[전북 김제 스마트팜 혁신밸리] 4주차 - 아홉째 날 10/17 작물의 양수분 관리 / 광합성과 식물의 호흡

10월 17일 (화)

<9:00~13:00>

사주차의 첫 번째 수업은 작물의 양수분 관리에 대하여 학습했습니다.

앞부분의 사과와 관련된 내용을 먼저 수업을 진행을 하셨는데, 토마토 농가에도 같은 기술을 적용했다는 설명을 위해 빌드업을 하신 게 아닐까 생각이 들었습니다!

제가 정리를 하기엔 강의 내용이 큼직한 내용을 다루셔서 이번 정리는 다소 미숙할 것 같다는 말씀을 먼저 드리며 앞쪽 사과에 관련된 부분을 제외하고 토마토와 관련된 강의 정리 시작해 보겠습니다!

토마토를 재배하는 곳이지만, 12월~1월 광량을~1월 광량을 늘리기 위해사과 농장처럼 브이자로 재식 밀도를 늘림

줄기의 직경이 온도계.

줄기가 굵으면 온도가 낮고, 줄기가 가늘면 온도가 높다는 뜻.

줄기가 0.9~1.2cm 적정

색이 까맣게 되면 저온, EC 높고, 함수율 낮다는 뜻. 

색이 연하면 고온, EC 낮고, 함수율 높다는 뜻.

[사진 1] 파프리카에 염화칼슘을 3주 정도 된 과일에 살포를 하니 배꼽썩이과가 25%가 줄어듦. 큰 과일에는 효과가 없었음.

남쪽은 일소과⭕️, 북쪽은 일소과❌

측지로 그늘을 만들어줘서 우산을 만들어 차광을 해주기!

[사진 2] 그물과는 고온에 의해 생김.

대저 지역은 EC가 높아서 잎의 가장자리가 타 버림. 그러나 토사마라는 종은 대저지역의 EC가 높은 물에서(염류에) 적응을 잘함. 당도가 10.6 브릭스가 나옴.

같은 종이더라도 양액재배로 EC를 2.5~2.8로 재배하면 토사마를 키우면 크기가 다르게 자라고, 토양에서 기른 토마토는 작게 자람. 같은 광합성을 해도 양액재배는 싱겁고 토양은 달게 나옴. 당도는 같지만 크기가 작은 게 더 맛이 있음.

짭짤이 토마토는 크게 가 크면 가격이 좋지 않음 3번 사진과 130g 사이즈가 가격도 좋고 맛이 좋음.

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<13:00~14:00>

점심으로 나온 미니 돈가스와 카레! 맛있게 잘 먹었습니다.😋

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<14:00~18:00>

두 번째 수업 시간에는 구양규교수님의 광합성과 식물의 호흡에 대한 수업이 진행되었습니다.

수업 시작 전에 책 3권을 추천해 주셔서 사진으로 남겨 보았습니다.🙂

 

광의 종류는 자연광(Natural light)과 인공광이 있는데 인공광(Artificial light) 두 가지가 있는데,

인공광은 자연광으로 부족되기 쉬운 광을 보충할 때 사용을 한다.

태양에너지는 잎에 의해 찬수화물로 전환이 되는데 총 입사에너지 중에서 5%만이 탄수화물로 전환이 됨.

호박, 토마토와 같은 작물은 뒷면에 대부분 기공수가 분포되어 있고, 앞면에도 약간 분포되어 있음.

광도(light intensity)

광도는 식물의 광합성을 지배하는 주요 요인인데, 광도가 증대될수록 동화량은 증가.

온도, 탄산가스, 수분등의 조건들이 갖추어지면 어느 범위 내에서는 광 비례하여 광합성 증가 됨.

*동화량 : 식물이 생성해 내는 당류

광보상점(light compensation point)

광도가 증대되어도 광합성이 증가하지 않게 되는 시점의 광도 → 광 포화점이 높은 작물은 대표적으로 가지, 고추, 토마토 등이 있음

광포화점(light saturation)

광도가 증대되어도 광합성이 증가하지 않게 되는 시점의 광도를 광포화점이라고 함.

*엽채소류 보다 과채류가 광포화점이 높음. 대표적으로 가지, 고추, 토마토 등을 들 수 있음.

엽면적 지수(leaf area index, LAI)

단위면적당 엽면적을 엽면적 지수라고 함. 엽면적 지수가 어느 한계를 넘으면 순동화량(net assimilation amout)은 더 이상 증가하지 않는다.

 

CO₂ 농도 조절

① 광합성과 CO₂ 농도

CO₂ 농도 및 온도가 광합성량에 미치는 영향 ▶일출 시 광합성 多

② 시설 내 CO₂ 환경

하우스 내 CO₂ 농도는 낮에 극히 낮아지고 밤에는 대기 중보다도 높아지게 됨.

일출과 함께 CO₂농도는 2시간 만에 200ppm 이하로 낮아질 때 환기창 창을 열어 대기 중의 CO₂유입.

③ 시설 내 CO₂ 농도 조절

 1) CO₂ 시용 : 지상부 생장뿐 아니라 지하부의 뿌리 생장 촉진 효과를 가져옴.

 2) 엽채소류 : 1,500~2,500ppm, 근채류: 1,000~3,000ppm, 오이와 단고추 : 800~1,500ppm, 토마토와 멜론: 500~1,000ppm.

 3) 일출과 함께 단시간 시용과 장기간 시용하는 방법 :  장시간 시용하는 것이 수량증대 효과가 있으나, 경제적인 측면을 고여해야 함.

▶ 낮에는 창문을 열어서  CO₂가 들어오게 하고, 겨울에는 CO₂를 시비함.

 

물의 흡수와 배출

수분포텐셜(water potential)

물은 수분포텐셜이 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 이동하며 수분포텐셜이 구배에 따라 토양수분이 식물체로 이동하는 것이 바로 수분의 흡수이다.

* 단위는 MPa, 메가 파스칼이라 읽고, 어떠한 경우에도 마이너스 값을 띤다.

 

 

 

 

 

 

 

수분 포텐셜 높은 곳 → 낮은 곳

토양 → 뿌리 → 줄기 → 잎 → 공기

　 　 　 　 　 　 　 　    └(증산)┘

 

 

 

 

 

 

 

토양 → 작물 → 대기 사이에는 수분 포텐셜 구배가 형성되어 물이 끊임없이 이동.

증산 (Transpiration) : 식물이 체표에 0서 물이 기화하여 방산되는 것을 증산 90% 이상이 기공을 통해 방출.

* 물을 끌고 오면서 양분을 끌고 옴.

오이의 광 보상점은 1 klux, 광포화점은 55 klux

< 광합성과 호흡과정>	광합성	호흡
시기	빛이 있는 동안(낮)	항상(낮과 밤)
장소	엽록체	모든 세포
기체교환	이산화탄소 흡수, 산소방출	이산화탄소 방출, 산소흡수
물질변화	무기물 → 유기물	유기물 → 무기물
에너지변화	에너지 저장	에너지 방출

 

[1772년] 프리스틀리의 실험

㉮ 밀폐관 유리종 속에 식물만 두면 죽는다.

㉯ 생쥐(동물)만 두어도 곧 죽는다.

㉰ 식물과 생쥐를 함께 두면 모두 산다.

▶ ㉮의 경우에는 CO₂가 없기 때문에 식물이 죽고, ㉯의 경우에는 산소가 없어 동물이 죽고, ㉰의 경우에는 CO₂와 산소가 공급이 되기 때문에 둘 다 살 수 있다.

 

[1779년] 잉겐하우즈의 실험

밀폐관 유리종 속에 식물과 쥐를 가두고 ㉮실험군에는 빛을 계속 넣고, ㉯실험군에는 빛이 들어가지 않게 덮개를 덮어준다.

▶ ㉯실험군은 식물이 광합성을 하지 못해 나무가 산소방출을 하지 못하고, 그로 인해 생쥐가 죽게 된다.

 

광합성

잎은 광합성의 주요한 장소이다.

이산화탄소 + 물

→ 빛 에너지, 엽록소

포도당 + 산소

이산화탄소(대기) + 물(뿌리)

→ 광, 온도 및 양분

탄수화물(이동 및 이용) + 산소(대기방출)

 

광합성의 원리

광합성(탄산 동화작용) 이란?

· 대기 중 : 이산화탄소

· 뿌리 : 물(무기물)

· 광의 복사에너지를 이용하여 에너지가 풍부한 유기물인 탄수화물을 합성하는 작용

· 광, 적절한 온도, 이산화탄소, 물 등을 이용하여 탄수화물을 합성하는 작용

공기중 이산화탄소
↓
물 + 이산화탄소	→	포도당	→	녹말	→	포도당
		산소	→	→	→	산소

* 포도당 ->>>> 탄수화물

▶광합성을 잘하기 위해선 광, 온도, 이산화탄소, 물 및 양분이 필요함.

광합성은 대부분의 작물의 경우 오전 중에 60~70%가 진행됨.

직사광보다 산란광이 광합성이 더욱 잘되기 때문에 산란광 유리를 써야 함.

온도가 증가하면 호흡량이 증가 ▷ 밤 온도 낮게 관리해야 함.

온도가 높고 이산화탄소가 많아야 광합성이 잘 됨.

 

엽록체의 구조

빛과 물을 이용하는 명반응(광작용-light reaction) : 틸라코이드

이산화탄소를 이용한 암반응(합성작용-dark reaction) : 스트로마

 

엽록소의 구조

포르피린 고리 가운데에 마그네슘(Mg²+)이 있고, 마그네슘은 4개의 질소와 결합, 꼬리 부분은 다수의 탄소와 수소로 구성, 질소가 부족할 경우 잎은 엽록소가 부족하게 되어 연한 녹색을 띰

 

기공이 열리면 물과 칼륨이 들어오고, 물이나 칼륨이 빠질 때 기공이 닫히는데, 기공이 닫힐 때 광합성이 일어남.

기공개폐와 관련된 호르몬 : ABA

ABA(가을) : 스트레스를 받으면 생기는 호르몬, 휴면을 유도하고 생장을 억제, 기공을 닫는 역할을 함.

GAB(지배르닌 / 봄) : 휴면타파

수분 부족→ABA 뿌리형성→기공에 닿음→기공이 닫힘→광합성 속도 감소.

▶식물이 건조하면 기공이 닫힘.

 

호흡

광합성으로 얻은 것을 분해하는 것.

▶산소와 물을 이용하여 탄수화물을 분해해서 에너지를 얻고 이산화탄소를 방출
광합성은 낮에만 이루어지고, 호흡은 항상 일어남
광합성과 호흡의 조화

탄수화물(광합성) + 물(뿌리) + 산소(대기) → 물 + 이산화탄소
> 확인> 물과 이산화탄소로 바뀔 때 온도 및 양분이 필요하고
에너지를 방출하고, 물과 이산화탄소는 대기 중으로 나감.

호흡의 특성
· 호흡은 온도만 관여하기 때문에 야간온도를 낮춰줘야 함.

· 호흡은 광합성과 달리 온도가 높을수록 빨라짐.
· 호흡은 광합성에서 만들어진 것을 소모함.
· 광합성을 많이 하면 호흡도 많이 하는 것이 좋고, 적게 하면 호흡도 적게 해야 함.
· 뿌리에서 일어나는 호흡은 부족하기 쉬우므로 주의해야 함. 뿌리의 호흡이 부족하면 양수분 흡수가 나쁨.

· 호흡이 빨라지면 작물의 활력이 높아져서 생장속도가 빨라짐.

 

야간 온도가 높아서 호흡이 많아지면 체내에 축적해 둔 광합성산물이 소비되는 동시에 생장하게 되므로 생장 속도가 빠르고 영양생장이 강해짐.

흐리면 광합성은 안되지만 호흡은 계속되므로 생장이 나빠짐.

대기 중 상대습도가 아주 높으면 광합성은 적지만 호흡에는 상관이 없어서 순광합성량이 줄어들어 생장이 나빠짐.

 

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이번 포스팅에서는 아홉째 날에 대해 포스팅하였는데요, 다음 포스팅에서는 열 번째 날에 대해 포스팅하겠습니다.
혹시 포스팅된 글 중 틀린 부분이 있을 시, 말씀해 주시면 수정할 테니 어떤 피드백이든 좋습니다.🙆🏽‍♀️
긴 글 읽어주셔서 감사합니다!
궁금한 사항은 댓글 남겨주시면 답변드리겠습니다. :)