근권 내 필수원소 흡수 양상과 배양액 관리

작물로의 무기성분 흡수는 재배 환경과 배양액 내 원소 간의 상호작용, 생육 단계 등에 따라 달라지며, 근권 내 주요 원소를 적정수준으로 유지 관리하는 것이 재배작물의 생산성과 품질에 결정적인 영향을 미친다. 토마토의 경우 과실 내의 착색 불량과 배꼽썩음과의 발생을 살펴보면 착색 불량과율은 과실 내의 칼슘 흡수가 너무 많았을 때 발생하는 반면 배꼽썩음과는 칼슘 흡수가 이루어지지 않았을 때, 칼슘 농도에 비해 칼륨 농도가 높을 때 발생하기 쉽다. 또한 기후 환경에 따라서도 건조할 경우는 배꼽썩음과가 증가하고, 착색 불량과는 감소하는 경향이 있다. 생육 단계에 따른 무기양분 흡수 특성을 보면 토마토 양액 재배 시 영양생장기에는 질소의 흡수량이 증가함으로써 근권의 pH도 증가하여 pH가 6.5 이상으로 높아지면 되고 철, 망간, 붕소, 아연 등의 흡수나 이용도가 떨어질 수 있으므로 급액 하는 배양액의 pH를 5.0에서 5.5 수준으로 낮출 필요가 있다. 한편 과실 비대, 발육기에는 칼륨의 흡수량이 많아지면서 근권의 pH도 저하하는 경향을 보여 pH가 5.5 이하로 낮아지게 되면 질소, 인, 칼륨, 칼슘, 황 및 몰리브덴 등의 흡수가 불량해진다. 그 결과 잎 가장자리가 타들어 가거나 배꼽썩음과의 발생, 과실의 착색 지연 또는 불량 등의 생리장해가 많아진다. 이 경우에는 급액 pH를 6.0 내외로 관리하면서 암모니아태 질소 대신 질산태질소 비료를 질소 급원으로 하는 것이 유리하다. 배양액 중의 양 수분 흡수 관계는 단기간의 흡수에서 배양액의 농도가 낮은 저농도에서는 수분보다 이온의 흡수가 빠르나, 고농도일 경우는 이온의 흡수가 물의 흡수보다 느리게 된다. 또한 작물에 흡수되는 이온과 증산량의 비가 양액 중의 이온 농도와 같을 경우는 배양액의 이온 농도는 변하지 않게 된다. 그러나 흡수되는 이온량이 증산량보다 많을 때 양액 중의 이온 농도는 저하하며, 그 반대의 경우는 이온이 배양액 중에 남아 농축된다. 이처럼 배양액의 농축은 작물의 증산량이나 배양액 중의 이온은 농축되는 경우가 많으며 특히 철, 마그네슘, 칼슘, 칼륨 등은 농축되어 높게 유지되는 경우가 많다. 작물은 자신의 생장에 필요한 요소는 그 요소의 배양액 중 농도가 아무리 낮은 경우에도 선택적으로 흡수한다. 이 이온의 선택적인 흡수성은 작물이 갖는 큰 특징 중의 하나로 작물 종류에 따라 각각 다른 영양 생리적 특성을 나타내는 것으로 양분의 흡수는 다른 양분에 의해 억제되거나 촉진되기도 한다. 암모니아태질소를 준 배양액에서는 칼슘의 흡수가 억제되고, 칼륨의 존재에 의해 칼슘이나 마그네슘의 흡수가 억제된다. 또한 칼슘에 의해 마그네슘이나 칼륨의 흡수가 억제된다. 한편 인산에 의해 마그네슘과 질산태 질소의 흡수는 촉진된다. 이온의 원자가에 따라 흡수 정도는 달라 작물의 뿌리는 2가 이온보다 1가 이온을 잘 흡수한다. 또 같은 1가의 양이온이라도 작물의 종류에 따라 흡수되는 정도가 다르며, 일반적으로 1가 양이온 중에서는 칼륨이 우선하여 흡수되는 경향이 있다. 어느 비료 염이든 그 염을 구성하는 음이온과 양이온이 반드시 같은 비율로 흡수되지 않는다. 황산칼륨의 경우 1가의 양이온인 칼륨 이온은 2가의 음이온인 산화규소 이온 보다 쉽고 질산칼슘은 1가의 음이온인 질산화 규소 이온이 2가의 양이온인 칼슘 이온보다 흡수되기 쉽다. 배양액에는 많은 비료염이 용해되어 있기 때문에 양이온과 음이온의 흡수가 거의 비례관계에 있게 된다. 또한 배양액이 산성으로 되면 음이온이 흡수되기 쉽고, 배양액의 중성이나 알칼리성일 때는 양이온의 흡수가 잘 이루어지게 되는 것이다. 생육의 초기에 잎, 줄기와 같은 영양 생장 기관을 크게 생장시킬 경우에는 질소, 인, 칼륨이 중요하며 이들 3요소가 부족하게 되면 생육은 지연된다. 꽃, 열매 같은 생식 기관이나 저장 기관을 크게 하는 생육 후기에는 칼슘, 붕소 등이 부족하게 되면 문제시된다. 질소, 인, 칼륨 등의 성분은 잎과 줄기에 축적된 후 저장기관의 생장 단계에서는 체내에 재 전류 되어 새로운 기관으로 이동하여 생장에 이용된다. 그러나 칼슘, 붕소와 같은 성분은 체내 재 전류가 잘 안되므로 필요한 양이 항상 뿌리에서 흡수, 공급 되어져야 한다. 수경 재배 시 지상부 생장점 부위는 식물 균형에 지표가 되는 부위로 생장 속도가 빠를 때 이들 이온이 부족 또는 결핍되면 생장 부분에서는 재 전류가 안되는 이온에 의한 피해가 발생하게 된다. 식물체 내의 무기 성분 이동 정도를 나타낸 것으로 재 전류 되기 어려운 칼슘, 붕소, 망간, 구리 등과 같은 칼슘류에 의해 도관을 통하여 공급되므로, 칼슘 이들 이은으로 특히 주의 관리해야 한다. 한편 식물체 내 이동성이 좋은 질소, 인, 칼륨, 마그네슘과 황 등은 이동성이 좋아 결핍증상이 오래된 잎에서 먼저 발생한다. 배양액의 EC 농도는 각 농가에서 작물 재배 시 매일의 기상 환경, 작물의 생육 단계에 따라 EC 농도를 달리 조절해 주는 것이 바람직하다. 즉, 일사량이 많고 건조한 날은 EC 농도를 기준치보다 약간 낮추어 공급하고 일사량이 적고 습한 날은 약간 높여 공급하는 것이 바람직하다. 적정 농도 기준이 설정되면 급액량과 양액통내의 양액 량을 일정 수준으로 유지하는 것이 중요하다. 급액량 역시 농도와 마찬가지로 작물별, 계절별, 생육단계별로 달리해야 하는데 단적으로 수분이 많이 요구되는 상황에서는 저농도의 양액을 다량 공급해야 하고 양분의 요구도가 높은 경우에는 고농도 소량 공급하는 것이 좋다. 최근에는 시설 내의 온도, 습도와 광량을 지속적으로 측정하여 적산온도와 적산일사량에 의한 급액 제어 방법도 실용화 되었지만 역시 재배자 자신이나 전문가에 의뢰하여 주기적으로 배지 내의 수분조건과 양분조건을 검토하는 것이 좋다. 경우에 따라서는 특정시기에 모든 무기 성분을 공급하는 것보다 특정 이온만을 공급해야 할 필요가 있는데 예를 들어 과채류 재배시 생식생장기에 칼륨의 부족이 문제시될 경우 칼륨만을 별도로 공급해야 할 수도 있으므로 양액의 상태를 지속해서 조사하여 대처하는 것이 좋다.