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기후 변화로 토양의 수분 흡수율 저해돼…홍수 및 산사태 피해 커져
등록일 : 2019-09-19 16:14 | 최종 승인 : 2019-09-19 16:14
심현영
지속적인 기후 변화로 인해 지구의 모든 것이 영향을 받고 있다(사진=123RF)

[리서치페이퍼=심현영 기자] 기후 변화가 토양, 특히 수분을 흡수하는 능력에도 영향을 미치고 있는 것으로 드러났다.

럿거스대학과 뉴저지대학 연구팀에 따르면, 토양의 수분 흡수 능력이 기후 변화의 영향을 받고 있다. 그리고 이 때문에 지하수 공급과 생물다양성, 생태계가 저해되고 있다.

기후 변화와 토양

이전에 발표된 여러 연구에 따르면, 지속적인 기후 변화로 인해 생태계와 사람의 건강, 수역, 심지어 기상 상황에 부정적인 영향을 입고 있다. 

그리고 자연계의 질서에도 주요한 변화가 유발되고 있다. 빙하의 용해와 강력한 폭풍, 수많은 동식물종의 감소 등은 기후 변화로 인해 유발되는 영향 중 극히 일부일 뿐이다.

럿거스대학의 최근 연구에 따르면, 토양도 기후 변화의 영향하에 있다. 연구팀은 토양의 수분 흡수 능력 문제를 조사했다. 그리고 이 문제가 식량 생산과 폭우 유출 등을 포함해 토양과 관련한 다양한 자연 과정에 영향을 미칠 수 있다는 사실을 확인했다. 심지어 토양의 수분 흡수 능력은 토양의 탄소 저장 능력과도 연관이 있었다.

토양도 기후 변화의 공격을 받고 있다(사진=123RF)

연구 저자인 다니엘 지메네즈 교수는 “우리 연구팀은 수분과 토양의 상호작용이 전 세계 여러 지역에서 어떻게 변화하고 있는지를 연구하길 원했다”며 “그리고 변화의 방향과 크기, 속도를 측정해 기후 변화에 대한 생태계 반응을 예측할 수 있기를 바랐다”고 말했다.

지난해 지메네즈 교수는 또 다른 연구를 실시해 토양이 수분을 효과적으로 흡수하고 있지 못하고 있다는 결과를 도출했다. 당시 연구 결과, 기후 변화로 인한 강우량 증가 때문에 토양 입자 결속력이 느슨해지고 습해지고 있다는 것을 확인할 수 있었다. 

따라서 수분 침투율이 적어진 반면, 침식과 지하수 유출량은 증가했다. 이 때문에 세계 여러 지역에서 급작스런 홍수 위험이 증가한 것이다.

높은 강수량과 적은 수분 흡수력의 연관성

이번 연구에서 연구진은 캔자스 주에서 실시한 25년간의 실험 데이터를 수집했다. 이 실험들의 주제는 스프링클러를 사용한 초원 토양 관개 용수에 관한 것이었다. 

초원 토양은 적당한 강수량과 온건한 기후, 다양한 초목 성장이 특징인 관목지와 온대 초원 같은 생태계에서 찾아볼 수 있다. 연구팀은 관련 데이터를 수집한 이후 강우량과 토양의 수분 침투율을 비교했다.

비교 결과, 강우량과 수분 침투율 간의 연관성이 있었다. 강수량이 35% 증가하면 토양의 수분 침투율은 21% 가량 낮아졌다. 이에 연구진은 토양의 명백한 징후를 찾기 위해 추가 연구를 진행했다.

조사 결과, 강우에 지속적으로 노출된 토양은 커다란 구멍이 생겼다. 이러한 큰 구멍으로 식물과 미생물은 더욱 많은 물을 얻을 수 있었고 그 겨로가 토양 속 생물 활성은 강화됐다. 

그러나 지나치게 많은 수분은 특정 식물의 뿌리를 굵게 만들어 구멍들을 막아버리게 됐다. 결과적으로 토양은 더 이상 정상적인 주기로 수분을 조절하지 못하게 됐으며 토양의 부식이 늘어났다.

연구진은 현재 이번 연구와 관련된 메커니즘을 조사 중이다. 그리고 광범위환 환경 요인과 토양 유형 관찰 계획을 세웠다.

토양의 기능

토양은 세계 생태계에서 5가지 주요 기능을 하고 있다. 먼저 토양은 식물 성장의 매개체이며 수분 공급의 조절자다. 더욱이 가공되지 않은 소재의 재활용 주체이며 다양한 토양 미생물의 서식지이고 엔지니어링과 조경의 수단이다. 이 각 기능은 동물과 식물, 인간에게 중요하게 작용한다.

수분 공급의 조절자인 토양은 비나 눈이 올 때마다 수분 저장소로써 기능한다. 토양은 식물이나 토양 유기체가 나중에 사용할 수 있도록 다량의 물을 보관하고 있다. 그러나 토양이 수분을 조절하는 데에는 한계가 있다. 

강수량과 수분 침투율 간의 연관성이 있다(사진=123RF)

예를 들어, 극도의 습기 때문에 포화 상태에 다다른 토양은 수분을 그대로 흘려 보낸다. 식물은 증발산 작용을 통해 토양이 정상적인 포화 수준으로 돌아올 수 있도록 토양 회복을 돕는다.

토양이 중력에 저항해 가지고 있을 수 있는 수분의 양은 여러 가지 요인에 의해 영향을 받는다. 이 같은 요인에는 토양의 질, 토양 구조, 토양 표면을 덮고 있는 수분이 포함된다. 

수분 침투 또는 수분 이동 속도는 보통 거친 토양에서 빠르지만, 이 같은 유형의 토양은 미세한 입자의 토양에 비해 수분 저장 능력이 낮다. 그리고 토양 상태가 균형을 이루고 있지 못한 경우 토양은 홍수를 제어하지 못하며 심지어 산사태의 원인이 되기도 한다.

유럽연합에서는 수분 침식으로 인해 연간 약 9억 7,000만 톤의 토양이 손실되고 있다. 유럽연합이 2012년 발표한 보고서에 따르면, 해마다 침식 때문에 240억 톤 규모의 비옥한 토양을 잃고 있다.

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