토양특성을 이용한 우리나라 토양에 적합한 토양발달지수 개발 = Establishment of soil development index suitable for Korean soils using soil properties

국문 초록 (Abstract)

토양은 모재, 기후, 생물, 시간, 지형 등의 다양한 요인의 영향을 받아 끊임없이 변화하는 동적인 자연체이다. 인간 활동에 의해 기후 변화가 가속화됨에 따라 토양 발달 패턴도 변화하고 있으며, 이러한 변화를 이해하는 것은 효과적인 토양 관리 및 활용을위해 필수적이다. 하지만 현재 토양 발달은 정성적으로 평가되고 있으므로 토양 특성을 이용한 토양 발달 정량화 연구가 요구된다.
이에 본 연구는 문헌을 통해 토양 발달 요인을 파악하고, 토양 발달 지수를 개발하고자 하였다. 문헌 조사를 통해 우리나라 토양에적합한 토양 발달 요인으로서 토색(적색도), 점토 함량, 양이온 교환 용량, 교환성 양이온, 유효 토심, 토양 구조(등급), pH를 선정하였다. 토양 발달 지수를 개발하기 위해 토양 층위별 데이터를 수집하여 용탈층과 집적층을 비교하여 하나의 토양 단면 값을 계산하였다. 토양의 생성을 일반화 할 수 없는 인위토양, 화산회토, 유기질 토양 등을 제외한 총 301개의 토양통을 분석에 활용하였다.
토양 발달 지수는 정규화된 인자 값의 합을 인자의 개수로 나누어 계산하였다. 우리나라 토양의 발달 지수 값은 최소 0.009에서 최대 0.673의 범위를 나타냈다. 지수를 검증하기 위해 토양 분류 체계를 바탕으로 분산 분석과 판별 분석을 수행한 결과, Alfisols와Ultisols 간에 유의미한 차이가 없었지만, Inceptisols와 Entisols와는 유의미한 차이를 나타내 토양발달지수의 적합성을 확인하였다. 또한, 판별 분석 결과 Alfisols/Ultisols는 83.3%, Inceptisols는 78.9%, Entisols는 72.1%의 정확도를 나타냈으며, 감식 차표층은 Argillic horizon이 93.0%, Cambic horizon이 72.6%, 전체적으로 80.4%의 정확도를 보였다. 본 연구에서 개발된 토양 발달 지수는 소수의 특성만으로 토양 발달을 용이하게 평가할 수 있어 효과적인 것으로 판단된다. 또한 이 지수는 토양 특성 예측 및 토양분류에 활용이 기대된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Soil is a dynamic natural body that changes continuously under the influence of various factors, including parent material, climate, biological factors, time, and topography. As climate change accelerates due to human activities, soil development patterns are also shifting, making it essential to understand these changes for effective soil management and utilization. However, since soil development is not a quantifiable property, it must be quantified through characteristic analysis to facilitate prediction and management. This study aimed to (1) identify soil development factors through literature, (2) develop a soil development index, and (3) use this index to evaluate soil development in Korea. Through data surveys, soil color (redness), clay content, cation exchange capacity, exchangeable cations, effective soil depth, soil structure (grade), and pH were selected as suitable soil development factors for Korean soils. To develop the soil development index, data from each soil layer related to each factor were compiled, and values were calculated by comparing eluvial and illuvial horizons.
The properties of the B horizon were predominant, and layers with properties of both A and B horizons, such as the BA layer, were classified as B horizon for calculation. A total of 301 soil containers were analyzed, excluding volcanic ash soils, organic soils, anthropogenic soils, and others that could not be compared due to differing properties or analysis methods. In developing the index, each factor’s effect was normalized to the same scale using scaling techniques to account for variations across factors. The soil development index was calculated by summing all normalized factor values for each soil container and dividing by the number of factors. The resulting values for Korean soil development ranged from a minimum of 0.009 to a maximum of 0.673. To verify the effectiveness of the index, distribution analysis and discriminant analysis were conducted based on soil taxonomy, revealing greater variance between soil order groups than within them. Post hoc analysis indicated no significant difference between Alfisols and Ultisols, but other group comparisons showed significant differences.
Discriminant analysis results showed accuracy rates of 83.3% for Alfisols/Ultisols, 78.9% for Inceptisols, and 72.1% for Entisols. Analysis by diagnostic horizon yielded 93.0% accuracy for Argillic horizons, 72.6% for Cambic horizons, and an overall accuracy rate of 80.4%. The soil development index developed in this study was found to be effective, allowing easy assessment of soil development using only a few properties.
Furthermore, this index is expected to be valuable in predicting soil properties and potential applications.