Studies on the Surface Charge Characteristics of Two Inceptisols and One Aridsol in Hawaii

하와이 화산회(火山灰)로부터 발달한 Inceptisols과 Aridsol 토양(土壤)의 표면전하(表面電荷) 특성(特性)에 관(關)하여

Soil surface charge which manipulates some important soil physico-chemical properties such as nutrient and water holding abilities, colloidal stability and soil erosion was investigated in wide range of soil pH, using soils developed originally from same volcanic ash deposit but under different rainfall condition in Hawaii. The results can be summarized as follows : 1. Ustollic Camorthid (Kawaihae soil) which was developed under the lowest rainfall (less than 500 mm/yr) revealed low Z.P.C. (4.5-5.0) and less dependence of net charge on concentration of indifferent electrolytes. 2. Typic Hydrandepts (Akaka and Hilo soils) which were developed under the high rainfall (3050-7600 mm/yr) showed the Z.P.C. in between 5.5-7.0 and high dependence of net charge on concentration of indifferent electroytes. 3. It was found by X-ray diffraction together with total chemical analysis that amorphous materials were dominant (above 6.0%) in Typic Hydrandepts while dehydrated halloy-site (1 : 1 clay minerals) was dominant (45-50%) in Ustollic Camorthid. 4. In spite of little difference in particle size distribution of the soils, the difference of specific surface area was remarkable showing the order of Akaka (289) > Hilo (268) > Kawaihae (93). 5. It was evident, taking account of apparent field pH values, 5.2 of Akaka, 5.5 of Hilo and 7.0 of Kawaihae soil, respectively, that Akaka, and Hilo soils would show either positive or near zero (+ or 0) of ${\Delta}pH$ while Kawaihae soil would exhibit negative (-) of ${\Delta}pH$ at natural field condition.

동일한 화산회로부터 발달한 세개의 하와이 토양을 사용하여 중요한 토양 물리화학적 성질을 결정하는 인자인 토양표면전하 (soil surface charge)의 특성에 대한 조사를 수행하였다. 높은 강우량(년 3050mm 이상)하에서 발달한 두 Typic Hydrandepts 토양은 pH 변화에 따른 음 양 전하의 발달이 대단히 컸으며 등전점은 각각 Akaka 토양이 5.0-5.5 사이, Hilo 토양이 6.5-7.0 사이에 있었다. 한편 낮은 강우량(년 500mm 이하)하에서 발달한 Ustolic Camorthid 토양은 pH 변화에 따른 음 양전하의 발달이 위 두 토양에 비하여 훨씬 낮았으며, 등전점 역시 4.5-5.0 사이로서 낮았다. 따라서 자연조건에서 Kawaihae 토양만이 -(음)의 ${\Delta}pH$를 나타내고 Akaka와 Hilo 토양은 +(양) 내지 0 근처의 ${\Delta}pH$ 값을 보여 주고 있다. X-ray 회절분석에 의하여 Typic Hydrandepts 토양의 주광물은 무정형 광물 (60 % 이상)이었고, Ustollic Camorthid 토양중의 주광물은 dehydrated halloysite(1:1 점토광물) (45-50 %)이었음이 밝혀졌다. 이같은 동일한 화산회에서부터 발달한 토양의 현저한 광물학적 차이는 토양발달과정중의 강우량 차이에서 기인한 것으로 추정된마, 세토양중의 점토함량은 최저 42% (Akaka 토양)와 최고 57% (Hilo 토양)로 그 차이가 크지 않았으나 이들 토양의 표면적 ($m^2/g$)은 289 (Akaka 토양), 268 (Hilo 토양) 그리고 93 (Kawaihae 토양)으로서 특별히 Kawaihae 토양이 현저히 낮았다. 이같은 토양간의 표면적과 전하적 특성의 현저한 차이는 토양중의 광물학적 차이에서 오는 것이며 1:1 광물이 주를 이루는 우리나라 대부분의 토양은 본 연구 중의 Kawaihae 토양과 유사한 특성을, 그리고 우리나라 제주도 화산회토의 일부는 Akaka나 Hilo 토양의 특성을 따를 것으로 예상되는 바이다.