인천국제공항 식재지반 구조특성 및 개선연구 = A Study on the Structure Characteristics and Improvement of Planting Ground in Incheon International Airport, Korea

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study analyzed physico-chemical characteristics of soils and soil profile on planting ground in planting site for landscape tree located in Incheon International Airport(IIA) which opened on 29th, March of 2001, with an aim to provide basic materials regarding tree management and planting ground improvement in the Reclaimed Seaside Area.
In this study, IIA sites(excluding a 3.8㎢-large golf course from a total size of 55.35㎢) were divided into five areas including Main Terminal Building(MTB), International Business Complex, Airport Support Complex, Free Trade Zone(FTZ) and Access Road. In theses areas, tree and soil surveys were conducted between October and November of 2010.
The planting ground for landscape tree in IIA was developed based low reclamation method that reclaims the ground at a level lower than the highest high water level. Therefore, the installed drainage is shallow and the pipe conduit has small grade. Usually, ground water level remains stable. However, a combination of rising sea level and localized torrential rain leads to rise in the ground water level. When the ground water level goes up, it brings hazardous factors to tree growth including poor drainage, inundation of a low-lying planting ground, and salt increase in dredging soil. While the reclamation ground was being developed, maritime matters selectively excluding clay and organic matters were used in order to promote physical stability of the ground, which in turn caused many problems in soil environment of the planting ground, such as a shortage of content in organic matters, available phosphate and potassium and a low level of CEC.
In particular, heterogeneous and poor materials of mounding soil, disturbance of dredging sand, high soil hardness by tread-pressure, and soil horizon of underground generated a wide range of effects ,such as worsening not only physical property but also chemical property of soil. Salt brought from outside by saline and windage ,which rise on the base soil layer, destroyed a base balance in planting ground and consequently generated ionic antagonism and synergistic action. As a result, this study drew unexpected correlations related to tree damages like pH-rise, disturbance of nutrition, defective absorption of micro-elements and furthermore covered very complicated and various aspects. The study results are summarized as follows:
First, the planting ground in IIA has a variety of structural characteristics. Hardpan or heterogeneous soil horizon exists under the ground or poor mounding materials mixed with a considerable amount of rock, gravel and blasting rock were used. In addition, a landfill of waste aggregates, a horizon disturbed with dredging sand and mounding materials, and a horizon mainly composed of clay are found in this ground.
Second, the soil horizon existing under the ground becomes a main reason of reduced effective depth of soil. Also, it causes disturbance of water circulation system and poor drainage in the soil and hinders nutrition and gas circulation, thus putting a negative effect on plant growth. And, it is inferred the soil horizon changes chemical property of soil in a diverse manner.
Third, the planting ground in IIA has soil hardness to the extent that root growth is affected by tread-pressure. The mounding layer in the planting ground is slightly acid while the dredging soil becomes alkaline due to accumulation of leached salt and remaining salt. The soil has a low level of organic and available phosphate contents. And the soil's EC is at a low level enough not to affect growth of landscape trees. But, in comparition to dredging soil or deep soil area, occasionally, surface soil area has a higher level of EC. Thus, it is inferred that some areas has salt accumulation on bed soil due to salts increase from the base soil to mounding soil or poor drainage.
Fourth, it is concluded that calcium(Ca) accumulation and pH-rise are resulted from decomposition of shellfish residue mixed during dredging process. Contrary to the general concerns about the Reclaimed Seaside Areas, excessive accumulation of calcium(Ca) does not occur and rather, many places are found to have an insufficient level of calcium(Ca), which is below the ideal base balance. In the case of Mg, when being evaluated based on standard content in soil, it's level is disclosed as ‘appropriate’ or ‘insufficient’ but, when evaluated based on base saturation percentage(BSP), many places are found to have ‘excessive’ amount. On the other hand, most places are in shortage of K. it is analyzed the base-imbalance of positive ion is largely responsible for worsening chemical properties of soil and disturbance of nutrition related to ionic antagonism and synergistic action.
Fifth, it is required to ease the high soil hardness, destroy the soil horizon, use efficiently dredging soil, supply insufficient organic matter and available phosphate and manage fertilizer for base balance in order to improve planting ground of the Reclaimed Seaside Areas. From the perspective of institutional improvement, it is necessary to approach the evaluation concept on soil environments of the Reclaimed Seaside Areas from a different angle , in order to practically reflect specialty and reality of the Reclaimed Seaside Areas.

Key Word: Soil Horizon, Base Balance, Magnesium(Mg++) Accumulation, Antagonism, pH-Rise Mechanism

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 2001년 3월 29일 개항한 인천국제공항 조경수 식재지에서 식재지반의 토양단면과 토양의 이화학적 특성분석을 실시하여 앞으로 임해매립지의 수목관리 및 식재지반 개선방안에 관한 기초자료 제공을 목적으로 수행하였다.
연구 대상지는 인천국제공항 역내(55.35km2 중 골프장 면적 3.8km2제외)를 여객터미널, 국제업무단지, 공항지원단지, 자유무역지역, 진입도로의 5개 지역으로 구분하여 2010년 10월∼11월에 걸쳐 수목조사 및 토양조사를 실시하였다.
인천국제공항의 조경수목 식재지반은 고극조위보다 낮게 매립하는 저매립공법을 채택하여 조성되었기 때문에 가설된 배수시설의 깊이가 얕고, 관로의 경사구배가 작았다. 평시에는 지하수위가 비교적 안정된 위치에 있으나 해수면이 상승하는 시기와 집중호우가 중첩될 때에는 지하수위가 상승하는 사례가 있으며, 이러한 시기에는 배수불량, 저지대 식재지반의 침수, 준설토의 염류상승 등과 같은 수목생장의 위해요소가 내재되어 있다. 매립기반 조성과정에서는 기반의 물리적인 안정을 도모하기 위해 점토와 유기물질을 선택적으로 배제한 해사(준설토사)를 사용함으로써 식재지반의 유기물함량 부족, 유효인산 부족, 칼륨부족, 낮은 CEC와 같은 식재지반의 토양환경에 많은 문제점을 일으키고 있었다.
특히 성토재료의 불균질과 불량, 준설토의 교란, 답압에 의한 높은 토양경도와 지중의 토양층위는 토양의 물리성 악화는 물론 토양의 화학성 악화에 이르기까지 다양한 영향을 미치고 있었다. 기반토양층에서 상승하는 염류와 조풍 등을 통해 외부로부터 유입되는 염분은 식재지반의 염기밸런스를 파괴하여 이온 상호간의 길항작용 및 상조작용을 유발하였다. 이로 인해 pH 상승, 영양장해, 미량원소의 흡수장애 등으로 수목피해와 관련된 의외의 상관성을 도출하는 등 매우 복잡하고 다양한 양상을 띠게 되었다. 연구결과를 요약하면 다음과 같다.
첫째, 인천국제공항 식재지반의 구조적 특성은 매우 다양하였다. 지중(地中)에 경토층 또는 이질적인 토양층위가 존재하거나 바위․자갈․발파암 등이 다량 혼입된 불량한 성토재료가 사용되기도 하였으며, 폐골재를 매립한 곳, 준설토와 성토재료가 교란되어 층위가 형성된 곳, 점토가 다량 함유되어 층위를 형성하고 있는 지역 등 이었다.
둘째, 지중에 존재하는 토양층위는 유효토심을 저감시키는 원인이 되었고, 토양중의 물 순환체계 교란 및 배수불량, 양료순환 및 기체순환을 저해함으로써 식물생장에 악영향을 미치고 있었으며, 토양의 화학성을 다양하게 변화시키는 것으로 유추되었다.
셋째, 인천국제공항 식재지반은 답압에 의해 뿌리발달에 영향을 미칠 수 있는 정도의 토양경도이었고, 식재지반 성토층의 평균산도는 약산성이었으나 준설토는 잔류염분, 용탈된 염류의 집적에 의해 알칼리성을 띠고 있었다. 토양의 유기물함량과 유효인산함량은 낮았으며, 전기전도도(EC)는 조경수목의 생장에 영향을 미치지 않는 범위로 낮았으나 간혹 기반토양인 준설토나 심토지역에 비해 표토지역의 전기전도도가 높게 나타나 기반토양에서 성토층으로의 염류상승이나 배수불량에 의해 상토부분에 염류가 집적되고 있는 것으로 유추되는 지역도 있었다.
넷째, 준설토의 칼슘(Ca)집적과 pH상승은 준설과정에서 혼입된 패류(貝類) 잔재물이 분해되면서 발생되는 현상으로 판단되었다. 임해매립지의 일반적인 우려와는 달리 칼슘(Ca)의 과도한 집적은 없었으며, 오히려 이상적인 염기밸런스 이하로 칼슘이 부족한 지역이 많은 것으로 분석되었고, Mg의 경우는 토양내의 함량기준으로 평가하면 ‘적합’하거나 ‘부족’한 것으로 나타났지만 염기포화도(BSP)를 기준하여 평가하면 많은 지역이 ‘과잉’인 것으로 도출되었으며, 반면에 K는 대부분 부족한 상태이었다. 이와 같이 양이온의 염기밸런스 불균형은 이온 간의 길항작용, 상조작용 등에 따른 영양장해와 토양의 화학성 악화의 원인이 되는 것으로 분석되었다.
다섯째, 임해매립지 식재지반을 개선하기 위해서는 높은 토양경도의 완화와 토양층위의 파괴, 준설토의 효과적인 이용, 부족한 유기물 및 유효인산의 공급, 염기의 영양균형을 위한 시비관리 등이 필요하였고, 제도적 보완으로는 조경설계기준의 임해매립지 토양환경에 대한 평가개념을 일반토양과 다르게 접근하여 임해매립지의 특수성과 현실성을 실질적으로 반영할 수 있는 방향으로 보완되어야 할 것으로 생각되었다.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 연구배경 및 목적 1
• 제 2 장 연구의 이론적 고찰 3
• 제 1 절 임해매립지 기반조성 연구 3
• 제 2 절 임해매립지 토양 특성 연구 6
• 제 3 절 임해매립지 수목생육 특성 연구 10
• 제 3 장 연구내용 및 수행체계 15
• 제 4 장 연구방법 17
• 제 1 절 연구대상지 17
• 제 2 절 조사분석방법 18
• 1. 조사구 설정 및 조사구의 구분 18
• 2. 식재지반구조 조사 21
• 3. 토양특성 조사 21
• 3. 수목피해도 및 생장상태 조사 28
• 제 5 장 결과 및 고찰 31
• 제 1 절 인천국제공항 식재지반 조성 개요 31
• 1. 매립방식 31
• 2. 준설토사의 특성 31
• 3. 성토재료의 특성 32
• 제 2 절 식재지반 특성 36
• 1. 식재지반 구조 36
• 2. 토양의 이화학적 특성 63
• 제 3 절 식재지반 특성과 수목영향 메커니즘 93
• 1. 토양의 물리적 특성과 수목영향 메커니즘 93
• 2. 토양의 화학적 특성과 수목영향 메커니즘 105
• 제 4 절 수목생육현황 117
• 1. 수목피해도 조사결과 117
• 2. 낙엽률 조사결과 119
• 3. 생장량 조사결과 122
• 제 5 절 대조구 현황분석 132
• 1. 개황 132
• 2. 토양 층위구조 및 토성분석 133
• 3. 토양 이화학적 특성분석 135
• 4. 수목피해도 분석 136
• 5. 매립지 조사구와 대조구의 특성 비교고찰 137
• 제 6 절 인천국제공항 식재기반 구조 및 토양특성 개선방안 144
• 1. 식재기반 구조 및 토양 물리적 특성 개선방안 144
• 2. 토양 화학적 특성 개선방안 149
• 제 6 장 결 론 155
• 인 용 문 헌 159
• 부 록 163