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Nina Bassuk, Director, Urban Horticulture InstituteSchool of Integrative Plant Science, Cornell UniversityUrban Eden Course DemonstrationFall 2020Urban Horti...
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오늘은 니나 바숙 교수님의 강의를 통해 공극에 대한 이해와, 토양에서 보수력이 어떻게 작용하는지 알아보자.
포화 상태(Saturation)는 화분에 물을 충분히 준 상태로, 화분 내 모든 공극이 물로 채워져 더 이상 물을 흡수할 수 없고, 아래로 자유수*가 흐르는 상태를 말한다.
*자유수: 토양에서 묶이지 않고 중력에 의해 흘러내릴 수 있는 물.
"물을 준 직후 흙이 흠뻑 젖어 화분 아래로 물이 흘러내리고 있는 상태."
포장 용수량(Field Capacity)이란 중력에 의해 자유수가 완전히 빠져나간 뒤, 토양이 보유할 수 있는 최대 수분량을 의미한다.
"물을 준 후 화분아래로 물이 더이상 흘러내리지 않는 상태."
영구 위조점(Permanent Wilting Point이란 토양 내의 수분 함량이 너무 낮아져서, 식물이 뿌리를 통해 수분을 흡수하는 힘보다 토양이 수분을 붙잡고 있는 힘이 더 커진 상태를 말한다.
"아직 촉촉한 피트모스를 최대한 힘껏 짰는데도 더 이상 물 한 방울 나오지 않을 만큼 피트모스가 물을 붙잡고 있는 상태."
이렇듯 각각의 용어들은 토양 내 수분상태를 설명한다.
포화 상태의 토양에서는 중력(물을 아래로 끌어당기는 힘), 부착력(토양이 물을 붙잡는 힘), 응집력(물끼리 작용하는 힘)이 동시에 작용한다.
이때, 부착력과 응집력보다 큰 중력이 작용하면 물은 자유수로 배출된다.
중력이 물을 잡아당겨 배출하는 힘과 부착력,응집력이 균형을 이루는 지점이 포장 용수량이다.
토양 입자가 작을수록 부착력이 강하기 때문에, 작은 입자의 블랙 피트모스는 더 많은 물을 저장하고, 굵은 화이트피트모스는 적은 물이 남는것이다.
영상에서는 다양한 구멍 크기를 가진 스펀지를 통해 공극 구조를 보여주는데, 하얀색 스펀지는 균일하고 미세한 구멍이 촘촘하게 배열되어 있고, 녹색 스펀지는 불규칙한 다양한 크기의 구멍을 가지며, 노란색 스펀지는 불규칙한 다양한 크기의 구멍을 가지면서 녹색보다 밀도가 낮다. 그렇기때문에 실험결과 각각의 포장수용량이 다르게 나오는 모습이다.
이 현상을 해석해보면 구멍이 작을수록 표면적이 증가하고, 표면적이 커지면 전체적인 부착력의 합이 강해진다. 또 물 입자 간 거리가 가까워져 응집력이 강해진다.
따라서 중력에 저항하는 힘이 강해지고, 이로 인해 포장 용수량이 증가하여 자유수 배출이 줄어든다.
이전 글의 설명에서 "총 공극률은 입자 크기에 상관없다"는 결과와 연결하면, 총 공극률이 같더라도 포장 용수량은 달라질 수 있으며, 물을 준 화분 속 공극률 역시 달라질 수 있다.
즉, 총 공극률만 보고 판단하면 공극률의 함정에 빠질 수 있는 것이다.
이제 우리는 피트모스에 물을 주면 미세 공극에 의해 결합력이 증가,높은 포장 용수량 때문에 총 공극률이 줄어들어 혐기화가 발생한다는 것을 알았다.
그렇다면 혐기화를 막기 위해, 미세 입자인 피트모스의 결합력을 낮추는 방법은 무엇일까?
펄라이트같은 입상재료를 섞는것이다.
그럼 펄라이트같은 입상재료가 미세입자에 어떤 영향을 미치는지 알아보자.
펄라이트는 피트모스와 혼합될 시, 영상의 실험에서 스펀지의 구멍과 같은 역할을 한다.
"니가 전에 구조를 유지하지 못하는 입상재료는 역할을 못한다며"
이것은 입상재료의 구조 유지 역할을 설명하기 위해 앞선 설명을 생략한 것이다.
피트모스 안에서 펄라이트는 피트모스끼리 서로 엉기지 못하게 하는 분리 역할을 한다. 이로 인해 결합력이 떨어져 포장 수용량이 줄어드는 현상이 생긴다.
그러므로 인해 실질적인 배수력이 떨어짐에도 불구하고, 커다란 물덩어리였던 피트모스를 작은 덩이의 피트모스로 분리시켜 물과의 결합력을 낮춰 함수율과 총공극율을 증가 시킨다..
펄라이트는 포장 용수량을 낮추는 탁월한 재료인것이다.
오늘은 미세공극을 어떻게 조절할것인가에 대해 알아봤는데 물리적으로 너무 여러가지 요인들이 복잡하게 엮인 부분이라 "피트모스에 펄라이트를 섞어라"라는 방법론적인 결론에 도달하게 됨.
간단하게 피트모스는 결합력이 강한 함수재료이고, 펄라이트를 섞는 이유는 결합력을 깨기 위한 재료로써 들어간다.라고 정리할 수 있겠음.
정보추
전 글에서 입상재료의 애매한 사용은 오히려 통기성을 저하시킨다고 했는데, 이 글에서는 입상재료가 미세입자의 구멍을 만들어 준다고 쓰셨네요. 그러면 애매한 사용이라도 일단 통기에는 조금이라도 도움이 되는 것 아닌가요?
반대임 통기에는 불리하지만 포장수용량이 줄기때문에 함수율이 낮아지고 그로인해 총공극이 완전히 넣지않을때보다 늘어나는거임
감사 인사를 빼먹었네요. 좋은 글 올려주셔서 감사합니다. 딱딱한 말투로 썼는데, 비난하려는 의도는 아니고 궁금해서 여쭤봅니다.
@정리 공극이랑 통기는 완전한 상관관계라고 생각했는데 그런 건 아닌가보네요.
그래서 직접적인 대공극,공기순환이 중요한 식물은 아예 큰입자의 입상재료로 공극을 크게 확보해줘야하고 통기보단 뿌리가 물에 잠기는 배수력에 더 중점을 두는 식물들은 펄라이트를 일정량 섞어 함수율을 조절하면서, 총공극률을 맞추기위해 넣는거임
@식갤러1(49.168) 공극의 종류는 미세공극과 대공극이 있는데 미세공극은 위 영상의 하얀스펀지(피트모스)사이 구멍들이라고 보면됨.
@정리 총 공극률을 맞추는게아니라 포장수용량
@정리 전 글에서 큰입자는 커다란 통로를 만들기때문에 배수력이 좋고 작은 입자들은 작은 통로를 만들어서 배수력이 떨어졌잖아? 근데 총 공극률은 같았지? 그걸 생각하면 됨 공극률과 통기는 연관은 있지만 완전히 비례하진않음
@정리 전자는 기근 나오는 호야나 난초같은 식물들이고, 후자는 고사리같은 애들이겠네요. 설명 감사합니다.
@식갤러1(49.168) ㅇㅇ 의문이 들만한 부분이 맞고 정확한 이해임.
@정리 사실 입상재료의 애매한 사용이 통기를 저하시킬 수 있다는 게 완전히 이해는 안돼요. ㅎㅎ 미세입자가 많은 흙에 비해서는 입상재료가 조금이라도 들어간 게 통기가 더 좋지 않나 의문이 들어요.
@식갤러1(49.168) 왜그러냐면 유체의 저항을 만들기 때문임. 물이 흐르는데 커다란 돌맹이가 박혀있으면 부딪쳐서 옆으로 돌아가야하기 때문에 속도가 줄음.
@정리 오호. 보충 설명 감사합니다. 이해가 됐어요
@식갤러1(49.168) https://www.youtube.com/watch?v=6TuippidniQ 직접적으로 비율에따른 배수성 실험
@식갤러1(49.168) 작성자는 아니지만.. 예를 들어 산야초 대립이 바둑판의 외곽 모서리를 대각으로 가로지르는 대각선이라면 대립+소립의 조합은 바둑판의 선을 따라 지그재그로 가게된다고 보면 될듯. 경로가 길어지고 시간이 늘어나니 배수성, 통기성이 떨어짐