은행나무 재배(3)-수분관리

▶ 수분관리

 

  과수원 관리에 있어서 물 관리는 과실생산의 중심이 되는 것으로 일반적으로 생각하는 만큼 쉽게 조절되는 것은 아니다. 토양은 식물체가 자랄 수 있도록 지탱하여 주는 배지 역할을 하고 있으며 여기에 물이 윤활유 역할을 하고 있다.즉 모든 양분은 물과 함께 이동되어 흡수되므로 과수원 토양 내 물 관리가 과수에 양분의 이동과 흡수를 지배한다고 하겠다. 또한 최근에 환경보전 농업의 측면에서 적절한 물 공급은 양분의 용탈방지로 과원이 황폐화되는 것을 예방할 수 있고 지하수오염을 극소화 시킬 수 있다. 따라서 가장 높은 효율의 관수방법으로 합리적인 과원의 토양관리가 필요하며 관수와 동시에 비료의 시용도 할 수 있어 노동력의 절감과 비료의 효율도 높일 수 있는 이점도 있다.

1. 물 관리의 기본원칙

  물 관리를 잘하는 일은 작물을 잘 키우는 기본요건이 된다. 작물체를 구성하는 물의 양은 증.발산 하는 양에 비하여 극히 적기 때문에 작물을 생산하는데 소요되는 물의 양은 증발산양으로 측정하는 것이 일반적이다. 다른 조건이 동일하면 증.발산양은 일조시간이 길고 공기 중에 습도가 낮으며 바람이 강하고 기온이 높을 때 많다. 휴한 할 때보다는 지표면이 식물로 덮였을 때 , 토양수분이 많을 때 , 뿌리가 왕성한 활동을 할 때에 더 많다. 식물의 생육에 필요한 수분은 강우 또는 관수량 및 그 빈도 , 토양의 저수용량, 고유 증발산양에 의해서 정해진다. 고유증발산양이란 주어진 조건 하에서 수분으로 포화된 토양이 증산, 증발하는 물의 총량이다. 즉 토양이 가질 수 있는 자연의 증발산양이다. 강우량 또는 관수량이 고유 증발산양보다 많다는 것은 작물의 생산에 필요한 수준이 넉넉하거나 과다하다는 것이며, 고유증발산양이 강우 또는 관개수보다 많다는 것은 물 부족이 되거나 별도로 저장된 수분이 있어야만 식물이 정상적으로 생육할 수 있다는 것을 의미한다. 저장수량은 토양의 보수력이 작을 수록 , 건조가 계속될수록 적어진다. 건조가 계속되면 마침내 실증발산양이 저장수량을 초과하므로 물 부족을 초래한다. 물 부족이 심하지 않을 때는 피해가 적고 식물의 생육량에도 큰 감소는 없으나 그 부족이 심할 때에는 생육량이 크게 감소하기 때문에 관수를 해야 한다. 따라서 관수량은 실증발산양 및 강우량에 의하여 결정된다.

2. 식물의 토양수분 이용

  식물뿌리 주변에 있는 물은 실제 얼마되지 않는다. 그리고 뿌리 주변의 물포텐션은 다른 곳에 비하여 일반적으로 낮다. 식물뿌리는 두 가지 방법으로 물을 흡수한다. 하나는 물포텐션이 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동해가는 물을 흡수하는 것이고 , 다른하나는 물을 따라 뿌리가 신장해가서 흡수하는 것이다. 모세관운동은 서로 떨어진 두 점간의 물포텐션 차이 때문에 생기는 것이다. 식물뿌리의 신장속도는 매우 빠르다. 때문에 모세관수의 이동만으로 충족될 수 없는 물 부족은 뿌리신장으로 충족된다. 식물이 왕성한 생육을 하고 있는 동안 모세관 이동을 통한 보급 없이 뿌리의 신장만으로도 충분한 양의 물을 흡수할 수 있다. 식물이 흡수한 물은 식물체를 만드는 일 외에 증산과정을 거쳐서 공중으로 날아 간다. 따라서 일정량의 식물을 생산하는데 필요한 물의량은 식물체를 구성하는 물의량과 증산하는 물의량의 합계인데 식물체를 구성하는 물의량은 실제로 얼마되지 않는다. 식물을 생산하는 데는 이외에도 증발되는 물이 추가된다. 증발은 비경제적인 손실이지만 실제재배에 있어서 이 손실을 피할 수 없다. 식물의 생산에 있어서 물을 효과적으로 썼는지는 단위량의 건물을 생산하는데 소요된 증발산량, 또는 증산량으로 결정된다.

  1) 흡수기작

  식물체가 뿌리를 통하여 흡수하는 물은 90%이상이 수동적 흡수로 알려져 있다. 수동적 흡수는 증산에 의하여 잃어버리는 수분량을 식물세포를 통하여 계속적으로 물기둥형태로 끌어올려지는 것이다. 따라서 식물체는 스폰지같은 형태를 갖고 있어 한 쪽이 물을 충분히 있는 쪽에 잠긴 상태이며 계속적으로 증산에 따라 이동하게 되는 것이다. 뿌리신장이 흡수기작에 매우 중요하다. 뿌리는 토양에서 정적인 상태가 아니다. 동적인 상태로 이동하고 있는 것이다. 토양 중에 수분이동은 평상시에 포화이동이 아니라 불포화이동으로 하루에 몇 밀리의 이동거리를 갖기 때문에 뿌리가 신장함으로서 물과 만날 수 있을 것이다. 특히 토양 중에 중력수가 없는 상태에서는 뿌리의 신장이 대단히 중요하다. 능동적흡수는 식물체가 물을 흡수하기 위하여 상당한 에너지가 필요하다. 식물세포에 의하여 물에 녹는 이온의 선택적 축적은 식물체 용액의 염류농도를 증가시킨다. 이 삼투포텐셜은 식물체가 물을 흡수하는데 이용되며 이 삼투포텐셜을 만들기 위하여 식물체 에너지가 필요하다. 즉, 식물체가 뿌리 안으로 이온을 흡수하기 위하여는 에너지를 사용한다는 것이다. 이때 물은 고농도 쪽으로 이동하기 때문에 식물뿌리로 들어가게 된다. 능동적 흡수는 물이 적게 필요로 하는 동안에 주로 이루어지며 많은 물이 요구될 때는 수동적 흡수에 의하여 이루어 진다.

  2) 물의 흡수

  작물의 수분흡수는 대부분 표토에서 이루어져 30cm미만의 표층에서 식물체 물의 40% 를 보충한다. 나무의 물 흡수는 나무가 물이 필요할 때 흡수하는데 위조가 되면 흡수가 촉진되나 이미 나무의 생육은 장해를 받았다고 보아도 된다. 또 실제 포장에서 물이 충분한 토양에서도 일시적으로 증산량이 흡수량보다 많게 되면 위조가 나타나지만 회복이 되므로 큰 문제가 되지 않는다. 모든 작물에서 생육에 가장 문제가 되는 것은 수분 부족이다. 특히 과수에서는 개화기부터 착과기까지의 수분부족은 세포형성에 장해를 받으므로 훗날 품질 좋은 과실생산은 기대하기 어렵다.

  3) 물의 소비와 효율

  식물이 자라는데 소비하는 물량은 식물조직을 만드는데 쓰이는 물량보다 실제로 훨씬 많이 필요하다. 즉 상당량의 물이 증산에 의하여 소비되고 토양에서는 증발로 소비가 된다. 토양에서 포장용수량 상태라면 증발산량은 기후조건에 따라 즉 상대습도가 낮고 기온이 높고 바람이 있을 때 상당히 증가하게 된다.

  4) 과수의 요수량(要水量)

  요수량이란 건물 1g을 생산하는데 필요한 수분량을 말하며 생육기간중의 흡수량은 그 동안의 증산량과 거의 같다고 가정하고 흡수량 대신 증산량을 쓰는 것이 보통이며 요수량을 증산계수라고도 한다. 우리나라에서는 1월부터 6월 중순(장마철 전) 까지는 증발량이 강수량보다 많아 토양 내 수분이 부족하게 된다. 특히 5월초순부터 6월 중순까지는 세포가 분열하는 시기이므로 물 부족으로 가뭄피해가 나타난다. 또한 장마철에는 강수량이 증발산량을 초과하여 배수가 안 되는 곳에서는 습해가 예상된다. 장마기 이후 온도가 매우 높은 시기에는 물이 상당히 부족하게 된다. 겨울에는 낙엽이 지고 생육이 정지되므로 피해를 크게 받지는 않는다. 따라서 효과적인 수분관리를 위해서는 가뭄 때에는 토양에 물을 공급하고 장마철에는 배수를 잘하여 과수가 생육하기에 적당한 토양조건을 만들어 주는 것이다.

  5) 토양수분의 증발량 조절

  증발을 최소한으로 줄이고 필요한 증산만이 있도록 작물과 토양을 관리하는 것이 물을 경제적으로 사용하는 것이 된다. 증발량을 최소한으로 하기 위해서는 증발산에 관계하는 인자들을 잘 조절해야 한다. 지표면을 덮는 일을 피복이라 한다. 지표면의 피복은 물의 증발을 억제하는 방법이며 짚, 낙엽, 생초나 건초 그 밖의 농산부산물 등이 이 목적에 쓰이고 최근에는 비닐을 쓰는 경우도 많아 졌다. 뿌리 부근의 수분함량이 포장용수량 보다 낮아지면 증발산량은 줄어든다. 동시에 잎의 기공을 막아서 수분부족에 대응하지만 마침내는 시들게 된다. 모세관이동이 너무 완만하여 뿌리부분의 수분부족이 쉽게 보춘되지 못하기 때문이다. 증말산의 주대상이 되는 물은 뿌리부근에 있는 것이다.

3. 관수(觀水)

  우리나라는 연간 강수량이 1,000~1,300mm로 낙엽 과수재배에는 충분한 양이지만 그 대부분이 장마철에 편중되어 있어 과일의 착과기인 봄과 과실비대기인 가을에는 평균 강수량이 적어 수량을 높이고 품질이 좋은 과실을 생산하기 위해서는 관수가 필요하다. 또한 관수시설시 배수가 잘 되도록 설치하지 않으면 과다한 관수가 이루어 졌을 때 토양내 침수현상을 가져와 산소의 양이 줄어들고 토양이 환원되며 과수 생육에 피해를 주게 된다.

  1) 식물의 수분 부족증상

  작물생산을 제한하는 요인 중 수분부족은 가장 큰 비중을 차지한다. 식물조직에서 수분손실에 의해 발생하는 영향에는 여러 가지가 있다. 수분부족에 가장 민감한 생리현상은 세포의 생장이다. 작물이 생장하려면 세포가 팽만상태에 놓여 있어서 세포벽이 긴장상태에 있어야 하므로 팽압의 감소는 생장을 저하시키는 것이 된다. 팽압의 감소가 지속되면 식물체가 시들고 낙엽, 낙과 등이 발생한다. 또한 과실의 함수량이 저하하여 시들음 현상까지는 되지 않아도 열매의 생장은 감소한다. 세포의 확대뿐만 아니라 세포의 분열 역시 수분부족의 영향을 받는다. 이 현상이 오래 계속되면 세포의 분열은 정지한다. 때문에 5월 상.중순은 세포분열기에 해당하므로 수분이 부족되지 않도록 관리해야 좋은 과실을 생산할 수 있다.

    (1) 영양생장

  수분이 부족하게 되면 신초의 생장이 억제된다. 특히 생육초기에 가뭄이 심하면 자람이 불량하게 되고 잎의 크기도 작아져 후에 충분한 수분이 공급되더라도 수관용적이 작아져 탄소동화 능력도 떨어지게 된다. 여름 이후에 가뭄이 있을 경우 줄기의 비대가 크게 둔화되고 뿌리 발달도 나빠져 양수분 흡수능력이 저하된다.

    (2) 착과

  개화기 때 수분이 부족하면 꽃이 일찍 지고 꽃가루의 수명도 짧아져 수정율이 떨어진다. 유과기에 수분이 부족하면 배(胚)의 발육이 지연 또는 정지되어 낙과가 심해진다.

    (3) 과실비대

  수분이 부족할 경우에 과수의 생장에서 가장 민감하게 영향을 받는 것이 과실 비대이다. 과실 비대기에 한발로 인해 일단 비대가 지연되면 후에 관수가 제대로 이루어진다 하더라도 충분한 크기에 도달되기 어렵다. 충실한 과실 비대를 위해서는 후기까지 수분관리를 잘 해주어야 한다.

    (4) 수확 전 낙과

  성숙기에 수분 스트레스가 심하면 수확 전 낙과가 많아지고 양분의 흡수도 나빠져 착색이 떨어지게 된다.

    (5) 수량 및 품질

  수분이 부족하면 소과가 많아 수량이 떨어지고 당도는 높아지나 과즙이 적어 전체적으로 품질도 나빠진다. 착과량이 많은 나무일수록 많은 수분을 필요로 한다. 과실비대기에 가뭄이 계속되다가 갑자기 비가 오거나 관수를 할 경우에 열과 발생이 많아 품질이 나빠진다.

    (6) 낙엽 및 동해

  가뭄이 오래 지속되면 잎이 황화, 조기 낙엽된다. 수분 부족상태에서 휴면에 들어간 나무가 겨우내 가뭄을 겪게 되면 양분 축적이 적은데다 탈수가 더욱 진전되어 동해와 건조피해를 받기가 쉽다.

    (7) 나무의 영양상태

  토양수분이 부족하면 뿌리의 활력이 저하되고 무기영양의 체내흡수 및 이동도 극히 나빠진다. 특히 붕소나 석회화 같은 원소의 흡수가 안되어 생리장해가 유발되는 경우가 많다.

  2) 세포벽 합성과 단백질 합성

  세포 생장이 끝난 다음 단계로부터는 세포벽과 단백질의 합성이 촉진되는 단계에 들어간다. 세포벽의 생장은 그의 대사 작용과 매우 밀접한 연관이 있다. 수분이 부족하면 세포벽 합성이 크게 저하된다. 수분 부족은 아미노산이 단백질로의 편입이 억제되어 조직의 단백질 함량을 감소시키는 원인이 된다.

  3) 광합성

  수분이 부족하면 기공을 닫게 하고 광합성 작용을 억제한다. 수분부족이 더욱 심해지면 이산화탄소의 흡수가 감소되며 또한 광인산작용과 광분해 작용도 억제된다.

  4) 당류의 축적

  함수량의 저하에 의하여 줄기, 잎의 생장이 억제되면 잎뿐만 아니라 작물체의 각 부분에 탄수화물이 축적된다. 세포는 크기의 생장이 쇠약하여 세포안에 당류가 축적됨으로써 세포벽이 발달하여 두터워지고 표피 세포에서는 각피가 발달하여 작물은 기게적 장해에 대한 저항력이 증가하게 된다.

  5) 효소

  수분 부족이 더욱 심하면 식물체 내의 효소 수준도 직접적인 영향을 받게 된다. 수분부족은 그다지 심하지 않으면 가수분해와 탈수소 반응 등에 관여하는 효소 수준은 증가하지만, 심한 수분부족은 효소수준의 감소를 일으킨다. 질산 환원효소의 경우 단백질 합성의 억제에 관련이 있다고 한다. 또 이 효소처럼 반감기가 짧은 효소들은 단백질 합성작용의 영향을 특히 많이 받는다. 또한 효소의 활성면에서도 변화가 심하다.

  6) 식물호르몬

  수분이 부족하면 먼저 조직에서는 줄기와 잎의 생육이 멈추게 되고 동시에 세포벽과 단백질 합성 등 특히 분열조직이 필요로하는 물질의 감소가 현저하게 일어난다. 수분포텐셜이 감소하면 세포분열도 쇠퇴하고 질산환원효소 등의 수준도 감소하며 이어서 기공이 닫혀져 증산작용과 광합성작용이 약해진다. 호흡작용과 광합성 산물의 수송도 감퇴하고 당류가 축적되어 광합성작용은 최저수준으로 떨어진다. 이와 같은 생리적인 변화가 일어나면 동시에 해부학적인 변화도 일어나 물관부에 공동현상이 생기며 심하면 막혀 버리고 잎은 노화되고 심하면 식물체는 고사한다.

4. 관수시기

  우리나라 과수재배에서는 5월 중.하순부터 6월 중순까지가 1차 한발기이고 9월과 10월이 2차 한발기이다. 낙엽과수에서는 1차 한발기는 생육이 왕성한 시기이고, 2차 한발기는 성숙이 되는 시기이다. 일반적으로 1차 한발기의 피해는 2차 한발기의 피해보다 훨씬 크다.10~15일간 20~30mm의 강우가 없으면 관수를 하는 것이 일반적이다.

  1) 관수방법

  관수방법은 어떤 한가지 방법이 절대적으로 좋은 것은 아니며, 토양과 지형에 따라서 또는 물의량과 질에 따라서 다르게 선택되어질 수밖에 없다. 그러므로 과수원의 여건인 지형과 토성, 수원의 확보상태와 농가의 규모 및 기술상태등에 따라 다르게 된다.

    (1) 살수법(스프링쿨러법)

  이 관개법은 압력이 가해진 물을 노즐로 분산시켜서 빗방울이나 안개모양으로 살수하는 것이다. 살수법에는 고정식과 이동식이 있고 살수하는 높이에 따라 수상식과 수하식이 있다.

관수방법의 선정기준

구분	고랑관수	살수법	점적관수
지형 토성 관수량 규모 기술수준	평탄지 양질~식양토 풍부,양질 조방재배 중	평탄지~급경사지 사질~양질 중 대규모 고	평탄지~급경사지 모든 토성 소~중 소규모 고도 집약

 

  살수법은 경사지에서도 실시가 가능하다. 그러나 살포기자재와 압력장치를 설치해야 하므로 비용이 많이 들고 수질이 나쁜 곳에서는 여과장치를 설치해야 한다.

    (2) 점적관수

  수도관에 연결된 미세한 관을 나무 밑에 배치하여 나무가 필요로 하는 만큼의 물을 한 방울씩 일정한 속도로 계속 관수하는 방법이다. 물 구멍의 간격이나 크기에 따라서 물의 소비량이 많이 차이가 나지만 가장 경제적으로 사용되어 지는 관수 방법이다. 점적관수는 일시적인 과습이나 건조없이 식물 생육에 알맞은 토양수분상태를 계속 유지해 줄 수 있으므로 나무가 잘 자란다. 또 토양이 굳거나 담수상태가 되는 일도 적다. 그러나 이 관수법은 시설비용이 많이 들고 가압 조절장치의 부속품이 미세하여 수질이 나쁜 곳에서는 여과장치를 해야 한다. 경사도에 관계없이 일정하게 방출되는 압력보상형 점적호스나 점적단추를 사용해야 한다. 또한 최근에는 점적관수를 하면서 비료분을 공급하는 관비재배 방법을 사용한다.

    (3) 관수방법의 장단점

방법	장점	단점
고랑 관수	시설비 저렴 관수기술이 간편함	관계효율이 낮음 많은 수자원과 과원의 정지작업이 필요함 토양침식 및 물리성 악화
살수 관수	관수효율이 비교적 높음 정지작업이 필요 없음 균일한 수분분포유지	시설비가 매우 많이 듬 병해조장의 우려 있음 토양유실과 물리성 악화
점적 관수	관수효율이 매우 높음(90~95%) 관비등 복합관수가 용이함 물의 낭비가 적으며 토양의 나쁜점 없음	시설비가 많이 들며 관리가 어렵다 수질에 따라 여과기 필요 수질이 나쁘면 염류농도의 피해 있음

 

  물의 소비량은 점적 관수가 가장 적으나 모래땅인 경우는 점적핀의 수가 적을 경우 점적 효과가 떨어진다고 볼 수 있고, 살수관수는 관수효과는 높일 수 있으나 일시에 많은 물량이 있어야 되고 경사지에서는 물 손실이 우려되는 단점이 있다.

    (4) 관수효과

  토양수분이 부족하면 세포의 팽창과 분열이 정지되고 광합성작용에 지장을 받으며 식물호르몬 중 ABA합성과 대사작용이 늘어나 ABA가 축적되면 기공이 닫히고 증산작용이 억제된다. 이런 이유로 줄기나 잎의 생육이 멈추게 되고 호흡작용과 광합성대사가 감퇴하여 당류나 프로린이 축적되어 이 증상이 심하면 노화되고 식물체는 고사한다.

습해와 배수

  1) 습해

  나무는 뿌리가 깊이 들어가기 때문에 지하수위가 최소한 1m이하에 있어야 나무생육에 지장이 없다. 또한 지하수위가 낮더라도 배수가 잘되지 않는 토양은 물을 머금은 시간이 길기 때문에 토양이 환원상태를 유지될 수도 있다. 이렇게 되면 토양 내 산소가 부족하게 되고 새 뿌리 신장이 억제되어 양분흡수가 장해를 받게 된다. 우리 나라의 과수원 토양조건은 장마철에 지하수위가 높아지는 경우가 있으며 지형적으로 산기슭 하단부에 위치한 과수원은 물이 많게 된다. 또한 한발피해보다 습해의 피해가 심하고 개선이 잘되지 않는다. 특히 답전환 과수원에서 피해가 예상된다.

  2) 배수방법

  배수방법에는 명거(도랑)와 암거(땅속에 파이프나 자갈 묻음)두 가지로 구분하여 실시할 수 있다. 명거는 설치작업이 간편하고 비용이 적게 든다. 그러나 과수원 표토에 고랑이 생기기 때문에 관리에 지장을 줄 수 있다. 암거배수는 토성과 지하수위에 따라 다르나 일반적으로 1m이내에 설치하는 것으로 되어 있지만 지하수위가 문제되지 않고 토양 중에 물을 제거할 때는 윗 부분의 넓이를 45-75cm 정도로 하여 60cm 깊이에 설치한다. 그러나 답전환 과원에서는 배수방법에 우선하여 특히 장마철에는 과원주위에 명거 또는 암거배수를 실시하여 과원주위로부터 물이 과원 내로 유입되지 않도록 차단하는 것이 중요하다. 배수간격에 따라 간격이 좁을수록 배수관과 같은 높이의 지하수위를 유지하지만 간격이 벌어지면 배수관 깊이보다 훨씬 높은 위치에 지하수위는 위치하게 된다. 또 토성별 차이를 보면 모래땅은 배수관의 깊이와 차이가 적으나 식토는 수분흡착력에 의하여 배수관에서 멀어지면 지하수위가 배수관보다 월등히 높다.

  3) 배수효과

  배수효과는 명거배수와 암거배수 조건에 따라 다르나 명거와 암거 처리 후 토양수분 변화를 보면 표토 20cm부위까지는 명거상태가 배수효과가 크며 암거는 심토에서 효과가 큰 것으로 나타나 있다. 점질토양에서는 암거보다 명거가 효과가 큰 경우가 많다. 배수에 의해 생육이 좋아지고 꽃눈 형성비율도 높아진다고 보고되고 있다. 논으로 전환한 과수원에서 효과가 크며 특히 장마기의 관리가 중요하고 습해가 나타나는 과수원은 명거 및 암거 배수를 설치하여 재배하여야 한다.