Introduction
Materials and Methods
대상토양
조사시기 및 시료채취
조사항목 및 방법
Results and Discussion
조사지점의 토양 및 분포 특성
2024년 시설재배지 토양물리성 특성
작물별 토양물리 특성
성토에 따른 토양물리성 차이
연도별 토양물리 특성
Conclusions
Introduction
시설재배는 외부 기상 조건의 영향을 상대적으로 적게 받아 연중 안정적인 작물 생산이 가능하며, 고부가가치 채소 및 과채류 재배에 널리 이용되고 있다. 특히 경상북도는 전국적으로 시설하우스 재배 면적이 큰 지역으로, 참외, 오이, 딸기 등 주요 작물이 하우스를 중심으로 집약적으로 재배되고 있다. 이러한 집약적 재배체계에서는 단기간에 높은 생산성을 달성할 수 있으나, 동일 포장에서의 반복 재배와 경운, 농기계 이용, 집중 관수 및 비료 투입 등으로 인해 토양 구조가 급격하게 변동하고, 장기적으로는 작물 생육을 저해하는 방향으로 토양 물리성이 악화될 우려가 크다 (Håkansson and Reeder, 1994; Dexter, 2004). 따라서 시설재배지 토양의 물리적 환경을 정량적으로 진단하고, 시간 경과에 따른 변화를 파악하는 것이 중요하다.
토양 물리성은 작물의 뿌리 발달, 수분 및 공기의 이동, 양분의 보유 및 전달 등 기본적인 생육 환경을 결정하는 핵심 요인이다 (Lal, 1997). 특히 시설재배지는 강우에 의한 양분 유실이 상대적으로 적고, 퇴비·비료 등 외부 투입재에 대한 의존도가 높기 때문에 유기물 함량, 전용적밀도, 공극률, 경도 등 주요 물리성 지표의 변동성이 크다. 더불어 시설하우스는 좁은 공간에 경운, 수확 등의 작업이 반복되므로, 표토와 심토에서의 물리적 교란 양상이 노지 포장과 다르게 나타난다. 이러한 특성은 재배지의 입지 조건, 토양통 분포, 성토 여부, 재배 작물 및 경영체의 관리 방식에 따라 공간적으로 다르게 발현될 수 있어 (Gregorich et al., 1994; Arvidsson et al., 2001), 지역 단위에서 시설재배지 토양 물리성을 조사할 때에는 시간적 변화뿐 아니라 작목 종류, 성토 여부까지 함께 고려할 필요가 있다.
국내외 선행연구에서는 경지 이용 유형이나 토양 관리 방식에 따른 물리성 차이와 문제점을 다양한 관점에서 제시해 왔다. Cho et al. (2012)은 경지 이용 유형에 따라 토양 물리성이 다르게 나타남을 보고하였고, Cho et al. (2018)은 장기 경작지 심토에서 공극률 감소와 전용적밀도 증가 경향을 확인하여 주기적인 물리성 진단의 필요성을 강조하였다. Hur et al. (2023)은 전국 논 토양 조사를 통해 성토와 중장비 사용이 작토심 증가에는 긍정적이나, 심토 다짐 문제는 여전히 남아 있음을 제시하였다. 한편, 전국 단위 장기 모니터링에서는 시설재배지 작토심이 2016년 25 cm에서 2020년 23 cm로 감소하는 경향이 보고되었으며, 얕은 로터리의 반복이 경반층 형성, 수분 저장력 저하 등 물리성 악화를 초래할 수 있음이 지적되었다 (Kim et al., 2025). 이와 같이 토양 물리성 악화와 관련된 다양한 사례가 보고되고 있으나, 대부분 경지 이용 유형별 비교나 논·밭 토양 중심의 분석에 그쳐 지역 수준의 시설재배지 전반을 대상으로 한 체계적인 물리성 진단은 제한적인 실정이다.
이에 본 연구는 경상북도 내 대표적인 시설재배지를 대상으로 2016년, 2020년, 2024년 세 시기에 걸쳐 동일한 분석 항목을 반복 조사하여, 작토심, 전용적밀도, 공극률, 경도, 유기물 함량, 토성 등의 주요 토양 물리성 변화 양상을 종합적으로 분석하고자 하였다. 또한 토성 (사양질, 식양질), 재배 작물 (참외, 오이, 딸기 등), 성토 여부 등 경작지 특성에 따른 물리성 차이를 비교함으로써, 경북지역 시설재배지의 구조적 취약성을 진단하고 향후 토양 물리성 개선 방향 수립을 위한 기초자료를 제공하고자 하였다.
Materials and Methods
대상토양
경상북도 지역의 시설재배지 토양물리성 특성을 조사하기 위해 지형, 토양통, 재배 작물 등을 고려하여 총 40 개 지점을 선정하였다. 조사는 2016년, 2020년, 2024년의 3개 시기에 걸쳐 수행되었으며, 일부 지점은 폐원, 재배 종료 등의 사유로 조사 시기마다 일부 변경되었다. 2016년과 2020년 사이에는 총 10개 지점이 변경되었고, 2020년과 2024년 사이에는 8개 지점이 변경되었다. 대부분의 변경 지점은 인근의 유사한 지형 및 토양통을 가진 필지로 대체되어, 조사 지점 간의 공간적 연속성을 최대한 유지하였다. 2024년 조사 시 포함된 토양통은 신흥 (4), 강서 (3), 고천 (3), 규암 (3), 중동 (3), 지산 (3), 장천 (2), 석천 (2), 평택 (2), 양곡 (2), 함창 (2), 극락 (1), 낙동 (1), 남계 (1), 비곡 (1), 상주 (1), 예천 (1), 옥천 (1), 인가 (1), 청원 (1), 평해 (1), 호남 (1) 등 총 22개 토양통이었다.
조사시기 및 시료채취
조사는 토양 구조가 어느 정도 안정화되는 작물의 생육 중·후기에 수행하였다. 시료 채취 지점은 하우스 내에서 전체 필지를 대표할 수 있는 위치를 선정하였으며, 이랑 위의 작물과 작물 사이, 이랑과 고랑 중간 지점 (1/2 지점)에 해당하는 위치에서 채취하였다. 조사 시기는 토양의 과도한 수분 상태를 피하여 설정하였으며, 표토에 균열이 발생할 정도로 건조하거나 과습으로 인해 표면이 진흙 상태인 경우에는 조사를 지연하였다. 이러한 경우에는 관수 후 3 - 4일이 경과한 시점에 조사를 실시하여, 비교적 안정된 토양 조건에서 물리성 자료를 확보하였다.
조사항목 및 방법
본 연구에서는 시설재배지 토양의 물리성 특성을 파악하기 위하여 작토심 (plowing depth), 심층 경도 (hardness), 토성 (soil texture), 전용적밀도 (bulk density, BD), 삼상 구성 [고상 (solid phase), 액상 (liquid phase), 기상 (gaseous phase)], 유기물 함량 (organic matter, OM) 등을 주요 조사 항목으로 설정하였다. 조사 지점의 위치 정보는 GPS 좌표를 활용하여 기록하였으며, 토양 시료는 표토 (topsoil)와 심토 (subsoil)에서 각각 채취하였다. 시료는 코어 (100 cm3)를 이용하여 지점당 3반복으로 확보하였으며, 표토는 지표면부터 작토심까지, 심토는 그 이하 깊이로 구분하여 채취하였다. 작토심은 직경 1.2 cm, 길이 60 cm, 원추심 길이 2 cm의 스테인리스 탐침봉을 지면에 수직으로 삽입한 후, 침입 저항이 급격히 증가하는 지점까지의 깊이로 측정하였다. 심층 경도는 휴대용 경도계 (DIK-5553, Daiki, Japan)를 이용하여 심토에서 10 반복 측정하였고, 이 중 최소값과 최대값을 제외한 평균값을 산출하였다. 토성은 표준체 (2.0 mm - 0.05 mm)를 사용하여 모래, 실트, 점토로 분리한 후, 비중법에 따라 분석하였다. 전용적밀도는 105°C 건조기에서 18시간 이상 건조한 시료의 건중량과 부피를 이용하여 계산하였다. 유기물 함량은 K2Cr2O7과 Fe(NH4)2(SO4)2를 이용한 산화적정법으로 분석하였으며, Tyurin법을 적용하여 계산하였다. 모든 분석은 토양물리성 조사방법 및 분석법 (NAS, 2022)과 토양화학분석법 (NAS, 2010)에 준하여 실시하였다. 본 연구에서는 R 통계 소프트웨어 (버전 4.5.0)를 이용하여 통계분석을 수행하였으며, 토성, 재배 작물 및 성토 여부에 따른 토양 물리성 차이를 독립표본 t-test를 통해 비교하였고, 유의수준은 p < 0.05로 설정하였다.
Results and Discussion
조사지점의 토양 및 분포 특성
24년 조사지점의 토양통은 신흥, 강서, 고천, 규암, 중동, 지산, 장천, 석천, 평택, 양곡, 함창, 극락, 낙동, 남계, 비곡, 상주, 예천, 옥천, 인가, 청원, 평해, 호남 등 총 22 종으로 구성되었으며, 이 중 신흥 (4), 강서 (3), 고천 (3), 규암 (3), 중동 (3), 지산 (3) 등 상위 6개 토양통이 전체의 절반가량을 차지하였다. 지형은 하성평탄지 (29), 곡간지/선상지 (9), 해성평탄지 (1), 홍적대지 (1) 등으로 구성되었으며, 하성평탄지가 전체의 약 73%를 차지하여 우점 지형으로 나타났다. 모암모재는 제4기층 (32)이 가장 우세하였으며, 산성암 (6), 퇴적암 (2) 기반의 토양도 일부 포함되었다. 경사는 0 - 2% (33), 2 - 7% (7) 수준으로, 대부분 완경사 지역에 분포하고 있었다. 조사지점의 재배작물은 오이와 참외가 각각 6 농가로 가장 많았고, 딸기 5농가, 토마토·포도·수박 각각 4농가, 고추 3농가 순으로 조사되었다. 이 외에도 다양한 고소득 작물이 8 농가에서 재배되고 있었다. 전체 40 개 조사 지점 중 설문에 응답한 25 개소를 기준으로 성토여부를 분석한 결과, 이 중 5 개소 (20%)에서 성토가 이루어진 것으로 확인되었다. 시설하우스의 형태는 연동형과 단동형이 유사한 비율로 분포하였으며, 연동하우스의 경우 대부분 4 동 이상의 규모를 유지하고 있었다. 조사대상지의 관개는 대부분 점적호스를 이용하고 있었으며, 이는 물 사용 효율성과 병해 관리 측면에서 널리 활용되는 시설 형태임을 확인할 수 있다.
2024년 시설재배지 토양물리성 특성
2024년 경상북도 지역 40 개소의 시설재배지 평균 작토심은 19.8 cm였으며, 표토의 전용적밀도는 1.22 Mg m-3, 심토는 1.28 Mg m-3로 심층으로 갈수록 밀도가 증가하였고, 공극률은 표토에서 53.8%, 심토에서 51.8%로 깊이에 따라 점진적으로 감소하는 양상이 나타났다 (Table 1). 토성을 기준으로 분류한 결과, 사양질 (sandy loam) 토양 (24)은 전반적으로 양호한 물리성을 보였다. 표토의 공극률은 55.5%, 전용적밀도는 1.18 Mg m-3였으며, 심토에서도 각각 52.4%, 1.26 Mg m-3로 양호한 값을 유지하였다. 이에 비해, 식양질 (silty loam) 토양 (16)은 표토 공극률이 51.3%, 심토는 50.9%로 비교적 낮았고, 전용적밀도는 각각 1.29 Mg m-3, 1.30 Mg m-3로 상대적으로 높았다. 특히 t-검정 결과, 표토 공극률 (p = 0.03)과 표토 전용적밀도 (p = 0.03)는 두 토성 간 통계적으로 유의한 차이를 나타냈다. 이는 식양질 토양에서의 심층 다짐 현상이 뚜렷함을 시사한다. 다만 입도 분석 결과, 사양질 토양은 모래 (sand) 함량이 표토 및 심토에서 각각 60.0%, 59.6%로 가장 높았다. 반면, 식양질 토양은 표토와 심토 모두에서 실트 (silt)와 점토 (clay) 함량이 각각 약 35%, 23% 수준으로 나타나, 사양질에 비해 전반적으로 세립분 비율이 높은 특성을 보였다. 이러한 물리적 특성은 통기성 저하 및 수분 침투 저해 등 재배 환경에 불리하게 작용할 수 있다 (Arvidsson et al., 2001; Dexter, 2004). 경도는 두 토성 간 유의한 차이는 없었으며, 각각 13.1 mm와 13.2 mm 수준으로 측정되었다. 유기물 함량은 사양질 토양에서 식양질 토양보다 전반적으로 높은 수준을 보였다. 사양질 토양의 경우 표토와 심토에서 각각 37.3 g kg-1 및 34.0 g kg-1으로 조사되었으며, 식양질 토양은 각각 31.7 g kg-1 및 29.8 g kg-1으로 다소 낮은 값을 보였다. 식양질 심토에서는 유기물 함량과 공극률이 낮아, 물리성 악화가 진행되고 있음을 나타낸다. 또한, 사양질 표토의 유기물 함량은 평균 37.3 g kg-1로 가장 높았으나 표준편차 또한 16.4로 나타나, 경영체 간 유기물 관리 수준의 편차가 큰 것으로 확인되었다. 이러한 불균등한 유기물 함량 분포는 농가의 관리 방법, 재배 작물 등에 따라 달라질 수 있으며, 물리성 개선 효과와 생산성 간의 불균형으로 이어질 가능성이 있다 (Gregorich et al., 1994; Han et al., 2009). 이와 같은 결과는 시설재배지 중 식양질 토양에서 심층 다짐, 공극률 감소, 유기물 함량 저하가 병행되고 있어 구조적 취약성이 누적되고 있음을 시사한다. 이에 따라 향후 식양질 재배지에서는 유기물 시용 확대, 심층 경운 등 맞춤형 토양 물리성 개선 전략이 필요할 것으로 판단된다.
Table 1.
Soil physical properties by soil texture in greenhouse cultivation areas of Gyeongbuk in 2024.
| Soil texture | Soil layer |
PD1 (cm) |
BD2 (Mg m-3) |
Porosity (%) |
Sand (%) |
Silt (%) |
Clay (%) |
Hardness (mm) |
OM3 (g kg-1) |
|
All soil (40) | TS4 |
19.8 (5.9) | 1.22 (0.15) | 53.8 (5.6) | 52.8 (14.5) | 29.3 (10.1) | 17.9 (5.1) | - | 35.1 (15.3) |
| SS5 | 1.28 (0.15) | 51.8 (5.5) | 52.5 (13.9) | 29.5 (9.8) | 18.0 (5.0) | 13.2 (2.6) | 32.3 (15.4) | ||
|
Sandy loam (24) | TS |
19.7 (5.4) | 1.18 (0.15) | 55.5 (5.5) | 60.0 (11.3) | 25.4 (9.4) | 14.6 (2.6) | - | 37.3 (16.4) |
| SS | 1.26 (0.16) | 52.4 (6.2) | 59.6 (10.7) | 25.7 (9.0) | 14.8 (2.3) | 13.2 (3.1) | 34.0 (16.5) | ||
|
Silty loam (16) | TS |
19.8 (6.3) | 1.29 (0.13) | 51.3 (4.7) | 42.0 (11.1) | 35.2 (8.2) | 22.8 (3.9) | - | 31.7 (12.7) |
| SS | 1.30 (0.11) | 50.9 (4.2) | 42.0 (11.1) | 35.1 (8.3) | 22.9 (3.8) | 13.1 (1.5) | 29.8 (13.3) |
작물별 토양물리 특성
2024년 조사된 시설재배 작물 중 참외, 오이, 딸기의 토양물리성은 작물간 뚜렷한 차이를 보였다. 작토심은 참외 재배지에서 평균 22.8 cm로 가장 깊었고, 오이 20.2 cm, 딸기 16.5 cm 순으로 나타나 (Table 2), 작물별 경운 깊이 및 토양 관리 방식에 차이가 있는 것으로 나타났다. 표토의 전용적밀도는 참외가 1.07 Mg m-3로 가장 낮았으며, 딸기는 1.41 Mg m-3로 가장 높게 나타나, 딸기 재배지에서 상대적으로 토양 다짐이 심한 상태였다. 딸기와 참외 간 t-검정 비교 결과, 표토 전용적밀도 (p = 0.012)와 심토 전용적밀도 (p = 0.004)에서 통계적으로 유의한 차이가 확인되었으며, 표토 공극률 (p = 0.006)과 심토 공극률 (p = 0.012) 또한 유의한 차이를 보였다. 삼상 구성에서도 참외는 기상률이 27.9%로 비교적 양호하였으나, 딸기는 22.3%로 통기성이 저하된 수준이었다. 오이는 고상·액상·기상 비율이 중간 수준을 유지하였다. 경도는 딸기 재배지에서 표토 및 심토 모두 14.9 mm로 가장 높아, 장기간 재배에 따른 다짐 누적이 추정된다. 반면 참외 재배지는 표토 13.2 mm, 심토 11.8 mm로 비교적 낮은 경도를 유지하고 있었다. 오이는 삼상과 마찬가지로 중간 정도의 경도 수준을 나타내었다. 유기물 함량은 참외 재배지가 표토 53.8 g kg-1, 심토 51.7 g kg-1으로 가장 높았으며, 오이는 각각 43.0 g kg-1, 38.4 g kg-1 수준이었다. 딸기는 표토 20.7 g kg-1, 심토 19.0 g kg-1으로 세 작물 중 가장 낮은 유기물 함량을 나타내, 유기물 부족이 병행되는 다짐 토양의 특성을 잘 보여준다. 이러한 결과는 특히 딸기 재배지에서 물리성 저하가 심화되고 있음을 시사하며, 유기 토양개량제 사용을 통한 토양 물리·화학성 개선 (Choi et al., 2025) 등의 대책이 필요하다는 점을 보여준다.
Table 2.
Soil physical properties by crop in greenhouse cultivation areas of Gyeongbuk in 2024.
| Crop (n) | Soil layer | PD1(cm) |
BD2 (Mg m-3) | Three-Phase composition (%) |
Hardness (mm) | OM3 (g kg-1) | ||
| Solid | Liqiud | Gas | ||||||
|
Cucumber (6) | TS4 | 20.2 (5.3) | 1.12 (0.13) | 42.3 (4.9) | 24.1 (6.4) | 33.7 (9.8) | 43.0 (12.0) | |
| SS5 | 1.16 (0.12) | 43.8 (4.7) | 24.9 (7.5) | 31.3 (9.7) | 12.7 (1.2) | 38.4 (17.7) | ||
|
WaterMelon (6) | TS | 22.8 (3.1) | 1.07 (0.13) | 40.5 (3.6) | 31.6 (5.4) | 27.9 (7.9) | 53.8 (9.0) | |
| SS | 1.14 (0.12) | 42.9 (3.6) | 33.7 (5.3) | 23.4 (6.9) | 11.8 (1.7) | 51.7 (8.0) | ||
|
Strawberry (5) | TS | 16.5 (5.29) | 1.41 (0.10) | 53.1 (3.6) | 24.7 (5.5) | 22.3 (7.9) | 20.7 (9.0) | |
| SS | 1.43 (0.09) | 53.9 (3.6) | 26.6 (5.3) | 19.5 (6.9) | 14.9 (2.3) | 19.0 (8.0) | ||
성토에 따른 토양물리성 차이
2024년 경상북도 시설재배지 중 성토 여부가 확인된 25 개소의 토양 물리성 특성을 비교한 결과, 성토 여부에 따라 일부 토양 물리성 지표에서 차이를 보였으나, 통계적으로 뚜렷한 유의성은 확인되지 않았다 (Table 3, Fig. 1). 성토 재배지의 평균 작토심은 19.6 cm로 비성토지 18.9 cm보다 소폭 깊었으나, 이 차이는 표준편차 범위 내에 있어 통계적으로 뚜렷한 차이로 보기는 어려웠다. 이는 성토 시 인위적으로 표토를 조성하면서 일시적으로 경운 깊이가 증가했을 가능성은 있으나, 일시적인 성토 작업의 영향으로 보일 뿐, 경운으로 인한 토양변화를 나타낸다고 보기는 어렵다. 심토의 전용적밀도는 성토지에서 평균 1.24 Mg m-3, 비성토지에서 1.30 Mg m-3로 나타났으며, 성토지가 다소 낮은 경향을 보였으나 독립표본 t-검정 결과 통계적으로 유의하지 않았다 (p = 0.111). 심토 경도는 성토지에서 평균 12.1 mm, 비성토지에서는 13.4 mm로 확인되었으며, 마찬가지로 t-검정 결과 유의한 차이는 없는 것으로 나타났다 (p = 0.237). 표토와 심토의 경도 모두 물리적 수치상으로는 성토지의 경도가 낮게 나타났지만, 통계적의로 유의미한 차이는 확인되지 않았다. 삼상 구조 분석 결과, 고상률은 비성토지가 평균 46.6 - 48.9%로 성토지 (46.9 - 47.3%)보다 약간 높았으며, 기상률은 성토지보다 낮게 나타났다. 이는 성토 토양의 낮은 밀도 및 느슨한 구조와 관련이 있으며, 기상률이 높은 성토지는 통기성이 유리한 반면, 구조적 안정성은 낮을 수 있다 (Dexter, 2004). 유기물 함량은 비성토지가 성토지보다 전반적으로 높았다. 특히 심토 기준으로 성토지는 평균 30.1 g kg-1, 비성토지는 35.8 g kg-1로 약 5.7 g kg-1의 차이를 보였으며, 이는 성토 시 투입된 외부 토양의 유기물 함량이 낮았거나 이후 유기물 관리가 미흡했을 가능성을 반영한다. 이러한 결과는 유기물의 누적 효과가 성토하지 않은 재배지에서 더 활발히 이루어졌음을 시사한다 (Dexter, 2004). 입도분포에서는 성토지에서 모래 비율이 높고, 점토 함량이 낮게 나타났다. 성토지의 심토는 모래 함량이 평균 55.5%로 비성토지 (50.7%)보다 높았고, 점토 함량은 각각 16.6%, 19.4%로 나타나, 성토지는 조립질이 우세한 구조를 보였다. 이는 외부에서 반입된 성토 재료가 사질양토 등 조립질 토양일 가능성을 나타내며, 이러한 입도 구성은 배수성과 통기성에는 유리하지만, 수분 보유력과 유기물 유지력 측면에서는 불리할 수 있다 (Keller et al., 2021). 종합적으로 보면, 성토지는 초기에는 낮은 밀도, 높은 기상률, 깊은 작토층 등 물리적 장점을 가질 수 있으나, 유기물 함량 저하 및 점토 부족으로 인해 장기적 구조 안정성 저하의 위험이 내포되어 있다. 반면, 비성토지는 다져진 구조와 낮은 기상률로 인해 통기성이 떨어질 수 있으나, 유기물 함량과 세립질이 풍부해 물리성 유지 측면에서는 더 안정적인 조건을 갖춘 것으로 평가된다. 따라서 향후 시설재배지 물리성 개선 시 성토 여부를 고려한 맞춤형 관리 방안의 수립이 요구된다.
Table 3.
Comparison of subsoil bulk density and hardness between mounding and non-mounding greenhouse soils in 2024.
| Soil property | Mounding | Non-mounding | p-value1 |
| Bulk dendity (Mg m-3) | 1.24 (0.12) | 1.30 (0.14) | 0.111 |
| Hardness (mm) | 12.1 (2.0) | 13.4 (2.4) | 0.237 |
연도별 토양물리 특성
2016년부터 2024년까지 경상북도 시설재배지를 대상으로 연차별 토양 물리성을 분석한 결과, 표토와 심토 모두에서 여러 지표가 뚜렷한 변화를 보였다 (Table 4, Fig. 2). 작토심은 2016년 평균 23.2 cm에서 2020년 21.0 cm, 2024년에는 19.8 cm로 점진적으로 감소하였다. 같은 기간 표토의 전용적밀도는 1.11 Mg m-3에서 1.22 Mg m-3로 증가하였다. 이는 반복적인 얕은 경운과 농기계 운행 등으로 표층 토양이 점차 다져지고, 경운 가능 깊이가 축소되었음을 시사한다. 작토심이 얕아질수록 표층의 물리적 완충 능력이 약화되어, 공극률 감소 (57.9% → 53.8%)와 통기성 저하로 이어질 수 있다 (Håkansson and Reeder, 1994; Dexter, 2004). 이러한 결과는 시설하우스 재배에서 얕은 경운에 따른 경반층 형성과 물리성 악화를 지적한 최근 보고와도 일치하며 (Kim et al., 2025), 따라서 작토층의 복원과 표층 다짐 완화를 위한 깊이 경운 및 유기물 시용이 병행되어야 할 것으로 판단된다. 반면 심토에서는 긍정적인 변화가 관찰되었다. 심토의 전용적밀도는 2016년 1.14 Mg m-3에서 2024년 1.28 Mg m-3로 다소 완화되었으며, 공극률은 45.8%에서 51.8%로 증가하였다. 경도도 19.1 mm에서 13.2 mm로 유의하게 감소하였다. 이러한 변화는 유기물 투입, 경운심 확대, 혹은 성토 등의 개량 요인이 복합적으로 작용해 토양 구조가 완화된 결과로 해석된다 (Håkansson and Reeder, 1994). 유기물 함량은 2016년부터 2024년까지 시기별 분석에서 뚜렷한 변화를 보였다. 표토 기준으로 2016년 35.6 g kg-1에서 2020년 28.4 g kg-1로 일시적으로 감소하였다가, 2024년 35.1 g kg-1로 회복되었다. 이는 일시적인 유기물 투입 저하 이후, 정부 차원의 유기물 시용 확대 정책 (Smith et al., 2015)과 경영체의 자발적인 토양 관리 노력 (Poeplau and Don, 2015; Hijbeek et al., 2017)이 반영된 결과로 해석된다. 심토의 유기물 함량 또한 같은 기간 22.3 g kg-1에서 32.3 g kg-1로 증가하였으며, 이는 반복적인 유기물 투입에 따른 심층 침투, 혹은 성토 이후 양분 관리가 작용했을 가능성을 시사한다 (Gregorich and Janzen, 1996; Fontaine et al., 2003). 특히 Fontaine et al. (2003)은 심층 유기물 안정성이 지표층으로부터 유입되는 신선한 탄소에 의해 조절될 수 있음을 실험적으로 입증한 바 있다. 입도 분포는 표토에서 모래와 실트 함량이 모두 감소하고, 점토 함량은 크게 증가하는 경향을 보였다. 구체적으로, 모래는 2016년 56.1%에서 2024년 52.8%로, 실트는 36.8%에서 29.0%로 각각 감소한 반면, 점토는 같은 기간 7.1%에서 17.9%로 2 배 이상 증가하였다. 이러한 변화는 Lal (1997)이 지적한 반복적인 농작업 및 관개로 인한 토양 침식과 세립 입자 유실의 누적, 또는 표층에서의 점진적인 입자 분류 작용과 관련될 수 있다. 또한 점토 함량 증가는 물리적 안정성 및 수분 보유력 측면에서는 긍정적 영향을 줄 수 있지만, Han et al. (2009)이 보고한 바와 같이 지나친 세립화는 통기성과 배수성 저하를 유발할 수 있으므로, 점토화 경향에 대한 지속적인 모니터링과 관리가 요구된다. 한편, 유기물 함량은 2016년과 2024년 사이 큰 차이가 없어, 점토 증가의 주 원인을 유기물 응집 작용으로 보기는 어렵다 (Dexter, 2004). 이상의 결과를 종합하면, 일부 항목 (심토의 밀도 및 경도, 유기물 등)은 개선 조짐이 나타났으나, 표토의 물리성은 오히려 악화되고 있으며, 특히 공극률 감소 및 입자 조성의 변화는 장기적인 토양 생산성 유지에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 따라서 주기적인 토양 진단과 함께 깊이 경운, 유기물 투입 등 작물 및 토양 특성에 기반한 맞춤형 물리성 관리 방안의 수립이 필수적이다.
Table 4.
Temporal Variation in Soil Physical Properties of Topsoil and Sub-surface Soil over the years 2016, 2020, and 2024.
| Soil texture | Soil layer | PD1 (cm) | BD2 (Mg m-3) | Sand (%) | Silt (%) | Clay (%) | Hardness (mm) |
| 2016 | TS3 | 23.2 (7.0) | 1.11 (0.13) | 56.1 (14.6) | 36.8 (12.6) | 7.1 (2.9) | - |
| SS4 | 1.14 (0.18) | 50.5 (14.7) | 35.2 (11.5) | 14.3 (4.9) | 19.1 (3.5) | ||
| 2020 | TS | 21.0 (6.4) | 1.44 (0.12) | 56.3 (17.3) | 36.0 (14.6) | 7.8 (3.9) | - |
| SS | 1.33 (0.14) | 51.2 (17.1) | 34.8 (13.5) | 13.9 (5.3) | 13.4 (4.3) | ||
| 2024 | TS | 19.8 (5.9) | 1.22 (0.15) | 52.8 (14.3) | 29.3 (10.1) | 17.9 (5.1) | - |
| SS | 1.28 (0.15) | 52.5 (13.9) | 29.5 (9.8) | 18.0 (5.0) | 13.2 (2.6) |
Fig. 2
Changes in (a) organic matter content and (b) porosity (%) in topsoil and sub-surface soil over the years 2016, 2020, and 2024. The data are shown as box-and-whisker plots: boxes indicate the interquartile range (25th - 75th percentile) of each group, red crosses indicate mean values, horizontal lines inside the boxes show the medians, whiskers extend to the smallest and largest values within the adjacent range, and dots represent observations outside this range (outliers).
Conclusions
본 연구는 경상북도 시설재배지를 대상으로 2016년, 2020년, 2024년 세 시기에 걸쳐 동일 지표를 반복 조사함으로써 토양 물리성의 장기 변화를 분석하고, 토성, 재배 작물, 성토 여부가 이에 미치는 영향을 정량적으로 평가하였다. 조사 결과, 시설재배지 표토에서는 전용적밀도 증가, 공극률 감소, 작토심 감소가 반복적으로 관찰되어 시간이 지날수록 다짐이 누적되는 양상이 뚜렷하였으며, 이는 얕은 경운과 농기계 운행이 집중되는 시설재배 특성에 기인한 것으로 해석된다. 특히 식양질 토양은 사양질 토양에 비해, 딸기 재배지는 참외 재배지에 비해 표토와 심토의 전용적밀도가 높고 유기물 함량과 기상률은 전반적으로 낮은 경향을 보여 통기성과 구조 안정성이 상대적으로 낮은 물리적 특성을 보였다. 성토 여부에 따른 비교에서는 성토지가 비성토지보다 전용적밀도와 경도가 낮고 기상률이 높아 상대적으로 다짐이 덜 진행된 토양 구조를 보였다. 그러나 성토지의 심토에서는 유기물 및 점토 함량이 모두 낮았으며, 이는 장기적인 구조 안정성 측면에서 불리하게 작용할 가능성을 시사하므로 이에 대해서는 보다 지속적인 모니터링과 추가 연구가 필요하다. 한편, 시간 경과에 따른 물리성 분석 결과 심토에서는 표토와 달리 공극률과 유기물 함량이 증가하고 경도는 감소하여 표토에서 관찰된 악화 경향과는 상반된 개선 양상이 나타났으며, 이는 심경 확대, 유기물 투입, 성토 등 다양한 토양 개량 요인의 복합적인 영향을 반영하는 것으로 볼 수 있다. 이러한 결과는 경북 지역 시설재배지에서의 집약적 재배 환경과 더불어 토성, 재배 작물, 성토 여부 등 토양 및 경작지 특성의 차이가 표토 다짐 누적과 표토와 심토 간 다른 구조 변화를 형성하는데 관여함을 시사하며, 본 연구는 이러한 토양 물리성 변화를 실증적으로 제시함으로써 향후 시설재배지 토양 물리성 관리와 관련된 후속 연구 및 지역 맞춤형 관리 기준 수립을 위한 기초자료를 제공한다.
