식물체내 수분이동 및 증산작용

식물의 뿌리에서 흡수한 수분이 잎으로의 이동 과정은 물관을 통해 이루어지며, 그 과정은 증산에 의해 좌우된다. 흡수한 수분의 약 90%는 증산되고 나머지 10% 정도는 식물 생육에 이용된다. 증산 작용을 통해 잎으로부터 증발한 물은 고압의 포크 시스템처럼 온실 내부 온도를 낮추는 작용을 한다. 실제로, 증산작용을 하는 잎의 온도는 증산작용을 하지 않은 잎에 비해 2에서 6도 정도 낮아질 수 있다. 즉, 충분히 잘 발달한 근계와 적절한 엽면적 지수를 확보한 온실은 고온기의 식물 증산 능력을 효과적으로 활용함으로써 온실 내 작물 생산성 향상과 과실 품질을 극대화하는 하나의 주요한 전략이 될 수 있다. 그러나 작물에 의한 증산작용은 공기 중으로 너무 많은 수분을 내보내게 되므로 또 다른 문제를 일으킬 수도 있다. 즉, 환기가 제한되거나 재배자가 설정한 습도 조건 이상으로 습도가 높아질 경우 야간이나 온도가 따뜻한 시기에는 높은 습도가 문제 될 수 있다. 온실의 기상 조건이 습할 때는 병이 많이 발생하거나 과실 품질을 저하할 수 있는 생리 장해가 발생하므로 이와 같은 상황이 발생하지 않도록 근권 부를 관리하는 것이 중요하다. 온실 관리자는 근권 부와 대기의 기상 조건이 서로 어떻게 영향을 주는지 반드시 인식하고 있어야 한다. 이들 환경 요인들을 균형적으로 조절했을 때 온실 내 작물 생산과 품질을 극대화할 수 있다. 뿌리가 분포하는 근권 환경은 작물의 엔진실이라고 말할 수 있다. 즉, 좋은 부리 상태에서 작물은 광합성과 증산을 활발하게 한다. 그러나 낮 증산이 시작되는 시간과 증산율은 대기 환경에 영향을 받는다. 따라서, 근권 환경은 기상환경 컴퓨터 조절 장치와 관수 전략을 적절하게 세워 식물의 균형 생장, 즉 작물 생산성과 과실 품질을 향상하기 위해 관리되어야 한다. 식물은 증산이 일어나지 않는 동안에도 수분을 흡수할 수 있다. 이 현상은 근압에 의한 것으로 야간 또는 수분 흡수가 낮은 증산이 일어나지 않을 때 뿌리로부터 수분을 끌어올리는 뿌리 근압으로 에너지를 수반한다. 뿌리의 표면은 하나의 세포층으로 이루어져 있으며, 단백질 수송을 포함하고 있다. 여기에서 뿌리 안으로 배지 주변의 칼륨, 칼슘 등과 같은 이온들을 치환시키며, 광합성에서 만들어진 당을 소모하는, 호흡에 의한 에너지를 요구하는 능동적 흡수가 이루어진다. 또한 뿌리 세포 안의 용역의 농도는 높다. 그리고 삼투라고 불리는 수동적 흡수에 의해 뿌리 안으로 무기 이온들이 흡수된다. 식물의 이러한 현상을 막을 수는 없으나 재배사는 적절한 근권 관리를 통해 과실의 품질 저하를 줄일 수 있다. 온실 관리자는 일사량에 근거하여 지나치게 배양액의 전기전도도를 낮추거나 또는 일몰 전에 관수 종료를 미리 끝내지 말아야 한다. 일몰 전에 일찍 관수를 마감하게 되면 야간에 배지 내 전기전도도가 높아지는 원인이 된다. 이것은 야간동안 배지의 높은 전기전도도가 삼투를 통한 뿌리로 흡수되는 수분을 제한할 수 있으므로 증산이 끝난 저녁 시간 배지의 전기전도도가 너무 낮아져서는 안 된다. 그러나 재배자는 배지 내의 전기전도도는 빛의 광량이 가장 높을 때 가장 낮아야 한다는 것도 기억해야 한다. 과채류에서 근압에 영향을 주요 요인 및 원인으로는 첫째, 낮은 착과 수는 식물 체내 수분 보유력이 낮아지는 원인이 된다. 둘째, 서늘하거나 흐린 날씨는 낮은 증산율을 보이게 하는 원인이 된다. 셋째, 배지의 낮은 전기전도도는 삼투현상에 의해 뿌리로부터 보다 많은 수분 흡수를 가능하게 한다. 증산 작용은 식물이 광합성을 하는 동안 기공이 열려 있을 때 대기 중의 이산화탄소와 산소를 교환시키는 과정을 통해 수분이 증발하는 것으로 시작된다. 증발한 수분은 가공에 인접한 주변 세포들의 수분으로 다시 채워지고, 나머지 수분도 잎 내부의 물관으로부터 이웃한 세포들로 이동하는 연쇄적인 반응이 일어난다. 즉, 잎에 수분이 없어진 엽육 세포는 수분 잠재력은 낮아지고, 흡수력은 커지므로 물을 끌어들인다. 이 힘이 뿌리에서 잎으로 연결되어 있는 물관에 의해 물기둥을 형성한 물을 끌어 올리기에 충분하기 때문에 물을 이동시키는 것이다. 식물은 기공이 열려 증산이 일어날 때 수분을 잃어버린다. 한편으로 식물이 광합성을 하기 위해 이산화탄소와 산소를 교환시키기 위해서는 기공이 열려있어야만 한다. 그러나 이산화탄소의 획득과 수분 손실 사이에서 기공 개폐의 균형이 얼마나 잘 유지되느냐가 중요하다. 즉 식물이 얼마나 기공을 많이 열 것인가를 조절하는 것이 기공 개폐의 균형 조절이라 할 수 있다. 낮 동안 식물이 뿌리에서 흡수한 수분이 증산량보다 적다면, 세포는 팽압을 잃게 되고 시듦으로부터 자신을 보호하기 위해 기공을 닫는다. 기공이 닫히면 그 즉시 광합성 작용은 물론 증산작용도 감소함으로써 결국 잠재적인 식물 생산성과 품질이 떨어지게 된다. 이것 때문에 근계를 잘 발달시켜 유지하는 것이 중요하다. 특히 월동한 식물이 봄으로 접어들 때 가장 중요하다. 1000줄 이상의 강한 광 조건에서는 관수량을 적산일사량에 따라 조절하는 것이 현명하다. 외기 상대습도와 유리온실의 구조에 따라 차이는 있으나 식물에 정확한 물량을 공급하기 위해 필요한 관수량은 적다. 특정 환경조건에서 재배자는 작물이 얼마나 잘 자라고 있는지의 지표로서 식물의 수분 흡수를 이용하며 이를 가습이나 차광커튼을 설치할 것인지를 결정하는 전략에 적용한다. 이점에 있어서 작물에 의한 수분흡수는 가습이나 차광커튼과 같은 도구들을 사용했을 때도 감소하지 않는다는 것을 기억하는 것이 중요하다. 가습이나 차광커튼은 단지 식물의 높은 증산 요구를 조절하는 데 도움을 주기 위해 사용될 뿐이다. 지나친 가습 시스템의 사용은 작물을 연약하게 만들고 과도한 차광은광 투과를 감소시킨다. 따라서 온실 투과 광량이 바로 작물의 생산성과 직접적으로 관련되어 있음을 명시해야 한다.