제 4 장 원예식물과 환경 1. 온도환경 2. 광 환경 3. 토양환경 4. 수분환경 5. 공기환경 1. 온도환경 2. 광 환경 3. 토양환경 4. 수분환경 5. 공기환경.

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1 제 4 장 원예식물과 환경 1. 온도환경 2. 광 환경 3. 토양환경 4. 수분환경 5. 공기환경 1. 온도환경 2. 광 환경 3. 토양환경 4. 수분환경 5. 공기환경

2 1) 온도의 개념 - 기온, 지온, 수온 ▶ 유효온도 : 식물의 생육이 가능한 온도의 범위 (5-50 ℃ ) ▶ 최저온도 : 식물이 생육 가능한 가장 낮은 온도  저온장해 탄수화물이나 원형질 합성이 원할하지 못함 ▶ 최적온도 : 식물이 생육에 가장 적합한 온도 (= 생육적온 ) 모든 대사작용이 가장 활발, 탄수화물 축적이 높고 생육이 가장 좋음  생산율 증가 ▶ 최고온도 : 식물이 생육 가능한 가장 높은 온도  고온장해 기공이 폐쇄, 광합성 작용 감소 - 일교차 : 주간 고온  광합성 촉진, 야간저온  호흡억제 - DIF (difference between day and night temperature) : 초장과 개화조절 1) 온도의 개념 - 기온, 지온, 수온 ▶ 유효온도 : 식물의 생육이 가능한 온도의 범위 (5-50 ℃ ) ▶ 최저온도 : 식물이 생육 가능한 가장 낮은 온도  저온장해 탄수화물이나 원형질 합성이 원할하지 못함 ▶ 최적온도 : 식물이 생육에 가장 적합한 온도 (= 생육적온 ) 모든 대사작용이 가장 활발, 탄수화물 축적이 높고 생육이 가장 좋음  생산율 증가 ▶ 최고온도 : 식물이 생육 가능한 가장 높은 온도  고온장해 기공이 폐쇄, 광합성 작용 감소 - 일교차 : 주간 고온  광합성 촉진, 야간저온  호흡억제 - DIF (difference between day and night temperature) : 초장과 개화조절 1. 온도환경

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4 원예식물의 생육온도 ( ℃ )℃ )

5 2) 생육과 온도 ▶ 호흡작용 : (1) 생육 적온 - 광합성 적정온도 : 15-35 ℃ - 열대식물 : 35 ℃ - 온대식물 : 25 ℃ - 음지식물 및 월동식물 : 15 ℃ (2) 온도와 호흡 - 야간 적정 저온 유지 중요  동화물질 소모 억제 (1) 생육 적온 - 광합성 적정온도 : 15-35 ℃ - 열대식물 : 35 ℃ - 온대식물 : 25 ℃ - 음지식물 및 월동식물 : 15 ℃ (2) 온도와 호흡 - 야간 적정 저온 유지 중요  동화물질 소모 억제

6 원예식물의 주 · 야간 생육 적온

7 (2) 지온과 식물생육 ▶ 발아, 뿌리활동, 양 · 수분의 흡수에 영향 ▶ 토양미생물 활동, 유기물의 분해, 질산화 작용, 공중질소고정 ▶ 지온 ( 근권 온도 ) 이 낮은 경우 - 뿌리호흡 저하  생장과 기능이 저하 - 근계의 발달이 빈약 - 양 · 수분의 흡수범위가 낮아진다 - 뿌리에서 사이토카닌의 합성 억제 - 미생물의 활동 둔화 - 정식 후 활착이 늦다 - 줄기신장의 둔화 ▶ 적정 지온 : 채소류  15-20 도, 낙엽과수류 월동 후 : 10 도 ▶ 지온 조절 : 투명 비닐멀칭과 짚 멀칭 (2) 지온과 식물생육 ▶ 발아, 뿌리활동, 양 · 수분의 흡수에 영향 ▶ 토양미생물 활동, 유기물의 분해, 질산화 작용, 공중질소고정 ▶ 지온 ( 근권 온도 ) 이 낮은 경우 - 뿌리호흡 저하  생장과 기능이 저하 - 근계의 발달이 빈약 - 양 · 수분의 흡수범위가 낮아진다 - 뿌리에서 사이토카닌의 합성 억제 - 미생물의 활동 둔화 - 정식 후 활착이 늦다 - 줄기신장의 둔화 ▶ 적정 지온 : 채소류  15-20 도, 낙엽과수류 월동 후 : 10 도 ▶ 지온 조절 : 투명 비닐멀칭과 짚 멀칭

8 (3) 온도와 휴면 ▷ 고온성 휴면작물 : 상추, 마늘, 양파, 튤립 ▷ 저온성 휴면작물 : 딸기, 포도, 사과, 철쭉, 라일락 등 ▷ 종자휴면타파 : 일정기간 저온처리 ( 노천매장 ) 사과, 복숭아, 주목, 찔레, 쥐똥나무 등 ▷ 저온휴면타파 : 온대수목 눈 낙엽과수  겨울 적당한 추운 지역에서만 재배가 가능 ▷ 고온 휴면타파 : 포도 휴면 눈 45-50 ℃의 열풍, 열수 처리 - 백합 : 45 ℃ 온탕에서 60 분, 50 ℃ 온탕 15 분  휴면타파 (3) 온도와 휴면 ▷ 고온성 휴면작물 : 상추, 마늘, 양파, 튤립 ▷ 저온성 휴면작물 : 딸기, 포도, 사과, 철쭉, 라일락 등 ▷ 종자휴면타파 : 일정기간 저온처리 ( 노천매장 ) 사과, 복숭아, 주목, 찔레, 쥐똥나무 등 ▷ 저온휴면타파 : 온대수목 눈 낙엽과수  겨울 적당한 추운 지역에서만 재배가 가능 ▷ 고온 휴면타파 : 포도 휴면 눈 45-50 ℃의 열풍, 열수 처리 - 백합 : 45 ℃ 온탕에서 60 분, 50 ℃ 온탕 15 분  휴면타파 과 실과 실저온요구시간 아몬드 복숭아 사과 배 0-800 100-1,250 200-1,400 휴면타파에 필요한 저온처리시간 (7 도 이하 )

9 (4) 춘화현상 (Vernalization) ▷ 식물이 온도자극 ( 저온 ) 에 의하여 화아분화 또는 발아가 촉진되는 현상 ▷ 저온 감응 부위 : 줄기의 생장점, 종자의 배 ▷ 저온 감응  버날린 (vernalin) 의 화아형성 물질 생성 - 종자춘화형 : 종자상태에서 저온 감응 예 ) 무, 배추 - 녹식물 춘화형 : 식물체가 어느 정도 생장하여 녹식물상태가 된 이후 저온 감응 예 ) 당근, 양배추, 꽃양배추, 양파 (4) 춘화현상 (Vernalization) ▷ 식물이 온도자극 ( 저온 ) 에 의하여 화아분화 또는 발아가 촉진되는 현상 ▷ 저온 감응 부위 : 줄기의 생장점, 종자의 배 ▷ 저온 감응  버날린 (vernalin) 의 화아형성 물질 생성 - 종자춘화형 : 종자상태에서 저온 감응 예 ) 무, 배추 - 녹식물 춘화형 : 식물체가 어느 정도 생장하여 녹식물상태가 된 이후 저온 감응 예 ) 당근, 양배추, 꽃양배추, 양파

10 (5) 온도와 개화 ▷ 저온처리 후 개화 ( 월동채소 ) 마늘, 딸기, 온대과수, 화목류, 추식구근, 추파일년초 ▷ 저온처리로 촉성재배 - 딸기 고랭지육묘 및 냉장묘 처리 - 구근 냉장처리 ▷ 고온 및 변온처리  개화촉진 - 고온 : 상추 - 변온 : 백합, 튤립 (30 ℃ -> 15 ℃ -> 2 ℃ ) ▷ 박과 작물 성별에 영향 - 고온  수꽃 착생 - 저온  암꽃 착생 (5) 온도와 개화 ▷ 저온처리 후 개화 ( 월동채소 ) 마늘, 딸기, 온대과수, 화목류, 추식구근, 추파일년초 ▷ 저온처리로 촉성재배 - 딸기 고랭지육묘 및 냉장묘 처리 - 구근 냉장처리 ▷ 고온 및 변온처리  개화촉진 - 고온 : 상추 - 변온 : 백합, 튤립 (30 ℃ -> 15 ℃ -> 2 ℃ ) ▷ 박과 작물 성별에 영향 - 고온  수꽃 착생 - 저온  암꽃 착생  온대과수 : 사과, 배, 복숭아  화목류 : 벚나무, 철쭉, 개나리  추식구근 : 튤립, 수선화, 백합, 프리지아  추파일년초 : 팬지, 로벨리아, 패츄니아, 풍선꽃  온대과수 : 사과, 배, 복숭아  화목류 : 벚나무, 철쭉, 개나리  추식구근 : 튤립, 수선화, 백합, 프리지아  추파일년초 : 팬지, 로벨리아, 패츄니아, 풍선꽃

11 3) 저온과 고온장해 (1) 저온장해  냉해 (chilling injury, 冷害 ) : 영상의 저온 (0-15 ℃ ) 에서 발생 - 세포막의 상전환 - 세포질 누출 - 원형질 분리 - 광합성 감소 - 물질대사 교란 - 독성물질 축적 - 착과 불량 - 잎과 과실에 반점 - 생장 정지  동해 (freezing injury) : 영하의 온도에 의한 피해 - 원형질막 파괴  세포고사 - 세포간격 결빙  세포의 수분 고갈  세포벽을 압박  조직 고사 (1) 저온장해  냉해 (chilling injury, 冷害 ) : 영상의 저온 (0-15 ℃ ) 에서 발생 - 세포막의 상전환 - 세포질 누출 - 원형질 분리 - 광합성 감소 - 물질대사 교란 - 독성물질 축적 - 착과 불량 - 잎과 과실에 반점 - 생장 정지  동해 (freezing injury) : 영하의 온도에 의한 피해 - 원형질막 파괴  세포고사 - 세포간격 결빙  세포의 수분 고갈  세포벽을 압박  조직 고사

12 (2) 고온장해 - 광합성 억제  생장억제 - 호흡증가  동화물질 소모 증가 - 단백질 변성  효소활성 저하  대사작용 교란 - 독성물질 체내 축적  장해증상 - 일소현상, 발아불량, 결구장해, 착과불량 - 조기추대, 품질저하 (2) 고온장해 - 광합성 억제  생장억제 - 호흡증가  동화물질 소모 증가 - 단백질 변성  효소활성 저하  대사작용 교란 - 독성물질 체내 축적  장해증상 - 일소현상, 발아불량, 결구장해, 착과불량 - 조기추대, 품질저하

13 ▶ 지표면에 도달하는 태양광선 : 47 % ▶ 광합성에 의한 식물의 태양 에너지의 이용 : 2-4% ▶ 생육이 빈약한 작물 : 0.5-1% ▶ 식물 생육에 영향을 주는 광 환경 : 광질, 광도, 일장 ▶ 지표면에 도달하는 태양광선 : 47 % ▶ 광합성에 의한 식물의 태양 에너지의 이용 : 2-4% ▶ 생육이 빈약한 작물 : 0.5-1% ▶ 식물 생육에 영향을 주는 광 환경 : 광질, 광도, 일장 2. 광 환경 ( 광도, 일장, 광질 )

14 1) 광선의 종류 (1) 전자기파 : 전자파, 적외선, 가시광선, 자외선, X- 선, 감마선, 우주선 ▶ 가시광선 : 인간에게 시감을 주는 파장 390 - 780nm 자색, 청색, 녹색, 황색, 주황색, 적색 ▶ 자외선 : 10nm ~ 380nm - 근자외선 : 290nm ~ 380nm - 원자외선 : 190nm 이하 ▶ 적외선 : 800nm – 1000um 이하 - 근적외선 : 30um 이하 - 원적외선 : 30um 이상 ▶ 가시광선 : 인간에게 시감을 주는 파장 390 - 780nm 자색, 청색, 녹색, 황색, 주황색, 적색 ▶ 자외선 : 10nm ~ 380nm - 근자외선 : 290nm ~ 380nm - 원자외선 : 190nm 이하 ▶ 적외선 : 800nm – 1000um 이하 - 근적외선 : 30um 이하 - 원적외선 : 30um 이상

15 2) 광과 작물생육 (1) 광질 ▶ 태양광 : 자외선, 가시광선, 적외선 ▶ 가시광선 - 적색광 : 광합성과 일장반응 주도 식물생육에 가장 유효 - 근적외선 : 식물의 신장, 열 동반 - 근자외선 : 식물 신장 억제, 과일착색, 화색 촉진 2) 광과 작물생육 (1) 광질 ▶ 태양광 : 자외선, 가시광선, 적외선 ▶ 가시광선 - 적색광 : 광합성과 일장반응 주도 식물생육에 가장 유효 - 근적외선 : 식물의 신장, 열 동반 - 근자외선 : 식물 신장 억제, 과일착색, 화색 촉진

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18 ▶ Phytochrome ( 색소단백질 ) - 적색광 (660nm) 흡수  활성형 (Pfr) 로 전환 - 근적색광 (730nm) 흡수  불활성형 (Pr) 변화 광발아성 종자 ( 상추 ) : 적색광  발아촉진 근적색광  발아억제 ▶ 카로티노이드계 색소 - 청색광  생성촉진 - 안토시안계 (nasunin: 가지 ) 자외선에서 잘 발현 - 자색양배추 450-690nm, 갓 710nm, 적색 순무우 725nm 착색 촉진 ▶ Phytochrome ( 색소단백질 ) - 적색광 (660nm) 흡수  활성형 (Pfr) 로 전환 - 근적색광 (730nm) 흡수  불활성형 (Pr) 변화 광발아성 종자 ( 상추 ) : 적색광  발아촉진 근적색광  발아억제 ▶ 카로티노이드계 색소 - 청색광  생성촉진 - 안토시안계 (nasunin: 가지 ) 자외선에서 잘 발현 - 자색양배추 450-690nm, 갓 710nm, 적색 순무우 725nm 착색 촉진

19 (2) 광도 - 광보상점 : 광합성에 의한 이산화 탄소 흡수량과 호흡작용에 의한 이산화 탄소 방출량이 같아지는 시점 외견상 광합성 = 0 - 광포화점 : 광도가 증가함에 따라 광합성이 계속 증가 어느 시점에 이르면 더 이상 광합성이 증가하지 않는 시점 (2) 광도 - 광보상점 : 광합성에 의한 이산화 탄소 흡수량과 호흡작용에 의한 이산화 탄소 방출량이 같아지는 시점 외견상 광합성 = 0 - 광포화점 : 광도가 증가함에 따라 광합성이 계속 증가 어느 시점에 이르면 더 이상 광합성이 증가하지 않는 시점

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21 ▶ 광도가 낮은 경우  광합성 감소  식물 도장 - 줄기가 가늘어지고, 마디 사이는 길어진다. - 잎은 넓어지지만, 엽육이 얇아진다. - 내부 : 책상조직의 부피가 작고 엽록체수가 감소 - 결구가 늦고, 근계의 발달이 나쁘며, 인경비대가 불량 - 꽃눈의 발달이 나쁘고, 착과, 착색, 과실의 비대가 불량 ▶광도가 너무 높은 경우 - 식물이 스트레스를 받고 생육이 위축 - 엽소현상 발생 - 흐린날이 계속되다 갑자기 맑은 날이 되도 엽소현상 발생 ▶ 광도가 낮은 경우  광합성 감소  식물 도장 - 줄기가 가늘어지고, 마디 사이는 길어진다. - 잎은 넓어지지만, 엽육이 얇아진다. - 내부 : 책상조직의 부피가 작고 엽록체수가 감소 - 결구가 늦고, 근계의 발달이 나쁘며, 인경비대가 불량 - 꽃눈의 발달이 나쁘고, 착과, 착색, 과실의 비대가 불량 ▶광도가 너무 높은 경우 - 식물이 스트레스를 받고 생육이 위축 - 엽소현상 발생 - 흐린날이 계속되다 갑자기 맑은 날이 되도 엽소현상 발생

22 위도별. 겨절별 일장 변화 - 적도지방 : 12 시간 일정 - 위도가 높을수록 낮시간 길어지고 밤은 짧아짐 - 우리나라 : 하지 16 시간, 동지 10 시간 (3) 일장 ( 日長, day length) : 하루 낮의 길이 ▶일장 반응 ( 광주성, 일장효과 ) : 일장에 따라 다양한 생육반응 특히, 개화반응을 일으킴 ▶ 자연일장은 계절과 위도에 따라 달라짐 ( 그림 ) ▶ 한계일장 : 일장반응을 일으키는 경계일장 ▶ 일장반응에 따른 식물분류 - 장일성식물 : 한계일장보다 긴 일장에서 개화 - 단일성식물 : 한계일장보다 짧은 일장에서 개화 - 중성식물 : 일장에 관계없이 개화 ▶ 일장감응부위 : 어린 잎 광 -> 잎 -> 플로리켄 화성물질 생성 -> 생장점 이동 -> 화아분화 유기 (3) 일장 ( 日長, day length) : 하루 낮의 길이 ▶일장 반응 ( 광주성, 일장효과 ) : 일장에 따라 다양한 생육반응 특히, 개화반응을 일으킴 ▶ 자연일장은 계절과 위도에 따라 달라짐 ( 그림 ) ▶ 한계일장 : 일장반응을 일으키는 경계일장 ▶ 일장반응에 따른 식물분류 - 장일성식물 : 한계일장보다 긴 일장에서 개화 - 단일성식물 : 한계일장보다 짧은 일장에서 개화 - 중성식물 : 일장에 관계없이 개화 ▶ 일장감응부위 : 어린 잎 광 -> 잎 -> 플로리켄 화성물질 생성 -> 생장점 이동 -> 화아분화 유기

23 ▣ 일장조건의 영향 ▷ 단일조건 - 휴면유기 ( 낙엽과수, 화목류, 딸기, 구근베고니아, 다알리아 ) - 감자의 괴경 형성 - 오이의 암꽃착생 촉진 ▷ 장일조건 - 마늘, 양파의 인경비대촉진 - 오이 수꽃 착생 촉진 ▣ 일장조건의 영향 ▷ 단일조건 - 휴면유기 ( 낙엽과수, 화목류, 딸기, 구근베고니아, 다알리아 ) - 감자의 괴경 형성 - 오이의 암꽃착생 촉진 ▷ 장일조건 - 마늘, 양파의 인경비대촉진 - 오이 수꽃 착생 촉진