성된 식혈의 외곽에 적당한 간격으로 세워주는 방법으로 설치하는 것이 바람직하다.

배수층은 조립질 자재로 구성되며, 예를 들어 지름 1~3cm 가량으로 파쇄한 코코넛 껍질이 사용될 수 있으며, 10~30cm 두께로 포설하여 조성할 수 있다. 또한 여기에 석고 또는 인산석고를 혼합하여 Na⁺가 배수층으로부터 쉽게 용탈되도록 할 수도 있다.

식재층에는 토양개량재가 함유될 수 있으며, 이러한 토양개량제는 부피비로 토양부피의 10~30%, 바람직하게는 15~25%, 가장 바람직하게는 약 20% 정도 혼합하 여 조성될 수 있다.

상기 본 발명에서 사용되는 토양개량재의 예로 유무기복합토양개량재를 들 수 있으며, 구체적인 예로는 수용성유기탄소를 흡착시킨 비팽창성 흑운모와 부숙퇴비(예로, VK퇴비)의 혼합물을 주된 자재로 한 것을 들 수 있다.

상기 수용성유기탄소 흡착 비팽창성 흑운모는 리그닌(ligin) 또는/및 부식산(humic acid) 수용액을 비팽창성 흑운모에 흡수시켜 생산할 수 있으며, 흡착된 수용성유기탄소는 토양수에 서서히 용출되어 식재지는 물론 주변 토양으로 침투하여 전체적인 토양환경을 개선하는 효과가 있다.

부숙퇴비는 축분과 수분조절제인 톱밥을 주성분으로 하며, 충분한 부숙기간을 거쳐 안정된 퇴비로 생산된 것을 사용할 수 있다.

이때 상기 두 성분의 조성비는 특별한 한정을 요하는 것은 아니며, 부숙퇴비 80 내지 90 부피%, 수용성유기탄소 흡착 비팽창성 흑운모 10 내지 20 부피%로 조성할 수 있다.

또 상기 토양개량재에는 제품의 기능을 향상시키기 위해 천연소재인 켈프가 상기 혼합물의 중량 대비 0.1 내지 0.5 중량% 또는/및 님유박이 상기 혼합물의 중량 대비 0.1 내지 1 중량% 또는/및 석고가 상기 혼합물의 중량 대비 0.1 내지 1 중량% 또는/및 고흡수성폴리머가 상기 혼합물의 중량 대비 1 내지 10 중량% 첨가될 수 있다.

이들 첨가물들은 척박한 임해매립지 토양에 양질의 유기물과 무기물을 공급하고 수분보유용량을 증가시키고 염이온을 배제시킴으로써 토양 환경을 개선하고, 식물의 생육에 필수적인 양분 공급은 물론 천연 식물생장조절물질(옥신, 사이토키닌 등)과 천연의 살균, 살충성분을 일괄적으로 제공하므로 식물의 식재, 이식 및 사후 관리에 효과적이다.

멀칭층은 입도가 큰(5~20mm) 비팽창성 흑운모를 사용할 수 있으며, 식재지의 땅이 노출되지 않도록 3~5cm 높이로 깔아줄 수 있다. 비팽창성 흑운모는 비중이 크고 수분보유력이 커 표층토의 비산을 방지할 수 있고, 토양에서의 수분증발을 막아주어 토양 표면의 건조로 인한 모세관수 상승을 차단할 수 있다.

염분유도토주는 식물의 근권 밖에 설치될 수 있다. 상기 염분유도토주는 직경 5~10cm 크기로 식재되는 바람직하게는 등간격으로 3~6개가 수직방향으로 조성될 수 있다. 이 염분유도토주는 비가 올 때는 수직방향으로 빗물을 빠르게 침투시키는 역할을 하며, 건조시에는 주변의 식재 토양 보다 낮은 수분 함량으로 인해 염분이 토주로 집적되도록 유도하여 식재 토양의 염류 집적을 방지하는 역할을 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 종래기술을 개선하여 더욱 실용적이고 효과적인 염해지 토양 개량 및 식재기술을 제시하고 있다. 후술하는 본 발명의 바람직한 실시예에 의해 얻어지는 토양개량재를 식재층에 적용할 경우 식재지는 물론 주변의 유기물 농도를 증가시켜 토양의 물리성을 전체적으로 개선함으로써 물의 수직이동을 통한 제염을 촉진하고, 염분 상승을 대비한 염분 유도용 토주를 형성할 경우 보다 진보된 형태의 염해지 식재기술을 제공할 수 있게 된다.

이하, 본 발명을 바람직한 실시예를 통하여 보다 상세히 설명할 것이나, 이 들 실시예는 오로지 본 발명을 구체적으로 예시하기 위한 것으로서 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 오직 특허청구범위에 기재된 바에 의해 한정되어야 할 것이다.

<실시예 1>

본 발명의 해안토양 개량용 토양개량재를 구성하는 상기의 재료들의 개개의 특성이 충분히 발휘되고 상호보완하여 상승효과를 발휘할 수 있도록 다음과 같은 방법으로 제조하였다.

수용성유기탄소 흡착 비팽창성 흑운모의 제조 방법: 농도 10% 리그닌 수용액 1리터를 비팽창성 흑운모를 투입한 10리터들이 교반기에 뿌려주면서 골고루 침투되어 수용성유기탄소가 흑운모에 흡착되도록 하였다.

토양개량재의 제조 방법: 위의 리그닌 흡착 흑운모 20리터를 퇴비 80리터와 혼합하여 토양개량재의 기본 구성을 완료하였다. 이렇게 생산된 토양개량재 기초 혼합물 중 20kg 만큼을 덜어 혼합기에 넣고 켈프액 0.02kg, 님 유박 0.02kg, 석고 0.2kg 그리고 마지막으로 고흡수성폴리머 0.2kg을 가하고 골고루 혼합하여 본 발명의 토양개량재를 완성하였다.

<실시예 2>

도 1에 제시된 바와 같이 염해매립지 복토층을 거두어 내고 바닥에 코코넛 껍질로 배수층(10)을 조성하고, 그 위에 실시예 1에서 조성한 토양개량재를 걷어낸 복토재 토양에 부피 대비 30%를 혼합하여 식재층(20)을 형성한 후에 비팽창성 흑운모로 3cm 두께의 멀칭층(30)을 조성하였다. 또한 식재지 조성을 하는 동안에 식재된 은행나무 묘목(40)의 근권 밖에 위치하도록 등간격으로 4개의 염분유도토주(50)를 설치하였다. 염분유도토주(50)는 지름 10cm의 촘촘한 원통형 망사 주머니에 모래를 채워 넣어 미리 준비해두었으며, 이것을 식재지 조성을 위한 구덩이 둘레에 세워 둔 후 식재토양을 메워 고정시켰다. 미설명부호 60은 매립지 원지반층을 나타낸다.

<실험예 1>

<실시예 1>의 방법으로 제조한 토양개량재를 이용하여 해안매립지에서 채취한 토양에 부피비로 15%와 30%의 두 수준으로 처리하고 일주일 동안 안정화시킨 후 토양특성 변화를 조사하였다.

표 1. 토양개량제 처리 후 식재 토양의 물리성 변화

본 발명의 토양개량재 15%, 30% 처리구와 무처리구 토양에 대하여 용적밀도와 전공극률, 고상율과 유효수분함량을 분석하였다. 토양개량재 처리로 용적밀도가 감소하였고, 전공극률은 2배 가량 증가하였다. 유효수분함량도 2배 가까이 증가하 였음을 확인할 수 있었다. 일반적으로 토양의 공극률이 50%일 때 식물생육에 가장 적합한 것으로 알려져 있다. 이에 근거할 때, 본 발명의 토양개량재를 10~30% 혼합해 줌으로써 해안매립지 토양환경을 양호한 상태로 개선할 수 있다고 판단되었다. 또한 유효수분함량의 증가로 토양수분환경도 크게 개선되어 식재층 건조로 인해 유발되는 지하수 상승에 의한 염류 집적을 충분히 억제할 수 있음을 확인하였다.

<실험예 2>

상기 실시예 1에 의한 토양개량재를 해안매립지에서 채취한 토양에 부피비로 15%와 30%의 두 수준으로 처리하고 은행나무 묘목을 심어 6개월간의 생육상태를 조사한 결과는 다음과 같았다.

표 2. 토양개량재 처리에 따른 은행나무 묘목 생육결과

은행나무 묘목을 이용한 생육실험결과 본 발명의 토양개량재를 사용한 처리구에서 토양개량재를 처리하지 않은 대조구와 비교하여 지상부, 지하부 모두에서 생육이 촉진되는 결과가 나왔다. 또한 토양개량재의 처리가 많아질수록 은행나무의 생장량도 증가하였다.

표 3. 토양개량재 처리에 따른 은행나무의 N, P, K 및 엽록소 함량

은행나무의 질소 함량은 무처리구와 비교하여 토양개량재 처리구에서 모두 증가하였으며, 인산과 칼리 역시 모두 토양개량재 처리구에서 높은 함량을 보였다.유사한 결과를 얻을 수 있었다. 그러나 처리구간에는 큰 차이를 나타내지는 않았다.

엽록소 함량에 있어서는 토양개량재 30% 처리구에서 39.5%, 15% 처리구에서 37.6%로 대조구의 24.2%와 비교하여 크게 증가하였다. 토양개량재 처리로 인한 은행나무 잎의 엽록소 함량 증가 결과로부터, 토양개량재 처리가 식물의 광합성 대사를 촉진시키고 식물 잎의 녹색도를 증가시키는 효과가 있음을 알 수 있었다.

<실험예 3>

<실시예2>와 모든 조건을 동일하게 하고, 염분유도토주만을 설치하지 않은 경우를 대조군으로 하여 단풍나무 묘목의 6개월 후 생체량과 식재지 토양의 염분농도를 측정하여 비교하였다.

표 4. 염분유도토주 유무에 따른 단풍나무 묘목 생육결과

단풍나무 묘목을 6개월 동안 재배한 후의 생체량은 염분유도토주를 설치한 곳에서 더 큰 것으로 조사되었다. 재배기간 동안 2차례의 건조기가 있었는데 염분유도토주를 설치한 시험구의 단풍나무는 육안으로 건조 피해의 정도가 미미하였으나, 염분유도토주가 설치되어 있지 않은 시험구에서는 나뭇잎의 30% 가량이 시들었다. 이는 염분이 근권으로 침입하여 식물의 수분스트레스를 심화시켰기 때문인 것으로 판단되었다.

표 5. 염분유도토주 유무에 따른 단풍나무 식재지 토양의 EC 변화

토양의 염류농도는 토양 용액의 전기전도도와 정의 상관을 갖는다. 즉 염류농도가 높을수록 전기전도도의 값은 증가하게 된다. 단풍나무 생육기간 동안 수분스트레스를 받는 건조기와 수분함량이 풍부한 비온 후의 전기전도도를 측정한 결과, 비온 후에는 염류의 용탈로 인해 염분유도토주의 설치 유무에 상관없이 EC값이 낮게 측정되었지만, 건조기에는 염분유도토주가 설치된 시험구의 근권 토양에서의 EC값이 미설치구에 비해 2배 가량 낮게 조사되었다. 또한 건조기 염분유도토주 설치구에서 염분유도토주의 EC값이 근권 토양 보다 2배 이상 높게 나타난 것으로 조사되어 염분유도토주가 실제로 염분을 유도하는 기능을 발휘하고 있음을 보여주었다.

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 실시예로서의 염해토양 식재지의 토양단면을 나타낸다.

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

10: 배수층

20: 식재층

30: 멀칭층

40: 묘목

50: 염분유도토주

60: 매립지 원지반층

Claims (6)

1. 염해토양 식재지의 조성방법에 있어서, 수직으로 배수층, 식재층 및 멀칭층을 순차적으로 포함하는 해안매립지에 상기 식재층 보다 수분보유능력이 낮은 토주를 식재하고자 하는 식물의 근권 밖에 설치하는 것을 특징으로 하는 염해토양 식재지의 조성방법.
2. 제 1항에 있어서, 배수층은 코코넛 껍질로 조성되어지는 것을 특징으로 하는 염해토양 식재지의 조성방법.
3. 제 2항에 있어서, 배수층에 석고 또는 인산석고가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 염해토양 식재지의 조성방법.
4. 제 1항 내지 제 3항에서 선택된 어느 한 항에 있어서, 식재층은 수용성유기탄소 흡착 비팽창성 흑운모와 퇴비가 배합된 혼합물을 주성분으로 함유하는 토양개량재가 첨가되는 것을 특징으로 하는 염해토양 식재지의 조성방법.
5. 제 4항에 있어서, 토양개량재는 켈프, 켈프밀, 님유박, 석고 및 고흡수성폴리머로 구성되는 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 성분을 추가로 함유하는 것을 특징으로 하는 염해토양 식재지의 조성방법.
6. 제 1항에 있어서, 멀칭층은 비팽창성 흑운모로 조성되어지는 것을 특징으로 하는 염해토양 식재지의 조성방법.

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