개념 한 쪽
수해와 토양 수분의 핵심은 작물 생육 단계별 민감도와 토양 내 수분 성질에 있다. 관수해는 출수개화기 침수에서 피해가 극대화되며, 토양 수분은 결합수·모관수·중력수로 구분되어 작물이 이용 가능한 범위가 정해진다.
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출제기준 단원 「수해」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 생육시기별 내건성 판단 | 1 | 작물의 생육 단계에 따른 가뭄·침수 민감도를 구별하기 |
| 유효수분 범위 확인 | 1 | 토양 유효수분의 기압 또는 pF 범위를 판별하기 |
| 토양 환원 상태와 양분흡수 | 1 | 토양 산소 부족 시 어느 양분 흡수가 먼저 저하되는지 가리기 |
관수해는 식물이 물에 잠겼을 때 발생하는 피해로, 피해 정도는 침수 기간, 수온, 물의 탁도 등에 따라 달라진다. 특히 벼의 경우 출수개화기(꽃이 피고 수정이 이루어지는 시기)에 침수되면 수정 장애가 발생하여 불임아가 증가하고 수량이 크게 감소하므로 이 시기에 관수해에 가장 취약하다.
관수 상태에서는 도장이 억제되는 것이 아니라 오히려 촉진될 수 있으며, 수온과 기온이 높을수록 피해가 커진다. 또한 탁한 물(탁수)에서는 청수보다 피해가 더 크다는 점이 관수해 피해 평가에서 중요한 요인이다.
토양 수분은 결합수·모관수·중력수 등으로 나뉘며, 결합수는 토양 입자 표면에 강하게 밀착되어 있어 식물 뿌리가 흡수하지 못한다. 반대로 모관수는 토양 입자 사이의 모세관 현상으로 유지되어 작물이 흡수하여 이용할 수 있는 유효수분의 주된 공급원이 된다.
유효수분은 작물이 실제로 흡수할 수 있는 범위를 말하며, 기압 기준으로는 1/3기압에서 15기압 사이가 유효수분 범위이다. pF 척도로는 대략 pF 1.8에서 3.0 사이가 작물이 정상 생육을 위해 이용 가능한 범위에 해당한다.
식물체 내의 수분퍼텐셜은 수분의 이동 방향을 결정하는 지표로, 삼투퍼텐셜(Ψs)과 압력퍼텐셜(Ψp), 매트릭퍼텐셜(Ψm)의 합으로 정의된다. 일반적으로 세포 내부의 수분퍼텐셜은 음수이며, 세포 내에서는 매트릭퍼텐셜의 영향이 미미하여 주로 삼투퍼텐셜과 압력퍼텐셜의 합으로 수분퍼텐셜이 결정된다.
토양 공기 중 산소가 부족하고 이산화탄소 농도가 높아 환원 상태가 되면 뿌리 호흡이 저하되어 흡수에 필요한 에너지가 부족해진다. 이 경우 여러 양분 흡수가 영향을 받지만 특히 칼륨의 흡수가 가장 먼저 그리고 가장 크게 저해되어 결핍 증상이 빠르게 나타난다.
관수해 관련 문항에서는 출수개화기 침수가 가장 위험하다는 사실을 기준으로 정답을 찾는다. 예컨대 출수개화기 침수는 꽃가루 활동과 수정에 직접 영향을 주어 불임아를 증가시키므로 출수개화기가 관수해 피해가 최대라는 보기만 옳다고 판단한다.
토양 수분 관련 문제에서는 '작물이 이용 가능한 수분 범위'와 '흡수 불가 수분'을 구분해야 한다. 결합수는 토양 입자 표면에 강하게 밀착되어 있어 식물이 이용하지 못한다. 유효수분은 1/3기압에서 15기압 사이이며 pF로는 약 1.8~3.0 범위에 해당한다고 판단한다.
환원 상태와 양분 흡수 관련 문항에서는 산소 부족으로 인해 뿌리 호흡이 저하되면 에너지 의존적 흡수가 감소하여 칼륨 흡수가 가장 먼저 곤란해진다는 점을 근거로 정답을 고른다.
작물의 내건성(drought tolerance)은 생육시기에 따라 다른데, 다음 중 화곡류의 생육시기별 내건성 설명으로 옳은 것은?
정답 ④ · 화곡류의 내건성은 생육시기에 따라 다르게 나타납니다. 세포 분열 및 생식세포가 형성되는 감수분열기에 가장 약하여 가뭄 피해가 크며, 출수개화기와 유숙기가 그 다음으로 약한 편입니다.
화곡류는 생식세포 형성기(감수분열기)에 내건성이 가장 약하고, 분얼기(영양생장기)에 비교적 강하다.
작물재배에서 토양의 유효수분의 범위는?
정답 ① · 문제는 작물이 이용할 수 있는 토양 수분 범위, 즉 유효수분의 경계값을 묻고 있다. 유효수분은 모관력 기준으로 약 1/3 기압(식물 흡수 가능한 최저 쪽)에서 영구시들음점인 약 15 기압 사이의 범위를 의미한다.
작물이 흡수할 수 있는 토양 수분 범위는 1/3 기압에서 15 기압 사이이며, 이를 유효수분이라고 한다.
토양공기 중에 CO2 농도가 높고 O2가 부족할 때 작물이 흡수하기 가장 곤란한 성분은?
정답 ③ · 토양 내 공기 중 이산화탄소 농도가 높아지고 산소가 부족한 조건(환원상태)에서는 작물 뿌리의 호흡 작용이 저해됩니다. 이러한 조건에서 특히 칼륨(K)의 흡수가 현저히 저하되며, 질소나 인산 등 다른 양분에 비해 칼륨 흡수율이 가장 먼저, 그리고 가장 크게 곤란해지는 특징을 보입니다.
산소 부족 시 뿌리 호흡 저하로 이온 흡수 에너지 부족, 칼륨 흡수가 가장 먼저 현저히 저하됩니다.
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