[7급 국가직 토양학] 23년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

설명에 해당하는 모재는 선상지퇴적물이다.
선상지는 산지 계곡을 흘러나온 물이 경사가 급변하는 산기슭에 토사를 부채꼴로 쌓은 충적(운적) 모재로, 산지가 많은 우리나라에서 흔하며 밭이나 논으로 이용된다.
범람원은 하천 하류의 넓은 평야에 홍수로 쌓인 충적층으로, 산악 지역의 지형이 아니다.
붕적퇴적물은 중력에 의해 산록에 쌓인 것으로, 물이 운반한 충적모재가 아니다.
하해혼성퇴적물은 하천과 바다의 작용이 함께 미치는 하구·해안 저지대에 쌓인 것이다.

옳지 않은 것은 불포화상태에서 매트릭퍼텐셜이 심층으로 갈수록 낮아진다는 설명이다.
불포화 토양은 증발과 뿌리 흡수로 표층이 먼저 마르므로, 일반적으로 표층의 매트릭퍼텐셜이 더 낮고 심층으로 갈수록 0에 가까워져 높아진다.
포화상태에서는 공극이 물로 차 있어 매트릭퍼텐셜이 0이다.
같은 수분함량이면 식질 토양이 물을 더 강하게 붙잡으므로 사질 토양의 수분퍼텐셜이 더 높다.
토양용액에는 용질이 녹아 있어 삼투퍼텐셜은 순수한 물보다 낮은 음의 값을 가진다.

산화 상태인 물질은 ㄱ, ㄴ, ㄷ이다.
$\mathrm{Fe(OH)_3}$와 $\mathrm{Fe_2O_3}$는 철이 산화형인 +3가로 존재하고, $\mathrm{Al(OH)_3}$도 알루미늄이 +3가로 산소가 있는 환경에서 침전한 산화형 화합물이다.
반면 $\mathrm{FeS}$는 황이 −2가의 황화물로 환원된 형태여서, 산소가 차단된 환원 조건에서 생성된다.

옳은 것은 습토가 건토보다 용적열용량이 크다는 설명이다.
물은 토양 고상보다 비열이 훨씬 커서, 수분이 많을수록 단위 부피의 온도를 1 °C 올리는 데 드는 열량인 용적열용량이 커진다.
용적열용량은 단위 부피당 값이므로 단위가 $\mathrm{cal/cm^3\cdot{}^{\circ}C}$이며, $\mathrm{cal/g\cdot{}^{\circ}C}$는 비열의 단위다.
모래(무기질) 입자는 유기물보다 비열과 용적열용량이 작다.
비열이 작을수록 적은 열로도 온도가 쉽게 변하므로 온도 상승·하강 속도가 빠르다.

옳지 않은 것은 세포막이 극성 친수성 분자를 잘 투과시킨다는 설명이다.
세포막은 인지질 이중층이어서 내부가 소수성이므로 비극성 소수성 분자는 잘 통과하고, 극성 분자나 이온은 통로·운반 단백질을 거쳐야 한다.
뿌리는 양이온을 흡수하면서 전하 균형을 위해 $\mathrm{H^+}$를 방출할 수 있다.
칼슘은 주로 물관(증산류)으로만 이동해 체내 재이동이 어렵고, 칼륨은 이동성이 매우 크다.
인은 주로 $\mathrm{H_2PO_4^-}$, $\mathrm{HPO_4^{2-}}$ 형태로 흡수된다.

옳지 않은 것은 탄산이온이 최종적으로 토양에 잔류한다는 설명이다.
탄산이온은 수소이온과 반응해 탄산이 되고, 이것이 물과 이산화탄소로 분해되어 대기로 빠져나간다.
$\mathrm{CO_3^{2-} + 2H^+ \rightarrow H_2O + CO_2\uparrow}$
흡착된 $\mathrm{Al^{3+}}$는 $\mathrm{Ca^{2+}}$와 교환되어 용액으로 나온 뒤 $\mathrm{Al(OH)_3}$로 침전된다.
흡착된 $\mathrm{H^+}$는 교환되어 나온 뒤 $\mathrm{OH^-}$와 결합해 물이 된다.
교질에 흡착된 $\mathrm{Ca^{2+}}$가 늘면 염기포화도가 높아져 pH가 올라간다.

옳은 것은 토성삼각도에서 식토의 분포 면적이 가장 넓다는 설명이다.
미국 농무성 토성삼각도에서 식토는 점토 함량이 높은 상부의 넓은 영역을 차지해 12개 토성 중 면적이 가장 크다.
모래·미사·점토가 각각 약 33 %인 정중앙은 양토가 아니라 식양토 영역에 해당한다.
모래 함량은 양질사토가 사양토보다 높다.
토성은 모래·미사·점토의 입경 구성으로 정해지므로 유기물을 섞어도 토성 자체는 바뀌지 않는다.

요소 시비량은 80 kg/ha, 복합비료 시비량은 200 kg/ha이다.
기비 질소량: $90\times\dfrac{4}{10}=36\ \mathrm{kg/ha}$
요소량: $\dfrac{36}{0.45}=80\ \mathrm{kg/ha}$
인산과 칼리는 전량 기비이므로 각 40 kg/ha를 복합비료(0-20-20)로 준다.
복합비료량: $\dfrac{40}{0.20}=200\ \mathrm{kg/ha}$(인산·칼리 모두 충족)
36 kg/ha는 기비 질소의 순성분량이며, 요소 제품량은 질소 함량으로 나눠야 한다.
40 kg/ha는 인산·칼리의 순성분량이며, 복합비료 제품량은 성분 함량으로 나눠야 한다.

옳지 않은 것은 $\mathrm{Fe^{3+}}$가 환원되면 pH가 감소한다는 설명이다.
철의 환원은 수소이온을 소비하므로 담수 후 산성 토양의 pH는 증가한다.
$\mathrm{Fe(OH)_3 + e^- + 3H^+ \rightarrow Fe^{2+} + 3H_2O}$
산소가 부족하면 질산이온이 전자수용체로 쓰여 환원(탈질)된다.
쉽게 분해되는 유기물은 미생물 호흡으로 산화제를 빠르게 소모시켜 Eh를 낮춘다.
담수 논의 표면 산화층에서 질산화된 질산이 아래 환원층으로 이동해 탈질되며, 이 과정에서 $\mathrm{N_2O}$가 생길 수 있다.

옳지 않은 것은 비부식물질이 성질이 불확실한 생체분자로 구성된다는 설명이다.
비부식물질은 탄수화물·단백질·지질처럼 화학적 구조와 성질이 밝혀진 생체분자이며, 성질이 불확실한 것은 부식물질이다.
비부식물질은 구조가 간단해 미생물에 쉽게 분해된다.
부식산은 알칼리에 녹고 산성으로 만들면 침전한다.
풀브산은 알칼리와 산 모두에 녹는 분획이다.

하위한계농도를 갖는 원소는 구리·망간·몰리브덴·아연·철이다.
하위한계농도는 그 이하에서 결핍 증상이 나타나는 농도로, 식물의 필수 미량원소에만 해당한다.
납·비소·카드뮴은 식물 필수원소가 아니어서 상위한계(독성)만 문제가 된다.
수은·크롬은 식물 필수원소가 아니다.
비소·수은도 식물 필수원소가 아니므로 이들이 포함된 조합은 성립하지 않는다.

가수분해 반응은 정장석($\mathrm{KAlSi_3O_8}$)이 물과 반응해 $\mathrm{K^+}$를 내놓는 반응이다.
가수분해는 물이 해리된 $\mathrm{H^+}$가 광물 속 양이온을 치환하는 작용으로, 염기가 용출되고 $\mathrm{OH^-}$가 남는다.
$\mathrm{Fe_2O_3}$에 물 분자가 그대로 결합하는 반응은 수화작용이다.
$\mathrm{Al_2O_3}$에 물 분자가 결합하는 반응도 수화작용이다.
$\mathrm{Fe(OH)_2}$가 산소와 반응해 $\mathrm{Fe(OH)_3}$가 되는 반응은 산화작용이다.

호기성 미생물의 활성이 높으면 이산화탄소 농도가 높아진다.
호기성 미생물은 산소를 최종 전자수용체로 써서 유기물을 분해하므로 산소를 소비하고 $\mathrm{CO_2}$를 배출한다.
황화수소는 혐기 조건에서 황산염이 환원되어 생긴다.
산소는 호기성 호흡으로 소비되어 오히려 줄어든다.
메탄은 산소가 없는 강한 환원 조건에서 메탄생성균이 만든다.

옳지 않은 것은 강우량이 강우강도보다 큰 영향을 끼친다는 설명이다.
빗방울의 타격 에너지와 유거수 발생은 강우강도에 좌우되므로, 수식에는 총강우량보다 강우강도의 영향이 더 크다.
경사가 급하고 경사면이 길수록 유거수의 속도와 양이 커져 침식량이 증가한다.
식물 피복은 빗방울 타격을 막고 유거수 속도를 늦춰 수식을 줄인다.
침투율이 높으면 유거수가 줄어 수식이 감소한다.

옳지 않은 것은 유효태 영양소 농도와 작물 생육이 항상 정의 상관이라는 설명이다.
양분이 적정 범위를 넘어 과잉이 되면 생육이 더 늘지 않거나 독성으로 오히려 감소하므로 항상 정의 상관은 아니다.
토양비옥도는 토양검정과 식물(조직)검정으로 평가한다.
생산량이 가장 부족한 필수영양소에 의해 결정된다는 것은 최소양분율이다.
양분 공급이 늘수록 증수 효과가 점차 줄어드는 것은 보수점감의 법칙이다.

제시된 조건에서 우점하는 미생물은 탈질균인 Micrococcus이다.
유기물(전자공여체)과 질산이온(전자수용체)이 풍부하고 산소가 부족하면 탈질작용이 활발해지며, Micrococcus는 Pseudomonas, Bacillus 등과 함께 대표적인 탈질균이다.
Cyanobacteria는 광합성을 하며 질소를 고정하는 남세균이다.
Azotobacter는 호기성 단생 질소고정균이다.
Nitrobacter는 아질산을 질산으로 산화하는 호기성 질산화균이다.

바르게 짝지어진 것은 보통비료 부산고토, 부산물비료 혼합유박이다.
부산고토는 고토(마그네슘)를 공급하는 보통비료이고, 혼합유박은 유박류를 섞은 유기질비료로 부산물비료에 속한다.
부숙왕겨는 부숙유기질비료로 부산물비료이므로 보통비료 자리에 올 수 없다.

옳은 것은 ㄴ, ㄹ이다.
산소가 부족하면 호기성 미생물의 활동이 둔해져 분해가 느려지고, 쉽게 분해되는 유기물이 미생물 활동을 촉진하면 난분해성 유기물까지 분해되는 기폭효과(priming effect)가 나타난다.
ㄱ: 리그닌과 폴리페놀은 분해 저항성이 커서 셀룰로오스보다 분해가 느리다.
ㄷ: 탄질률이 높은 유기물은 일시적으로 질소기아를 일으키지만, 분해가 진행되어 탄질률이 낮아지면 무기화로 질소가 방출되므로 장기적으로는 용해성 질소가 증가한다.

토양 유실량은 (가) > (나) > (다) > (라) 순서이다.
USLE는 $A=R\cdot K\cdot LS\cdot C\cdot P$로, 나머지 인자가 같으면 유실량은 C와 P의 곱에 비례한다.
(가) $0.5\times0.6=0.30$
(나) $0.4\times0.7=0.28$
(다) $0.3\times0.8=0.24$
(라) $0.2\times0.9=0.18$

설명에 해당하는 기술은 Landfarming이다.
오염 토양을 굴착해 얇게 펴고 주기적으로 뒤집어(경운) 산소를 공급하며, 수분·양분·pH를 조절해 미생물의 호기성 분해를 촉진하는 처리법이다.
Bioventing은 굴착 없이 불포화대에 공기를 주입해 원위치에서 생분해를 촉진한다.
Phytoremediation은 식물을 이용해 오염물질을 흡수·분해·안정화한다.
Soil vapor extraction은 불포화대에서 진공으로 휘발성 오염물질을 뽑아내는 물리적 처리법이다.

액상은 25 %, 기상은 25 %이다.
용적밀도: $\rho_b=\rho_p(1-f)=2.5\times(1-0.5)=1.25\ \mathrm{g/cm^3}$
액상(용적수분함량): $\theta_v=\theta_m\times\dfrac{\rho_b}{\rho_w}=0.20\times1.25=0.25$
기상(공극률 − 액상): $50-25=25\ \%$

옳지 않은 것은 벤토나이트가 연못 조성에 적합하지 않다는 설명이다.
벤토나이트는 몬모릴로나이트가 주성분인 팽윤성 2:1형 점토로, 물을 흡수하면 크게 부풀어 공극을 막으므로 연못·저수지 바닥의 누수 방지재로 널리 쓰인다.
토양개량용 비료 자재로 사용할 수 있다.
물을 흡수하면 층간이 벌어지는 팽윤성 점토광물이다.
규칙적인 층상 구조를 가진 결정질 점토광물이다.

인 고정 능력은 ㄱ > ㄴ > ㄷ > ㄹ > ㅁ 순이다.
인 고정은 광물 표면의 Fe·Al 수산기와의 결합이 주된 기작이므로 비표면적과 반응성 표면이 큰 무정형 철 산화물이 결정형보다 크고, 탄산염 광물은 표면에 칼슘인산염이 침전하며 인을 고정한다.
결정형 철 산화물은 무정형보다 비표면적이 작아 고정 능력이 작다.
1:1형 점토는 노출된 Al-OH가 많아 2:1형보다 인을 더 많이 고정하지만, 탄산염 광물보다는 작다.

옳은 것은 옥시졸과 버티졸이 우리나라에 없는 토양목이라는 설명이다.
우리나라에는 엔티졸·인셉티졸·알피졸·얼티졸·안디졸 등이 분포하지만, 고도로 풍화된 열대 토양인 옥시졸과 팽창성 점토가 많은 버티졸은 분포하지 않는다.
진토층(solum)은 A층과 B층으로, 모재층(C층)은 포함되지 않는다.
인간은 생물 인자로서 토양 생성에 영향을 미치므로 토양생성인자에 포함된다.
포드졸화작용은 냉온대의 습윤한 침엽수림 지대에서 주로 일어나며, 습윤 열대에서는 라테라이트화작용이 우세하다.

(가), (나), (다)에서 제거되는 원소는 차례로 K, Mg, Si이다.
운모가 층간 칼륨을 잃으면 일라이트가 되고, 클로라이트는 층간 수산화물층의 마그네슘이 빠지면 버미큘라이트가 된다.
카올리나이트에서 규소가 용탈되면 알루미늄 수산화물인 깁사이트가 남는다.