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비료요소의 생리적 작용

  • (주)유일
  • 2018-11-09 17:33:00

 

▒ 비료 요소의 생리적 작용 ▒

 

 

수가 정상적으로 생장·결실하기 위해서는 여러가지 원소가 필요하다.

작물생육에 반드시 필요한 원소를 필수원소(必須元素)라고 한다. 필수원소중 물과 공기에서 흡수되는 탄소·수소·산소 등을 제외한 나머지 원소들은 토양에서흡수 이용해야 하는데, 대개의 토양 중에는 과수가 필요로 하는 원소들이 상당량 들어 있다. 그러나 원소 중에는 토양에 있는 양만으로는 충분하지 못하기 때문에 부족한 양을 사람이 공급해 주어야만 수세를 유지시킬 수 있어 시비가 문제가 된다. 또 토양 중에 이와 같은 원소가 충분히 함유되어 있더라도 토양의 상태가 불량하여 과수가 이용할 수 없는 불가급태(不可給態)로 되어 인위적으로 가급태화(可給態化)시키기 위해서는 석회의 시용·심경 및 유기물의 공급 등 토양개량이 필요하게 된다.

필수원소 중에서 토양 중의 함유량이 부족하여 인위적으로 공급해야 할 필요가 있는 원소를 비료요소(肥料要素)라고 하며, 그중에서 특히 식물체의 요구량이 많아 부족되기 쉬운 원소로는 질소·인산·칼리 등을 들 수 있는데, 이들을 비료의 3요소라고 하며 칼슘을 보태어 4요소, 다시 부식(腐植,有機物)을 보태어 5요소라 하기도 한다. 그 밖에 마그네슘 등도 식물체의 요구량이 많아 부족되기 쉬운 원소이다. 식물체의 요구량은 극히 적은 양이지만 붕소·망간·철·아연·구리 등 미량원소(微量元素)도 오랫 동안의 재배로 인하여 부족될 경우가 있다.

우리나라에서는 이와 같은 미량원소 중 붕소의 부족이 특히 문제가 되고, 철·아연·구리 등은 거의 문제가 되지 않으며, 망간이 오히려 과잉에 의한 해가 많은 상태이다. 최근에는 붕소도 과다 시용에 의한 장해가 자주 나타나고 있다. 이와 같은 비료요소에 대해서는 수시로 포장에서 육안으로 관찰하거나 잎의 분석에 의한 영양진단(營養診斷)을 통하여 영양상태를 미리 예측하여 과다한 경우에는 비료 요소의 토양시비량을 줄이고, 부족한 경우에는 그 원인을 분석 하여 토양을 개량함과 동시에 부족한 비료요소의 토양시비량을ㅜ조절하며, 응급 조치로 엽면시비(葉面施肥)를 하여 보충해야 한다.
 

  1. 질소(窒素, N)

    질소는 단백질을 구성하는 주성분 중의 하나로서 광합성에 관계하는 엽록소(葉綠素)의 구성 원소이다.또한, 체내 생화학반응(生化學反應)에 관여하는 효소·호르몬·비타민류등의 구성분이기도 하다. 따라서, 질소가 식물체의 생장발육에 끼치는 영향은 매우 크다. 질소의 시용은 엽면적을 확대시키고 초기의 전엽수(展葉數)를 증가시켜 엽면적의 확대에 의한 과실비대에 필요한 탄수화물을 충분히 공급함으로써 수량을 증가시킨다. 따라서, 질소가 부족하면 수체생장도 약하고, 개화가 되더라도 결실률이 낮으며, 과실도 발육이 불량하여 수량도 적고 품질도 좋지 못하다.

    반면에 질소를 과다 시용하면 가지와 잎의 생장에만 동화양분(同化養分)이 대부분 소비되어 식물체가 도장(徒長)되고 꽃눈형성이 불량하게 된다. 또한 질소가 부족하면 세포내용물(細胞內容物)의 농도가 낮아지므로 조직이 허약하게 되어 동해(凍害)를 입기 쉽게 되며, 병에 대한 저항성이 약화된다. 그리고 착색(着色)의 주요 요소인 당(糖)과 결합하여 가지와 잎이 생장하는데 이용되므로 착색이 불량해지고 과실 내 당의 함량이 감소되며 숙기(熟期)도 늦어진다.

    배에서는 생리적 낙과(生理的落果)가 그리 심한 편은 아니나 질소의 과다는 생리적 낙과를 증가시키는 경향이 있는데, 이것은 질소와 수분이 과잉될 경우 많은 탄수화물이 단백질의 합성에 이용되어 가지와 잎의 생장이 왕성하게 되는 반면, 과실에 공급될 탄수화물이 부족한 상태로 되어 배(胚)의 발육이 저해되기 때문이다.

     
  2. 인산(燐酸, P₂O5)

    인산은 핵단백질(核蛋白質)의 주요 구성분으로서 각종의 생화학반응에 중요한 위치를 차지하고 있는 화합물에 함유되어 있으며 탄소동화작용(炭素同化作用)·호흡작용(呼吸作用)·전분(澱粉)이나 당합성(糖合成) 및 분해(分解) 등에 관여 하는 것으로 알려져 있다. 인산은 화기시원체(花器始原體)의 발육 초기나 개화기 및 수정기 전후에 많이 흡수되고 새 가지나 잔뿌리 등 생활작용이 왕성한 어린 조직 중에 많이 함유되어 있다. 이와 같은 인산은 가지와 잎의 생장을 충실하게 하고 탄수화물의 대사(代謝)에 중요한 역할을 할 뿐만 아니라 인산 그 자체가 단백질의 합성에 중요한 성분이 되기 때문에 수량 및 착과수(着果數)를 증가시키고,단맛을 많게 하는 반면 신맛을 적게 하여 과실의 품질을 좋게 한다. 또한 인산은 성숙을 촉진시키고 저장성을 좋게 하는데 유효하게 작용한다. 과도한 인산의 사용은 길항작용에 의하여 철의 결핍증을 유발시킬 염려가 있다.

     
  3. 칼리(加里, K₂O)

    칼리(K₂O)는 식물체에서의 생리적 기능이 명확하지 않지만, 대부분 이온 상태로 세포의 액포(液胞)중에 존재하면서 체내 pH의 급격한 변화를 억제시키고 탄수화물대사·호흡작용·광합성작용·단백질합성·엽록소생성 등에 필요한 것으로 알려져 있다. 즉, 칼리가 부족하면 전분 등 고분자탄수화물(高分子炭水和物)의 양이 감소되고 환원당(還元糖)의 양이 증가되며 호흡작용이 왕성해진다. 또한 직접적인지 간접적인지는 밝혀져 있지 않지만 칼리의 부족은 광합성 능력을 저하시키는 것이 확실하여 일기가 불량한 때 칼리를 많이 시용하면 전분의 생성이 많아지기 때문에 일조부족(日照不足)을 보충할 수 있다고 한다.

    칼리는 생장이 왕성한 부분인 생장점(生長點), 형성층(形成層) 및 겉뿌리가 발생하는 조직, 과실 등에 많이 함유되어 있다. 칼리는 과실의 발육을 양호하게 할 뿐만 아니라 과실의 당분을 많게 하며 성숙을 촉진하고 저장성을 좋게 한다. 칼리가 부족하면 과실의 발육이 불량해져 수량이 적어진다. 칼리는 특히 과실의 비대에 매우 중요한 요소이다. 그러나 칼리가 과다하면 칼리와 길항작용(拮抗作用)을 지니고 있는 마그네슘 및 칼슘의 함량을 저하시켜 부족증상을 조장시킨다. 그러므로 적량의 칼리를 시용하는 것은 과실의 비대촉진과 더불어 다른 비료요소의 영양상태균형을 유지할때도 반드시 필요하다.

     
  4. 칼슘(石灰, CaO)

    칼슘은 현재까지는 비료요소로서의 역할보다는 토양중화제(土壤中和劑)로서의 역할에 더 큰 비중을 두어 왔다. 그 이유는 일반적으로 식물체가 필요로 하는 정도의 칼슘이 대부분의 토양 중에 함유되어 있기 때문이다. 실제로 각종 비료요소의 토양에서의 용해도는 토양산도(土壤酸度)에 따라 차이가 있으므로 산성토양에서 생기기 쉬운 망간의 활성화(活性化), 마그네슘, 인산 등의 불용화(不溶化)를 석회질비료의 시용에 의해 토양을 중화(中和)시킴으로써 간접적으로 방지하는 효과를 가져온다. 또한 칼슘은 토양의 유용미생물(有用微生物)의 활동을 촉진시켜 토양의 입단구조(粒團構造)를 양호하게 하는 등 토양의 이화학적 성질을 개량하는 효과도 매우 크다. 그러나 칼슘은 식물체에 충분하게 흡수되었다고 하더라도 식물체 내에서의 이동성이 매우 적어 식물체 각 기관에의 분포가 균일하지 않다. 일반적으로 칼슘은 성엽(成葉)에 많이 축적되고, 과실 내의 집적(集積)은 매우 적으며, 수체(樹體)의 상단부로 갈수록 함량이 감소된다.

    칼슘의 식물체에서의 생리적작용(生理的作用)은 명확하게 밝혀지지는 않았지만 각종 효소의 활성(活性)에 영향을 끼치며, 단백질의 합성에 관여하고 세포막(細胞膜)에서 다른 이온의 선택적흡수(選擇的吸收)를 조절한다. 또한, 칼슘은 세포벽에서 펙틴화합물과 결합하여 세포벽의 견고성을 유지하는 역할을 한다. 그리고, 칼슘은 에틸렌의 발생과도 관계가 있으며, 따라서 과실의 저장 중 호흡율과 저장력에도 영향을 끼친다. 따라서, 식물체에서 칼슘이 부족하면 특히 함량이 적은 과실의 경우 조직의 붕괴와 호흡을 촉진하여 각종 생리장해를 유발하는 원인이 되며, 과실 이외의 조직에서도 칼슘의 부족은 세포벽의 견고성 약화와 다른 이온의 세포막에서의 선택적 흡수가 높아져 돌배현상 등 생리장해유발의 간접적인 요인이 될 수 있다. 또한 칼슘이 부족할 경우에는 잎·줄기·뿌리 등의 생육이 저해되고, 과실의 발육에도 지장을 초래하며 수량에 영향을 끼친다.

    이와 같이 칼슘은 토양중화제로서 뿐만 아니라 비료요소로서의 비중이 매우 큰 원소이므로 재배에 있어서 칼슘의 부족에 의한 생리장해가 일어나지 않도록 각별히 주의해야하고, 특히 과실에 칼슘이 많이 이동될 수 있는 방법을 강구해야 한다.

     
  5. 마그네슘(苦土, MgO)

    마그네슘은 엽록소의 구성성분으로서 엽록소 중에는 약 4%의 마그네슘이 함유되어있다. 마그네슘이 부족하게 되면 잎이 황화(黃化)되어 광합성작용이 방해를 받기 때문에 전분과 당분의 합성에 반드시 필요하다. 그리고, 마그네슘은 인산이 관계하는 효소반응의 활성제(活性劑)로서 작용하며 인산의 이동·공급과도 중요한 관계를 지니고 있다.

    마그네슘이 부족하면 과실의 수량이 감소되고, 수체의 생장도 감소되는데, 이것은 잎내 마그네슘의 함량이 부족하여 엽록소의 형성에 장해를 일으키기 때문이다. 즉, 늙은 잎부터 엽맥(葉脈)사이가 황화되고, 심하면 조기에 낙엽되어 나무가 광합성 작용에 필요한 충분한 엽면적을 유지하지 못하게 된다. 또 과실이 작아 지고, 수확전 낙과를 일으키기도 한다.

     
  6. 붕소(硼素, B)

    과수의 생육에 미량으로 소요되는 요소이다. 이와 같은 미량요소들은 식물체의 구성 요소로서 또는 대사작용에 필요한 성분들로서 그 소요량이 극미량이지만, 적정함량의 범위에서 조금이라도 부족하거나 과다하게 되면 예민하게 각종 생리 장해를 유발하여 이상 증상을 나타내게 된다.

    붕소의 식물체에서의 역할은 분명하게 밝혀지지는 않았지만, 현재까지 알려진 바로는 세포원형질의 무기성분함량에 영향을 끼쳐 암모늄태질소·칼리·칼슘 등 양이온의 흡수를 촉진하며, 질산태질소·인산 등 음이온의 흡수를 억제한다. 또한 세포벽에 펙틴화합물을 형성할 때에도 관여하고, 수분흡수 조절 및 증산작용 (蒸散作用)에도 관여하는 것으로 알려져 있다.

    붕소는 개화할 때, 수정(受精)과 세포분열(細胞分裂)이 왕성할 때 그 요구량이 많아 생육 초기에 부족되기 쉽다.

     
  7. 망간(Mn)

    망간의 생리작용에 대해서는 불분명한 점이 많지만, 부족하면 잎이 황화되는 것으로 보아 엽록소의 생성과 관계가 있는 것으로 보이며 각종 대사 작용에 관여하는 모든 효소의 활성제로서 중요한 역활을 한다. 우리 나라에서는 부족될 염려가 거의 없고 과다 흡수에 의한 생리장해가 오히려 문제가 된다.

     
  8. 철(鐵, Fe)

    철이 부족하면 엽맥 사이가 그물모양으로 황화되는 것으로 보아 철은 직접 엽록소를 구성하는 성분은 아니지만, 엽록소 생성과 밀접한 관계가 있다. 또한 철은 시토크롬계(系)에서 산화환원반응(酸化還元反應)에 의하여 전자전달(電子傳達)에 중요한 역할을 한다. 그 밖의 수체 내에서 중요한 작용을 하는 효소들은 대부분 철화합물이며, 철에 의하여 활성화되는 효소도 다수 존재하고 있으므로 철은 직접 또는 간접적으로 효소의 작용에 중요한 역할을 하는 원소라고 할 수 있다. 철은 식물체의 광합성·호흡 또는 뿌리에서의 음이온 흡수 등에도 직접 또는 간접적으로 관여 하는 것으로 알려져 있다.

     
  9. 아연(亞鉛, Zn)

    아연의 생리작용에 대해서는 불분명한 점이 많지만 효소와 관련하여 각종 생리작용의 조정, 특히 산화환원반응에 중요한 역할을 한다. 그 밖에 아연은 엽록소의 생성과 옥신의 활성에 관여하는 것으로 생각된다.

     
  10. 구리(銅, Cu)

    구리는 수체 내에서의 역할이 명확하지 않지만 엽록체 중 구리의 농도가 현저하게 높기 때문에 광합성작용에 관여하는 것으로 생각되며, 여러가지 효소작용에 관여하는 것으로 알려져 있다.
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