시설 과채류의 환경관리 (3)-습도 환경과 관리

 

시설 과채류의 환경관리 3

습도 환경과 관리 1 1. 단위   습도는 일반적으로는 백분의 1을 나타내는 %(퍼센트)로 나타낸다. 예를 들면 「오늘은 찌는 듯이 더워서, 습도는 80%나 되요」나, 「오늘은 상쾌하여 습도는 40%도 되지 않겠지」라고 말한다. 일반적인 생활에 있어서는 이런 습도의 표현으로 충분하지만 식물의 환경을 말하는 경우에는 이 %단위로는 설명을 할 수 없는 것이 있다. 그래서, 압력의 단위를 사용하게 된다.   압력의 단위는 일기예보 등에서 「1,020밀리바(mBar) 또는 1,020헥토파스칼(hPa)의 고기압이 나오고 980밀리바(mBar) 또는 980헥토파스칼(hPa)의 저기압이 동쪽으로 매시 20km의 빠르기로 이동하고 있습니다」라고 말하듯이 밀리바와 헥토파스칼의 단위를 사용한다(표 1). 표 1. 기압의 단위 환산표   기압(atm) 파스칼(Pa) 바(Bar) 수은주(mmHg) 수주(cmAq) 기압(atm) 파스칼(Pa) 바(Bar) 수은주(mmHg) 수주(cmAq) 1 0.000009869 0.9869 0.001313 0.0009678 101325 1 100000 133 98.0665 1.01325 0.000001 1 0.00133 0.00098 761.8421 0.007519 751.8797 1 0.7373 1033.227 0.0102 1019.7158 1.3562 1    접두어와 기호 : 데시(d);1/10, 센치(c);1/100, 밀리(m);1/1000, 마이크로(μ);1/1000000                            데카(da);10, 헥토(h);100, 킬로(k);1000, 메가(M);1000000 2. 상대습도와 포차   습도라고 하면 ○△%로 표현한다. 이것은 어느 일정 용적중의 수증기량(수증기는 기체에 많이 담으면 압력이 있으므로 수증기압이라고 한다)에 대해서 어느 정도의 수증기량(수증기압)이 있는가를 나타내고 있다.   예를 들면, 습도가 60%란 기온이 20℃이면, 포화수증기압은 2.33kPa이고, 그것의 60%인 1.40kPa이다. 80%란 포화수증기압 2.33kPa의 80%의 수증기압 1.86kPa이다. 이것을 상대습도라고 하며 우리가 보통 사용하는 습도이다.   한편, 포화수증기압과 어떤 수증기압과의 차이를 포차라고 한다. 예를 들면 20℃에서 상대습도 60%의 포차는 포화수증기압 2.33kPa과 상대습도 60%의 수증기압 1.40kPa의 차이인 0.93kPa이고, 상대습도 80%의 포차는 포화수증기압 2.33kPa과 상대습도 80%의 수증기압 1.86kPa의 차이인 0.47kPa이다(표 2).   그런데 수면이나 물에 의해 습한 면에 있어서의 증발은 상대습도에 비례하는 것이 아니라 포차에 비례한다. 예를 들면 세탁물이 습도가 낮으면 마르기 쉽고, 같은 습도에서는 기온이 높으면 마르기 쉬운 것을 실감하고 있을 것이다. 이것은 포차가 크기 때문이다. 작물의 엽면으로부터의 증산작용도 마찬가지로 포차에 비례한다. 상대습도 60%에서는 80%에 비해 포차는 약 2배이기 때문에 증산속도도 약 2배가 된다. 또한 상대습도가 같아도 온도가 높아지면 포차도 커지기 때문에 증산속도도 커진다. 표 2. 온도와 수증기 밀도, 수증기압, 포차의 관계 온 도 (℃) 포화수증기 밀도(g/㎥) 포화수증기 압(kPa) 상대습도 60% 상대습도 80% 수증기압(kPa) 포차(kPa) 수증기압(kPa) 포차(kPa) 0 10 20 30 40 4.89 9.44 17.34 30.41 51.18 0.61 1.23 2.33 4.24 7.38 0.37 0.74 1.40 2.54 4.43 0.24 0.49 0.93 1.70 2.95 0.49 0.98 1.86 3.39 5.90 0.12 0.25 0.47 0.85 1.48 3. 증산작용   작물의 뿌리에서 빨아올린 물의 대부분은 잎의 기공으로부터 수증기로 되어 공기 중으로 방출된다. 기공은 광합성의 원료인 탄산가스의 입구이고, 생산물인 산소의 출구이기도 하다. 기공의 개폐는 기공 내외의 탄산가스 농도에 크게 영향을 받는다. 광이 비치면 광합성이 일어나 기공내의 탄산가스  농도는 내려가고 기공은 열리며, 광이 약해지면 광합성작용이 저하하여 엽내의 탄산가스 농도가 올라가 기공은 닫힌다. 그 외, 체내의 수분함량이나 주변 공기의 수증기량, 풍속 등에 의해서도 기공이 개폐한다.   일반적으로 습도가 낮으면 증산작용이 활발해져서 증산작용을 하는 성엽이나 악 등의 기관으로의 칼슘의 전류가 촉진되어 상대적으로 증산작용을 하지 않는 과실이나 미전개 잎으로의 칼슘의 전류가 저해된다. 반대로 습도가 높으면 증산작용이 억제되어 칼슘의 흡수가 억제되는 한편, 증산작용을 하는 성엽이나 악으로의 칼슘의 전류가 억제되어 상대적으로 과실이나 미전개 잎으로의 칼슘의 전류량이 증가한다. 특히 야간의 고습도는 과실로의 칼슘의 전류량이 증가한다.   습도는 병해의 발생과 깊은 관계를 갖고 저온기에는 환기가 되지 않기 때문에 다습이나 젖어짐에 의해 야기되는 병해가 많다(그림 1).   내부 커튼자재에 흡습성, 통기성 자재를 이용한다. 또한 폴리에틸렌 필름에 의한 전면 멀칭은 시설내 습도의 저하에 효과적이다(그림 2). 그림 1. 겨울철 오이 재배온실내의 기온, 엽온, 과실온, 노점온도의 경시변화(Mihara & Hayashi, 1978) (빗금 부분은 과실의 결로를 나타냄) 그림 2. 시설원예에 있어서 습도조절법의 분류(高市, 1993)   토마토는 고습도 환경에서는 증산작용이 억제되고(그림 3), 흡수속도가 저하하며(그림 4), 광합성속도가 저하하고(그림 5), 성엽의 칼슘 함유율은 상승하지만(표 3), 신전개 잎의 칼슘 함유율이 저하해서 엽면적이 감소한다(그림 6). 각 화방의 개화 시작은 고습도에서 늦고(그림 7a), 착색도 늦기 때문에 수확기가 늦어진다(그림 7b). 수량도 고습도에서 감소하고(그림 8a), 가판과 품율은 고습도에서 저하한다(그림 8b). 밤낮의 습도를 각각 제어하면 조기수량은 주간의 고습도에서 많아지지만 총수량은 밤낮 어느 때의 고습도에 의해서도 감소한다(표 4). 평균과중 및 품질, 저장성은 고습도에서 저하한다. 고습도에 의한 수량 감소는 과실의 비대가 제한되는 것에 의한 것으로 고습도 환경에 장시간 조우시키지 않는 것이 중요하다.   토마토의 생육에 적합한 습도는 65∼85%로 비교적 낮으며, 주간은 낮고, 야간은 약간 조금 높게 하는 것으로, 밤낮의 습도차이가 있는 것도 필요하다.   유리온실·아크릴 하우스 등이 적합하고 비닐하우스는 다습하게 되어 적당하지 않다. 그림 3. 상대습도가 토마토 개체의 광합성·증산에 미치는 영향(長岡 등, 1984) 측정조건 : 기온 23℃, 광강도 52.6 klx       토마토개체 : 초장 21cm, 엽주 6.2매 그림 4. 습도관리를 다르게 한 토마토의 흡수속도(Mulholland 등, 2000) 그림 5. 습도관리를 다르게 한 토마토 신전개엽의 정소엽의 광합성속도 (Mulholland 등, 2000)   습도 환경과 관리 2 표 3. 습도 및 배양액의 칼륨/칼슘비를 다르게 한 토마토의 잎, 줄기, 과실의 칼륨, 칼슘 함유율 기관 성분 0.5 kPa 0.1 kPa 주효과 칼륨/칼슘비 칼륨/칼슘비 칼륨 칼슘 포차 4/7 10/7 4/2 10/2 4/7 10/7 4/2 10/2 잎 K (%) Ca(%) 4.97 3.59 3.35 3.15 3.68 3.65 4.05 2.93 3.34 7.35 3.51 5.78 5.31 6.89 4.29 6.10 n.s. p<0.01 n.s. n.s. n.s. p<0.01 줄기 K (%) Ca(%) 6.89 1.05 5.27 1.15 7.43 1.20 8.27 0.93 6.20 1.04  5.30 1.01 5.56 1.22 6.97 1.07 n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. 과실 K (%) Ca(%) 5.97 0.08 4.69 0.09 4.72 0.10 4.79 0.07 5.86 0.23 5.53 0.24 6.42 24 6.10 0.17 n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. p<0.01 흡수량 K (g/주) Ca(g/주) 13.39 3.01 11.11 3.09 12.15 3.30 11.36 2.49 10.81 5.40 9.85 4.56 11.16 3.88 11.25 3.96 n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. p<0.05 그림 6. 습도관리를 다르게 한 토마토의 적산온도와 주경착생엽 매수와의 관계(a) 및 엽면적지수(b) (Mulholland 등, 2000) 그림 7. 습도 및 배양액의 칼륨/칼슘비를 다르게 한 토마토의 각 화방의 제1화의 개화일(a) 및 각 화방의 수확개시일(b) (Mulholland 등, 2000) 그림 8. 습도를 다르게 한 토마토의 수량(a) 및 가판과율(b)      (Mulholland 등, 2000) 표 4. 토마토의 조기 및 전기간 수량에 미치는 주야습도의 영향(kg/㎡) (Bakker, 1990) 주간 야간 고습도 저습도 유의차 고습도 저습도 고습도 저습도 주간 야간 주야 조기수량 전기간수량 3.00 9.25 2.89 10.38 2.58 9.42 2.60 10.71 <0.05 <0.01 ns <0.01 ns ns   오이의 영양생장은 주간, 야간 모두 고습일수록 촉진되지만, 조기수량은 주간, 야간 및 하루 평균습도와는 관계가 없다. 주간에 고습도일수록 총수량이 많아진다(그림 9). 이것은 고습도일수록 광합성속도가 증가해 물질 생산량이 늘어나는 것과 토마토와는 달리 고습도에 의해 엽면적이 증가하는 것에 의한다. 과실의 품질, 과색은 1일의 평균습도가 높으면 떨어진다. 잎의 칼슘결핍증은 하루의 평균습도가 높으면 많아진다. 고품질 과실을 얻기 위해서는 주간은 고습도로 유지하면서 하루의 평균습도가 높아지지 않게 관리하는 것이 좋다. 그림 9. 오이의 총수량에 미치는 주간 포차의 영향   (Bakker 등, 1987)   파프리카에서는 영양생장, 조기수량, 총수량에는 주간, 야간, 하루의 어느 습도도 영향을 주지 않는다. 그러나, 수확과의 평균과중은 야간 고습도에 의해서 증가한다(그림 10). 그림 10. 파프리카 춘작「Delphin」의 조기수확(○), 및 추작「Bolero」(●)의 총수확의 평균과중과 야간의 포차와의 관계(Bakker, 1989)   가지의 수량은 밤낮 연속해서 습도가 높으면 감소한다. 이 수량의 감소는 수확과수의 감소에 의하는 것으로, 평균과중은 주간의 고습도에 의해 무거워진다(표 5). 밤낮 연속해서 저습도가 되면 악갈변(calyx withering)이 증가한다. 고습도는 과실의 품질에는 영향을 주지 않지만 회색곰팡이병의 발생을 조장한다. 표 5. 가지의 과실수, 수량 및 평균과중에 미치는 주야 습도의 영향(Bakker, 1990) 주간 야간 저습도 고습도 LSD (P=50%) 저습도 고습도 저습도 고습도 주간 야간 주간×야간 과실수(주/㎡) 수량(kg/㎡) 평균과중(g) 9.99 2.29 230 10.55 2.34 223 10.10 2.40 237 8.91 2.09 240 - - 10.5 - - n.s. 0.95 0.20 n.s.