식물생육의 기반이 되는 토양에 대하여 7

9) 토양깊이
 토양깊이는 자연 상태의 토양이 토양생성 과정의 영향을 받아 형성된다. 일반적으로 깊이는 표면에서 암반 또는 지하수면까지를 말한다. 깊은 토양은 더 많은 뿌리 활동 공간을 제공하며 다른 조건도 풍부하게 마련된다. 토심이 깊은 토양은 적어도 1m 이상의 깊이를 가지며 얕은 토양은 50cm 이하의 깊이를 갖는다. 식물 생장을 위한 적정 토양깊이는 정해질 수가 없는데 그 이유는 뿌리 생장 깊이는 토양층의 물리적 깊이로 정해지는 것이 아니라 통기성이 보장되는 깊이로 정해지기 때문이다. 그러나 얕은 토양에서는 물리적인 깊이가 제한요인이 될 수 있다.
 도시 지역에서는 토양깊이가 제한요인이 되는 경우가 많다. 개발 또는 복원이 이루어지는 과정에서 토양을 제거하고, 깊이를 감소시키며, 암반 위에 흙 채우기가 얕은 깊이로 이루어지기도 한다. 통상적으로는 우리나라와 같은 건조하지 않은 지역에서는 45~60cm의 토심으로 필요한 수분과 뿌리 활동 공간이 보장될 수 있다. 건조한 지역에서는 관수가 추가되지 않는 조건이라면 더 깊은 토심을 가져야 한다. 얕은 토양에서는 습윤 상태에서 토양의 기계적 지지력이 문제가 되어 수목이 쓰러지는 경우도 있다. 전문가들은 양호한 배수조건을 가진 토양이 75~90cm의 깊이를 가지면 뿌리 활동 공간, 수분저장, 지지력을 충분히 제공할 수 있는 것으로 보고 있다.

10) 토양온도
 토양온도는 식물생장에 직접적인 영향을 주며 수분함량, 통기성, 구조, 미생물 활동, 유기물 분해, 식물양분의 가용성과 같은 다른 토양 특성에도 영향을 미친다(Brady, 1990). 토양은 유입되는 태양복사에너지와 대기로부터의 장파에 의해 가열된다. 표토는 주간에 가열되어 아래층의 토양보다 높은 온도를 가지며 토양층에 온도경사를 형성한다(Hillel, 1980). 토양은 열전도율이 낮기 때문에 지표면 온도는 계속 올라간다. 그러나 결국에는 아래층으로 전달되어 심토의 온도도 올라간다. 아래층 토양이 최고온도가 되려면 지연시간이 경과되어야 한다. 야간에는 열 이동 방향이 반대로 바뀐다. 열은 토양 표면에서 장파복사 형태로 대기 중으로 방출되어 온도가 떨어지며, 이때 지표면 온도는 심토보다 낮아지고 열은 아래에서 위로 이동한다. 이로써 일일 토양 온도순환체계가 완성된다. 토양 표면의 가열과 냉각은 큰 폭의 온도차를 만들고, 이 온도차는 심토로 내려갈수록 줄어든다. 계절적 온도 순환도 있으며 북반구에서는 7월에 최고, 1월에 최저온도를 나타낸다.
 토양 내 수분은 토양의 열용량을 결정하기 때문에 토양온도는 수분함량에 의해 크게 영향을 받는다, 열용량은 일정한 양을 가진 토양의 온도를 변화시키기 위하여 가해야 하는 열의 양으로 정의된다. 물은 토양의 열용량을 증가시키며 따라서 습윤한 토양의 온도를 증가시키려면 건조한 토양보다는 많은 양의 열을 가해주어야 한다. 다행히 물은 토양의 열전도도를 증가시키기 때문에 표면에 축적된 열이 습한 토양의 아래층으로 이동하여 표면온도는 낮아진다. 만일 수분이 없다면 토양표면의 온도는 식물에 피해를 줄 수 있는 온도까지 상승하게 된다.
 높은 온도는 증발을 통하여 토양표면을 건조시키고 토양층에 수분조건 경사를 형성하여 아래층의 수분이 위로 상승하도록 만든다. 이 수분은 표토의 뿌리에 공급되며 토양온도를 낮추는 역할을 한다. 토양이 위조점 가까이 건조되면 수분 이동은 거의 멈추고 증기 상태로만 이동한다. 토양수분의 손실은 토양의 열전도율을 떨어뜨린다. 그리고 표면은 최고온도로 올라간다. 토양 내 온도경사는 습도 경사와 상호작용을 하여 경우에 따라 습도 경사를 증진시키거나 감소시키는 결과를 가져온다. 따뜻하고 습윤한 층에서 차갑고 건조한 층으로의 이동이 그 반대의 경우보다 더 많다. 토양수분함량이 충분하지 않을 때 습도 경사와 온도경사가 평행한 관계를 형성하는 것은 토양수분의 고른 분포를 위해 중요하다. 식생이 형성하는 수관이나 낙엽층에 의한 그늘은 토양온도의 변화를 완화시켜 준다. 산림지역의 토양이나 식으로 피복된 토양은 태양에 노출된 토양보다 차갑고 습한 상태로 유지된다. 그러나 식생피복 상태의 토양이 노출된 토양보다 건조하게 되는 경우가 있는데, 특히 늦여름 또는 초가을에는 식물이 증산을 위하여 더 많은 수분을 흡수하게 된다.
 식물 뿌리의 온도에 대한 생장 반응은 다양하다. 뿌리의 생장은 토양온도가 4.5℃ 이상일 때에만 이루어진다(Brady, 1990). 이 정도 낮은 온도에서는 단지 생존만 가능할 뿐이다. 새로운 뿌리 조직은 10℃ 이상일 때 형성된다. 그러나 토양의 어떤 층이 뿌리의 생장을 위한 온도 조건으로 중요한지는 뿌리가 집중되어 있는 층이 특별히 전제되지 않는다면 확실히 알 수 없다. 엽면적, 줄기의 길이, 지하/지상부 비율, 그리고 지상부와 지하부의 건중량은 뿌리생장 온도가 24℃인 경우 최대가 된다. 그러나 뿌리 생장 온도가 36°C로 되면 가중나무의 경우 잎의 수분이 동이 감소되고 식물생장도 낮은 수준에 머물게 된다(Graves 등, 1989).
 토양의 물리적, 화학적 반응 속도는 온도의 영향을 받는다. 토양온도가 높으면 양분이 가용한 상태로 전환되는 속도가 빨라진다. 온도와 생물의 활동 사이에는 직접적인 관계가 형성되어 있다. 유기물의 분해와 질소 등 유기물의 무기화는 온도 조건이 얼마나 적절한가에 따라 결정된다. 생물 활동에 적합한 온도는 토양표면 온도에 국한해서 정의하면 26~33℃의 범위를 갖는다. 4.5℃ 미만의 온도에서는 생물 활동이 거의 정지된다. 낮은 온도에서는 비례적으로 활동이 감소된다. 토양온도는 토양생성 과정에도 중요하게 작용하여 토양분류의 한 요인이 된다.
 토양층 내외로 나타나는 가스의 확산은 온도의 영향을 받는다. 가스 농도의 차이가 없는 경우라면 확산은 온도가 높은 곳으로부터 낮은 곳으로 진행된다. 가스의 농도경사와 온도경사가 평행하게 형성되면 더 빠른 확산이 이루어진다. 주간에 형성되는 토양층 온도경사는 산소의 확산을 증진시키는데, 그것은 토양층의 산소 농도경사와 온도경사가 같은 방향으로 형성되기 때문이다. 이산화탄소의 경우는 농도경사가 반대로 토양층에서 높기 때문에 대기로의 확산에 지장을 가져온다. 그러나 야간에는 토양층의 온도와 이산화탄소 농도가 다 높기 때문에 대기로의 확산이 중진된다. 
 토양의 온도, 통기성, 수분의 상호관계는 복잡하다. 그러나 여기에 설명한 내용은 자연토양과 도시토양 및 다짐이 가해진 경우 발생하는 문제를 다루는 데 도움이 될 것이다.