토양의 수분항수와 유효수분의 개념정리를 위해 토양의 포장용수량, 최대용수량, 위조점, 수분당량, 흡습계수에 대해 알아보겠다.
포장용수량(Field Capacity)
많은 물이 토양에 가해진 후 과잉수의 대부분은 대공극을 통하여 중력에 의해 투수된 후 표층토의 남아있는 수분량을 말한다.
즉, 비가 온 후 하루 정도 지난 상태로 중력에 저항해서, 표면장력에 의한 모세관작용으로 소공극에 남아있는 수분량이다. 흡착력은 1/3bar(pF 2.54)이다. 작물이 자라기에 가장 알맞은 수분량이다.
최대용수량(Maxiumum Water Holding Capacity)
중력에 견뎌 모세관이 물로 최대로 포화되어 있는 상태, 즉 지하수면의 바로 위 토양에 함유된 수분이다. 토양의 전공극이 수분으로 포화된 상태이며, pF 값은 0이다.
자연에서는 배수가 불량하고 지하수면이 높은 곳에서 주로 나타난다. 최소용수량은 수면으로부터의 거리가 멀고 수면과 연결되는 모세관 작용의 영향을 받지않은때에 보유된 수분으로서, 포장용수량과 거의 같다.
위조점(Wiling Point)
토양수분이 점차 감소됨에 따라 식물이 시들기 시작하는 수분량을 초기위조점이라고 한다. 초기위조점의 흡착력은 약 8bar(pF 3.9)이며, 관수를 하면 회복 가능한 수분상태이다.
초기위조점 이상으로 수분이 감소되면 포화습도의 공기 중에 두어도 시든 식물이 회복되지 않을 때의 수분량이 영구위조점(위조계수)이다. 영구위조점의 흡착력은 약 16bar(pF 4.2)이다.
작물과 환경에 따라 차이가 있다. 일반적으로 위조계수는 영구위조점을 말한다. 유효수분은 포장용수량에서 위조점(영구위조점) 사이의 수분량을 말하고 무효수분은 영구위조점 이상의 수분을 말한다.
수분당량(Water Equivalent)
물로 포화시킨 토양에 중력의 1,000배(1,000G)에 상당하는 원심력을 작용시킬 때 토양 중에 남아 있는 수분이다. 큰 공극중의 모세관수의 대부분이 제거된 상태이며, 이 때의 흡착력은 0.5bar이다. 포장용수량보다(pF 2.54) 수분함량이 약간 적은 상태(pF 2.7)이다.
흡습계수(Hygroscopic Coefficient)
풍건토양을 포화습도의 대기 중에 두었을 때 토양입자와 수분과의 결합력을 의미하는 것으로, 풍건토양의 수분함량을 나타낸다.
풍건토양을 100~110℃로 가열하여 줄어든 수분량을 건토에 대한 중량 백분율로 환산하여 쉽게 구할 수 있다. 흡습도는 토양입자의 표면적에 의해 결정되는데, 모래가 많을수록 적어지고 점토나 부식이 많을수록 커진다.
포화습도 상태에서는 31bar(pF 4.5)이며, 50%의 습도에서는 1,000bar(pF 6.0)이다. 토성에 따라 토양이 유지하는 물의 양 및 식물이 이용하게 되는 물의 양은 다르다. 중력 작용으로 물이 아래로 이동하면서 토양 입자 주위의 수막은 두껍게 됨으로 식물에 쉽게 이용된다.
중력작용 하에서 토양이 최대로 가질 수 있는 물의 양을 포장용수량(field capacity)이라고 한다. 식물이 물을 이용하거나 증발됨에 따라서, 토양 입자 주위의 수막은 얇아지고 토양 입자에 강하게 결합되게 되므로 식물은 물을 흡수하기가 어렵게 된다.
마침내는 물의 결합력이 식물의 흡수력보다 커서 식물의 물의 흡수가 어려워 시들어 죽게 되는 상태의 토양수분함량을 위조점이라고 한다.
포장요수량과 위조점 사이에 있는 수분이 실제로 식물에 유효하게 이용된다. 이 유효수분은 토성에 따라 달라질 수 있다. 공극이 크로 표면적이 적은 사토는 토심 1m당 83㎜의 수분을 보유하는데 대부분 식물에 이용된다.
반대로 입자가 적고 표면적이 높은 점토는 토심 1m당 333㎜의 수분을 보유하는데 실제로는 사토에 있는 수분정도인 83㎜/m(약 8.3%)정도만 식물에 이용된다. 최대의 유효수분량을 갖는 토양의 토성은 양토이면서 토양구조가 양호한 토양이라고 할 수 있다.