대구수목원 토양의 이화학적 특성 변화에 관한 분석 = The Analysis on the change of physicochemical properties of soil in Daegu Arboretum
The aim of this study was to monitor environmental change trend of air, water and soil quality based on 2001 and 2007 surveys on Daegu Arboretum which was used for landfill, and to suggest ecological restoration plan of landfill site based on the surveys. In this study, climate condition of Daegu, soil of planting site of arboretum, quality of underground water for tree planting and amount of methane from landfill site were examined firstly in 2001, and 2nd survey was carried out from 2006 to 2007. In 2013, the 3rd examination was carried out at the same spot to monitor trend.
Daegu area in 2013 had the highest temperature distribution exceeding 15~25℃, the proper value of the temperature region temperature between April 16 (28.4℃) and September (25.2℃). From November 27 (-0.8℃) to March 21 (2.6℃), it had continental climate below the lowest temperature of critical temperature. In particular in 2013, the summer temperature was higher than national average with high rainfall and low relative humidity. On the other hand, winter temperature was rather low and it might be difficult to grow plant. Accordingly, transplanted plants or plants vulnerable for dry weather need proper irrigation, and shading net or mulching are required to keep soil moisture. And, to prevent frozen damage in winter and wind damage by dry wind, it needs to coat water pipes and to install a windbreak fence.
The effective soil depth of the subject area was the lowest level with average 12.3 cm. Only 4 spots were proper for organic matter amount and overall it was insufficient. Accordingly, it needs to input soil improver and organic matter and to take covering up seed with soil to secure effective soil depth for root growing. Soil acidity was pH7.4 which was weakly alkaline. The available phosphate increased with 48 ppm and 11 places exceeded the proper value of 60 ppm defined by the Korea forest research institute. Calcium and magnesium among replaceable cations exceed the proper value. Calcium helps the control of homeostasis and excessive magnesium generates fatal toxicity to cellular tissues. If it continues, it may cause increase of salts and pH and decrease of microelements. Therefore, it must be kept proper. The soil in 2013 had higher heavy metal detection such as Cu, Zn and PB compared with that in 2017. It does not mean the gas inflow to the waste layer inside the landfill and had no direct damage to plants. However, it needs to clarify the cause by re-measurement.
When the chemical analysis differences in soil by year was verified through One-way ANOVA, there was no statistically significant differences in H, available phosphate and EC by year. And there was significant differences in one organic matter with p<0.01 level by year.
It is appropriate to say that soil in Daegu Arboretum has been improved and stabilized through systematic management. However, as a result of monitoring, it is insufficient to secure effective soil depth for taking root and organic matters in the soil is rather insufficient. And, the current alkali soil needs to be converted to acid soil for well planting. And, slight increase of heavy metal needs some measurements. And, such measurements must be sought not by fertilizers or chemicals but by eco-friendly methods.
As the water quality analysis of underground water 1, 2 and 3 vents that are used for irrigation of plants in the arboretum, they were proved to be suitable for water for living and water for agriculture and fishery. Accordingly, each item was proper for living and agriculture and fishery. On the other hand, the 2nd vent had slight amount of colon bacillus group, which needs attention to drinking water. And it needs periodical water quality test.
As a result of 3rd methane concentration analysis, the concentration of gas vent was 0.00%, and no ammonia was detected. While inside the landfill becomes stabilized, its effect on plants was very slight. Accordingly, it looked that the putrefaction of ‘used coal briquette’ which accounted for much in the landfill was complete.
본 연구는 과거 생활쓰레기 매립장으로 활용되었던 대구수목원을 대상으로 2001년과 2007년에 조사한 연구를 바탕으로 토양, 수질 및 대기를 조사하여 환경 변화 추이를 분석하고, 이를 토대로 매립지의 생태적 복원방안의 기초자료로 제시하고자 하였다. 수목원이 위치한 대구지방의 기후조건, 수목원 식재지의 토양, 수목원의 관수에 이용되고 있는 지하수의 수질, 쓰레기 매립장에서 분출되는 메탄의 양을 2001년도에 1차 조사하였고, 2006년도부터 2007년도에 2차 조사를 실시하였고, 2013년도에 동일한 지점을 3차 조사하여 변화를 분석하였다.
2013년 대구지역은 4월 16일(28.4℃)부터 9월 5일(25.2℃) 온대지방 식물의 임계온도(臨界溫度) 적정치인 15~25℃를 초과하는 최고기온 분포를 보였으며, 11월 27일(-0.8℃)부터 3월 21일(2.6℃)까지 임계온도 최저온도 아래의 기온이 분포하는 대륙성기후이며, 특히 2013년은 전체 평균에 비해 여름철 기온은 높고 강수량은 적어 상대습도가 낮았으며, 반면 겨울철 기온은 다소 낮아 식물 생육에 어려움이 있을 것으로 판단된다. 따라서, 건조에 약한 식물에 적절한 관수가 필요하며 토양 내 수분 유지를 위해 바크멀칭 등의 관리방법 활용과 이식한 상록수의 경우 겨울 동해와 바람에 의한 냉해 피해를 막기 위해 수관부위에 방풍막을 설치해야 할 것으로 판단된다.
대상지의 유효토심은 평균 17.3cm로 여러 기준에서 가장 낮은 등급에 해당하고 있으며, 유기물량은 4개소만이 적정치에 해당하여 전체적으로 많이 부족한 것으로 조사되었다. 따라서, 각 원별로 지속적으로 토양개량제와 유기물을 투입하고 복토를 실시하여 뿌리 발육에 필요한 유효토심을 확보하여야 한다. 전기전도도(EC)는 2013년 조사 결과 평균 0.4ms/m로 나타나 적정치에 근접한 것으로 측정되었고, 토양산도는 pH7.4로 약알칼리성 토양특성을 나타내었다. 유효인산은 평균 45ppm으로 증가하여 산림과학원 적정치인 유효인산은 200-300ppm인 적정치 이하로 나타났다. 치환성양이온 중 칼슘과 마그네슘은 적정치를 초과한 것으로 측정되었다. 칼슘은 항상성(Homeostasis)을 조절하도록 도움을 주며 과도한 마그네슘은 세포조직에 치명적인 독성을 생성하며, 지속될 경우 염류의 증가와 pH의 상승, 미량요소군의 결핍을 가져올 수 있으므로 적정량을 유지하는 것이 좋다. 2013년의 대상지의 토양은 Cu, Zn, Pb 등의 중금속이 2007년와 비교하여 증가하여 검출되었다. 높게 검출된 수치가 매립지 토양 내부로 폐기물층의 가스 유입이 있었다고 볼 수는 없고, 식물 생육에 직접적인 피해가 있지는 않지만 재측정을 통한 명확한 원인 규명이 필요할 것으로 판단된다.
각 연도별 토양내 화학성 분석결과의 차이를 일원분산분석(One-way ANOVA)을 통해 유의미성을 검증한 결과, H, 유효인산, EC의 연도별 평균의 차이는 통계적으로 유의하지 않은 것으로 분석되었으며, 유기물 한 항목만 p<0.01 수준에서 연도별 차이가 유의한 것으로 확인되었다.
대구수목원의 토양은 체계적인 관리에 의하여 개선되며 안정되어 간다고 볼 수 있다. 그러나, 분석결과 뿌리 활착에 중요한 유효토심의 확보가 미흡하며, 토양 내 유기물이 다소 부족한 것으로 판단된다. 또한, 현재의 알칼리성 토양은 식물이 왕성하게 자랄 수 있는 산성토양으로의 전환이 필요하며, 이번 조사에서 다소 증가한 중금속 오염은 감소 대책을 마련해야 할 것으로 사료된다. 이러한 조치는 화학적 비료나 약품이 아닌 친환경적 방안이 우선되어야 한다.
수목원의 식물 관수에 이용되고 있는 지하수 1‧2‧3호공의 수질 분석 결과, 각 항목별로 모두 생활용수, 농·어업용수에 적합한 것으로 확인하였다. 따라서, 각 항목별로 모두 생활용수, 농·어업용수에 적합한 것으로 확인하였다. 반면, 지하수 2호공에서 미량의 대장균군이 검출되어 관람객 등이 먹는물로 사용함에 있어서 주의를 기울여야하며 주기적인 수질검사를 실시하여야 한다.
메탄 농도 분석 결과 가스분출공 5개소의 메탄 농도는 0.00%로 측정되었으며, 암모니아는 검출되지 않았다, 매립층 내부는 매우 안정화되어 간다고 예측할 수 있으며 식물체에 미치는 영향은 미비하다고 판단되며, 지하 매립물의 많은 비중을 차지하는 ‘매립폐기물’의 부패가 완전히 진행된 것으로 분석된다.
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