개념 한 쪽
관개는 작물이 필요로 하는 수분을 적절히 공급하는 관리 활동을 의미한다. 핵심은 작물의 요수량과 토양 내 이용 가능한 수분을 이해하고, 뿌리의 흡수기작을 바탕으로 관개 시기를 판단하는 것이다.
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출제기준 단원 「관개」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 내건성 작물 특성 판별 | 1 | 내건성 작물의 형태적·생리적 특성 중 옳은 것을 가리기 |
| 요수량 비교 | 1 | 작물별 요수량 차이에 따른 가장 적은 작물을 선택하기 |
| 흡수기작 원리 확인 | 1 | 뿌리의 능동적 물 흡수가 어떤 현상인지 설명하기 |
요수량은 작물이 건물 1g을 생산하는 데 소비한 물의 양을 뜻한다. 요수량이 작다는 것은 같은 생산량을 얻는 데 물을 적게 사용한다는 의미이므로 수분 이용 효율이 높은 작물에 해당한다. 자료에서는 C4형식물이나 화본과 작물(예: 수수, 옥수수, 옥수수류)이 요수량이 적다고 설명한다.
내건성(가뭄에 강한) 작물은 수분을 효율적으로 관리하는 구조적·생리적 특성을 가진다. 일반적으로 내건성 작물은 세포가 작고 삼투압이 높으며 세포막의 수분 투과성이 커서 수분 손실을 조절하거나 보존하는 능력이 크다고 설명한다. 이러한 특성은 요수량과 관련되어 가뭄 환경에서 유리하게 작용한다.
토양 수분은 결합수, 흡착수, 모관수(모세관수), 중력수 등으로 구분된다. 작물이 주로 흡수하여 이용하는 수분은 모관수이며, 결합수나 흡착수는 식물이 이용하기 어려운 불가용수이다. 중력수는 빠르게 배수되어 작물이 이용하기 어려운 형태이다.
뿌리의 물 흡수는 수동적 흡수와 능동적 흡수로 구분된다. 수동적 흡수는 증산에 의한 장력 등 물리적 인력으로 인해 물이 이동하는 현상이고, 능동적 흡수는 뿌리 세포가 이온을 흡수하여 내부 삼투압을 형성함으로써 외부 물이 세포 안으로 이동하는 삼투현상에 기인한다고 설명한다.
토양 수분 상태를 나타내는 pF는 토양의 수분 흡인력의 로그값이다. 최대용수량(포수용량) 상태에서는 중력수만 남고 흡인력이 거의 없으므로 pF 값은 0으로 표현된다고 설명한다.
문제 유형 예시는 다음과 같다. 요수량 문제에서는 작물의 광합성 형태(C3/C4)와 생태적 특성을 연결하여 정답을 고른다. 예를 들어 수수는 수분 이용 효율이 높아 요수량이 가장 작다고 판단한다.
토양수분 이용 문제에서는 '식물이 주로 이용하는 수분은 무엇인가'라는 물음에서 모관수를 선택해야 한다는 방식으로 풀어야 한다. pF 관련 문제에서는 포화 상태인 최대용수량에서 pF가 0임을 근거로 정답을 도출한다.
능동적 흡수 관련 문제는 흡수 기작의 핵심 키워드인 '삼투현상'과 '삼투압 형성'을 확인하여 정답을 고른다.
내건성이 강한 작물이 갖는 일반적 특성에 해당하는 것은?
정답 ③ · 내건성(가뭄에 강한 특성)이 강한 작물은 일반적으로 세포가 작고 세포막의 수분 투과성이 커서 수분이 손실될 때 이를 빠르게 조절하거나 막을 수 있는 능력이 있어야 합니다. 삼투압은 높고 탈수 시 원형질 응집이 잘 일어나지 않아야 세포가 파괴되지 않습니다.
내건성 작물은 수분 손실을 빠르게 조절하기 위해 세포막의 수분 투과성이 크고, 삼투압이 높으며 세포가 작다.
작물의 요수량(要水量)이 가장 적은 작물은?
정답 ④ · 요수량은 작물이 1g의 건물 생산을 위해 소비하는 수분의 양을 말합니다. 일반적으로 C4 식물인 수수, 옥수수 등은 광합성 효율이 높고 수분 이용률이 좋아 요수량이 가장 적습니다.
요수량은 건물 1g 생산에 필요한 수분 양으로, C4식물인 수수는 수분 이용률이 높아 요수량이 가장 적다.
뿌리털이 땅속의 물을 흡수하는 능동적 흡수작용은?
정답 ④ · 이 문제는 뿌리털이 땅속의 물을 능동적으로 흡수하는 작용 기작을 묻는 문제이다. 능동적 흡수는 뿌리 세포가 이온을 능동적으로 흡수하여 세포 내 삼투압을 높이면 외부의 물이 농도 차이에 의해 세포 안으로 이동하는 삼투현상에 의해 이루어진다.
뿌리털의 능동적 물 흡수는 세포 내 삼투압 차이에 의한 삼투현상으로 설명된다.
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