시설 과채류의 환경관리(6)-양액재배와 배지

 

시설 과채류의 환경관리 6

양액재배와 배지 1 1. 배지의 종류   양액토경재배는 토양의 양분공급능, 양분흡착능, 완충능 등의 화학적 기능을 이용함과 동시에 소량 점적관수에 의해 작물에 수분을 공급하므로 보수성 등의 물리적 기능도 중요하다. 토양에 따라서는 그러한 성질에 큰 차이가 있으며, 개개의 토양에 대해서 검토할 필요가 있다.   일반적으로 부식이 많은 충적토나 화산회토는 화학적 기능이 높으며 보수성도 좋지만 사질토는 부식함량이 적으며, 양분흡착능이 떨어지며 보수성도 나쁘다(그림 2-1). 또한 양액재배의 고형배지에 이용되고 있는 다양한 배지도 그 보수성 등 물리성은 크게 다르다.(그림 2-2). 그림 2-1  토양의 종류와 삼상 조성 (美園, 1961) 그림 2-2  고형배지경에 이용되고 있는 배지의 pF 차이에 따른 삼상분포 (信岡, 2001) 2. 배지의 pH   (1) pH변동의 요인   토양 pH는 다양한 요인으로 변동하지만 토경재배에서는 염기포화도의 변화가, 양액재배에서는 양·음 이온의 흡수의 언밸런스가 주요인이다(그림 2-3). 결국, 양이온이 흡착되면 작물체에서 수소이온이 용출하여 pH가 저하한다. 음이온이 흡착되면 중탄산이온이 용출해서 pH가 상승한다(그림 2-4). 그림 2-3  배지 pH의 변동요인 모식도(宇田川, 2000) 그림 2-4  작물 뿌리에 의한 양이온·음이온 흡수에 따른 배양액 pH 변동 모식도(宇田川, 1995) 그림 2-5  배양액 조성을 다르게 한 NFT 딸기(麗紅)배양액 pH의 추이(宇田川)   토마토 등 가지과 채소는 양이온에 비해 음이온의 흡수량이 많기 때문에 배양액 pH는 상승하는 경향이 있으며, 오이 등 박과 채소는 음이온에 비해 양이온의 흡수량이 많으므로 배양액 pH는 저하하는 경향이 있다. 피트모스 배지에서 오이의 생육·수량이 불량한 것이 관찰되고 있는데, 이것은 배지의 pH가 저하하는 것이 원인이다. 딸기는 뿌리가 건전하여 양분흡수가 많은 시기에는 음이온의 흡수가 많아져 배양액 pH는 상승하며, 피로하여 감에 따라 뿌리가 장해를 입으면 양이온의 흡수가 많아져 배양액 pH는 저하한다(그림 2-5, 2-6). 그림 2-6  토마토, 오이, 딸기 재배중의 배양액 pH의 모식도(宇田川, 1985)   (2) 채소에의 pH의 영향   토양의 pH에 따라 양분의 유효성이 다르며(그림 2-7), 작물의 흡수 밸런스에 또한 작물의 흡수량에까지 영향을 미친다. 적정 pH는 6.0∼6.5의 범위이다.   산성토양  * 유리알루미늄(pH 5이하)→토양인의 고정→ 유효인의 감소 →알루미늄의 흡수→     뿌리끝의 핵이나 세포질의 인의 부동화→ 핵산합성이나 세포분열의 저해 → 뿌리의 생장 저해  * 유리망간 → 망간의 과잉장해  * 질화균의 활동저하   알칼리 토양  * 망간·철·아연·붕소의 불용화 → 결핍증  * 질화균, 특히 질산화성균의 활동저해 그림 2-7  시판 고형배지에 있어서 pH가 영양성분의 유효성에 미치는 영향 (Paterson, 1982)     양액재배와 배지 2   (3) pH의 조절   토양 pH의 교정은 산성토의 pH를 높이기 위해서는 탄산칼슘을 이용해서 염기포화도를 높인다(표 2-1). 알칼리성 흙의 pH를 낮추기 위해서는 유황을 시용하기도 하지만, 다량의 강우나 담수처리에 의해서 염기를 용탈한다. 표 2-1 토양의 pH(물)를 1 높이는데 필요한 탄산칼슘 소요량 (kg/10a)    (Arrhenius, 1928) 토  성 부식함량 결핍(2~5%) 중간(5~10%) 풍부(10%이상) 사  토 사양토 양   토 식양토 식   토 50 50~100 150 250 300 100 10~150 250 350 400 150~300 200~300 350 400 450 주) 부식함량이 많은 토양은 pH완충능력이 크기 때문에 석회자료의 필요량이 많다. 소석회 시용시는 0.74를 곱한 양을 시용한다. 화산회토의 경우는 토양보다 비중이 작기 때문에 이 양보다 30%정도 줄이는 것이 좋다. 3. 유기질자재의 시용   (1) 유기질자재의 필요성   양액재배에서는 작물이 필요로 하는 양분을 모두 인위적으로 시용하며, pH도 인위적으로 제어하기 때문에 유기질 자재의 시용은 필요로 하지 않는다. 그러나, 토경재배에서는 흙이 가지고 있는 양분을 이용하므로 부족한 질소, 인산, 칼륨의 3요소만을 시용한다. 그래서 흙이 양분을 유지하고 적절하게 작물에 공급시키기 위해서는 유기질자재를 시용해서 염기치환용량이나 유효인산함량을 높여 pH를 안정시킬 필요가 있다.   양액토경재배에서는 배양액을 시용하기 때문에 기본적으로는 유기질 자재의 시용은 필요하지 않지만, 토양 물리성의 개선 등 목적으로 유기질 자재를 시용하기도 한다. 유럽의 양액토경재배에서는 유기질자재의 시용은 논외로 되어 무시되는 경우가 많지만 일본에서는 유기질 자재를 적극적으로 시용하여 토양개선을 꾀하는 것이 필요한 것으로 인식되고 있다. 한국에서도 유기질 자재가 시용되고 있다고 생각되며, 동서양에서 토양에 대한 생각이 다른 것 같다.   (2) 유기질 자재의 종류와 특성   유기질 자재는 그 종류가 많으며 식물유박(깻묵)류, 어박류, 골분류 등의 유기질 비료 외, 가축·가금의 분과 그 퇴비화물이나 볏짚 등의 작물 잔여물 등이 널리 이용되고 있다.   유기질 자재는 원료나 제조방법 등에 따라 성분의 차이가 크지만 표 2-2에 대표적인 것의 평균적인 성분량을 나타내었다. 이러한 것에는 토양개량 외에 비료적 효과를 주목적으로 하는 자재도 포함되어 있다. 표 2-2  각종 유기물 자재의 양분 함유율(千葉縣) 종류명칭 수분 (%) 양분 (%) 비  고 질소 인산 칼륨 석회 고토 우분퇴비① 우분퇴비② 건조우분 돈분퇴비 건조돈분 계분퇴비 건조계분① 건조계분② 살   겨 볏   짚 볏짚퇴비 보리짚 수피퇴비 왕겨퇴비 도시쓰레기콘포스트 52 56 28 42 24 37 19 15 10 12 75 15 61 55 47   1.2 0.7 1.7 2.2 2.6 2.0 3.0 3.0 2 0.8 0.4 0.5 0.5 0.5 0.9   1.2 0.8 1.8 4.0 4.6 4.2 5.2 4.7 4 0.3 0.2 0.2 0.3 0.6 0.5   1.7 0.7 1.7 1.5 1.5 2.0 2.4 2.9 1.5 2.1 0.4 1.2 0.3 0.5 0.5   1.8 1.2 1.6 3.6 3.3 9.8 9.1 4.2 - - 0.5 - 1.1 0.7 2.4   0.7 0.4 0.8 1.1 1.2 1.0 1.2 1.2 - - 0.1 - 0.2 0.1 0.3   수분 90%이상, 염분 0.6% 수분 50~80%, 왕겨혼입 . 염분 0.8% . 염분 1.3% . 채란계의 분을 건조한 것 브로일러영계분을 건조한것 . . . . . .   어박(서덜) 게껍질 육골분 증제골분 증제피혁분 건혈 유체씨박 대두박 쌀겨박 가공가금분 비료   7 4 6 4 11 12 5.6 7.3 3 3   7 4 12 21 - - 2.5 1.6 5 4   0.5 - - - - - 1.3 2.2 2 2       신박 :질소多, 화박 :인산多 게껍질을 건조한 것 고기부분이 많은 것은 질소가 많다 보통 골분이라 함 소,돼지의 껍질을 찌고구워 건조한것 가축의 혈액을 삶아 건조한것 보통 유박이라 함 사료용,공업용이 많고 비료용은 적다 탈지겨라고도 함 메추라기분을 처리한 것은 질소多     우분이나 우분퇴비는 비료양분이 적으며 또한 유기태질소의 무기화율이 작기 때문에 토양의 물리성 개선과 완충능의 증대가 주요한 시용효과이지만 돈분이나 계분은 비료성분이 풍부하며 게다가 유기태질소의 무기화율이 크므로 비료적 효과가 크다. 이 때문에 한번에 다량 시용하면 토양의 염류농도가 높아질 위험성이 있다. 또한 토양 미생물의 활성을 증대시키거나 미생물상을 다양화함으로써 유기태 양분의 무기화나 토양 전염성 병원균의 밀도저하(표 2-3), 토양환경의 변화에 대응하는 완충능의 향상에 효과가 있다(그림 2-8).   생짚은 탄소율(C/N비)이 높기 때문에 분해속도가 늦지만 그 분해에 따라 토양질소가 유기화되므로 작물은 질소 기아를 일으킨다(표 2-4). 단지, 염류집적토양에서는 생짚이 이 과정에서 토양에 집적된 무기태질소를 유기화하여 무기태질소가 감소하기 때문에 염류농도장해의 경감에 유효하다.   청예 대두 등의 콩과 작물의 녹비는 탄소율이 낮기 때문에 분해가 빠르고 질소의 비효가 빨리 나타나지만 생으로 다량 시용하면 토양이 환원상태로 되어 질산태질소가 환원되어 질소가스의 형태로 탈질할 수가 있다.   비료적 효과를 주목적으로 하는 자재를 이용하는 경우에는 그 성분은 시비성분으로서 계산하지 않으면 안 된다. 이 경우, 질소성분만을 고려하면 칼슘이나 마그네슘 등의 염기성분이 다량으로 축적되므로 주의할 필요가 있다. 표 2-3  토양생물의 생식밀도에 미치는 가축분 시용의 영향  (神奈川農總硏, 1980) 처리구 사상균(×104) 방선균(×106) 세균(×106) 자활성선충 뿌리썩음선충 무시용 우   분 돈   분 계   분 50 64 140 270 33 68 330 270 94 160 740 770 35 1200 1100 1600 2.5 3.1 0.7 0.6  주) 생분 건조물 5g을 350g의 토양에 혼합(1.5t/10a에 상당)하여, 실온에서 30일간 배양한 후 측정했다. 표 중의 수치는 토양 1g당의 수 그림 2-8  유기물의 시용효과 모식도 (宇田川, 2000) 표 2-4  유기물 시용에 의한 장해와 그 대책    (藤原, 1999) 장  해 원  인 증  상 해를 일으키기 쉬운자재 대  책 질소결핍 미생물에 의한 무기태질소의 유기화 작물잎의 황화와 생육불량 고C/N비의 유기물 시용(짚류,바크나 칩 등의 목질을 포함한 것) C/N비를 20이하로 한다. 질소의 추비 가스장해 분해하기 쉬운물질의 급격한 분해 잎의 클로로시스,뿌리손상에 의한 생육 저해 저C/N비의 유기물 시용(계분,돈분,오니 콘포스트 등) 시용후 2주간 이상 기간이 지난후 작부한다 생육장해 생육저해 물질에 의함 뿌리손상에 의한 생육장해 목질을 혼합한 유기물 가축분 퇴비 시용후 1개월 이상 기간이 지난후 작부한다