시설 과채류의 환경관리(7)-양액재배와 수분관리

 

시설 과채류의 환경관리 7

양액재배와 수분관리 1. 시설채소의 필요 수량   건물 1g을 생산하는 데에 필요한 수분의 g수(증산계수)는 토마토 : 350, 가지 : 420, 파프리카 : 630, 오이 : 760으로 토마토는 생육에 필요한 수분이 적어서 별 문제가 없지만, 오이는 많은 수분이 필요하다.   토양수분이 적어지면 토양용액농도가 높아져 흡수량이 감소한다. 특히 토양염류농도가 높으면 바로 흡수가 불가능하게 된다(그림 1). 식물체내의 수분이 부족하게 되면 잎에 있어서 ABA(abscisic 산)의 생성이 촉진되어 기공이 닫혀 증산이 저하한다. 증산의 저하는 엽온의 이상상승을 일으켜, 잎마름의 원인이 된다. 기공이 닫히면 이산화탄소가스의 확산저항(기공저항)이 커져 광합성도 저하한다(그림 2, 3). 한편, 뿌리에 의한 양분의 흡수도 불량해지며 특히, 인, 칼륨, 칼슘, 붕소, 몰리브덴 등은 토양의 건조에 따른 흡수량의 감소가 현저하다.   한편, 뿌리가 흡수작용을 함으로서 양분흡수나 생장을 위한 에너지를 얻는다. 흡수작용에는 광합성산물과 산소가 필요하다. 수분공급이 과다하면 뿌리로의 산소공급이 부족하고, 뿌리의 생육불량이나 부패가 발생한다. 토경재배나 양액토경재배는 토양의 공극에 존재하는 산소를 뿌리가 흡수하는 방식이다. 그림 1. 토양의 함수량과 침투압 (高野, 1993) 그림 2. 토양수분과 광합성, 증산의 관계 (鴨田 등, 1973) 그림 3. 토마토 엽내수분과 광합성 속도와의 관계 (伊東, 1973) (A) : r = +0.863, y = -45.196 + 0.665x (B) : R = +0.850, y = -115.815 + 1.536x 2. 배지의 수분관리   (1) 토경재배에서의 수분관리   한발에 견디는 성질을 나타내는 내한성(耐旱性)은 근계가 깊은 작물일수록 크며 근계의 깊이는 관수방식에 따라서도 영향을 받으며 모종를 정식한 후 관수를 제한하면 근계가 깊어져 건조에 견딜 수 있게 된다.   관수를 개시하는 적기(관수점)는 토양수분이 더 이상 감소하면 생육에 저해가 생기는 토양수분점, 즉 생육저해점에 도달했을 때가 적기이다. 단지, 생육단계에 따라서 적기가 다르며 토마토에서는 경엽의 과번무를 막기 위하여 과실 비대기까지는 건조기미로 하고 그 이후는 다수분(多水分)으로 한다. 단, 과실발육기에 토양을 건조기미로 하면 당도가 높은 과실을 얻을 수 있다.   정식 후 활착까지는 시들지 않도록 잎에 물을 주고, 제 3화방 개화기까지의 생육전기는 pF2.5, 적심까지의 생육중기는 pF2.3, 적심후의 생육후기는 pF2.3으로 한다.   관수량은 포장용수량(pF1.7)부터 관수점까지의 수분량이 적량이다. 그 이상으로 관수하더라도 중력수가 되어 흘러버리게 된다(그림 4). 관수량을 알기 위해서는 증발계를 이용하여 충분히 관수한 후에 관수점에 도달할 때까지 사이의 증발량을 측정한다. 통상은 20∼25mm이다. 그림 4. 토양수분의 분류와 물포텐셜 및 수분항수  [ 열과 ]  토마토·파프리카   토양건조후의 다량관수→방사상 열과   과실의 어깨부위가 직사일광으로 노화하고 다량관수→동심원상의 열과   ①유기질 시용→배수성과 보수성→토양수분의 안정화, 다량 관수를 제한한다.   ②과실표면에서의 수분흡수를 시키지 않는다.   일반적으로는 작물마다 그 생육단계에 따라 적당한 토양수분이 제시되어 있다(표 1). 표 1. 딸기의 생육단계와 적정 토양수분 함량(pF) (本多) 생육단계 적응수분 습 해 건조해 육묘시 정식후 개화기 비대기 수확기 1.5 ~ 1.7 1.7 ~ 2.0 2.0 ~ 2.5 2.0 ~ 2.5 2.0 ~2.5 1.4 > 1.4 > 1.7 > 1.5 > 1.5 > 1.7 < 2.0 < 2.5 < 2.2 < 2.5 <   (2) 양액토경재배에서의 수분 관리   1930년에 이스라엘의 플라스가 물이 새고있는 수도꼭지 부근의 나무가 다른 수목에 비해 싱싱하게 잘 자라고 있는 것에 착안해 작물의 뿌리에 필요한 물을 한 방울씩 공급하는 관개시스템을 고안하였다. 이 점적관개 시스템은 1945년 이후의 플라스틱 제조기술의 진보에 따라 발전보급되어 1954년에 액비자동 주입장치가 개발되어 관수동시시비로 되었다.   양액토경재배의 수분시용량은 지표면에서의 증발량과 작물체에서의 증산량의 합계량을 시용하는 것이 기본이다. 시용량의 결정에는 2종류가 있다. 하나는 토양수분(pF값)에 의한 방법이며, 또 다른 하나는 작물의 증발량에 의한 방법이다. 작물의 증발량은 일사량과 작물의 크기(엽면적)에 크게 영향을 받는다. 온도, 습도, 멀칭의 유무의 영향도 크다.   그러나, 수분시용량을 결정하는 두 방법 모두 실제로 해보면 매우 어렵다. 현지 농가의 재배와 동일한 기상현상과 토성을 가진 시험포장에서 동일 파종일, 정식일의 작물을 재배하여 그 수분관리상황을 참고하는 것이다. 또는 일반적인 재배로 필요로 하는 수분량을 밝혀서 그것을 기초로 메뉴얼화 하는 것이다. 기상 변화에 대한 대응은 개개의 생산자에 맡기게 된다. 이 경우 안전을 생각하여 약간 많이 공급하도록 한다.   (3) 과채류 뿌리의 흡수특성과 배양액 공급   토마토는 오이나 가지에 비해서 산소부족 영향을 받아, 10%내외까지는 잘 자라지만 그보다 적어지면 급격하게 생육이 나빠지며 2%에서는 고사하게 된다. 뿌리에의 산소공급이 부족하면 토마토에서는 지표부에 기근(노출된 뿌리)이 발생한다. 또한 수분 스트레스에 의한 물질생산이 떨어져 수량은 저하하지만 수확과의 당도는 향상한다.   오이는 토양공기중의 산소 부족에 잘 견디며 1%내외에서도 생육하지만 10%보다도 20%라고 하는 것처럼 산소가 많을수록 한층 더 생육이 좋아진다. 가지는 가장 저농도에서도 견디며 10%와 20%에서는 생육에 거의 차가 보이지 않으며, 잎은 10%정도에서 무성하게 자란다(표 2). 또한 피망의 뿌리는 산소요구도가 높으며 다량의 관수 등으로 토양중의 산소가 적어지면 뿌리의 활력이 떨어지며 생육장해를 일으키거나 또한 단기간이라도 담수하게 되면 고사할 수가 있다(그림 5). 표 2. 토마토, 오이, 가지의 생육에 미치는 토양공기중 산소농도의 영향 (位田, 1956) 종 류 항 목 토양 공기중의 산소농도(%) 2 5 10 20 토마토 생체중(g) 과  중 (g) 7.0 6.7 211.7 41.5 265.1 61.6 268.1 41.0 오   이 생체중(g) 115.3 147.3 197.8 220.0 가   지 생체중(g) 과  중 (g) 120.5 58.3 174.0 61.3 201.3 57.0 195.3 54.3 그림 5. 토양중의 산소농도와 시설 과채류의 경엽중·근중과의 관계(籠橋 등, 1970)