토양(soil)

암석의 파편으로 이루어진 무기 성분과 동식물의 유체(遺體)가 분해해 생긴 유기성분이 혼합된 지각 최표층(最表層)의 생성물. 토양은 육지에 서식하는 모든 생물이 살아가는 데 필요한 장소와 영양을 제공하는 자연물이다.


대부분의 지하자원이 지층내에 끼어 있던 과거의 생성물로서 오랜 지질시대를 거친 데 비해 토양자원은 지표에서 1~2m깊이까지의 새로운 변질작용의 산물이다.


토양은 지표 부근까지 있었던 기반암석이라는 지질물질이 수백 년에서 수천 년에 걸쳐 변질해서 생성된 것이며 앞으로도 계속 변화해갈 살아 있는 자연물이다.


일찍부터 농화학이나 작물학의 분야에서 이루어져 온 토양 연구는 근년에는 토양이란 어떠한 생성과정을 거쳐 온 물질인가, 그 성질은 어떻게 해서 갖추어 졌는가 등을 구명하는 지구과학적 시야에서 활발하게 이루어지고 있다.


이러한 연구는 19세기말 제정 러시아시대 토양학의 선각자 V. V. 도쿠차예프가 처음으로 체계화했다(pedology).


한편 그 이전부터 이루어져 온 농업면에서의 토양연구는 에다폴로지(edaphology ; 작물입지 토양학)라고 한다.


〔지표의 풍화〕 천체로서의 지구를 암석권(岩石園) · 기권(氣園) · 수권(水圈)으로 나눌 때, 암석권과 기권이 맞닿은 곳이 지표면이다.


지질시대의 어느 시기에 지형형성작용에 의해 생긴 주된 지형에는 해저(海底)가 융기한 해안평야, 화산활동에 의한 용암 · 화산회층, 범람하는 하천의 유역에 펼쳐지는 사력(砂礫)퇴적물의 토지가 있다.


새로 생긴 이들 지표에 내린 빗물의 침투에 의해 기온 · 지온의 변화에 따라기 반암층 · 사력층 · 화산회층 등의 암석권 표층부에 함유되어 있는 가용성 화학성분이 용해되어 그 일부가 땅 속으로 흘려보내진다.


어는점〔氷點〕을 오르내리는 지온의 변화가 있으면 암석은 수분의 동결 · 융해로 인해 기계적으로 파괴되어 세립화(細粒化)된다.


대기권에 의한 이와 같은 작용을 풍화작용이라고 하며, 그 밖에 화학적 분해작용도 이루어진다.


지표 부근에서 볼 수 있는 또 하나의 풍화작용은 생물의 발생과 그에 따르는 생물학적 풍화이다.


암석면이나 파괴암편의 표면에 먼저 미생물이 착생하고, 그 분비물에 의해 암석의 무기성분이 분해된다.


또한 선태류(蘚苔類) · 지의림(地衣類)의 생육에서 고등식물의 발달로 이어지고, 지렁이 · 지네 · 개미 · 두더지 등의 지중동물의 활동도 가세해 이 생물들의 상호작용 아래 부식(腐植)의 생성 · 집적이 이루어진다.


무기성분의 용해 · 유실 · 재침적(再沈積), 부식성분의 집적, 미소입자의 유하(流下) · 침전 등의 현상으로 지표 부근의 풍화대(regolith) 상부에는 독특한 토양층이 형성된다.


이 형성과정은 물질의 수직방향의 이동에서 유래하는 층(層)의 분화가 일어나고 있다.


이 경우의 층이란 지질퇴적물에서 볼 수 있는 지층과는 본질적으로 다른 토양 특유의 층이므로 이것을 토양층위라고 하고, 토양층위의 분화가 시작된 단계 이후를 토양화라고 한다.


〔토양입자의 구성〕 토층은 대소의 고체형 입자와 그 공극(孔隙)을 채운 수분 및 공기로 이루어진다.


이들을 각각 토양의 고체상(固體相) · 액체상 · 기체상이라고 한다.


고체상을 이루는 무기 · 유기의 입자는 풍화단계에 따라 세립화해가는 경향이 있는데, 일반적으로 미립자의 조성비율이 증대할수록 공극의 부피가 커져, 공극이 토층내에서 차지하는 부피비(공극률)는 50%~80%의 차이가 난다.


토양입자를 구형(球形)과 비슷한 고형물로 보고, 지름 2mm를 사립자(砂粒子)의 최대값으로, 2~0.2mm를 조사(粗妙), 0.2~0.02mm를 세사(細妙), 0.02~0.002mm를 실트(微妙), 0.002mm 이하를 점토(粘土)라 한다.


또 이와 같은 토양의 사질(砂質)에서 점토질까지의 다양한 대소입자의 구성비율을 토성(土性)이라고 한다.


토양의 토층 공간의 고체상의 공극은, 토양입자가 무기 · 유기의 콜로이드질(교질) 미립자를 포함하고 있어, 그 흡착성에 의한 집합체를 만들고 있다.


이 집합체를 형상 · 크기에 따라 몇 종류의 타입으로 나누는 것을 토양구조라 한다.


토양구조에는 경작지의 표층에서 흔히 볼 수 있는 지름 0.5~1mm 안팎의 구상단립구조(球狀團粒構造)를 비롯해 설립상(屑粒狀)구조 · 단괴상(團塊狀)구조 · 판상(板狀)구조 · 주상(柱狀)구조 등이 있다.


〔토양단면과 층위분화〕 토층 내의 각 부의 성질(물리성 · 화학성)은 지표로부터 하부를 향해 변화해 간다.


토층을 수직으로 자른 절단면을 토양단면이라 하는데, 거기서 볼 수 있는 색 · 입상(粒狀) · 습기의 정도, 구조와 조직 등의 특정을 단면형태로 파악하는 것이 토양의 성립과정을 구명하는 기본적인 수단이다.


토양단면을 관찰하면 상층에서 하층으로, 비교적 성질이 급변하는 부분을 포착할 수 있다.


암흑색이 줄어 갈색으로 변하는 부분은 부식층의 하한(下限)으로 볼 수 있고, 점성이 높은 갈색의 세립층이 담색의 조립층으로 바뀌는 곳은 토양화의 영향이 그 다지 미치지 않는 부분이다.


색 · 토성 · 구조 등에 따라 나눈 각 부분을 토양층위라 하고, 그 분화하는 원인을 생성작용의 기구(機構)로 미루어 위로부터 용탈층(溶脫層 ; A층) 집적층(B층)이라고 한다.


A층에 해당하는 부분은 동시에 부식집적의 특정이 있는 것이 보통이므로 부식층이라고 해도 된다.


용탈 · 집적의 작용이 아직 미치지 않은 하부층을 C층이라고 하며, 이 부분은 아직 토양화가 시작되지 않은 풍화대 상부에 해당하는데, 앞으로 토양생성을 받을 원자재라는 뜻에서 토양 모재(母材)라고 할 수 있다.