제 8 장 기상환경의 조절 충북대학교 원예과학과 오명민

기상환경 무기양분의 흡수와 이동, 광합성 속도, 동화산물의 전류 등기상환경의 영향을 크게 받음 기상환경 1. 온도 2. 광 3. 공기(습도, 탄산가스분포, 바람 등) 2 2

우리나라의 기후 (온대)

우리나라 날씨의 특징 기온 : 연평균 7∼14℃의 기온 계절 : 4계절의 변화가 뚜렷 강수량 : 연평균 1200mm 정도 강수량 분포 : 장마철과 여름철에 50% 이상 집중 계절풍 여름철 : 남풍이나 남동풍 겨울철 : 북서풍

기온 및 강우량

채소재배와 기상환경 (가뭄)

지구온난화(우리나라)

지구온난화의 영향(사과) 재배적지가 북상하고 감소함 현재 2℃상승 1℃상승 사과 재배면적 1℃-15%, 2℃-34% 감소 한 냉 지 적 지 준 적 지 부 적 지 현재 2℃상승 1℃상승 사과 재배면적 1℃-15%, 2℃-34% 감소

1. 온도 기온, 지온, 체온, 주야간의 변온 다른 환경의 상호작용 온도에 대한 채소의 적응성 구분 채소의 종류 호냉성 채소 배추, 양배추, 상추, 시금치, 마늘, 양파, 파, 부추, 염교, 리크, 셀러리, 파슬리, 아스파라거스, 근대, 갓, 무, 당근, 순무, 고추냉이, 감자, 비트, 딸기, 잠두, 완두 호온성 채소 고추, 토마토, 가지, 수박, 참외, 오이, 호박, 멜론, 고구마, 토란, 생강, 옥수수, 동부, 죽순, 풋대콩

생육적온이 다른 이유 생육적온은 간단히 표현할 수 없음 이유 - 대사작용에 따라 적온이 다름 (광합성 15-25℃,호흡 40℃) - 식물의 기관별 생육적온이 다름(20℃에서 줄기신장>뿌리) - 발아 후 생육단계별로 적온이 변함(발아적온>생육적온, 춘화현상) - 종류와 품종에 따라 차이가 큼 - 주간과 야간의 적온이 다름 - 기온과 지온의 차이가 있음

기온의 변화

채소류의 생육적온과 한계온도

과채류의 지온과 한계지온

온도환경의 일반관리 종류별, 생육단계별 생육적온이 따르기 때문에 계절별로 재배되는 채소가 다름 노지재배시 생육적기에 재배하는것은 일종의 온도환경 조절임 (예: 결구배추 여름에 파종 늦가을에 수확, 양파/딸기의 월동재배) 시설을 이용한 적극적인 온도환경 조절 - 온상, 멀칭, 핫캡, 터널, 차광, 온실(시설재배, 가장적극적으로 온도환경을 조절하며 채소를 재배하는 예)

주야간의 변온관리 주간적온>야간 적온변온관리가 필요 변온관리를 통해 건물중의 증가를 가속화 시킬 수 있음 - 건물중의 증가는 (광합성량>호흡량)일때 일어남 - 변온관리: 주간(광합성량 증가), 야간(동화산물전류 촉진 및 호흡억제) 생육적기의 노지: 자동적인 변온관리 가능

변온관리의 예

온도장해 1. 저온장해(Chilling injury): 0℃ 이상의 저온에서 나타나는 작물의 피해 - 세포막의 상전환(phase transition): liquid(분자운동빠름)  gel (분자운동 느림)대사장해 - 저온: krebs cycle(pyruvate,C3)은 glycolysis(C6)보다 느려짐(C6의 완전산화를 위해서는 krebs cycle이 2번 돌아야 함)무기호흡 증가대사불균형, ethanol 축적독성 증가, 낮은 호흡율생장장해 - 저온 노출시 다른 스트레스에도 민감해 짐 - 장기 저온 노출시 활성산소족(reactive oxidative species) 생성세포에 피해 줌

온도장해 2. 동해(Freezing injury): 0℃ 이하의 온도에서 나타나는 작물의 피해 동해가 냉해와 다른점 세포내의 결빙(빙핵 형성) - 세포 간극의 결빙: 세포의 수분 빼앗음, 세포벽 압박하여 세포 파괴 - 원형질막 파괴 동해가 냉해와 다른점 - 영하의 온도 - 빙핵의 존재(탈수) - 대사적 불균형 없음 - 작물별 정확한 한계온도(예: 감자 -3℃에서 동해) - 노출시간에 덜 민감함 (냉해는 저온 축적의 효과가 큼)

최저한계온도 최저한계온도 (℃) 채소의 종류 10 박과채소, 콩과채소, 가지과채소 - 5 배추과채소, 상추, 잠두 마늘, 양파, 리크, 시금치 20 루바브, 아스파라거스(지하부)

작품제목 : 이냉치냉(以冷治冷) 작품설명 : 기온이 영상으로 지속되는 겨울철에 갑자기 기온이 영하로 떨어질 때가 있다. 이때 이냉치냉 수법으로 포도밭에 설치된 스프링쿨러를 이용 물을 분사하여 포도나무 겉을 얼음으로 둘러 쌓이도록 함으로서 포도나무 등 과일나무가 동사되는 것을 막을 수 있다. 1997년 농촌진흥사진

온도장해 3. 고온장해(Heat injury): 지나친 고온에 의해서 받게 되는 피해 - 내서성(Heat tolerance): 고온에 견디는 정도 - 고온세포 내 원형질의 응고 - 장시간 고온호흡이 증가체내의 양분이 많이 소모작물의 도장, 황화, 낙화, 낙과 발생 - 대책: 내서성 품종, 짚멀칭과 고랭지 재배, 시설내(차광, 엽면살수, 미스트분무, 간이냉방시설)

고온장해 극복 (예) – H2O2 처리 오이 : 500 mM

간이시설 재배 노지 재배 기준 - 핫캡(hot cap): 이른 봄 비닐포대를 이용 호박이나 고추 모종에 씌워 추위를 막음 - 차광/망사 재배: 고온기 온도상승 억제, 서리방지, 방풍, 방충효과 - 터널재배: 대나무나 플라스틱 파이프를 이용 골격을 만들고, 여러가지 피복재(PVC, EVA, PE, 유공필름(환기목적) 등)를 씌워 재배, 저온기 작물 보호에 유리 ※기온역전현상: 저온기에 바람이 없고 맑은 날 해뜨기 전에 터널의 내부가 외부의 기온보다 낮아지는 현상 - 내부: 식물체와 지표로부터 방사가 커서 계속 온도 하강 - 외부: 바람에 의해 대기 중의 열이 운반되어 기온이 고정

간이피복재의 효과(배추) 피복처리 잎수 (매) 구중 (kg) 구고 (cm) 구경 결구긴도 수량 (kg·10a-1) 지수 EVA 필름 97.4 3.83 29.1 17.4 12.2 8,508 106 PE 필름 101.5 3.99 29.5 17.0 12.3 8,571 107 폴리에스테르필름 103.7 3.94 27.6 12.1 8,148 101 유공 PE 98.5 4.01 30.6 16.8 8,925 111 무처리 98.9 3.44 29.0 18.4 11.2 8,046 100 결구긴도 = × 100 + 구경 (cm) × ½ 구중 (kg) 구고 (cm) <Heading compactness>

2. 광 광: 그 자체로 광합성, 화아분화, 색소발현, 종자발아에 관여, 온도환경을 조절하기도 함 광환경 1. 광도: 광합성에 관여 2. 광질: 광합성에 관여 3. 일장: 화아분화, 추대, 저장기관의 발육에 관여 광에 의한 채소류의 다양한 분류 - 광포화점: 강광성, 중광성, 약광성 - 일장: 단일성, 중성, 장일성 - 종자발아: 호광성, 호암성 - 광적응성: 양성, 음성

광적응성에 따른 채소의 분류

광질 태양광선: 300~2000 nm의 영역의 광선 식물생육의 유용한 파장:400~700 nm -자외선(UV, ultraviolet): 390 nm이하, 단파장, 광합성 억제, 색소발현 촉진 -근적외선(Far-red light): 700~760 nm, 식물의 발아, 화성(flower formation)유도, 휴면, 광형태 형성

파장에 다른 광의 분리(spectrum)

광도와 광질에 따른 채소류의 반응 Control High light

일장

일장에 따른 채소류의 반응 배추 (엽구형성) 무 오이 딸기 마늘과 양파 단일조건에서 촉진 장일조건에서 지상부 발육 촉진, 지하부 비대 불량 (T/R율 높아짐) 초기에는 단일, 후기에는 장일조건 오이 단일조건에서 암꽃의 착생절위가 낮아지고 암꽃수가 증가 딸기 일장이 짧아지면 휴면 유기 마늘과 양파 일정 기간 저온을 경과한 후 장일조건이 주어져야 구가 정상적으로 비대

광환경의 일반관리 일조시간이 길고 지형적으로 그늘이 지지 않은 곳을 선택 재식밀도의 조절 수광량 증대 (정지, 적엽, 유인 등) 이랑을 높이고 동서방향의 이랑 차광재배 파종시기 조절 및 품종선택 고려 시설 재배시 피복재의 선택 (산광피복재 또는 무적필름의 도입) 반사판의 설치 인공광 도입

시설내 광환경 조절 예

3. 공기 대기:질소(78%), 산소(21%), 기타(1%: 탄산가스(350 ppm), 수분, 미생물, 화분, 분진 등) 탄산가스:광합성에 관여 포화점 > 350 ppm광합성 증대를 위한 탄산가스의 조절 요구됨

대기오염물질(air contaminants) 특정 기체성분이 너무 많이 분포되어 식물이나 인간에게 피해를 입히는 물질 예: 도시근교, 공장지대나 교통 혼잡한 도로변에서 채소를 재배할때/해변지역 대기중의 염분이 채소에 피해를 줌

오염물질에 대한 채소류의 저항성 정도 대기오염 물질 감수성정도 감수성 중간성 저항성 아황산가스 대기오염 물질 감수성정도 감수성 중간성 저항성 아황산가스 무, 당근, 시금치, 상추, 호박, 고구마, 순무, 녹색꽃양배추 파슬리, 토마토, 양배추, 가지, 완두, 꽃양배추, 부추 감자, 양파, 오이, 단옥수수, 셀러리, 머스크멜론 황화수소 오이, 토마토 고추 딸기 불화수소 딸기, 고구마 당근, 상추, 시금치 토마토, 가지, 오이, 셀러리, 호박, 양배추, 양파 이산화질소 토마토, 가지, 시금치 상추, 단고추, 부추 오이, 수박 오존 시금치, 무, 강낭콩, 토란, 파, 오이, 토마토, 당근, 가지, 상추, 근대, 순무 쑥갓, 잠두, 우엉, 배추, 단고추 양배추 PAN 셀러리, 상추, 근대, 토마토, 엔디브 비트, 시금치, 당근 녹색꽃양배추, 양배추, 꽃양배추, 오이, 20일무, 호박, 딸기

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피해를 입은 고추잎의 피해증상 (아황산가스) 홍콩야자 나무가 가온기 가스에 노출되어 잎이 모두 낙엽된 줄기의 모양 (아황산가스) 비닐하우스내에서 가온기가스에 의하여 피해를 입은 고추잎의 피해증상 (아황산가스) 참고자료 : 농진청 홈페이지 (http://www.rda.go.kr 내) 영농기술보급>농업기술정보>농업환경>농작물오염> 39

대기오염 피해 대책 오염지역 회피 저항성 작물의 선택 녹지공간의 설치 오염공기의 확산 방지

습도 대기중의 수분함량 높은 습도기공폐쇄탄산가스의 유입 차단광합성량 감소 시설내 높은 습도: 광합성량 감소, 병발생 증가

바람(공기의 이동) 장점 단점 - 이산화탄소농도 일정, 유해가스농도 감소 또는 제거 - 잎을 동요시켜 수광량 증대 증산작용 촉진, 다습시 발생하는 병해 감소, 수확물 건조 실내기온 하강, 꽃가루 매개 단점 불필요한 건조 기계적 상처, 도복, 낙화, 낙과 (강풍시) 호흡증대, 광합성감퇴, 건조 피해 잡초종자 및 병원균 전파

공기환경의 관리 노지재배 대기의 환경에 크게 주목하지 않음 방풍벽/방풍림 설치(바람피해예방) 시설재배 탄산가스 농도조절 유해가스 배출 공중습도의 관리

시설내 탄산가스 농도조절 시설내 탄산가스 농도 일변화:야간에 높음(특히 일출 전), 주간에 낮음 주간에 외부로부터의 공급이 차단된 상태에서 광합성이 활발히 이루어지면 탄산가스의 농도 크게 떨어짐 탄산가스 시비: 주로 액화탄산가스 이용, 하루중 탄산가스농도가 급격히 떨어지는 오전중에 800~1000 ppm을 목표로 시비

환기의 중요성 탄산가스의 공급 시설 내 습도 조절:인공 관수, 밀폐된 환경에 의한 습도 상승광합성 억제, 병발생률 상승 유해가스의 배출: 아황산 가스와 일산화탄소(난방기의 불완전연소에 의함), 암모니아가스와 아질산 가스(토양 유기물의 분해과정에 의함) # 시설 내 가장 중요한 공기환경 관리기술