흙과 유기농업 이야기
한중열
5. 토양의 수분
수분에 대한 내용은 모든 농업에 적용되는 것이며,
수분에 대한 여러 원리를 설명한 내용으로 대단히 중요한 부분이며, 꼭 알아야 농사에 응용이 가능할 것으로 생각된다.
1) 물은 생명이다.
물은 식물의 몸체에 75% 이상을 차지하면서 식물 몸체의 온도변화, 즉 급격한 상승과 하강을 방지해 주는 역할을 한다.
만약 식물의 몸체가 쇠나 돌로 구성되어 있었다면 추위와 더위에 견디지 못했을 것이다.
또한 식물이 필요로 하는 양분과 효소 등을 이동시켜주고 공급하는 역할뿐 아니라 증산작용, 광합성작용 등 식물이 살아가는 모든 것을 관장하는 것이 수분이다.
물의 분자식은 H₂O, 수소 2개와 산소 하나가 결합된 상태인데, 그림과 같이 산소의 중심원으로부터 수소원자가 105도 각도의 상태로 결합되어 있다.
그래서 수소원자 2개가 있는 좌측은 [+]양의 성질을 띠게 되고, 산소의 우측 부분은 [-]음의 성질을 띠게 된다.
이것을 수소결합이라고 하는데 이러한 현상으로 인하여 그림의 우측처럼 음[-]의 산소와 양[+]의 수소가 결합하여 연결됨으로서 여러 개의 물분자가 결합되어 육각수, 팔각수, 다각수 등 다양한 모양을 갖추게 되며, 액체 또는 고체인 물이 구성되는 것이다.
만약에 물의 분자가 180도의 각도로 구성되었다면 물은 기체로 된 수증기로만 존재했을 것이고, 현재의 액체로서의 물은 존재하지 않았을 것이며, 아마도 생명체도 탄생하지도 못했을 것이라고 과학자들은 말한다.
2) 물의 종류에는 아래와 같이 4가지로 구분한다.
① 중력수 : 중력(물의 무게)에 의해서 토양의 공극사이를 자유로이 이동하여 지하로 내려가는 물이다.
② 모관수 : 토양에 부착되거나 토양의 작은 공극에 남아있는 물이며, 이 작은 공극을 모관공극이라고 한다.
※ 비가와서 토양에 물이 가득할 때를 “최대용수량(포화용수량)”이라고 하며, 이때 뿌리는 호흡이 불가능하며 장시간 지속되면 일반 농작물은 뿌리가 죽을 수도 있다. (수중작물은 예외) 비가 그친 상태에서 중력수가 빠져나가고 모관공극에 남은 상태의 물을 “포장용수량”이라고 하는데 뿌리는 이 상태의 물을 가장 쉽게 흡수하게 되며, 식물에게는 최적의 수분이다. 보통 토양의 경우 최대용수량의 약 70~80% 정도이다. |
※ 모세관현상 :- 가는 관(管) 속에 액체(물, 수은 등)를 넣었을 때, 관 안의 액면(液面)이 관 밖의 액면보다 높아지는 현상이다. 그림과 같이 수분이 어떤 표면에 부착하려는 부착력과 물분자가 뭉치려는 응집력으로 가는 틈을 타고 올라가는 현상이고, 물방울이 원형을 이루는 현상인 표면장력도 물의 응집력에 의한 것이다. | 물의 부착력과 응집력
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③ 흡습수 : 건조된 토양을 공기에 두면 공기중의 습도와 평행을 유지할 때까지 수분을 흡수하는데,
이 수분을 흡습수라 하고 뿌리는 흡수가 불가능하다.
※ 포장용수량에서 흡습수 사이에 있는 물을 유효수분이라고 한다. 이 유효수분 상태에서 토양의 증발과 잎의 증산으로 인해 점점 토양이 건조해지면서 흡습수 쪽으로 가게 되고 식물의 잎은 시들기 시작하는데, 시든 상태에서 물을 주어서 살아나는 상태를 ‘초기위조점’이라 하고, 못 살아나는 상태를 ‘영구위조점’이라고 한다. |
④ 결합수 : 토양의 고체분자를 구성하고 있는 수분으로 식물이 흡수 불가하다.
3) 작물의 물이용 효율과 요수량
① 증발(토양에서 날아가는 물)과 증산(잎에서 날아가는 물)
이러한 현상은 기상조건인 온도, 습도, 바람 등과, 토양수분 상태의 조건인 입단화, 온도 등 작물의 종류와 잎의 모양과 생육상태, 멀칭조건 등에 따라 다를 수 있다.
② 증발의 경우 위의 여러 조건에 따라 달라서 계산이 불가능하지만, 증산의 경우는 작목별로 계산된 자료가 있다. 이것을 증산계수라고 하며 식물의 건물 1g을 생산하는데 소비되는 증산량(g)을 말한다.
작목별로 옥수수(94), 해바라기(705), 벼(250), 고구마(360), 알팔파(695)이다.
③ 하지만 농작물의 성장에 필요한 수분은 증산과 증발 모두 있어야 한다. 이것을 요수량이라 하며, 요수량은 건물 1g을 생산하는데 필요로 하는 수분량(g)을 말한다. 요수량이 작은식물(수수, 기장, 옥수수)과 큰식물(알팔파, 크로바, 명아주)이다.
4) 관수(관개灌漑)방법
물을 공급하는 방법이며 토양 위로 공급하는 지표관개, 위에서 뿌려주는 살수관개, 토양 속에서 공급하는 지하관개가 있으며 아래의 표와 같다.
지표 관개 | 고랑관개 | 이랑을 만든 후 고랑으로 물을 공급 |
전면관개 | 일류관개 : 등고선을 따라 급수 보더관개(border) : 완경사면에 급수하는 방법 수반법 : 논에 물을 대주는 방법 |
살수 관개 | 스프링클러, 물방울관개 : 물방울이나 안개로 분무 다공관관개 : 작은 구멍을 낸 파이프 또는 분수호스 등으로 살수 |
지하 관개 | 개거법 : 개방된 토수로를 통해 공급하는 방법. 배수로를 겸한다. 암거법 : 지하에 토관⦁PVC관⦁철관 등을 배치하여 급수. 배수로를 겸한다. |
점적관수 : 가는 구멍이 뚫린 관을 땅속에 약간 묻거나 땅위로 늘여서 작물 포기마다 물방울 형태로 물을 주는 방식으로 양액재배, 비닐하우스 등 시설 작물, 최근에는 노지의 과수와 채소작물 등 원예작물에 많이 사용되고 있다. |
5) 배수법
① 객토법 : 흙을 채워서 토성을 개량하거나, 지반을 높여 배수하는 방법.
② 명거배수 : 배수로를 농지 주변이나 농지 사이로 노출시켜 배수하는 방법으로 삽이나 포크레인 등으로 작업하여 만드는 방법.
③ 암거배수 : 명거배수 상태에서 그 배수로에 유공관이나, 자갈 등을 채워 지하로 배수를 시키는 방법.
다음 6편에서는 광합성작용(탄소동화작용)에 대한 설명이다.