[1차-3과목] 재배학 및 원예작물학(2) - 재배환경(기상)

3. 재배환경

1) 기상환경

(1) 온도

① 유효온도 : 작물의 생육이 가능한 온도의 범위

② 온도계수 : 온도가 10도상승할 때 생리작용이 몇배 증가하는가를 뜻함 = Q10

③ 적산온도 : 작물이 발아할 때부터 성숙이 끝날때까지의 전체기간동안의 일평균기온을 모두 합한 것

(기준온도는 일반적으로 0도이지만 여름작물은 10도이다)

④ 저온요구도 : 휴면이 타파되어 발아하기 위해서는 일정한 저온에 노출되어야 하는 것을 뜻함

⑤ 호랭성작물과 호온성 작물

호랭성작물 : 최적온도가 7.2도~15.5도의 작물

 - 사과, 배, 앵두, 아스파라거스, 시금치, 상추, 양배추, 당근, 완두, 감자, 카네이션, 오랑캐꽃, 안개풀, 스와인소니아

호온성작물 : 최적온도가 18.3도~24도의 작물

 - 복숭아, 살구, 올리브, 야자, 무화과, 감, 고구마, 토마토, 고추, 오이, 가지, 수박, 호박, 장미, 백합, 난, 히야신스, 안스리움

 

⑥ 온도와 광합성 및 호흡

- 녹색식물의 광합성 작용은 온도가 높을수록 활발해지고 최고가 된 후 그 이상의 온도에선 감소한다.

- 낮과 밤의 온도 차이는 광합성 물질의 체내축적에 영향을 준다.

 

⑦ 온도와 꽃눈의 분화

- 식물이 꽃을 피기 위해서는 일정한 시기에 저온 또는 고온에 노출되어야 하며, 이러한 형상을 나타나게 하는 것을 춘화(버널리제이션)이라고 한다.

- 겨울나기 작물은 0~5도의 저온에의하여 춘화되고, 콩과 같은 단일식물은 10~30도의 고온에 의해 춘화된다.

 

⑧ 열해 : 생육최고온도 이상의 고온으로 인하여 받게 되는 피해

- 내열성 : 작물이 열해에 견디는 성질

세포내의 결합수가 많고, 유리수가 적음
세포질의 점성 증가
세포의 염류농도가 높을수록
지유함량이 많은 지방성 종자
=> 내열성이 강하다!!!

 

⑨ 목초의 하고현상 : 여름철의 고온에서 목초의 생장이 정지되거나, 고사하여 생산량이 크게 줄어드는 현상

- 스프링 플러시(spring flush) : 봄철에 생육이 왕성하여 생산량이 집중되는 것

  > 스프링 플러시가 심할수록 하고현상이 조장됨

  > 봄철 일찍 채초하거나 방목하여 스프링플러시를 완화시켜야 하고현상이 줄어들 수 있음

 

⑩ 냉해 : 고온이 필요한 여름철에 냉온을 만나게 되어 받게 되는 피해

- 착과불량, 잎과 과실의 반점, 생장의 정지

 

⑪ 동해 : 저온에 의하여 작물의 조직내에 결빙이 생김으로써 받게되는 피해

- 내동성 : 작물이 동해에 견디는 성질

세포 내의 자유수 함량이 많으면 세포 내 결빙이 생기기 쉬우므로 내동성이 저하
세포액의 삼투압이 높아지면 내동성이 강화되고, 빙점이 낮아지므로 세포내 결빙이 적어짐
세포내 결빙을 억제하는 작용 : 칼슘이온(Ca++)과 마그네슘이온(Mg++)
경화 : 월동하는 작물이 5도이하의 저온에 계쏙 노출되게 되면 내동성이 커지는 현상
내동성 상실 : 경회된 것을 다시 높은 온도에 처리하면 내동성이 약해지는 현상
휴먼상태 - 내동성 강해짐

 

⑫ 서리피해

(방지방법)

- 송풍법 : 방상팬 가동

> 작동온도 3도정도, 제어반 5~10초간격, 가동정지온도는 일출 이후 온도의 급변방지를 위해 설정온도보다 2도 높게 설정

- 살수법 : 물을 뿌려 물이 얼음으로 될 때 나오는 잠열을 이용하는 방법

> 온도가 1~2도가 되면 살수시스템을 가동하고, 일출 이후에 중단

- 연소법 : 톱밥, 왕겨 등을 태워서 과원 내 기온을 높여주는 방법

 

(2) 빛

① 빛의 종류

       
                적외선              '발아,화아 유도'
------------------------------------- 700nm
               
               가시광선           '광합성 유도' 

-------------------------------------400nm
                자외선              '광합성 억제'

 

② 광합성 : 녹색식물(엽록체)이 빛에너지를 이용하여 공기중에 있는 이산화탄소(CO2)와 뿌리에서 흡수한 물(H2O)로부터 포도당을 합성하고 물과 산소를 방출하는 생화학적 대사작용을 말함

                                                    엽록소
6CO2 + 12H2O + 빛(광에너지)       ->     C6H12O6(포도당) + 6H2O + 6O2 
                                                     온도

- 명반응 : 엽록소가 빛 에너지를 흡수하여 화학에너지인 ATP를 만드는 과정

- 암반응 : ATP를 이용하여 이산화탄소를 고정시켜 포도당을 만드는 과정

빛의 강도가 증가할수록 광합성도 증가한다.
단, 어느 한계에 도달하면 광도가 증가해도 광합성은 증가하지 않음 = 광포화점
온도가 낮아질수록, 이산화탄소농도가 높아질수록 광포화점도 높아짐
광도가 약해지면 광합성을 위한 이산화탄소 흡수량과 호흡에 의한 이산화탄소의 방출량이 동일하게 됨 = 광보상점
-> 광보상점이상의 빛을 받아야만 생육을 계속할 수 있음
음지식물 : 광보상점이 낮아서 그늘에도 잘 적응하는 식물
(딸기,너도밤나무,고무나무,드라세나,디펜바키아,스킨답서스,스파티필럼 등)
양지식물 : 광보상점이 높아서 음지에 잘 적응하지 못하는 식물 (소나무,측백나무 등)

C3식물 : CO2를 기공을 통해 흡수함과 동시에 광합성에 이용하는 식물이며, '루비슼'라는 효소가 포함되어있어서 이 효소를 통해 광호흡을 하여 부족한 CO2를 공급한다. (=콩,벼,밀과 같은 온대식물)
C4식물 : CO2를 체내에 저장했다가 광합성에 이용하는 식물이며, 광호흡은 하지 않는다. (옥수수,사탕수수 등 고온건조작물)
CAM(crassulacean acid metabilism)식물 : 탄소 고정과 에너지 생성이 시간을 다르게 하여 나타나는 식물이다. 밤 동안 기공을 열어 광합성에 필요한 CO2를 저장했다가 명반응이 가능한 낮 시간에 이를 이용하여 포도당을 생산하는 식물이다. (파인애플, 선인장류, 다육질식물, 돌나물과 등)

 

③ 굴광현상

향광성 : 식물의 줄기는 빛을 받는 쪽이 옥신의 농도가 낮아져서 성장속도가 반대쪽 보다 늦기때문에 줄기는 빛을 향해 구부러지는 현상

배광성 : 뿌리는 반대로 자라나는 현상

 

④ 빛과 기타의 생리작용

- 작물은 빛을 받으면 체온이 높아져서 증산작용이 활발해진다.

- 빛을 잘 받으면 탄수화물의 축적이 많아져서 개화가 촉진된다.

- 작물의 착색은 안토시아닌의 발현에 의한 것인데, 이는 비교적 저온의 조건과 빛을 잘 받을 때 많이 생성된다.

- 빛이 부족하면 엽록소의 형성이 저해되고, 에티올린(etiolin)이라는 담황색 색소가 형성되어서 황백화현상을 일으킨다.

 

(3) 수분

① 작물생육과 수분

- 수분은 식물의 체제유지를 가능케 한다.

- 수분은 원형질의 생활상태를 유지하는 작용을 한다.

- 수분은 작물이 필요로 하는 양분의 이동과 흡수가 가능하도록 용매역할을 한다.

- 수분은 식물체내 물질의 분포를 고르게 하는 운반체의 역할을 한다.

- 필요한 물질을 합성,분해하는 매개체가 된다.

- 수분이 충분히 공급되면 수분흡수율과 증산율이 일치하게 되며, 이때 기공이 활짝 열리고 이산화탄소가 기공을 통해 충분히 흡수되어서 광합성 효율이 증가한다.

 

② 수분의 흡수 메카니즘

- 수분퍼텐셜이 높은곳에서 낮은 곳으로 이동한다.

- 수분퍼텐셜은 삼투퍼텐셜과 압력퍼텐셜에 의해 좌우되며,

- 삼투퍼텐셜은 삼투압에 의한 세포흡수력을 의미한다. 식물세포의 원형질막은 반투막이며, 삼투압에 의하여 외부로부터 수분을 흡수한다.

- 압력퍼텐셜은 막압에 의해 세포 밖으로 수분을 밀어내는 힘을 의미한다.

식물체내(세포)의 수분퍼텐셜 = (-)삼투퍼텐셜 +압력퍼텐셜

- 토양의 수분흡수력 = 매트릭퍼텐셜

 

③ 수분의 배출

- 증산 : 수증기 상태로 날아가는 것

- 일액현상 : 수공을 통해 수분이 액체상태로 흘러나가는 현상

- 일비현상 : 줄기가 절단되거나 상처가 나면 그 부위에서 수액이 흘러나가게 되는 현상

 

④ 작물의 요수량(물을 필요로 하는 양)

- 건물 1g을 생산하는데 소비되는 수분량을 뜻함

- 증산계수 : 소비된 증산량 // 작물요수량과 증산계수는 대체로 일치함

- 요수량이 적은 작물 > 건조한 토양과 한발에 대한 저항성이 강함 (옥수수, 수수, 기장)

- 요수량이 많은 작물 > 관개(농경지에 물을 대는 것)의 필요성이 큼 (호박, 앨팰퍼, 클로버, 완두, 오이)

 

(4) 대기물질

① 작물의 생육과 질소

- 질소는 녹색식물의 엽록소, 단백질, 각종 분열조직의 중요한 구성성분이다.

- 질소가 결핍되면 작물의 생육이 저하되며, 잎이 황색으로 변하고 작아진다.

- 질소고정균 - 근류균, azotobacter, azotomonas등

 

② 작물의 생육과 산소

- 산소는 작물의 호흡작용에 이용

- 작물은 호흡과정을 통해 산소를 흡수하고, 이산화탄소를 방출한다.

 

③ 작물의 생육과 이산화탄소

- 이산화탄소는 광합성의 주재료가 되며, 이산화탄소의 농도를 높여주면 광합성이 증대된다.

- 이산화탄소농도가 어느 정도까지 높아지면 그 이상 높아져도 광합성은 증대하지 않음 ->  이산화탄소포화점

- 이산화탄소 보상점이란 광합성에 의한 탄수화물의 생성속도와 호흡에 의한 탄수화물의 소모속도가 일치할 때를 뜻함

- 이산화탄소농도는 지표면에 가까울수록 높다. 작물이 지나치게 빽빽한 경우 쏙아 주기를 하여 바람이 잘 통하게 함으로써 지표면에 가라앉아있는 이산화탄소가 위로 이동할 수 있도록 해 주는 것이 바람직하다.