겉흙
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1. 개요
겉흙은 광물 입자와 유기물로 구성되며, 식물의 생장에 필수적인 영양소를 공급하고 토양 생물의 서식지 역할을 하는 토양층이다. 겉흙은 토양 형성 과정에서 자연적으로 생성되거나 인공적으로 만들어지며, 농업, 원예 등 다양한 분야에서 활용된다. 겉흙의 품질은 pH, 영양소 수준 등을 기준으로 평가되며, 겉흙 침식은 심각한 생태학적 문제로 인식되어 보존을 위한 노력이 이루어지고 있다.
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| 겉흙 | |
|---|---|
| 토양의 최상층 | |
| 다른 이름 | 표토, 겉흙 |
| 중요성 | 농업 생산의 기초 생태계 기능 유지 |
| 구성 요소 | 무기물 (모래, 미사, 점토) 유기물 (부식질, 생물) 물 공기 |
| 특징 | |
| 비옥도 | 일반적으로 다른 토양층보다 높음 |
| 색깔 | 일반적으로 더 어두움 (유기물 함량이 높기 때문) |
| 구조 | 다른 토양층보다 느슨함 |
| 형성 과정 | |
| 영향 요인 | 기후 식생 지형 시간 인간 활동 |
| 과정 | 풍화 작용 유기물 축적 혼합 작용 |
| 보전 | |
| 중요성 | 토양 유실 방지, 비옥도 유지 |
| 방법 | 윤작 등고선 경작 피복 작물 토양 개량 |
| 문제점 | |
| 토양 침식 | 바람이나 물에 의해 표토가 유실되는 현상 |
| 토양 오염 | 화학 물질이나 폐기물에 의해 토양이 오염되는 현상 |
| 토양 염류화 | 염류가 토양 표면에 축적되는 현상 |
2. 겉흙의 구성 및 특징
겉흙은 토양의 가장 위층으로, 주로 광물 입자와 유기물로 구성되며, 일반적으로 깊이가 13cm에서 25cm 정도에 이른다. 이 층은 물과 공기를 머금어 식물과 다양한 토양 생물이 살아갈 수 있는 환경을 제공하며, 활발한 생물학적 활동의 중심지가 된다.
식물은 생장에 필요한 대부분의 영양소를 겉흙에서 얻기 때문에 뿌리가 이 층에 집중적으로 분포한다.[1] 또한, 세균, 균류, 곤충 등 수많은 생물이 서식하며 토양 건강에 기여한다.[1][2] 겉흙은 인간을 포함한 많은 생물의 생활 기반이며,[21] 특히 농업과 원예 분야에서 토양 개선이나 재배용 흙으로 매우 중요하게 활용된다.
그러나 겉흙은 폭우, 홍수, 풍화 작용 등에 의해 쉽게 침식되거나 유실될 수 있으며, 이는 심각한 환경 문제 및 경제적 손실로 이어진다. 토양 침식으로 인한 전 세계적 경제적 손실은 연간 450억달러에 달하는 것으로 추산된다.[23] 특히 농업에서는 겉흙 손실이 수확량 감소로 직결되기 때문에[24], 미국에서는 농지 1에이커당 연간 약 3ton의 겉흙이 사라지는 것으로 추정된다.[25] 한번 손실된 겉흙이 자연적으로 복구되는 데에는 매우 오랜 시간이 걸리기 때문에[26], 겉흙 보전은 지속 가능한 환경과 농업을 위해 중요한 과제이다.[24]
2. 1. 구성 요소
겉흙은 다양한 크기의 광물 입자와 생물 사체에서 유래한 유기물로 구성되며, 일반적으로 깊이가 13cm–25cm까지 이른다. 이러한 구성 요소들은 함께 물과 공기를 보유할 수 있는 기반을 만들고 생물학적 활동을 촉진한다.겉흙에는 식물이 대부분의 필수 영양소를 얻기 때문에 일반적으로 식물 뿌리가 많이 집중되어 있다.[1] 또한, 겉흙은 중요한 세균, 균류 및 곤충 활동의 중심지이기도 하다. 이러한 생물들의 활동이 없으면 토양 품질이 저하되어 식물이 자라기에 덜 적합한 환경이 된다. 세균과 균류는 식물과의 영양소 교환을 촉진하고 유기물을 식물 뿌리가 흡수할 수 있는 형태로 분해하는 데 필수적인 역할을 할 수 있다. 곤충 또한 물질을 분해하고 토양을 공기가 잘 통하도록 하며 순환시키는 데 중요한 역할을 한다. 많은 생물 종들이 토양의 건강에 직접적으로 기여하여 식물이 더 튼튼하게 자라도록 돕는다.[1] 건강한 겉흙층은 다양한 종을 품고 있는 매우 풍부한 미생물군집을 형성한다.[2]
유기물은 토양 내 생물에게 영양을 공급하는 중요한 요소이며, 그 함량은 토양마다 다르다. 일반적으로 유기물이 많을수록 토양 구조의 강도는 감소하는 경향이 있다. 겉흙은 덮여 있지 않고 자연 상태에 노출되어 있을 때 시간이 지남에 따라 다르게 압축되고 자리를 잡는다. 토양이 건조해지면(탈수되면) 겉흙의 구조는 영향을 받는다. 탈수된 겉흙은 부피가 상당히 줄어들고 풍화 작용에 더 취약해질 수 있다.[3]
2. 2. 생물학적 활동
겉흙은 광물 입자와 유기물로 구성되며, 일반적으로 깊이가 13cm~25cm 정도이다. 이 구성 요소들은 물과 공기를 보유하는 토대를 만들어 다양한 생물학적 활동이 활발하게 일어날 수 있도록 돕는다.식물은 생장에 필요한 대부분의 필수 영양소를 겉흙에서 얻기 때문에, 일반적으로 겉흙층에 뿌리가 집중적으로 분포한다.[22] 겉흙은 세균, 균류, 곤충 등 다양한 토양 생물의 중요한 서식지이자 활동 무대이다.[1] 이러한 생물학적 활동은 토양 품질 유지에 필수적이며, 이러한 활동이 부족하면 토양 환경은 식물이 자라기에 덜 적합해진다.
특히 세균과 균류는 식물과의 영양소 교환을 촉진하고, 유기물을 식물 뿌리가 흡수할 수 있는 형태로 분해하는 데 중요한 역할을 한다.[1] 곤충 역시 유기물을 분해하고 토양 입자 사이에 공간을 만들어 공기가 잘 통하게 하며(통기성 개선), 토양 물질을 순환시키는 데 기여한다.[1] 이처럼 다양한 토양 생물들은 토양의 건강성을 높이는 데 직접적으로 기여하며, 이는 결과적으로 식물이 더욱 튼튼하게 자랄 수 있는 기반이 된다.[1] 건강한 겉흙은 다양한 종류의 생물이 공존하는 매우 풍부한 미생물군집을 가지고 있다.[2]
유기물은 이러한 토양 생물에게 영양분을 공급하는 중요한 요소이며, 토양마다 그 함량은 다르다. 겉흙은 식물과 토양 생물의 서식지, 유기물 분해의 장, 수분과 공기 보유 등 다양한 기능을 통해 인간을 포함한 수많은 생물의 생활 기반이 된다.[21]
3. 겉흙의 생성 및 분류
겉흙은 토양 형성 또는 토양 생성 과정을 통해 자연적으로 만들어지거나[4], 특정 공학적 또는 생물학적 목적을 위해 인공적으로 생성될 수 있다.[4] 자연적으로 생성된 겉흙은 채굴 및 가공되어 판매되기도 한다. 인공 겉흙의 예로는 테라 프레타, 포팅 믹스 등이 있으며[4], 광물이나 바이오고형물, 퇴비 등을 활용한 인공 겉흙[5]도 상업적으로 생산되어[6] 오스트레일리아 빅토리아주의 노천 채굴 광산 복구[7] 등 다양한 용도로 사용된다.
3. 1. 자연적 생성
겉흙은 토양 형성 또는 토양 생성 과정을 통해 자연적으로 만들어진다. 이 자연적인 겉흙은 식물과 토양 생물의 서식지, 유기물 분해의 장소, 수분과 공기를 유지하는 등 다양한 기능을 수행하며, 인간을 포함한 수많은 생물의 생활 기반이 된다[21]。특히 식물은 겉흙에 뿌리를 집중적으로 내리고 그 안에 포함된 영양소를 이용하기 때문에, 식물의 생육에 매우 중요한 역할을 한다[22]。그러나 폭우, 하천 범람, 풍화 작용 등으로 인해 겉흙이 침식되거나 유출되는 현상이 발생하며, 이는 때때로 인명 피해나 재산 손실로 이어지기도 한다. 토양 침식으로 인한 전 세계적인 경제적 손실은 연간 450억달러에 달하는 것으로 추산된다[23]。특히 농업 분야에서는 겉흙의 손실이 수확량 감소와 같은 직접적인 피해를 유발하기 때문에, 겉흙을 지속적으로 보존하고 관리하기 위한 기술 개발이 이루어지고 있다[24]。
문제는 현재 인간 활동에 의한 겉흙 사용 및 침식 속도가 자연적인 생성 속도를 훨씬 앞지르고 있다는 점이다[4]。 예를 들어, 미국에서는 1년 동안 농지 1에이커당 약 3ton의 겉흙이 사라지는 것으로 추정된다[25]。 한번 손실된 약 2.54cm 두께의 겉흙이 자연적으로 다시 형성되기까지는 약 500년이라는 긴 시간이 필요하다고 여겨진다[26]。 따라서 겉흙의 소실은 단순히 농업 문제를 넘어 생태학적으로도 매우 심각한 문제로 다루어지고 있으며, 겉흙 보존의 중요성이 더욱 강조되고 있다.
3. 2. 인공적 생성
자연적인 토양 형성 또는 토양 생성 과정 외에도, 특정 공학적 또는 생물학적 목적을 지원하기 위해 인공적으로 겉흙을 만들 수 있다.[4] 자연 겉흙의 사용 및 침식 속도가 생성 속도를 넘어서는 문제[4] 역시 인공 겉흙 개발의 배경이 되기도 한다.인공적인 식물 생장 배지의 전통적인 방식으로는 테라 프레타와 포팅 믹스 같은 예시를 들 수 있다.[4] 현대에는 광물, 바이오고형물, 퇴비 및 제지 공장에서 발생하는 슬러지 등을 원료로 혼합하여 만든 인공 겉흙[5]이 상업적으로 생산 및 판매되고 있다.[6] 이러한 인공 겉흙은 다양한 현장에서 활용되는데, 예를 들어 오스트레일리아 빅토리아주의 노천 채굴 방식으로 운영되었던 석탄 광산을 복구하는 과정에서 현지 재료를 이용하여 만든 인공 겉흙이 사용된 사례가 있다.[7]
3. 3. 분류
토양 분류 시스템에서 겉흙은 O 지평선 또는 A 지평선으로 알려져 있다.[8][9] 토양층은 토양 표면에 평행하며, 위아래 층과 물리적, 화학적, 생물학적 특성이 다른 층을 말한다. 겉흙층의 깊이는 하층토라고 알려진 첫 번째 밀집된 토양층까지의 표면 깊이로 측정된다.미국에서는 상업적 사용 시 겉흙이라는 단어에 대한 연방 법적 정의가 없다.
4. 겉흙의 평가 및 관리
겉흙의 품질은 주로 식물 생장에 필요한 영양소 수준을 기준으로 평가된다. 영국 표준 협회(BSI)나 노스캐롤라이나 농업 및 소비자 서비스부(NCDA)와 같은 기관에서는 토양 품질과 다양한 식물에 적합한 겉흙 영양소의 권장 수준에 대한 지침을 발표하고 있다.[10] 이 지침들은 일반적으로 pH 수준, 주요 영양소인 인, 칼륨, 칼슘, 마그네슘 등의 적정 함량 및 비율, 그리고 염기 포화도, 미량 원소(망간, 아연, 구리 등)의 기준을 포함한다.
시중에서 판매되는 상업용 겉흙은 크게 벌크(bulk) 겉흙과 포대(bagged) 겉흙으로 나눌 수 있으며, 이들은 성분과 특성에서 차이를 보인다.[10]
또한, 모든 식물이 동일한 토양 환경을 선호하는 것은 아니므로, 특정 식물의 요구에 맞춘 전문 토양 기준도 존재한다. 예를 들어, 진달래과 식물처럼 산성 토양을 선호하는 식물이나 석회질 토양에서 잘 자라는 식물을 위한 겉흙은 일반적인 겉흙과 다른 pH 수준 및 영양 조성을 가진다. 낮은 비옥도 환경에서 자생하는 식물(예: 파리지옥)을 위한 기준도 마련되어 있다. 따라서 식물을 성공적으로 재배하기 위해서는 해당 식물의 특성에 맞는 겉흙을 선택하고 관리하는 것이 중요하다.
4. 1. 영양소 기준
영국 표준 협회(BSI)나 노스캐롤라이나 농업 및 소비자 서비스부(NCDA)와 같은 기관은 토양 품질과 다양한 식물에 적합한 겉흙 영양소의 권장 수준에 대한 지침을 발표한다.[10]노스캐롤라이나 농업부(NCDA)에서 제시하는 겉흙 지침은 다음과 같다. 일본에서도 농업 및 원예용 토양에 대해 비슷한 기준을 사용한다.[22]
| 분류 | 바람직한 결과 |
|---|---|
| pH 수준 | 5.0 ~ 6.2 (일본 기준: 5.8 ~ 6.2) |
| 인 (P-I) | 지수 50 |
| 칼륨 (K-I) | 지수 50 |
| 칼슘 (Ca%) | 양이온 교환 능력(CEC)의 40-60% |
| 마그네슘 (Mg%) | CEC의 8-10% |
| 염기 포화도(BS%) | CEC의 35-80% (일본 기준: 60-80%) |
| 망간 (Mn-I) | 지수 > 25 |
| 아연 (Zn-I) | 지수 > 25 |
| 구리 (Cu-I) | 지수 > 25 |
영국 표준 협회(BSI)는 BS 3882 표준에서 다음과 같은 다목적 겉흙 기준을 제시한다. 이 값들은 토양 pH에 따라 달라질 수 있다.[10]
| 분류 | 바람직한 결과 |
|---|---|
| pH 수준 | 5.5 ~ 8.5 |
| 인산염 (PO4) | 16 ~ 140 mg/L |
| 칼륨 (K) | 121 ~ 1500 mg/L |
| 마그네슘 (Mg) | 51 ~ 600 mg/L |
| 니켈 (Ni) | <60 mg/kg부터 |
| 아연 (Zn) | <200 mg/kg부터 |
| 구리 (Cu) | <100 mg/kg부터 |
이러한 일반적인 기준 외에도 특정 식물의 요구에 맞춘 전문 토양 표준도 존재한다. 예를 들어, 산성 토양을 선호하는 진달래과 식물이나 석회질 토양을 선호하는 식물을 위한 겉흙은 일반적인 겉흙과 다른 pH 수준을 가진다. 또한, 영양분이 적은 환경에서 잘 자라는 식물을 위해 낮은 비옥도, 낮은 비옥도 산성, 낮은 비옥도 석회질 토양 분류도 있다. 예를 들어, 파리지옥은 질소와 인이 부족한 환경에서 자라기 때문에 영양분이 풍부한 토양에서는 다른 식물과의 경쟁에서 밀려날 수 있다. 반면, 블루베리는 진달래과 토양에서 잘 자라고, 클로버는 석회질 토양에서 잘 자란다. 따라서 재배하려는 식물의 특성에 맞는 토양을 선택하는 것이 중요하며, 이를 위한 표준이 필요하다.
시중에서 판매되는 겉흙은 크게 벌크(Bulk) 겉흙과 포대(Bagged) 겉흙으로 나뉜다. 벌크 겉흙은 채취된 상태 그대로 판매되는 경우가 많고, 포대 겉흙은 석회 등이 첨가되어 가공된 경우가 많다. 두 유형의 일반적인 분석 결과는 NCDA 기준에 따르면 다음과 같다.[10]
| 겉흙 유형 | 부식(HM)% | BS% | pH | P-I | K-I | Ca% | Mg% |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 벌크 | 0.3 | 69 | 5.2 | 009 | 026 | 45 | 10 |
| 포대 | 0.7 | 78 | 5.8 | 166+ | 178 | 56 | 12.3 |
4. 2. 상업용 겉흙
상업적으로 유통되는 겉흙은 크게 벌크(bulk) 겉흙과 포대에 담긴(bagged) 겉흙으로 나뉜다.[10] 벌크 겉흙은 일반적으로 채취된 상태 그대로 판매되며, 포대 겉흙은 석회 등이 첨가되어 가공된 경우가 많다. 두 유형의 겉흙은 성분과 특성에서 차이를 보인다.| 겉흙 유형 | 부식(HM)% | 염기 포화도(BS%) | pH | 인 (P-I) | 칼륨 (K-I) | 칼슘 (Ca%) | 마그네슘 (Mg%) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 벌크 | 0.3 | 69 | 5.2 | 009 | 026 | 45 | 10 |
| 포대 | 0.7 | 78 | 5.8 | 166+ | 178 | 56 | 12.3 |
- '''HM%''': 부식 함량 비율. 토양 내 화학적으로 반응하는 유기물의 양을 나타내며, 석회 및 제초제 사용량 결정에 영향을 준다. 부식산(humic)과 풀브산(fulvic acids)으로 분해된 유기물의 일부를 측정한다.
- '''BS%''': 염기 포화도.
- '''P-I, K-I''': 각각 인과 칼륨 지수.
- '''Ca%, Mg%''': 각각 칼슘과 마그네슘 비율 (양이온 교환 능력 대비).
겉흙의 품질과 식물 생장에 적합한 영양소 수준에 대한 기준은 여러 기관에서 제시하고 있다. 예를 들어, 노스캐롤라이나 농업 및 소비자 서비스부(NCDA)는 다음과 같은 기준을 권장한다.[10]
| 분류 | 바람직한 결과 |
|---|---|
| pH 수준 | 5.0 ~ 6.2 |
| 인 (P-I) | 지수 50 |
| 칼륨 (K-I) | 지수 50 |
| 칼슘 (Ca%) | 양이온 교환 능력(CEC)의 40-60% |
| 마그네슘 (Mg%) | CEC의 8-10% |
| 염기 포화도(BS%) | CEC의 35-80% |
| 망간 (Mn-I) | 지수 > 25 |
| 아연 (Zn-I) | 지수 > 25 |
| 구리 (Cu-I) | 지수 > 25 |
영국 표준 협회(BSI) 역시 겉흙 품질 기준(BS 3882)을 제시하고 있으며, 다목적 겉흙에 대한 일반적인 기준은 다음과 같다. 특정 기준값은 토양 pH에 따라 달라질 수 있다.
| 분류 | 바람직한 결과 |
|---|---|
| pH 수준 | 5.5 ~ 8.5 |
| 인산염 (PO4) | 16 ~ 140 mg/L |
| 칼륨 (K) | 121 ~ 1500 mg/L |
| 마그네슘 (Mg) | 51 ~ 600 mg/L |
| 니켈 (Ni) | <60 mg/kg부터 |
| 아연 (Zn) | <200 mg/kg부터 |
| 구리 (Cu) | <100 mg/kg부터 |
이러한 일반적인 기준 외에도 특정 식물의 요구에 맞춘 전문 토양에 대한 표준도 존재한다. 예를 들어, 산성 토양(진달래과 식물용), 석회질 토양 등이 있으며, 이들은 일반 토양과 다른 pH 수준을 가진다. 또한, 영양분이 적은 환경에서 잘 자라는 식물(예: 파리지옥)을 위한 낮은 비옥도 토양(산성, 석회질 포함) 분류도 있다. 블루베리는 산성 토양을, 클로버는 석회질 토양을 선호하는 것처럼, 재배하려는 식물의 특성에 맞는 토양을 선택하는 것이 중요하므로 이러한 표준이 필요하다.
상업적으로 판매되는 다양한 토양 혼합물은 주로 정원이나 잔디밭의 토양을 개선하거나 용기 재배에 사용된다. 가정용으로는 분갈이 흙, 퇴비, 비료, 이탄 등도 판매되는데, 각각 특정 용도에 더 적합하다. 일반적으로 상업용 겉흙 제품은 분갈이 식물이나 과일, 채소 재배에는 분갈이 흙이나 퇴비만큼 적합하지 않을 수 있으며, 비용 측면에서도 비효율적일 수 있다.
겉흙은 건물 주변의 적절한 표면 경사를 만드는 데에도 사용된다. 침수를 방지하기 위해 국제 주거 규정은 주택 기초로부터 약 3.05m 거리에 최소 2%의 경사(첫 약 3.05m 동안 약 6.10cm 하강)를 요구하며,[12] 에너지 스타 인증 주택 기준은 피트당 약 1.27cm의 비율을 요구한다.
영국에서는 상업적으로 판매되는 겉흙(인공 또는 자연 발생)은 영국 표준 BS 3882:2015에 따라 분류되어야 한다. 이 표준은 영양 성분, 식물 독성 원소, 입자 크기 분포, 유기물 함량, 탄소:질소 비율, 전기 전도도, pH, 오염 물질 등 다양한 기준을 충족하는지에 따라 겉흙을 분류한다. 겉흙 샘플링은 BS EN 12579:2013(토양 개량제 및 재배 매체 - 샘플링)에 따라 이루어져야 한다.[13]
자연적으로 생성된 겉흙 외에도, 특정 용도에 맞게 인공적으로 겉흙을 만들 수도 있다.[4] 테라 프레타나 포팅 믹스가 전통적인 인공 생장 배지의 예이며, 최근에는 광물, 바이오고형물, 퇴비, 제지 공장 슬러지 등을 활용한 인공 겉흙[5]도 상업적으로 판매되고 있다.[6] 예를 들어, 오스트레일리아 빅토리아주의 노천 채굴 석탄 광산 복구에는 현지 재료로 만든 인공 겉흙이 사용되기도 했다.[7]
4. 3. 탄소:질소 비율 (C:N 비율)
겉흙에서 식물의 생장과 작물의 번성에 중요한 두 가지 주요 매개변수는 탄소와 질소이다. 탄소는 식물에게 에너지를 제공하며, 질소는 식물이 단백질과 조직을 형성하는 데 필수적이다. 식물이 적절하게 성장하기 위해서는 탄소와 질소가 다양한 비율로 필요하다.겉흙의 탄소:질소 비율(C:N 비율)은 식물 생장에 중요한 지표가 된다. 예를 들어, 영국에서는 겉흙의 최적 탄소:질소 비율을 20:1 미만으로 제시한다. 물질에 따라 이 비율은 크게 달라질 수 있는데, 톱밥을 기반으로 한 물질은 일반적으로 400:1 정도의 높은 탄소:질소 비율을 가지는 반면, 알팔파 건초는 상대적으로 낮은 탄소 함량을 가져 약 12:1의 탄소:질소 비율을 보인다.[11]
5. 겉흙 침식과 보존
겉흙 침식은 바람이나 물 등에 의해 겉흙 층이 날아가거나 쓸려 내려가는 현상으로, 심각한 환경 문제와 경제적 손실을 유발한다.[14][23] 경운이나 과도한 비료 사용과 같은 기존의 산업 농업 방식, 집약 농업, 단작 등은 토양의 질을 떨어뜨리고 영양분을 고갈시켜 침식을 가속화할 수 있다. 농지에서 유출되는 흙과 오염 물질은 비점오염원으로 작용하여 수질 오염, 지하수 오염, 조류 번식 및 유해 조류 번식(적조 포함) 등을 일으켜 생태계와 인간의 식량원에 영향을 미친다.[15]
겉흙은 한번 유실되면 자연적으로 복구되기 매우 어렵다. 매우 오랜 시간이 걸려 형성되는[17][18] 겉흙은 식물과 토양 생물의 기반이자[21] 농업의 핵심 요소[22]이지만, 현재 빠른 속도로 유실되고 있어[16][25] 전 세계적으로 남은 양이 많지 않다는 경고도 있다.[18][19] 이러한 문제의 심각성 때문에, 피복 작물 활용 등[24] 겉흙을 보존하기 위한 지속 가능한 농업 기술 개발과 적용이 중요하게 다루어진다.
5. 1. 침식의 원인과 피해
겉흙 침식은 바람이나 물에 의해 겉흙 층이 날아가거나 쓸려 내려가는 현상을 말한다. 이러한 토양 침식으로 인한 공공 및 환경적 피해로 발생하는 경제적 손실은 전 세계적으로 연간 450억달러를 초과하는 것으로 추산된다.[14][23]침식의 주요 원인 중 하나는 기존의 산업 농업 방식이다. 땅을 갈아엎는 경운이나 다량의 합성 액체 비료를 사용하는 것은 토양의 질을 떨어뜨릴 수 있다. 또한, 높은 식량 수요를 맞추기 위해 작물 수확량을 극대화하는 집약 농업 방식이나 한 가지 작물만 계속 재배하는 단작은 토양의 영양분을 고갈시키고 토양 속 미생물군을 손상시켜 토양 구조를 약화시키고 침식을 가속화할 수 있다.
농지에서 발생하는 표면 유출은 비점오염원으로 작용하여 심각한 환경 문제를 일으킨다. 폭우 시 보호되지 않은 농지에서는 겉흙뿐만 아니라 농업용 비료와 기타 잠재적 수질 오염 물질들이 함께 쓸려 내려간다. 이 유출수는 강이나 하천, 지하수로 흘러 들어가 식수원을 오염시킬 위험이 있다. 또한, 농지 유출이나 하수를 통해 다량의 영양분이 강, 호수, 바다로 유입되면 조류 번식이 폭발적으로 증가할 수 있다. 이러한 유해 조류 번식은 독소를 생성하여 생태계와 야생 동물을 파괴하며, 붉은색을 띠는 적조 현상을 일으키기도 한다. 적조는 해산물을 오염시켜 인간의 식량 안전에도 영향을 미칠 수 있다.[15]
자연적인 요인인 폭우, 하천 범람, 풍화 작용 등도 겉흙 침식의 원인이 되며, 이는 때때로 인명 및 재산 피해로 이어지기도 한다. 농업 분야에서는 겉흙 손실이 곧 작물 수확량 감소와 같은 직접적인 경제적 손실로 이어지기 때문에, 겉흙을 보존하기 위한 노력이 중요하다.[24]
5. 2. 겉흙 보존의 중요성
겉흙은 식물과 토양 생물의 서식지이며, 유기물을 분해하고 수분과 공기를 유지하는 등 다양한 기능을 수행한다. 이는 인간을 포함한 수많은 생물의 생활 기반이 된다.[21] 특히 식물은 겉흙에 뿌리를 집중적으로 내리고 그 층에 포함된 영양소를 이용하기 때문에, 식물의 생육에 매우 중요한 역할을 한다.[22] 이러한 중요성 때문에 겉흙은 농업과 원예 분야에서 핵심적인 요소로 다뤄지며, 텃밭 흙이나 잔디 흙의 토양 개선 또는 컨테이너 가든 등 가드닝 용도로 상업적으로 생산되기도 한다.그러나 겉흙은 한번 침식되면 자연적으로 회복되기 매우 어렵다. 두께 약 2.54cm의 겉흙이 자연적으로 형성되는 데는 500년[17]에서 1,000년[18]이라는 매우 긴 시간이 소요된다. 현재와 같은 속도로 겉흙 침식이 계속될 경우, 2014년 추세를 기준으로 전 세계에 남은 겉흙은 약 60년 분량에 불과하다는 보고도 있다.[18][19] 이는 매우 심각한 생태학적 문제이다.[26]
겉흙 침식은 주로 경운이나 다량의 합성 액체 비료 살포와 같은 기존의 산업 농업 관행, 높은 작물 수확량을 목표로 하는 집약 농업 방식, 그리고 단작으로 인해 가속화될 수 있다. 이러한 농업 방식들은 토양의 질을 저하시키고 영양분을 고갈시키며, 토양 미생물군을 손상시켜 침식에 취약하게 만든다. 농지에서 발생하는 표면 유출은 대표적인 비점오염원으로, 폭우 시 겉흙과 함께 농장 비료 및 기타 오염 물질이 수계로 유입되어 수질 오염과 지하수 오염을 유발할 수 있다. 과도한 영양분 유입은 강, 호수, 바다에서 조류 번성을 일으키며, 때로는 독성을 지닌 유해 조류 번식(적조)으로 이어져 수생 생태계와 야생 동물에 파괴적인 영향을 미치고 인간의 식량원인 해산물을 오염시키기도 한다.[15]
토양 침식으로 인한 경제적 손실 또한 상당하다. 미국에서는 토양 침식과 관련된 공공 및 환경 건강 손실 비용이 연간 450억달러를 초과하는 것으로 추산된다.[14][23] 미국 농지에서는 매년 1에이커당 약 약 2721.55kg의 겉흙이 유실되고 있는 실정이다.[16][25] 이러한 문제에 대응하여, 피복 작물을 사용하여 토양에 유기물을 축적하고 침식을 늦추려는 지속 가능한 농업 기술 개발이 이루어지고 있다.[24]
5. 3. 보존 방법
겉흙은 식물과 토양 생물의 서식지, 유기물 분해의 장소, 수분과 공기를 유지하는 기능을 가지며, 인간을 포함한 많은 생물의 생활 기반이 된다.[21] 특히 식물은 겉흙에 뿌리를 집중적으로 내리고 그 층의 영양소를 이용하므로 식물 생육에 매우 중요한 역할을 한다.[22] 이러한 중요성 때문에 농업과 원예 분야에서 겉흙은 필수적이며, 텃밭 흙이나 잔디 흙의 토양 개선 비료, 컨테이너 가든 등 가드닝 재료로 널리 이용되고 상업적으로 생산된다.그러나 폭우, 범람, 풍화 등으로 인한 겉흙의 침식과 유출은 심각한 문제이다. 경운 및 다량의 합성 액체 비료 살포와 같은 전통적인 산업 농업 관행은 토양의 질을 저하시킬 수 있다. 높은 작물 수확량을 위한 집약 농업 방식과 단작은 토양 영양분을 고갈시키고 토양 미생물군을 손상시켜 침식을 가속화할 수 있다. 농지에서 발생하는 표면 유출은 비점오염원으로 작용하여 겉흙뿐만 아니라 농장 비료 등 잠재적 수질 오염 물질을 유출시킨다. 이는 수로나 지하수를 오염시키고, 나아가 조류 번식이나 유해 조류 번식(적조 등)을 유발하여 생태계와 식수원에 악영향을 미칠 수 있다.[15]
토양 침식으로 인한 경제적 손실도 상당하다. 미국에서는 이로 인한 공공 및 환경 건강 손실 추정 비용이 연간 450억달러를 초과하며,[14][23] 연간 에이커당 약 3톤의 겉흙이 유실되는 것으로 추정된다.[16][25] 두께 약 2.54cm의 겉흙이 자연적으로 형성되는 데 500년[17]에서 1,000년[18]이 걸릴 수 있다는 점을 고려하면,[26] 겉흙 침식 속도는 심각한 생태학적 문제이다. 2014년 추세를 기준으로 전 세계에 남은 겉흙은 약 60년 분량에 불과할 수 있다는 예측도 있다.[18][19] 농업에서는 겉흙 손실이 수확량 감소로 이어지기 때문에 지속적으로 겉흙을 유지하기 위한 기술 개발이 중요하다.[24]
이에 따라 지속 가능한 농업 기술을 통해 겉흙 침식을 늦추려는 노력이 이루어지고 있다. 대표적인 방법으로 피복 작물을 사용하여 토양에 유기물을 축적하고 침식을 방지하는 것이 있다.
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