24년 1회차

우리나라 농경지는 식양토·미사질양토가 아니라 양토와 사양토가 주를 이루므로 이 설명이 옳지 않다.

화강암·화강편마암 모재가 넓게 분포해 모래 비율이 높은 조립질 토양이 많다.

• 촉감법(손가락 감촉)으로도 토성삼각도의 토성명을 판정할 수 있다.
• 모래와 실트는 석영·장석 같은 1차광물이 대부분이다.
• 모래는 비표면적과 전하가 작아 점토보다 pH 완충능이 낮다.

용적밀도와 공극률은 반비례 관계이므로, 용적밀도가 클수록 공극률이 커진다는 설명이 옳지 않다.

공극률 = 1 − 용적밀도/입자밀도이므로 다져져 용적밀도가 커지면 공극률은 감소한다.

• 용적밀도가 크다는 것은 단위 부피 안의 고형 입자가 많다는 뜻이다.
• 공극비는 고상 부피 대비 공극 부피로, 다져질수록 작아진다.
• 공기충전공극률은 전체 부피 대비 공기 부피로, 건조되어 물이 빠지면 증가한다.

같은 무게를 시용할 때 pH 개량 효과가 가장 큰 것은 분자량이 가장 작은 생석회($\mathrm{CaO}$)이다.

석회물질은 모두 Ca 1몰이 산 2당량을 중화하므로, 분자량이 작을수록 단위 무게당 중화력(알칼리분)이 크다.

$\mathrm{CaO}\,(56) \lt \mathrm{Ca(OH)_2}\,(74) \lt \mathrm{CaCO_3}\,(100) \lt \mathrm{Ca(HCO_3)_2}\,(162)$

• 소석회는 생석회보다 분자량이 커 같은 무게의 중화력이 작다.
• 탄산칼슘은 분자량이 더 커 중화력이 그보다 낮다.
• 탄산수소칼슘은 분자량이 가장 커 중화력이 가장 낮다.

백운석(dolomite)은 Ca·Mg의 탄산염광물이므로 2차 규산염광물이 아니다.

2차 규산염광물은 1차광물이 풍화되어 새로 생성된 층상 규산염 점토광물을 말한다.

• 카올리나이트는 1:1형 규산염 점토광물이다.
• 버미큘라이트는 2:1형 규산염 점토광물이다.
• 녹니석(chlorite)은 2:1:1형 규산염 점토광물이다.

토양이 압밀되면 입자 간 접촉이 늘고 공기가 줄어 열전도도가 높아진다.

열은 고상·액상을 통해 잘 전달되고 공기는 열전도도가 매우 낮다.

• 건조토양은 공극이 공기로 차 있어 습윤토양보다 열전도도가 낮다.
• 토양유기물은 광물보다 열전도도가 낮다.
• 식토는 공극률이 크고 석영 비율이 낮아 사토보다 열전도도가 낮다.

Lithic Udorthents에서 아목은 Orthents(orth), 아군은 Lithic이다.

명칭은 뒤에서부터 목(Entisols의 ents) → 아목(orth+ents) → 대군(Ud+orthents) → 아군(Lithic+대군명)으로 쌓이고, loamy-skeletal은 토양통 위의 토양족, Gwanag은 토양통이다.

• 토양통 이름과 토양족 입경 구분을 조합한 표기는 아목·아군과 무관하다.
• 목의 형성요소와 수분상태 접두어 조합은 아목·아군 순서가 아니다.
• 수분상태 접두어(Ud)와 아목 형성요소의 조합은 대군과 아목을 짝지은 것이다.

증산이 활발할 때 물은 삼투퍼텐셜 차이가 아니라 증산류(물관의 장력)에 의해 수동적으로 흡수되므로 이 설명이 옳지 않다.

삼투퍼텐셜 차이로 뿌리가 물을 끌어들이는 능동적 흡수는 증산이 약할 때(근압) 두드러진다.

• 일반적으로 흡수되는 물의 대부분(90 % 이상)은 증산에 끌려가는 수동적 흡수이다.
• 염류 집적 토양에서는 토양 삼투퍼텐셜이 낮아 뿌리가 용질을 축적해 물을 끌어들이는 능동적 흡수 비중이 커진다.
• 물은 수분퍼텐셜이 높은 토양에서 낮은 대기 쪽으로 식물을 거쳐 이동한다.

버티졸의 특성은 팽창형 2:1 점토광물인 스멕타이트가 좌우한다.

스멕타이트가 젖으면 팽윤하고 마르면 수축해 깊은 균열과 자기 경운(뒤섞임), 슬리큰사이드가 생긴다.

• 감람석(olivine)은 풍화되기 쉬운 1차광물로 팽윤·수축성이 없다.
• 석영은 비팽창성 1차광물로 모래·실트의 주성분이다.
• 깁사이트는 Al 수산화물로 강하게 풍화된 옥시졸에 많다.

중성 pH에서 음이온을 가장 많이 흡착하는 것은 Fe 산화물인 침철광(goethite)이다.

침철광은 영전하점(PZC)이 중성보다 높아 pH 7에서도 표면이 양전하를 띠므로 $\mathrm{Cl^-}$, $\mathrm{NO_3^-}$를 정전기적으로 흡착한다.

• 백운모는 동형치환 음전하를 층간 K가 상쇄한 1차광물로 음이온 흡착 능력이 거의 없다.
• 정장석은 1차광물로 음이온 흡착 능력이 거의 없다.
• 일라이트는 동형치환에 의한 영구 음전하를 지녀 음이온을 밀어낸다.

점토는 유기물의 C/N비를 바꾸지 않으므로, C/N비 증가로 분해를 늦춘다는 설명은 이유가 될 수 없다.

점토·실트가 많은 토양은 유기물-광물 결합과 입단 내 물리적 보호, 낮은 통기성 때문에 유기물이 축적된다.

• 모래가 많으면 통기가 좋아 호기성 분해가 빨라진다.
• 점토 표면과 유기물이 결합하면 미생물 분해로부터 안정화된다.
• 양수분 보유력이 커 식물·미생물 생물량과 유기물 유입이 늘어난다.

SAR과 탄산 이온 농도가 높은 관개수로 배수하면 오히려 Na가 쌓이고 Ca가 탄산염으로 침전해 나트륨성이 악화되므로 효과가 가장 낮다.

나트륨성 토양 개량의 핵심은 교환성 Na를 Ca로 치환한 뒤 저염수로 용탈시키는 것이다.

• 입단형성촉진제는 분산된 토양의 입단을 형성해 투수성을 높인다.
• 석고는 Ca를 공급해 교환성 Na를 치환한다.
• 황·황산은 토양 중 탄산칼슘을 녹여 Ca를 내놓고 pH를 낮춘다.

철산화물에서 기인할 수 있는 전하는 pH 의존 음전하(ㄷ)와 양전하(ㄹ)이다.

철산화물은 결정 내 동형치환이 없어 영구전하를 갖지 않고, 표면 수산기(-OH)가 pH에 따라 양성자를 얻거나 잃는 가변전하만 띤다. pH가 낮으면 양성자화되어 양전하가, pH가 높으면 탈양성자화되어 음전하가 생긴다.

• ㄱ: pH와 무관하게 일정한 음전하로, 2:1형 점토광물의 동형치환에서 생기는 영구전하이므로 철산화물에서 기인하지 않는다.
• ㄴ: 영구전하와 가변전하를 합한 전체 음전하이므로, 그 안의 영구전하 부분은 철산화물에서 생길 수 없다.

제시된 미생물은 조류(algae)이며, 조류는 다당류를 분비해 토양 입자를 결합시켜 입단화에 기여한다.

광합성으로 산소를 방출하고, 질소·인 증가 시 번성하며, 사상균과 공생해 지의류를 이루는 것이 조류의 특징이다.

• 남조류는 원핵생물이지만 녹조류·규조류는 진핵생물이어서 모두 원핵생물은 아니다.
• 외생균근·내생균근 구분은 식물 뿌리와 공생하는 균근균(사상균)의 분류이다.
• 균사체로 자라고 포자를 형성하는 것은 사상균·방선균의 특징이다.

적절한 것은 조류가 유기물 생산자라는 설명과 방선균이 산성에 약하고 목초지에 많다는 설명이다.

조류는 광합성으로 유기물을 만들고, 방선균은 산성 토양에서 활성이 떨어지며 뿌리 유기물이 많은 초지에서 풍부하다.

• 개체수는 세균이 사상균보다 훨씬 많으며, 사상균은 생물량이 클 뿐이다.
• 사탕무·시금치(명아주과)는 균근을 거의 형성하지 않는 비균근성 작물이다.

암모니아태 질소 함량이 높은 토양은 암모니아 독성과 산성화로 지렁이에게 해로워 개체수를 늘리는 요인이 아니다.

지렁이는 먹이(유기물)가 풍부하고 통기가 좋은 습윤한 중성 부근 토양에서 번성한다.

• 칼슘이 풍부한 토양은 산도가 낮고 지렁이의 석회선 대사에 유리하다.
• 신선한 유기물은 지렁이의 먹이가 된다.
• 통기가 좋고 적당히 습한 토양은 피부 호흡에 알맞다.

요소 시비 후 토양 pH는 일시적으로 높아졌다가 이후 질산화로 낮아진다.

가수분해 단계: $\mathrm{CO(NH_2)_2 + 3H_2O \rightarrow 2NH_4^+ + HCO_3^- + OH^-}$ 로 pH가 상승한다.

질산화 단계: $\mathrm{NH_4^+ + 2O_2 \rightarrow NO_3^- + H_2O + 2H^+}$ 로 수소이온이 생겨 pH가 하강한다.

• 가수분해·질산화가 모두 pH를 변화시키므로 변화가 없다는 설명은 틀리다.
• 초기에는 pH가 오르므로 지속적으로 감소한다는 설명은 틀리다.
• 질산화 이후 pH가 내려가므로 지속적으로 증가한다는 설명은 틀리다.

제시된 세균은 모두 무기물 산화로 에너지를 얻고 $\mathrm{CO_2}$를 탄소원으로 쓰는 화학자급영양생물이다.

Nitrosomonas는 암모늄, Thiobacillus denitrificans는 황, Thiobacillus ferrooxidans는 2가 철(및 황)을 산화해 에너지를 얻는다.

• 광합성자급영양생물은 빛을 에너지원으로 하는 조류·남세균 등이다.
• 광종속영양생물은 빛 에너지와 유기탄소를 쓰는 일부 홍색·녹색 비황세균이다.
• 화학종속영양생물은 유기물에서 에너지와 탄소를 함께 얻는 대부분의 분해 세균·사상균이다.

토양에서 영양소의 확산 속도는 염소 이온이 가장 빠르고 인산 이온이 가장 느리므로, 인산 이온을 가장 빠르다고 한 순서는 옳지 않다.

$\mathrm{Cl^-} \gt \mathrm{K^+} \gt \mathrm{H_2PO_4^-}$ 순이며, 인산은 토양 고상에 강하게 흡착·고정되어 확산이 매우 느리다.

• 토양용액의 양이온은 일반적으로 Ca가 가장 많고 Mg, Na 순이다.
• 질산·황산 이온 등 음이온이 양이온과 전하 평형을 이룬다.
• 인산 이온은 Fe·Al·Ca와 결합해 용액 중 농도가 매우 낮다.

K은 체내 이동성이 커 늙은 조직에서 어린 조직으로 재이동하므로, 늙은 조직에 축적된다는 설명이 옳지 않다.

그래서 K 결핍 증상은 아랫잎(성숙엽)부터 나타난다.

• K이 부족하면 잎 끝과 가장자리가 황화되고 심하면 괴사한다.
• 장석·운모 등 K 함유 1차광물이 풍화되면 K이 방출되어 가용성이 커진다.
• 1가 K 이온은 2가 Ca 이온보다 약하게 흡착되어 용탈되기 쉽지만, 흡착되지 않는 질산 이온보다는 덜 용탈된다.

인산비료를 퇴비와 혼합 시비하면 유기산·부식이 Fe·Al·Ca와 결합해 인산 고정을 줄이므로 용해도와 비효가 높아진다.

유기물은 인산 흡착 자리를 가리고 킬레이트를 형성해 가용성 인산을 오래 유지시킨다.

• pH 4~6의 산성 범위에서 용존 인산은 주로 1가 인산 이온($\mathrm{H_2PO_4^-}$) 형태이다.
• 식물은 1가 인산 이온을 2가 인산 이온보다 빠르게 흡수한다.
• 용성인비는 물에 녹지 않는 구용성 인산 비료로 효과가 느려 생육기간이 긴 작물이나 밑거름에 알맞다.

Fe·Al 수산화물이 많은 토양은 입단이 안정해 침식성이 낮으므로, 이를 팽윤형 점토로 바꾸는 것은 토양침식성(K)을 오히려 높이는 잘못된 방안이다.

K 인자를 낮추려면 유기물 시용 등으로 입단 안정성과 투수성을 높여야 한다.

• 강우 인자(R)는 빗방울 에너지와 관련되며, 식물 피복으로 타격 에너지를 줄일 수 있다.
• 피복관리 인자(C)는 피복이 조밀한 목초가 옥수수보다 낮다.
• 보전관리 인자(P)는 등고선대상재배·승수로 설치로 낮출 수 있다.

통기가 좋은 표토의 암모늄 이온은 질산화되어 질산 이온이 되고, 질산 이온은 음전하 교질에 흡착되지 않아 지하수로 용탈되기 쉽다.

암모늄 자체는 양이온이라 흡착되지만, 호기 조건에서 질산화 세균이 빠르게 $\mathrm{NO_3^-}$로 바꾼다.

• 인산 이온은 Fe·Al·Ca와 결합해 고정되므로 이동성이 매우 낮다.
• 불소 이온은 Fe·Al 산화물에 흡착되고 Ca와 침전해 이동이 제한된다.
• 카드뮴 이온은 교질과 유기물에 흡착되어 표토에 머문다.

뿌리가 내놓은 수소이온이 토양교질의 흡착 양이온과 교환되어 양이온이 흡수될 수 있다는 설명이 옳다.

양분 공급 기작은 뿌리 차단(접촉 교환)·집단류·확산의 세 가지이다.

• 확산은 농도 기울기에 따른 이동이며, 증산에 따른 물의 흐름에 실려 오는 것은 집단류이다.
• 인은 주로 확산으로, 칼슘은 집단류와 뿌리 차단으로 공급되어 집단류만으로 흡수되지 않는다.
• 질소는 암모늄 양이온으로도 흡수되고 망간은 2가 양이온으로 흡수된다.

약산성 토양에서 비산 이온(arsenate)으로 존재하며 인산과 화학적 거동이 비슷한 원소는 비소(As)이다.

비산 이온은 인산처럼 Fe·Al 수산화물 표면에 특이흡착되며, 인산 시비 시 경쟁적으로 탈착될 수 있다.

• 니켈은 2가 양이온으로 존재한다.
• 납은 2가 양이온으로 존재해 유기물·산화물에 강하게 흡착된다.
• 수은은 양이온이나 유기수은 형태로 존재한다.

열탈착법은 오염토를 굴착해 가열 장치에서 처리하는 원위치 외(ex situ) 기술이므로 이 설명이 옳지 않다.

오염토를 가열해 유기오염물을 휘발·탈착시킨 뒤 배기가스를 별도로 처리한다.

• 안정화·고형화는 고화제를 섞어 오염물 이동을 막는 기술로 현장에서도 적용할 수 있다.
• 계면활성제로 유기오염물의 용해도를 높여 토양세척을 할 수 있다.
• 토양증기추출법은 불포화대의 휘발성 유기물(가솔린 등) 제거에 효율적이다.