시설 과채류의 환경관리(2) -온도 환경의 관리요령

 

시설 과채류의 환경관리 2

온도 환경의 관리요령 1 1. 단위   온도의 단위에는 일반적으로 사용하는 섭씨(℃), 영국과 미국에서 관용적으로 사용되는 화씨(℉) 및 물리나 화학에서 사용되는 절대온도(。K)의 3 종류가 있다(표 1). 표 1.  온도 표시의 섭씨, 화씨, 절대온도의 관계 섭씨온도 (℃) 화씨온도 (℃) 절대온도 (℃) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 32 41 50 59 68 77 86 95 104 273 278 283 288 293 298 303 308 313 2. 기온과 환기 관리   (1) 시설내의 온도 환경 그림 1. 외기 및 시설내의 최고·최저 기온의 계절변화   (2) 보온과 가온 그림 2. 야간온도를 다르게 한 오이 잎의 건물소비량(호흡, 전류)의 경시변화(土岐, 1970) 그림 3. 14C 동화산물의 전류·분배에 미치는 야간온도의 영향(吉岡 등, 1977)   기온은 호흡작용과 밀접하게 관계되며, 특히 야간은 광이 없어 광합성이 이루어지지 않기 때문에 호흡에 의한 소모만이 된다. 그래서 가능한 한 저온으로 관리하고 싶은 곳이다(그림 2). 한편, 광합성산물의 전류는 토마토 등은 주간에도 이루어지지만, 오이 등은 야간에 한정되어 그 전류에는 어느 정도의 온도가 필요하다(그림 3).   또한 저온은 화기형성에 장해를 주어 변형과 등의 원인이 되기 때문에 화기형성으로부터 착과까지는 장해가 발생하지 않는 온도로 관리할 필요가 있다. 화기의 장해 발생의 온도는 작물에 따라서 다르며, 개개의 작물마다 적당한 야간의 관리온도가 있다.   토마토에서는 야간의 기온이 10℃이하에서는 생육량이 저하하고 변형과가 증가한다. 5℃이하에서는 경엽의 신장이 정지한다. 그림 4. 파프리카「Mazurka」의 자방의 횡경과 화주의 길이(A), 1화당 화분수와 화분의 발아율(B)에             미치는 야온의 영향(Pressman, 1998)   파프리카의 야온은 16∼18℃가 필요하며, 10∼14℃에서는 과실은 작고, 변형이 되어 상품성이 없어진다. 일반적으로 낮은 야온에서는 착과가 많아지지만 종자가 없거나 종자가 적은 변형과가 된다. 그것은 낮은 야온 일수록 자방의 횡경이 증가하여 주두(낮은 야온에서는 화주가 짧아진다)로부터 약을 멀리 밀어 내 버리기 때문에, 자가교배의 기회를 저해하는 한편 화분의 양이나 그 활성이 저하하여(그림 4, 표 2), 수정을 방해하여 과실이 편평하게 된다(표 3). 그러나 교배회수를 늘리면 주두상에서의 화분의 발아나 화분관의 신장이 촉진되어 수정이 이루어지기 쉽기 때문에, 과실의 종자수가 증가하여 정형과가 증가하고 편평과가 감소한다(표 4). 이 때문에도, 자가수분에 의존하지 않고 교배용의 벌을 이용하는 것이 유효하다. 표 2. 파프리카「Latino」 및 「Novi」의 화분 발아율 및 종자수에 미치는 야간온도의 영향        (Mercado 등, 1997) 기 온 (℃) 개화일수 (일) 화분 발아율 (%) 종자수 (개/과) 26/21 26/15 26/10 24 38 55 18.1a 6.4b 0.5c 185.9a 70.3b 9.4c 표 3. 파프리카「Latino」의 과실 크기 및 종자수에 미치는 저온과 인공교배의 영향         (Mercado 등, 1997) 기온(℃,주/야) 교 배 종자수(개/과) 과중(g) 과장(cm) 과폭(cm) 24/12 . 30/20 자연교배 인공교배 자연교배 0c 18b 246a 44b 56b 190a 3.7c 5.0b 7.3a 6.3b 6.6b 8.2a 주) 인공교배의 화분은 30/20구의 것 표 4. 야온 12℃에 재배된 파프리카「Mazurka」 및 「899」에 18℃에서 재배된 개체로부터의 화분에         의한 교배회수가 종자수, 과중, 정형과, 편평과, 반점과에 미치는 영향(Pressman, 1998)   품종 교배회수 Mazurka 899 LSD (P=0.05) 0 1 2 3 0 1 2 3 종자수(개/과) 과중(g/과) 정형과(개) 편평과(개) 반점과(개) 8 92 0 100 0 06 196 7 81 12 154 201 17 60 23 162 217 33 45 12 47 227 0 55 45 226 258 56 13 32 287 269 62 12 26 319 277 66 0 34 68.5 31.1 7.6 16.7 7.2   온도 환경의 관리요령 2  [ 난형과 ]   심피의 형성 과다에 의해 자실이 증대하여 과형이 흐트러진다. 꽃눈분화시의 저온이 주된 요인이다. 꽃눈으로의 동화산물, 영양분, 내생호르몬 등의 공급과다가 원인이다. 초세를 강하게 하는 다비, 다수분, 고지온 등이 발생을 조장한다.   ① 육묘시에 과다한 저온에 조우시키지 않는다.   ② 육묘시의 질소시비량을 제한하여, 수분관리에 의해 초세를 약하게 한다.   [ 지퍼과, 창문과 ]   저온 육묘에서 게다가 저온조우기간이 길어질수록 증가하며, 8℃, 1주간의 조우에서도 발생이 나타난다(표 6). 완숙출하 품종에서도 창문과의 발생에 영향을 미치는 육묘 야온의 감응에 차이가 있으며, 품종간 차이가 나타난다( 표 6). 고온기에 있어서 창문과의 발생은 칼슘의 흡수저해나 내생호르몬의 변화가 주요한 요인이 된다. 표 5. 육묘 야온 및 시비량을 다르게 한 창문과의 발생       (深澤 등, 1993) 온 도 시비량 창문과 발생율(%) 제1화방 제2화방 제3화방 5 5 12 12 다량 소량 다량 소량 36.4 12.0 5.3 4.6 32.3 10.0 8.0 0.0 22.4 11.1 7.4 6.8   주) 품종 : 강력 5광 ,  시비량 : 다비는 소비의 4배 표 6. 육묘야온을 다르게 한 창문과 발생의 품종간 차이     (深澤 등, 1993) 야 온 (℃) 품종 제1화방 제2화방 창문과 발생율(%) 타원과 (%) 그외 난형과 (%) 창문과 발생율 (%) 타원과 (%) 그외 난형과 (%) A B C 계 A B C 계 8 도태랑 0 3 3 6 7 3 6 0 13 19 3 6 마고코로 7 12 22 41 10 2 14 17 14 45 8 3 하우스 도태랑 14 16 14 44 14 0 10 7 2 19 0 10 하우스 오도리코 2 7 0 9 14 2 7 0 0 7 26 16 서광102 20 12 4 36 18 12 6 6 0 12 17 17 12 도태랑 0 0 0 0 8 0 0 0 0 0 2 2 마고코로 6 10 6 22 6 0 17 12 7 36 5 5 하우스 도태랑 0 0 0 0 13 0 0 4 4 8 4 0 하우스 오도리코 0 0 0 0 15 0 2 0 0 2 9 0 서광102 4 0 0 4 11 5 4 0 0 4 13 0 20 도태랑 0 0 0 0 6 0 3 0 3 6 3 3 마고코로 0 4 0 4 9 0 7 2 2 11 7 0 하우스 도태랑 0 0 0 0 0 0 2 0 4 6 4 0 하우스 오도리코 0 0 0 0 4 0 2 4 0 6 8 0 서광102 0 0 0 0 6 0 6 6 0 12 8 0  주) 12월 1일파종, 12월 26일(2엽기)부터 4주간 야간처리,       처리후의 야온은 12℃, 2월 13일∼3월 5일 정식(제1화방 개화기)       창문과정도 : A;과실의 일부에 지퍼, B;과실의 한쪽에 지퍼, C;창문   딸기는 과실의 비대나 내용성분의 축적에는 8℃이상이 유효하고, 착색에는 6℃이상이 유효하다. 야간의 기온을 낮게 관리하면 과실온도가 저하해 주간에도 과실온도가 오르기 어렵게 된다. 그 때문에 착색이 늦어져 과실의 비대나 내용성분의 축적이 진행되어 품질이 좋은 과실이 수확된다(그림 5). 그림 5. 야간의 기온·배양액온도를 다르게 한 딸기「여홍」의 수확과의 당도 및 적정산도의 추이             (宇田川, 1985)   (3) 변야온 관리   저온이고 약한 일조기의 재배에서는 주간의 광합성량이 많지 않은 것과 야간의 가온비용이 많이 드는 것에서, 야간이 시작되는 시간에 어느 정도의 온도를 유지하여 전류를 촉진하고, 그 후는 호흡을 억제하는 저온관리를 하는 변야온관리가 일반적으로 행해지고 있다(그림 6).   오이의 변온관리에서는 전야반(4시간)은 15℃로 하여 광합성산물의 전류를 촉진하고, 후야반은 10℃로 하여 호흡을 억제한다(그림 7). 토마토의 변온관리에서는 전야반(4시간)은 12℃, 후야반은 7℃로 한다. 그러나 맑은 날에 비하여 흐린 날에는 광합성산물이 적기 때문에, 전야반의 전류촉진 야온을 10℃, 후야반의 호흡소모억제 야온을 5℃로 낮게 관리한다(그림 8). 이것은 그날의 기후에 맞춘 야온관리의 중요성을 밝힌 것으로 복합환경제어로 발전했다. 그림 6. 변온관리와 조조가온의 모식도(高橋, 1977) 그림 7. 야온의 변온처리온도와 품종별 오이의 수량(土岐, 1970) 그림 8. 야온관리와 토마토 수량(土岐, 1970)   온도 환경의 관리요령 3   (4) 환기   기온은 광합성에 강한 영향을 준다. 토마토의 광합성에 대한 기온의 영향은 오이나 피망에 비하면 저온역이 적합하고, 25℃를 넘으면 광합성속도가 저하한다(그림 9). 토마토는 35℃이상의 고온에서는 꽃봉오리의 발육에 장해를 가져오기 때문에(그림 10), 고온관리는 매우 조심해야 할 것이다. 정식 직후의 터널 피복시에는 자칫하면 35℃이상이 될 수 있다. 토마토의 주간온도의 적온 영역은 20∼25℃로, 시설내의 관리목표 기온은 25∼28℃로 한다. 30℃이상에서는 도장적 생장을 하여 착과·비대·착색이 모두 불량하게 되어, 과실 품질의 저하를 가져온다. 35℃이상에서는 화분임성이 저하하여 낙화가 생긴다.   시설과채류는 비교적 고온을 필요로 하는 작물이지만, 30℃이상에서는 토마토와 같이 화분의 기능저하나 광합성보다 호흡작용이 커져 물질생산이 이루어지지 않는다. 토마토 및 딸기는 25℃가 한계이며 가지, 오이, 피망은 28℃가 한계이다(표 7). 그림 9. 과채류의 온도-광합성곡선(長岡 등, 1980) 그림 10. 토마토 꽃봉오리(花?)의 발육정도와 고온저항성(高橋, 1964) 표 7. 시설과채류의 고온장해를 일으키는 온도(渡 , 1960을 정리) 종 류 고온장해를 일으키는 온도 토마토  30℃ 이상에서는 화분의 기능저하  35℃에서는 동화작용보다 호흡작용이 크고, 탄수화물의 소모가 크게 된다 가 지  30~32.5℃ 이상에서 화분의 기능저하, 40℃ 이상에서 일소 오 이  30℃ 이상에서 화분의 기능저하, 35℃ 이상에서 소보, 45℃ 이상에서 직접 피해 피 망  27~29℃가 적온 딸 기  25℃가 적온, 28℃ 이상은 과실비대가 나쁘고, 착색이 선행되어 세장과실로 됨   시설내 기온이 한계 이상으로 상승하지 않도록 시설내외의 공기를 바꿔 넣는 환기를 한다. 환기에 의해서 시설내의 공기가 유동하기 때문에 토마토 잎 부근의 습도를 저하시킬 수가 있어 탄산가스의 엽면에로의 수송도 가능하게 하고 있다.   환기온도는 광강도에 따라서 다르다. 약광 기간의 토마토의 촉성재배에서는 오전중 28℃, 오후 23℃의 환기온도에서 수량이 많지만, 약광 기간을 경과하지 않는 반촉성재배에서는 그것보다 3℃ 낮은 오전중 25℃, 오후 20℃에서 수량이 많다(그림 11). 그림 11. 주간의 환기온도를 다르게 한 토마토의 초장·수량(土岐, 1972)       주) 야온은 12℃·4시간 - 5℃의 변온관리,  초기수량은 수확개시후 40일간,  6단적심재배   환기방법에는 천창이나 측창을 개방시켜 바람과 자연대류에 의하여 시설내 온도를 저하시키는 자연환기방식과 환기팬에 의해 시설내 따뜻한 공기를 강제적으로 배출하여, 시설의 다른 쪽에 설치된 흡기구로부터 바깥 공기를 도입하여 시설내 기온의 저하를 꾀하는 강제환기방식이 있다(표 8). 표 8. 자연환기·강제환기의 장점과 단점 구분 자연환기 강제환기 장점  * 소음문제가 없다  * 환기량이 크다  * 생전력  * 실내의 온도분포가 비교적 균일  * 비바람의 영향이 적다  * 일정한 환기량이 확보된다 단점  * 기상조건의 영향을 받는다  * 일정한 환기량이 확보되기 어렵다  * 소음의 문제가 있다  * 운전비용이 소요된다  * 실내의 온도분포가 불균일하다   환기팬의 설치위치가 전력을 끌어들이는 위치의 가까운 곳에 설치하고 반대측에 흡기구를 설치하는 시설이 많이 있지만, 시설내의 온도분포를 균일하게 하는 점에서 환기팬은 시설의 북측 혹은 동편에 설치한다(그림 27). 시설은 남측·서측 부분의 일사량이 많고 이러한 부분의 온도가 높아지고 북측과 동측의 온도는 낮아진다. 따라서 온도가 상승하기 쉬운 곳에 흡기구를 설치하여 바깥 공기를 직접 도입해 온도상승을 억제하고, 온도가 오르기 어려운 북쪽·동쪽에 환기팬으로 남·서쪽의 온도가 높은 공기를 빨아들여, 승온 시켜 시설의 온도분포를 균일하게 한다. 그림 12. 환기팬의 설치장소(中齊, 1997)   환기팬은 고온의 공기를 직접 배기할 수 있는 높은 위치가 바람직하다. 흡기구는 외부공기가 직접 시설내에 들어가므로 작물에 직접 닿지 않도록 설치한다.   시설의 종류별 외기의 풍속별로 환기창을 완전히 열었을 때에 달성할 수 있는 자연환기율과 강제환기로 같은 환기율을 얻는데 필요한 환기용의 팬 대수를 그림 28에 나타냈다. 단동시설에 비해 연동시설의 환기가 불량하고 유리온실에 비해 비닐하우스의 환기가 불량하다.   실제재배에서는 환기량이나 환기율로 환기창의 개폐를 관리하지 않고, 시설내 기온을 지표로 하여 환기창의 개폐를 관리한다. 그림 13. 시설 종류별, 풍속별 최대 가능 자연환기율의 개략치(모든 환기창를 전개한 경우)              (古在, 1979) * 온실 평균 높이 3m로 환산  ** 상면적 1,000㎡, 온실평균높이 3m, 환기팬풍량 300㎥/min 으로 환산