사면에서 자연토양과 인위토양의 특성 비교

Abstract

인위토양(Anthrosols)은 기후, 지질 및 지형 등 기존의 자연환경조건에 의해 발생하는 자연토양에 집약적 토지이용, 대규모 피복변화 등 인간 주도적 현상이 더해져 형성되는 토양으로 규정된다. 인위토양의 형성은 도시화 전개를 통해 공간적으로 확산하며 토양이용가치를 저하시키고 회복과정에 소요되는 비용 증가를 초래한다. 따라서 지속가능한 토지이용을 달성키 위해서는 시가화 지역과 교외 점이지대에 형성될 수 있는 인위토양에 대한 연구가 필수적이다. 이에 본 연구에서는 기존의 자연토양과 인위토양이 소유역이라는 특정한 공간단위에서 분화하는 양상과 토양 특성의 차이점, 그리고 그것이 관찰되는 위치적 차별성에 대하여 분석하였다. 자연적 토양형성 우세–인위적 토양형성 우세로 간주되는 2개 소유역을 선정하고 토양형성의 지형적 연속성을 근거로 한 Catena 개념에 기초하여 두 유역을 6개 사면단위로 분류하여 토양의 특성들을 상호 비교하여 도출한 연구결과는 다음과 같다. 첫째, 연구대상인 용인-수원시 일대 자연유역과 인위유역에서 나타나는 토양특성은 공간적으로 차별적인 분포를 보였다. 조사된 토양특성을 수분함량과 강열감량은 Footslope-Toeslope 등 사면하부를 중심으로 높게 나타났으며 수평적으로 넓게 분포한 반면 pH와 EC의 분포는 다소 파편화된 분포를 보이고 있었다. CEC의 분포 또한 수분함량과 강열감량의 분포와 유사하게 나타났다. 이러한 결과는 각 토양특성간의 상관관계로부터 토양 내 수분이 강열감량(r=0.63, 0.25), CEC(r=0.34, 0.54)와 높은 상관관계를 가짐을 감안할 때 Footslope 사면단위를 기점으로 변화하는 유역 사면굴곡의 요철(concavity)와 그에 따른 물질의 확산작용(diffusive processes)에 민감하게 분포하는 경향을 보였다. 이를 통해 일정한 수문학적 프로세스를 규정하는 소유역 공간스케일과 지표면 물질흐름특성을 지표형태 구분을 통해 반영한 Catena 사면유역단위에서 토양특성이 서로 다르게 나타남을 확인하였다. 둘째, 각 비교기준을 통한 토양특성의 차이를 살펴보면 주로 수분함량과 강열감량, CEC에 대해 유의한 설명력(19-28%)을 보였였고, pH와 EC의 경우 전체적으로 유의한 결과가 나타나지 않았다. 설명력이 낮았던 이유는 토양특성비교를 위해 분류과정에서 채택한 공간스케일과 관련된 문제 그리고 지형변수의 측선 토양의 변이성과 연속성을 고려하지 못했던 점을 거론할 수 있다. 셋째, 인위토양특성의 분포 차이를 유역별, 측선별 구분과 Catena 사면단위 분류 중 가장 잘 설명할 수 있는 기준을 탐색하였다. 유역구분에 의한 비교는 수분함량과 CEC에 대해 유의한 설명력(21-23%)을 보였고, 측선별 비교는 강열감량과 CEC에서 유의한 결과(19-28%)가 나타났다. 사면단위에 따른 구분에 있어서는 EC를 제외한 모든 특성에서 유의한 결과가 산출되었다15-26%). 즉 토양특성 형성의 지형적 연속성의 개념을 적용한 Catena 사면단위분류방식을 고려한 비교에서 토양의 분포가 가장 잘 설명되었다. 하지만 각 토양특성에 따라 상관계수와 변이도에서 차이가 드러났으며 공간적 분포의 특정에서 어려움이 있다. pH와 EC 등 일부 토양특성의 차별적 발생을 규명하기 위해서는 이산적 공간단위 범주와 토양형성과 관련된 연속적인 환경변수를 종합적으로 고려하는 방식이 필요하다. 본 연구에서는 소유역범위에서 추출하여 조사된 토양자료를 통제된 공간명목범주를 통해 비교하여 인위토양이 드러내는 토양특성의 차이를 평가하였다. 연구지역의 토양에 대해 소유역의 특정과 지형분류기법을 이용하여 비교의 공간범주를 구체화할 수 있었고 각 토양특성의 차이가 어떠한 비교기준에서 고려되었을 때 보다 분명한 변화를 나타내는가의 결과를 제시하였다. 해당 결과를 통해 불연속적 토양경관 또는 특정 용도지역과 같은 사례단위 연구로 이루어지던 기존 인위토양 연구방식에서 더 나아가 소유역과 그 사면단위 등 보다 일반적으로 적용 가능한 지형분류결과상의 연구지역에서 나타나는 인위토양특성의 공간적 분포특성과 토양특성이 갖는 차이를 밝힐 수 있다. 이를 통해 국토 전반에 공통적으로 사용될 수 있는, 소유역 사면에 대한 지형분류 결과를 이용하여 시가화 진행지역이나 개발예정지와 같은 관심지역에서 나타나는 인위토양특성의 분석에 적합한 절차를 제시할 수 있을 것이다. 나아가 산지전용 부담이 증가하는 국토관리와 산지토양관리에서 인위토양의 분포와 특성을 이해하고 적절한 관리방안 수립의 기초자료로서 기여할 것으로 기대한다.

A soil type referred as anthrosols is defined, in general, to be formed under heavy modification to given pedogenic conditions such as climate, parent material and landscape, mainly due to an addition of human-driven activities that include intensive land uses or land cover changes to natural soils. Formation of anthrosols proliferates with geographic spread of urbanization, deteriorates soil value and inflates soil reclamation cost. Thus, it is crucial to scrutinize issues related to anthrosols that could potentially be produced in urban areas and suburb-urban transitional areas for sustainable land use. This study intended to analyse diversion and spatial distribution of natural soil and anthrosols soil characteristics in certain spatial unit – subwatershed slope. Two separate subwatersheds are selected from study area, each represents natural pedogenesis dominant and anthropogenic pedogenesis dominant, then classified into 6 slope units based on the concept of Catena for detailed comparisons. Results of the study are as follows: Firstly, research indicates that in study area vicinity of Suwon regions, studied soil characteristics demonstrate distinctive spatial distribution. Soil moist and loss on ignition(LOI) show evident concentration in down slope areas throughout Footslope-Toeslope units. On contrary, distributions of soil pH and electrical conductivity(EC) show fragmented patterns. Secondly, natural-anthrosols soil comparisons of the slope classifications and transects show statistical significance, explain 19-28% of the variance in soil characteristics between natural soils and anthrosols, except pH and EC. The cause of this low statistical significnace shown in pH and EC requires further extensive study. Lastly it is estimated that each of spatial unit utilized to compare anthrosols properties varies in characteristics. subwatershed approach explain 21-23% of soil moist and cation exchange capacity(CEC), while transect approach shows 19-28% of variance of LOI and CEC. The catena approach shows statistical significance in most of properties by 15-26%. In summary, the result shows that the statistical significance of Catena slope classification units for turn out to be higher than other spatial units.