토양 산성화

Soil acidification

토양 산성화는 토양 pH를 감소시키는 수소 양이온의 축적이다.화학적으로, 이것은 양성자 기증자가 토양에 추가될 때 발생한다.공여자는 질산, 황산 또는 탄산과 같은 산일 수 있습니다.또한 토양에서 반응하여 양성자를 방출하는 황산 알루미늄과 같은 화합물일 수도 있습니다.산성화는 또한 칼슘, 마그네슘, 칼륨, 나트륨과 같은 염기성 양이온이 토양에서 침출될 때 발생합니다.

토양 산성화는 지의류와 조류가 암석 표면을 분해하기 시작하면서 자연적으로 일어난다.산은 토양이 발달함에 따라 이 용해와 함께 계속된다.시간과 풍화로 인해, 토양은 자연 생태계에서 더 산성화된다.토양 산성화 속도는 다양할 수 있으며 산성비, 농업, [1]오염과 같은 특정 요인에 따라 증가할 수 있습니다.

원인들

산성비

강우량은 대기 중의 이산화탄소에서 생성된 탄산 때문에 자연적으로 산성이 된다.이 화합물은 강우 pH를 약 5.0-5.5로 만든다.비가 자연 수준보다 pH가 낮으면 토양의 빠른 산성화를 일으킬 수 있다.아황산가스와 질소산화물은 대기 중의 물과 반응할 때 산성비를 발생시킬 수 있는 더 강한 산의 전조이다.이러한 가스는 번개 및 화산 폭발과 같은 자연 발생원 또는 인위적인 [2]방출로 인해 대기 중에 존재할 수 있다.칼슘과 같은 기본 양이온은 산성비가 흐르면서 토양에서 침출되어 알루미늄과 양성자 수치가 [3][4]증가하게 됩니다.

산성비와 눈의 질산과 황산은 산림 토양의 산성화에 다른 영향을 미칠 수 있으며,[5] 특히 겨울에 눈이 쌓일 수 있는 지역에서는 계절적으로 그렇습니다.눈은 황산보다 질산이 더 많이 함유된 경향이 있고,[6] 그 결과 봄철에 단시간 동안 높은 고지대 삼림 토양에서 질산이 풍부한 눈의 녹은 물이 침출될 수 있다.이 물의 양은 연간 강수량의 50%를 차지할 수 있다.녹은 물의 질산 플러스는 지하수 [7]및 지표수로 유입되는 배수수 pH를 급격히 단기적으로 감소시킬 수 있다.pH의 감소는 물고기,[8] 특히 호흡용 O를 얻기2 위해 많은 양의 물을 통과시키는 미성숙한 아가미 시스템을 가진 새로 부화된 치어에게 독성이 있는 Al을3+ 가용화할 수 있습니다.눈 녹은 물의 홍수가 지나가면 수온이 상승하고 호수 및 하천이 더 많은 용존 유기물을 생산합니다. 배수수의 Al 농도는 감소하고 유기산에 결합되어 어류에 대한 독성이 낮아집니다.비가 오면 질산과 황산의 비율이 약 1:2로 감소한다.비의 황산 함량이 높으면 토양에서 질산만큼 많은 양의3+ Al을 방출하지 못할 수도 있는데, 이는 부분적으로 토양에 의한 SO의42- 유지(흡착) 때문이다.이 공정은 토양 용액에 OH를 방출하고− 두 산의 H 첨가로 인한+ pH 감소를 완충한다.유기물이 많이 함유된 산림 바닥 유기 토양 지평선(층)도 pH를 완충하고, 그 후에 기초 광물 [9][10]지평선을 통해 침출되는 H+의 부하를 감소시킨다.

생물학적 풍화

주요 기사:풍화 bi 생물 풍화

식물의 뿌리는 화학적으로 토양 [11]광물을 풍화시키기 위해 양성자와 유기산을 방출함으로써 토양을 산성화한다.토양에서 죽은 식물의 썩은 잔해는 토양 산성화에 [12]기여하는 유기산을 형성할 수도 있다.O-수평의 잎 더미로부터의 산성화는 낙엽성 나무 아래보다는 토양에 더 적은 염기성 양이온을 반환하는 소나무, 가문비나무, 전나무와 같은 침엽수 아래에서 더 두드러집니다. 하지만, 식생에 기인하는 토양 pH 차이는 종종 그 식생에 앞서 있으며, 그것들을 견딜 수 있는 종을 선택하는 데 도움을 줍니다.또한 기존 바이오매스의 칼슘 축적은 토양 pH에 강하게 영향을 미치며 이는 [13]종마다 다를 수 있다.

모재

특정 모재도 토양 산성화에 기여한다.화강암과 그와 연관된 화성암은 풍화 [14]시 규산을 생성하는 많은 유리 석영을 가지고 있기 때문에 "산성"이라고 불립니다.또한, 그들은 상대적으로 적은 양의 칼슘과 마그네슘을 가지고 있습니다.셰일이나 석탄과 같은 퇴적암은 황화물이 풍부하며, 수화되고 산화되면 규산보다 훨씬 강한 황산을 생성한다.많은 석탄 토양은 활발한 식물의 성장을 지탱하기엔 너무 산성이고, 석탄은 태울 때 산성비의 강한 전조물질을 방출한다.해양 점토도 황화물이 많은 경우가 많은데, 이러한 점토는 산화 상태로 배출되면 매우 산성화된다.

토양 개량

비료나 수막과 같은 토양 수정은 토양 산성화를 일으킬 수 있다.유황계 비료는 고도로 산성화될 수 있습니다. 예를 들어 원소 황과 황산철을 포함하지만 황산칼륨과 같은 다른 비료는 토양 pH에 큰 영향을 미치지 않습니다.대부분의 질소 비료는 산성화 효과가 있지만, 암모늄계 질소 비료는 다른 질소 [15]공급원보다 산성화가 더 심합니다.암모니아계 질소비료는 황산암모늄, 인산디아모늄, 인산일암모늄 및 질산암모늄을 포함한다.요소나 퇴비와 같은 유기 질소 공급원은 산성이 덜하다.질산칼슘, 질산마그네슘, 질산칼륨, 질산나트륨 등 암모늄이 거의 없거나 아예 없는 질산염원은 [16][17][18]산성화되지 않는다.

오염

또한 질소가 [19]토양에 축적될 수 있기 때문에 공기 중으로 방출되는 질소로부터 산성화가 발생할 수도 있습니다.가축은 인간이 배출하는 [20]암모니아 중 거의 65%를 차지한다.

인공적으로 발생하는 황산염과 질소산화물은 산성비 생산 증가에 [clarification needed]큰 역할을 한다.화석연료의 사용과 자동차 배기가스는 각각 [21]황가스와 질소산화물의 가장 큰 인위적 원인이다.

알루미늄은 토양을 더 [22]산성으로 만들 수 있는 몇 안 되는 원소 중 하나이다.이것은 알루미늄이 수산화 이온을 물 밖으로 꺼내 수소 이온을 [23]남김으로써 달성된다.그 결과, 토양이 더 산성화되어 많은 식물들이 살 수 없게 된다.토양에서 알루미늄의 또 다른 결과는 뿌리의 [24]성장을 억제하는 알루미늄 독성입니다.

농업 경영 관행

단일 재배와 화학 비료와 같은 농업 경영 방식은 토양 산성화, 열화, 토양 매개 질병과 같은 토양 문제를 초래하는 경우가 많고, 이는 궁극적으로 농업 생산성과 [25][26]지속 가능성에 부정적인 영향을 미칩니다.

영향들

주요 기사:토양생물다양성 acid 산성화

토양 산성화는 토양에 있는 식물과 유기체에 피해를 줄 수 있다.식물에서 토양 산성화는 더 작고 내구성이 떨어지는 뿌리를 [27]낳는다.산성 토양은 때때로 뿌리 끝을 손상시켜 추가적인 성장을 [28]감소시킨다.식물의 키가 손상되고 씨앗의 발아도 감소한다.토양 산성화는 식물 건강에 영향을 미쳐 덮개를 줄이고 식물 밀도를 낮춥니다.전반적으로,[29] 성장이 멈춘 것은 식물에서 볼 수 있다.토양 산성화는 멸종위기에 처한 [30]식물 종의 감소와 직결된다.

토양에서 산성화는 미생물과 대식물의 [31]다양성을 감소시킨다.이것은 토양 구조의 감소를 줄여 침식에 더 민감하게 만들 수 있다.토양에서 이용할 수 있는 영양소가 적고, 독성 요소가 식물에 미치는 영향이 크며, 토양 생물학적 기능(질소 고정 [32]등)에 미치는 영향도 크다.최근의 연구는 사탕수수 단일 재배가 토양 산도를 유도하고, 토양 비옥도를 감소시키며, 미생물 구조를 변화시키고, 그 활동을 감소시킨다는 것을 보여주었다.또한 대부분의 유익한 박테리아 속은 사탕수수 단일 배양으로 인해 현저하게 감소한 반면 유익한 곰팡이 속은 역추세를 [33]보였다.따라서 토양 산도 완화, 토양 비옥도 향상, 토양 효소 활동 등 식물과 토양에 유익한 미생물 구조 개선 등이 지속가능한 사탕수수 재배 [25]시스템 개발에 효과적인 수단이 될 수 있습니다.

더 큰 규모로 토양 산성화는 이러한 [31]영향으로 인한 농업 생산성 손실과 관련이 있다.

산성수와 토양 산성화가 식물에 미치는 영향은 경미하거나 대부분 중대할 수 있다.식물 생물의 사망을 초래하지 않는 경미한 경우로는 산성 조건에 덜 민감한 식물과 강력한 산성비가 포함된다.또한 경미한 경우에는 산성수가 식물의 자연 pH를 낮추기 때문에 결국 식물이 죽게 된다.산성수는 식물에 유입되어 중요한 식물 미네랄을 녹이고 떠내려가게 한다; 이것은 궁극적으로 식물을 [34]영양을 위한 미네랄 부족으로 죽게 만든다.보다 극단적인 주요 경우, 경미한 경우와 동일한 손상 과정이 발생하며, 이는 필수 광물의 제거이지만 훨씬 빠른 속도입니다.마찬가지로, 토양과 식물 잎에 내리는 산성비는 밀랍 잎 큐티클을 건조하게 하고, 이는 궁극적으로 식물에서 외부 대기로의 급격한 수분 손실을 초래하여 식물을 죽게 만든다.식물이 토양 산성화의 영향을 받고 있는지 보기 위해 식물의 잎을 자세히 관찰할 수 있다.만약 잎이 녹색이고 건강해 보인다면, 토양 pH는 정상이고 식물에 적합하다.하지만 만약 식물의 잎사귀가 잎맥 사이에 노란색을 띠는다면, 그것은 식물이 산성화에 시달리고 있고 건강에 좋지 않다는 것을 의미한다.게다가 토양 산성화에 시달리는 식물은 광합성을 [35]할 수 없다.산성수로 인해 식물에서 건조하게 되면 엽록체 오가넬이 파괴된다.광합성을 할 수 없다면 식물은 자신의 생존을 위한 영양소나 호기성 유기체의 생존을 위한 산소를 만들 수 없다; 이것은 지구의 대부분의 종에 영향을 미치고 궁극적으로 식물의 [36]존재 목적을 끝낸다.

예방 및 관리

토양 산성화는 석회, 유기 수정(예: 짚과 거름) 및 바이오차르 [37][25][38][39][40]적용에 의해 감소될 수 있는 장기 작물 생산에서 공통적인 문제이다.산성 토양에서 재배되는 사탕수수, 콩, 옥수수 작물에서는 석회 사용이 영양소 회복, 토양 pH 증가, 뿌리 바이오매스 증가, 그리고 식물 [26][41]건강 개선을 가져왔다.

더 이상의 산성화를 방지하기 위해 다른 관리 전략을 적용할 수도 있다. 즉, 산성화 비료를 적게 사용하고, 질산염 침출을 줄이기 위한 비료의 양과 적용 시기를 고려하며, 산을 중화시키는 물로 잘 관개하고, 수확한 작물의 질소에 대한 기본 영양소의 비율을 고려합니다.유황 비료는 농작물 [42]회복률이 높은 반응성 작물에만 사용해야 한다.

황산화물, 질소산화물의 인위적인 공급원의 감소와 대기 오염 제어 조치를 통해 [43]전 세계의 산성비와 토양 산성화를 줄이도록 노력합시다[who?].

이는 캐나다 온타리오에서 여러 호수에서 관찰되었으며, 물의 pH와 알칼리도가 [44]개선되었다.

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추가 정보

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