개념 한 쪽
습해는 토양이나 환경의 과도한 수분으로 인해 작물에 피해가 발생하는 현상이다. 토양수분 상태와 식물체 내부의 수분포텐셜 관계를 이해하면 습해 발생 메커니즘과 작물의 반응을 설명할 수 있다. 시험에서는 수분포텐셜 구성요소, 토양 수분의 종류와 이용 가능성, 토양의 수분상태 지표인 pF 값과의 대응을 묻는 문제가 출제된다.
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출제기준 단원 「습해」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 수분포텐셜 구성 요소 판별 | 1 | 수분포텐셜을 이루는 항목과 물의 이동 방향을 구분하는 능력을 묻는다 |
| 토양 유효수분 범위 확인 | 1 | 포장용수량과 영구위조점 사이를 유효수분으로 보는 정의를 묻는다 |
| 최대용수량과 pF 값 대응 | 1 | 최대용수량 상태에서의 pF 값을 알고 그 의미를 해석하는 능력을 묻는다 |
수분포텐셜은 식물체 내 물의 에너지 상태를 나타내며 삼투포텐셜, 압력포텐셜, 매트릭포텐셜의 합으로 구성된다고 본다. 이 구성요소의 합이 수분의 이동 방향을 결정하며 물은 포텐셜이 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동한다고 이해한다. 식물체 내부에서는 삼투와 압력퍼텐셜이 주요 영향을 미치므로 토양의 매트릭퍼텐셜과 식물 내부 영향인자를 구분해야 한다고 정리한다.
토양 수분은 중력수, 모관수, 흡착수, 결합수 등으로 분류된다. 작물이 주로 이용하는 수분은 모관수이며 이는 토양 공극에 머물면서 중력에 저항하는 형태의 물이다. 중력수는 빠르게 배수되어 작물이 이용하지 못하고, 흡착수와 결합수는 흙 입자에 강하게 붙어 있어 식물이 흡수하기 어려운 물로 본다.
토양 수분 상태를 나타내는 지표로 pF가 사용된다. 최대용수량 상태는 중력수가 빠져나간 후 토양의 수분장력이 가장 약한 상태로 pF 값이 0에 해당한다고 기술한다. 반대로 위조점에서는 pF 값이 높아져 식물이 물을 거의 흡수하지 못하므로 영구위조점 근처의 높은 pF 값은 건조에 의한 스트레스를 나타낸다고 본다.
작물의 내건성 관련 설명과 구별하여 습해 관련 문제를 풀 때는 '식물체 수분퍼텐셜의 경사'와 '토양과 대기 사이의 포텐셜 차'를 항상 염두에 두어야 한다고 권한다. 즉 토양의 포텐셜이 충분히 높아야 식물이 물을 흡수할 수 있고, 포텐셜의 역전이 일어나면 흡수 불능이나 스트레스가 발생한다고 이해한다.
문제 유형은 수분포텐셜 구성 요소를 묻거나 토양 수분 상태와 pF 값을 대응시키는 계산·판단으로 나뉜다. 예를 들어 최대용수량 상태를 묻는 문제에서는 pF 0이라는 대응을 기억하여 정답을 고른다. 또 토양에서 식물이 실제로 이용하는 수분이 무엇인지 묻는 문제에서는 모관수가 유효수분의 주체임을 선택지 근거로 삼아 풀이한다.
대표 풀이: '토양이 최대용수량에 있을 때 pF는 얼마인가'라는 문제는 최대용수량을 '중력수 배수 후 수분장력이 가장 약한 상태'로 정의한 설명을 확인하여 pF 0을 선택한다. '작물이 이용하는 토양 수분은?' 문제는 모관수가 뿌리가 흡수 가능한 물이라는 설명을 근거로 선택한다.
식물의 수분포텐셜에 대한 설명으로 옳은 것은?
정답 ① · 식물의 수분포텐셜에 대한 옳은 설명을 고르는 문제이다. 수분포텐셜은 삼투포텐셜, 압력포텐셜, 매트릭포텐셜 등의 성분의 합으로 구성되며 순수한 물을 0으로 기준하여 보통 음수 값을 가진다.
식물의 수분포텐셜은 삼투포텐셜, 압력포텐셜, 매트릭포텐셜의 합으로 구성되며, 물은 포텐셜이 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동합니다.
토양 유효수분의 범위는?
정답 ④ · 토양 유효수분의 범위를 묻는 문제이다. 유효수분이란 식물 뿌리가 흡수 이용할 수 있는 토양수분을 뜻한다.
토양 유효수분은 식물이 흡수할 수 있는 물로, 포장용수량에서 영구위조점까지의 수분 범위를 말한다.
토양이 최대용수량일 때의 pF(potential force)는?
정답 ① · 토양의 수분 상태를 나타내는 pF(모세관 장력)는 토양 내 수분이 붙잡혀 있는 힘의 정도를 표현합니다. 토양이 최대용수량(포장용수량) 상태일 때는 중력수가 모두 빠져나가고 물이 가장 느슨하게 붙잡혀 있으므로 pF 값은 약 0에 해당합니다.
토양이 최대용수량일 때는 중력수가 모두 빠져나가고 수분 장력이 가장 약하므로 pF 값은 0에 해당합니다.
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