네이버 카페 '지성아빠의 나눔세상' 에서 제가 2021년부터 연재하던 글입니다.
여기로 복사해서 옮겨옵니다.
[ 머리말 ]
식물은 햇빛과 물,공기,흙에서 필요한 모든 양분을 얻습니다. 그렇게 진화해 왔습니다.
그럼에도 우리가 비료를 사용하는 이유는
1. 땅이 감당할 수 없을만큼 밀식 재배를 하기 때문이고
2. 유기물(곤충의 사체, 식물의 잔사와 부산물)이 땅으로 돌아갈 길을 막기 때문입니다.
넣는 것은 쉽지만 빼는 것은 아주 어렵습니다.
과한 것은 모자란 것보다 못합니다.
백 명의 농부에게는 백 가지의 다른 농사법이 필요합니다.
이 글이
무엇을 구입해서 어떻게 더 넣어줄까 하는 고민이 아닌
보다 더 균형있는 생태계와 건강한 환경을 만드는
본인만의 농사법에 대한 고민의 시작이 되기를 희망합니다.
그 시작은 자신이 키우는 식물을 잘 아는 것이겠죠.
이전 게시글을 먼저 읽고 이 글을 읽으시면 이해하는데 도움이 됩니다.
[ 광합성 ]
지난 게시글에서 식물에게 필요한 필수원소에 대해 알아봤습니다.
그 중에서 우리가 따로 공급하지 않는 원소가 있습니다. 바로 수소(H), 탄소(C), 산소(O) 입니다.
왜 따로 공급하지 않는가 하면 물과 공기중에서 쉽게 얻을 수 있는 것들이기 때문입니다.
이 원소들은 생명을 이루는 기본 원소들이고, 생명활동에 필요한 에너지를 만드는 기본이 되기도 합니다.
1. 광합성이 뭐죠?
- 이산화탄소 + 물 + 빛 ⇒ 포도당 + 산소 + 물
기공을 통해 이산화탄소를 받고, 뿌리를 통해 물을 받아서 엽록체에서 빛과 반응시킵니다.
만들어진 포도당은 체관을 통해 필요한 곳으로 이동되고, 산소는 다시 기공을 통해서 내보냅니다.
2. 기공(Stomata)은 많은 일을 하는군요.
뿌리에서 올라온 물을 다시 수증기 형태로 밖으로 내뿜는 역할도 하고
광합성 할 때마다 부족해지는 이산화탄소를 세포 안으로 넣는 역할도 하고
광합성으로 만들어진 산소를 밖으로 내보내는 역할도 합니다.
기공은 기공을 이루는 세포가 물을 먹으면 열립니다.
물을 어떻게 먹을까요?
바로 칼륨(K)이 그 역할을 합니다. 저번 게시글에서 삼투압과 칼륨에 대해서도 이야기 했었죠.
빛과 같은 자극이 생기면 여러가지 화학반응에 의해서 칼륨이 세포 속으로 모이게 되고
삼투압으로 인해서 주변세포의 물을 흡수합니다. 물을 흡수해서 부풀면 문이 열리거든요.
3. 탄수화물
갑자기 왜 탄수화물 이야기를 하냐면, 광합성의 결과물이 탄수화물 이기 때문입니다.
포도당은 탄수화물이거든요.
탄수화물은 대부분 생명체의 중요한 에너지원으로 쓰입니다.
우리가 먹는 쌀밥이 탄수화물인것은 잘 아실텐데, 어떤 종류들이 있는지는 잘 모르실겁니다.
▶ 탄수화물은 수소(H), 탄소(C), 산소(O) 원자로 구성된 생체분자를 말합니다.
포도당의 구조를 기본으로 하는 '당' 과 같은 뜻으로도 쓰입니다.
탄수화물은 단당류, 이당류, 올리고당 및 다당류로 구분됩니다.
- 단당류 : 탄수화물의 가장 기본적인 단위입니다. 포도당, 과당 등이 단당류입니다.
- 이당류 : 두 개의 단당류가 결합해서 만들어집니다. 설탕, 엿당, 젖당 등이 이당류입니다.
- 다당류 : 열 개 이상 혹은 더 많은 단당류가 결합해서 만들어집니다. 녹말(전분), 셀룰로스, 키틴 등이 다당류입니다.
▶ 다당류 중에서 녹말(전분)은 식물이 에너지를 저장하는 형태입니다.
감자, 고구마, 쌀, 옥수수 등에 많이 있는 녹말은
식물이 광합성을 통해 만들어진 포도당을 저장 다당류 형태로 만든 것입니다.
물론 세포벽을 만드는 중요한 물질인 셀룰로스도 다당류 입니다. 구조 다당류 라고 부릅니다.
이 모든것이 광합성을 통해 만들어지는 탄수화물입니다.
4. 잎은 왜 녹색이죠?
빛을 받아들이는 엽록체 내의 엽록소가
주로 적색광과 청색광을 흡수하고 녹색을 반사 또는 투과하기 때문에 녹색으로 보입니다.
적색광과 청색광이 광합성에서 제일 많이 쓰이는 빛입니다.
물론 파장에 따른 색깔 변화가 단계적으로 딱딱 나뉘지는 않습니다. 대략 그렇다는 뜻입니다.
<왼쪽은 파장별 빛 흡수율, 오른쪽은 파장별 광합성 효율을 나타냅니다>
엽록소도 종류가 있고, 식물에 따라서, 엽록소의 종류에 따라서, 주로 흡수하는 빛의 파장이 달라집니다.
햇빛을 대신해서 LED 로 식물을 재배하는 분들도 계시더군요.
재배하는 식물이 어떤 종류의 빛을 좋아하는지,
빛 파장의 종류에 따라 어떤 증상이 일어나는지 알아보는 것도 좋겠습니다.
| < 광선의 파장별 식물 생육에 대한 작용 > | |||
| 파장 ( nm ) | 광선종류 | 주요 작용 및 용도 | |
| 자외선 | 100~280 | 자외선 C | 주방기구 소독용, 인체에 유해 |
| 280~315 | 자외선 B | 작물 생육 억제 및 형태 변화 | |
| 315~380 | 자외선 A | 작물 생육에 큰 영향 없음, 건강선(선탠 효과) | |
| 가시광선 | 380~400 | 보라색 | 파장이 가장 짧은 가시광선, 뚜렷한 작용 없음 |
| 400~420 | 남색 | 보라색 광선과 비슷함 | |
| 420~470 | 청색 | 작물의 형태 및 생육변화에 뚜렷한 영향 | |
| 470~570 | 녹색 | 안전광이라 불림, 특별한 작용 없음 | |
| 570~610 | 노란색 | 광합성 효과 중간, 특별한 작용 없음 | |
| 610~650 | 주황색 | 일부 작물에 생육 촉진작용 | |
| 650~700 | 적색 | 광합성 촉진, 작물의 웃자람 억제 | |
| 적외선 | 700~800 | 근적외선 | 적색광 효과 반전 (웃자람 촉진, 발아 억제) |
| 800 이상 | 적외선 | 열선이라고 불림 | |
5. 광합성이 잘 일어나려면?
빛의 세기와 파장, 이산화탄소의 농도, 온도. 세 가지 요소가 잘 맞아야 광합성이 잘 일어납니다.
5.1 빛의 세기와 파장
1) 광보상점
암흑상태에서 서서히 광도가 증가하면 광합성을 시작하면서 이산화탄소를 흡수하기 시작하는데
어떤 광도에 도달하면
호흡작용으로 방출되는 이산화탄소의 양과, 광합성으로 흡수하는 이산화탄소 양이 일치하게 됩니다.
이 지점을 광보상점 이라고 부릅니다.
▶ 광도가 광보상점 이상이 되어야 식물이 살아갈 수 있습니다.
예를 들면
소나무류(양수)는 단풍나무류(음수)보다 10배 정도 높은 광도에서 광보상점에 도달합니다. 그래서
소나무는 다른 나무의 그늘에서 살 수 없지만, 단풍나무는 그늘에서 살 수 있습니다.
2) 광포화점
빛이 강해지면 광합성도 늘어나다가 어느 수준 이상의 빛이 들어오면 더 이상 늘어나지 않습니다.
이 지점을 광포화점 이라고 부릅니다.
위 그래프의 꺽이는 지점입니다.
▶ 가끔씩, "그늘에서도 잘 자라는 작물이 뭘까요?" 라는 질문이 올라옵니다.
식물별로 광보상점과 광포화점이 다릅니다.
이것을 알면 음지에서도 잘 자라는 식물, 햇빛이 강해야 잘 자라는 식물이 어떤 것인지 알 수 있습니다.
자신의 밭에 해가 어느정도 들어오는지를 알면 거기에 맞는 작물을 선택할 수 있겠죠?
| 광포화점 ( klux ) | 주요 작물 |
| 5 ~ 20 | 인삼 |
| 20 ~ 30 | 고추, 양상추, 피망, 곰취, 곤달비 |
| 30 ~ 40 | 산마늘, 참나물 |
| 40 ~ 50 | 오이, 딸기, 호박, 양배추 |
| 50 ~ 60 | 벼 |
| 70 ~ 80 | 수박, 토마토, 더덕 |
※ 광포화점은 온도에 따라 달라집니다. 위의 표는 대략 25도 정도의 기온 기준이고, 온도가 낮으면 더 많은 빛이 필요합니다.
※ 식물이 정상적으로 자라기 위해서는 광보상점 이상, 광포화점에 가까운 빛이 필요합니다. 적을 때는 웃자람 현상이 생깁니다.
※ LED를 이용해서 작물을 재배할 때는 작물별 광보상점, 광포화점을 확인하고 전등 밝기와 수량을 결정해야 합니다.
5.2 이산화탄소의 농도
이산화탄소는 광합성의 중요한 재료입니다.
이산화탄소도 빛의 세기와 마찬가지로 어느 농도 이상에서는 광합성 속도가 더 이상 증가하지 않습니다.
하지만 그 이하의 농도에서는
이산화탄소 농도가 증가할수록 광합성 속도는 빨라집니다.
대기중의 이산화탄소 함량은 0.04% 정도이며
대략 0.1% 가 될때까지 광합성 속도가 증가하다가 그 이후에는 일정해집니다.
노지에서 작물을 재배할 때는 이산화탄소 농도가 줄어들 일도 없고, 따로 높일 방법도 없지만
시설하우스에서는 이산화탄소 농도를 높이는 일이 무척 중요합니다.
식물은 광합성을 통해 이산화탄소를 계속 소비하고,
이산화탄소가 부족해지면 광합성도 떨어져서 수확량에 결정적인 영향을 줍니다.
더구나 비닐멀칭이나 콘크리트 포장 등으로 유기물이 분해되면서 나오는 이산화탄소를 차단한 상태라면
인공적인 이산화탄소 공급은 필수적입니다.
▶ 시설 내 부족한 이산화탄소 공급방법
1) 환기를 통한 외부공기 공급
2) 유기물 보충방법. 퇴비,볏짚,톱밥 등 유기물을 바닥에 깔아서 분해될 때 나오는 이산화탄소를 이용
3) 탄산가스 공급장치 (고체탄산, 액화탄산, 연소형 공급장치)
| 작물 | 맑은 날 CO₂ 권장량 (ppm) | 흐린 날 CO₂ 권장량 (ppm) |
| 토마토 | 1,000 | 500 |
| 오이 | 1,500~2,000 | 700~1,000 |
| 파프리카 | 1,000 | 500 |
| 상추 | 1,000~1,500 | 500~700 |
| 멜론 | 1,000 | 500 |
| 딸기 | 1,500 | 800 |
| 고추 | 1,000 | 500 |
| 철쭉 | 700~1,000 | 350~500 |
| 베고니아 | 600~800 | 400 |
| 국화 | 700~900 | 500 |
| 카네이션 | 1,000~1,500 | 500~800 |
| 거베라 | 600~800 | 400 |
| 장미 | 1,000~1,200 | 600 |
※ 대기 중 이산화탄소 농도는 약 400 ppm 정도입니다.
※ 대부분의 식물은 오전중에 70%~80% 의 광합성이 이루어집니다. 일출 후 2시간~4시간이 제일 중요합니다.
5.3 온도
광합성은 식물 내부의 효소에 의해서 진행됩니다.
효소는 온도의 영향을 받기 때문에 온도에 따라 광합성 속도도 달라집니다.
대략 35도 정도까지는 속도가 계속 증가하다가 그 이상이 되면 속도는 급격히 떨어집니다.
- 저작권 논란을 최대한 피해보려고 그림과 사진은 주로 외국 사이트에서 가져옵니다.
< 다음에 계속됩니다 >
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