[토양학] 토양수분 (물의 물리적 특성, 토양수분의 함량과 포텐셜)

물의 물리적 특성, 토양수분의 함량과 포텐셜

물의 물리적 특성

1. 물의 극성

• 비대칭 공유결합
• 전기적으로 중성
• 외형적으로는 비극성, 실제로는 극성
• 이러한 극성으로 용매가 됨
• 산소원자와 수소원자가 수소결합

2. 물의 부착과 응집 및 표면장력, 모세관현상

• 응집 : 물 분자끼리 서로 끌리는 것
•  부착 : 물 분자가 유리나 토양과 같은 다른물질의 표면에 끌리는 것
• 표면장력 : 액체와 기체의 경계면에서 일어나는 현상, 액체분자들 사이에 끌어당기는 힘이 액체분자와 기체분자 사이에 끌어당기는 힘보다 클 때 생기는 것 
• 모세관현상 : 물이 상승할수 있는 높이는 관의 반지름과 액체의 점도에 반비례하고, 용액의 표면장력과 흡착력에 비례한다.

토양수분의 함량과 포텐셜

1. 토양수분함량 :

단위부피당 함량 (volumetric water content, v/v),

단위무게당 함량(gravitational water content, w/w)으로 나타낼 수 있음.

 

2. 중량수분함량 표시

 

= (젖은 토양무게 - 마른 토양무게) / (마른토양무게) X 100%

= 수분무게 / 마른토양무게 X 100%

= (수분부피) / (전체토양부피 X 토양용적밀도) X 100%

= (용적수분함량) / (토양용적밀도)

 

3. 용적수분함량 표시

 

= (젖은 토양부피 - 마른 토양부피) / (마른토양부피) X 100%

= 수분부피 / 마른토양부피 X 100%

= (중량수분함량) X (토양용적밀도)

토양수분함량 측정, 중성자산란법, TDR, 수분장력계법

 

4. 토양수분함량 측정

방법	측정가능범위(bar)	설명
중량법	0 ~ < -100	파괴법, 표준법, 1~2일 소요  (장점) 돈이 적게 들어감, 기계저렴 (단점) 시료 1회 사용
중성자산란법	0 ~ < -15	(설명)  물이 없으면 중성자가 계속 나아가고, 물이 있으면 H가 있으면, 중성자가 다른곳으로 튀면서 산란하게 됨, 100개의 중성자가 들어갈 경우, 수분이 없다면 되돌아오는 것은 없고, 수분이 있다면 되돌아 오는 중성자로 확인. (단점) 장비고가, 방사선 허가필요, 사전관 삽입필요
TDR	0 ~ < -100	(설명) - 지금까지 나와있는 방법들 중 가장 발달된 방법 - 토양의 유전상수를 측정하여 간접적으로 토양수부함량을 측정 - 토양의 유전상수는 토양의 수분함량에 비례 (물의 유전상수는 80정도) - 토양에 매설된 한쌍의 금속막대(wave guides)로 순간적으로 전자기파를 보내고, 전자기파가 이 금속막대를  왕복하는데 걸리는 시간으로 수분함량 계산. (장점)자동화가능, 정확함 (단점) 장비고가, 모형뜬 석고를 땅에 매설했을때 땅에 물이 많으면 석고가 "흐믈흐믈" 해짐. (참고) wave guide 필요(금속막대)
저항블록법	-1 ~ < -15	자동화가능, 최적 작물생뮥 수분에서 부정확
수분장력계법	0 ~ -0.85	(설명)  낮은장력에서 정확, 측정 가능범위 제한 장비저가, 자동화가능, 주기적 보수 필요. (단점) 측정가능범위에 제한이 있다.