농촌 지도사, 농업직 9급 등 필독 재배학 요약 정리 9강. 온도환경

9. 온도환경

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1. 온도와 대사작용

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1) 온도와 작물의 생리작용

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- 작물의 생장은 여러 생리작용의 종합적 귀결

- 생리작용에 대한 주요온도는 각각 다르다. (광합성, 호흡, 수분, 양분흡수 등)

- 온도계수(Q10)

→ 온도가 10℃ 상승하는 데 따르는 이화학적 반응이나 생리작용의 증가배수

예) 온도변화에 따른 벼의 호흡량(CO2mg/건물1g)을 측정한 결과 18℃에서 2.0mg, 28℃에서 6.0mg으로 나타났다면 이때 호흡작용의 온도계수는 3이다.

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2) 광합성과 호흡

광합성속도, 온도의 상승에 따라 증가하나 적온 보다 높으면 둔화되는 반면, 호흡은 급격히 증가하지만 적온을 넘어서 고온이 되면 생장속도가 오히려 감소

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광합성 및 호흡속도의 모식도

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<그림> 온도에 따른 생장 속도

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3) 양분 흡수이행과 증산작용

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- 온도의 상승과 함께 양분의 흡수 및 이행도 증가하지만, 적온 이상으로 온도가 상승하면 오히려 양분의 흡수가 감퇴

- 온도가 상승하면 수분의 흡수와 이동이 증대되고 엽내 수증기압이 상대적으로 증가한다.

- 온도가 지나치게 높아서 식물체에 이상이 생기지 않는 한 증산량도 증가한다.

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4) 유효온도

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* 유효온도

- 작물의 생장과 생육이 효과적으로 이루어지는 온도

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- 가능한 한 최적온도에 가깝게 재배하는 것이 작물 생육에 좋음

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* 적산온도의 정의

작물의 발아부터 성숙까지의 생육기간 중 0℃ 이상의 일평균기온을 합산한 온도

작물 생육에 필요한 총 온도량

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- 여름작물 - 생육기간이 긴 벼(3,500 ~ 4,500℃), 담배(3,200 ~ 3,600℃), 메밀(1,000 ~ 1,200℃), 조(1,800 ~ 3,000℃)

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- 겨울작물 - 추파맥류(1,700 ~ 2,300℃)

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- 봄작물 - 아마(1,600 ~ 1,850℃), 봄보리(1,600 ~ 1,900℃)

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2. 온도와 작물생육

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1) 지온·수온·작물체온의 변화

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1] 수온

- 물은 비열이 크고 온도의 변화가 적음

- 지하수는 12~17℃이므로 지하수를 직접 관개하면 작물이 냉해를 받기 쉬움

- 수온의 최고 · 최저시간은 기온보다 2시간쯤 늦게 옴

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2] 지온

- 토양의 빛깔이 진하면 지온이 높아지며, 함수량이 높으면 지온은 저하하지만 변화의 폭이 적어짐

- 지중심도가 깊을수록 지온의 변화는 적어지고, 남쪽으로 경사진 곳은 평지보다 낮의 지온이 높아짐

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3] 작물체온

- 흐린 날 밤과 음지에서의 작물체온은 기온보다 낮음

- 여름 고온기에 열사를 유발하는 원인

→ 여름철 맑은 낮에는 작물체온이 기온보다 11~14℃나 높아짐

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2) 기온의 변화

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1] 연변화

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• 우리나라의 기온은 8월이 가장 높고, 1월이 가장 낮음

• 최저기온은 작물의 월동을 지배한다.

• 무상기간(無霜期間)

: 1년에 서리가 내리지 않는 일수로 여름작물의 생육이 가능한 기간을 표시(작물의 선택에 중요한 요인)

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2] 일변화

• 기온의 일교차 정도는 작물의 발아, 동화물질의 축적, 생장, 개화, 결실 등의 생리작용에 큰 영향을 미침

❖ 최저 기온 : 오전 5시경

❖ 최고 기온 : 오후 2~3시

❖ 일평균기온 : 오전 9시경

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3) 변온이 작물생육에 미치는 영향

* 변온과 작물생리

- 야간의 온도가 높거나 낮은 경우

→ 무기성분의 흡수가 감퇴함

K2O > SiO2> NH3> N > MnO > P2O5으로 감퇴

변온이 어느 정도 큰 것이 동화물질의 축적이 많다.

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* 변온과 작물의 생장

: 밤의 기온이 어느 정도 높아서 변온이 작을 때 대체로 생장이 빠르다.

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- 고구마 - 괴근 형성은 20~29℃의 변온에서 현저히 촉진

 

- 감자 - 야간온도가 10~14℃의 변온이 덩이줄기의 발달에 이롭다.

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- 콩 - 야간의 고온은 개화를 단축시키나 낙뢰낙화(落雷落花) 조장

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- 담배 - 주야 변온에서 개화를 촉진

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* 변온과 결실

- 변온은 작물의 결실에 효과적

- 주야 온도교차가 큰 분지의 벼가 주야 온도교차가 적은 해안지보다 등숙이 빠르며 야간의 저온이 청미를 적게 함

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등숙기의 기온이 21~23℃일 때 벼의 전류축적이 최대

*등숙 : 벼, 보리 따위의 곡식이 수확할 수 있을 만큼 여문 것

*청미 : 현미에 섞인 덜 익어 푸른 쌀알

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3. 고온장해와 저온장해

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1) 고온장해

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* 열해

: 기온이 지나치게 높아짐에 따라 입는 피해

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• 열사(heat killing)

: 보통 1시간 정도의 짧은 시간에 받은 열해로 고사하는 것으로 열사를 일으키는 온도를

열사온도 또는 열사점이라고 함

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* 열해의 대책

내열성작물의 선택, 재배시기의 조절에 의한 열해의 회피, 관개수를 이용하여

온도를 낮춤, 피복에 의한 온도 상승 억제, 재식밀도 저하, 질소과용 회피 등

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* 하고현상(夏枯現像)

- 식물이 여름철을 지낼 때 성장이 현저히 쇠퇴하거나 정지하고 심한 경우에는 고사하는 현상.

- 여름철에 기온이 높고 건조가 심할수록 급증

• 티머시 · 블루그래스 · 레드클로버 등 : 피해가 큼

• 오처드그라스 · 라이그래스 · 화이트클로버 등 : 피해가 적음

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* 하고의 유발원인

고온, 건조, 장일, 병충해, 잡초의 무성

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* 목초 하고대책

스프링플러시의 억제, 관개, 초종의 선택과 혼파, 방목과 채초

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2) 저온장해

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1) 냉해

벼나 콩 등의 여름작물이 생육 적온 이하의 비교적 낮은 냉온에서 받는 냉온장해.

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2) 냉해의 양상

* 지연형 냉해

벼에 있어 오랜 기간 냉온이나 일조부족으로 등숙이 충분하지 못하여

감수를 초래하게 되는 냉해

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* 장해형냉해

• 작물 생육 기간 중 특히 냉온에 대한 저항성이 약한 시기에 저온과의 접촉으로 뚜렷한 장해를 받게 되는 냉해

• 벼의 타페트 비대 - 불임현상을 일으킴

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* 병해형냉해

- 냉온에서는 작물 생육이 부진한데, 벼의 경우 질소대사에 이상을 초래하여 체내에

유리아미노산이나 암모니아가 축적되어 병의 발생을 조장하게 되는 냉해

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* 혼합형냉해

장기간에 걸친 저온에 의하여 혼합된 형태로 나타나는 현상으로 수량 감수에 가장 치명적

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3) 냉해의 기구

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* 냉해의 초기증상

• 세포막의 손상을 수반

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* 냉해의 증상

• 광합성능력의 저하

• 양분의 전류 및 축적장해

• 꽃밥 및 화분의 세포 이상

• 양분의 흡수장해

• 단백질합성 및 효소활력 저하

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4) 냉해에 대한 재배적 대책

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수온상승책 - 객토 · 밑다짐 · 온조수로설치. · OED 살포.

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* 재배적조치

• 보온육묘에 의해 조파 · 조식, 인산 · 칼리규산 · 마그네슘 등의 충분한 공급

• 박파 · 천식., 물을 깊이 댐

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* 저항성 및 회피성 품종의 선택

통일계 품종보다 일반계 품종이 내냉성이 강하며, 찰벼와 유망종 · 유색부 · 수중형. 품종이 내냉성이 강한 편

(*유망종 : 까락이 있는 품종, *수중형 : 이삭이 무거운 형)

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5) 한해

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작물이 월동하는 도중에 겨울의 추위에 의해 받는 동해와 상해(霜害), 건조해 · 습해 · 설해(雪害) 등이 관련 있음

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* 발육요인

작물의 내동성은 영양생장단계가 생식생장단계보다 더 강함

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* 재배적 조치

포복성인 것, 관부가 깊어서 생장점이 땅 속에 깊이 있는 것, 잎 색깔이 진한 것

이 내동성이 강함

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* 저항성 및 회피성 품종의 선택

상해를 받았을 때 원형질 자신의 저항성을 증대하는 내적 조건 등이 식물체나

조직의 내동성을 증대시킴

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* 동해의 기구

• 한해는 조직 내의 결빙에 의해 나타나는 장해

• 식물의 조직 내에 결빙이 생길 때

: 즙액의 농도가 낮은 세포간극에 먼저 얼음이 생기며, 세포 내의 물이 스며 나와 세포간극의 결빙은 점점 커짐

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세포외결빙 : 세포간극에 생기는 결빙

세포내결빙 : 세포 내의 원형질이나 세포액이 얼게 되는 것

• 세포외결빙이 생겼을 때 온도가 상승하여 결빙이 급격히 융해 될때에는 원형질이 물리적으로 파괴되어 죽게 됨

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* 작물의 내한성(내동성)을 강하게 관여하는 인자

• 원형질 수분투과성이 클 때

• 유지함량이 높을 때

• 원형질의 친수성 콜로이드가 많을 때

• 세포내의 무기성분(Ca++, Mg++)이 많을 때

• 원형질의 점도가 낮고 연도가 높은 것

• 원형질 단백질에 SH기가 많은 것

• 당분함량이 많고 전분의 함량이 적을 때

• 조직의 굴절률이 클 때

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* 내동성의 계절적 변화

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- 월동하는 작물의 내동성

기온이 내려감에 따라 점차 증대되고 다시 기온이 높아짐에 따라 차츰 감소

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- 경화(hardening)

월동작물이 5℃ 이하의 저온에 계속 처하게 되면 내동성이 증가하는 현상

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- 경화상실(dehardening)

경화된 것이라도 다시 반대의 조건을 주면 원래의 상태로 돌아오게 되는 현상

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* 작물의 한해대책

① 일반적인 예방책

• 방풍시설 설치, 토질의 개선

• 내동성이 큰 작물이나 품종을 선택하여 재배

• 재배적인 대책 : 보온재배를 하거나 이랑을 세워 뿌림골을 깊게 해주면 효과적

② 응급대책

• 관개법., 송풍법., 발연법., 피복법, 연소법., 살수빙결법.

③ 사후대책

• 피해가 가벼울 때 : 속효성 비료의 추비와 요소의 엽면살포

• 피해가 심한 경우 : 대파를 강구

• 과수류에서 피해를 입은 것 : 적화를 늦추어 줌

• 병충해가 만연되지 않도록 철저히 방제

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(* 관개법 : 저녁에 물을 충분히 대주면 물 자체의 열이 지중에 보급되고 낮에 데워진 지중열을 빨아올리며 물이 지열의 발산을 막아 약한 서리 정도의 피해를 막음

* 송풍법 : 상공의 따뜻한 공기를 지면으로 보내주어 작물 부근의 온도를 높임

* 발연법 : 불을 피워 연기를 심하게 내어 약 2℃의 온도를 상승시킴

* 연소법 : 연료를 계속 태워서 그 열을 작물에 보내는 적극적 방법

* 살수빙결법 : 물이 얼 때 잠열이 발생되는 점을 이용하여 작물체의 표면에 물을 뿌려 주어 -7~-8℃의 저온을 0℃ 근처까지 보온시키는 방법 )

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■ 핵심요약정리

- 온도계수(Q10)란 온도가 10℃ 상승하는 데 따르는 이화학적 반응이나 생리작용의 증가배수를

말한다. 온도변화에 따른 벼의 호흡량(CO2mg/건물1g)을 측정한 결과 18℃에서 2.0mg,

28℃에서 6.0mg으로 나타났다면 이때 호흡작용의 온도계수는 3이다.

- 하고현상이란 여름철 고온에서 목초의 생육이 쇠퇴하거나 고사해 생산량을 감소시키는 현상을

말하며, 스프링플러시(spring flush)를 억제함으로써 예방할 수 있다.

- 적산온도는 어떤 작물의 생육기간 중 0℃ 이상의 일평균기온을 합산한 것이고, 유효적산온도란

생육이 가능한 온도(10℃) 이상의 일평균기온의 합계를 말한다.

- 생육기간 중 가장 높은 적산온도를 요구하는 작물은 벼이고, 가장 낮은 적산온도를 요구하는

것은 메밀이다.

- 벼의 병해형 냉해의 저항성과 관련되는 원소는 규소(Si)이다.

- 장해형 냉해란 벼의 감수분열기에 냉해를 입으면 화분의 방출 및 수정에 장해를 일으키는 현상을

말하는데, 타페트세포(tapetal cell)의 이상비대로 화분의 발육불충실 현상을 일으켜 생식기관에

이상이 생긴다.

- 벼의 냉해를 줄이기 위한 재배관리방법은 보온육묘, 박파, 천식, 심수관개 등이다.

- 장해형 냉해란 벼의 감수분열기에 냉해를 입으면 화분의 방출 및 수정에 장해를 일으키는 현상을

말하는데, 타페트세포(tapetal cell)의 이상비대로 화분의 발육불충실 현상을 일으켜 생식기관에

이상이 생긴다.

- 경화(hardening)란 월동작물이 5℃ 이하의 저온에 계속 처하게 되면 내동성이 증가하는 현상을

말한다.