Ⅰ. 서 론
Ⅱ. 칼슘의 유래와 역할 및 생리작용
가. 칼슘의 유래
나. 과수에 있어서 칼슘의 역할과 생리작용
다. 과실 내에서 칼슘함량의 변화
라. 잎, 과실 및 가지 표피로부터의 흡수 및 분포
마. 뿌리로부터 흡수한 칼슘의 수체내 분포
바. 수체의 영양진단 방법
1) 토양 및 엽 분석에 의한 방법
2) 엽색 및 영양 장해 관찰에 의한 방법
3) 수체 생육 지표에 의한 방법
Ⅲ. 토양 시비용 칼슘(석회)비료
가. 석회질비료의 종류와 효과
나. 석회 소요량
다. 효과적인 사용방법
Ⅳ. 엽면시비용 칼슘비료
가. 엽면시비 란 ?
나. 엽면시비의 시초
다. 엽면 흡수 기구
라. 엽면 흡수에 영향을 주는 요인
마. 엽면시비의 효과적인 이용
바. 과수에서 칼슘제의 효과적인 이용 방법
Ⅴ. 결 론
Ⅰ. 서 론
토양 중에는 적어도 천개가 넘는 원소들이 존재하고 있으나 그 화학적 특성에 의하여 복잡한 생물학적인 작용을 한다. 그러나 작물체의 구성 원소들은 몇몇에 불과하다. 각각의 무기원소들은 작물체에서 대사작용을 하여 각자의 독특하고 필수적인 역할을 한다. 작물의 생장에 필요한 원소들은 탄소(C), 산소(O), 수소(H), 질소(N), 인(P), 황(S), 칼륨(K), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 철(Fe), 망간(Mn), 아연(Zn), 구리(Cu), 붕소(B), 몰리브덴(Mo), 염소(Cl) 등 16 종류의 원소들이다. 다량원소는 질소, 인산, 칼륨, 칼슘, 마그네슘(고토), 황 등이며 미량원소에는 염소, 붕소, 망간, 아연, 구리, 몰리브덴이 주로 작물에 이용되고 있다. 원소들의 기능은 필요량과 물리 화학적 특성이 상호 관련되어져 있어 특별한 경우에는 불필요한 관계가 될 수도 있다. 모든 영양을 공급하는 구성원소는 이온의 형태로 작물체의 뿌리로부터 흡수되어 각 부위에서 이용한다. 예를 들면 질소는 NO3, NO2 또는 NH4+의 형태로, 인, 황, 염소, 붕소 그리고 몰리브덴은 각각 인산염, 황산염, 염화물, 붕산염, 몰리브덴산염으로, 기타 다른 이온들은 K+, Mg2+, Ca2+, Fe3+, Mn2+, Zn2+, Cu2+ 양이온의 형태로 흡수된다. 이들 이온들은 토양 용액속에 용해되어 있으며 토양의 종류에 따라 그들은 특유한 조성을 지니고 있다.
칼슘은 주로 토양에 함유되어 있는 칼슘이온이 목부를 통하여 흡수 이동되어 각 작물의 기관조직에 축적이 이루어진다. 토양에 칼슘이 부족할 때는 고토석회나 소석회 등으로 보충하여 준다. 그러나 토양에서 용해도가 극히 낮아 산도교정이나 물리적 조건 개선의 목적으로 공급되어 왔으며, 최근에는
환경오염 경감제, 중금속 흡수억제제, 농약분해 조장 및 양분 불균형에 의한 장해 경감 등에 효과가 있다고 알려져 있다.
칼슘은 토양 내에 많이 존재하여도 토양의 상태나 환경 조건에 따라 칼슘 흡수 또는 과실로의 축적에 제한을 받아 지상부에서는 조직의 칼슘부족으로 인하여 생리장해가 생기고, 병에 대한 저항력을 감소시키며 과실의 저장력 약화현상들이 나타나게 된다. 이러한 경우에는 칼슘염 엽면 살포에 의해 작물체내 칼슘함량을 증가시킬 수 있다.
따라서 과수에서 칼슘과 관련된 칼슘의 역할과 생리작용을 설명하고 아울러 토양시비 및 수관 살포시 칼슘비료의 올바른 사용방법을 국내외 연구 결과를 토대로 소개하고자 한다.
Ⅱ. 칼슘의 유래와 역할 및 생리작용
가. 칼슘의 유래
금속을 제조할 때에 찌꺼기로 남게 되는 재의 일종인 돌을 라틴어로 "calx"(연결형은 calcis)라고 하는데, 영국 말로 초크(chalk)라고 불리는(chalk는 "calx"로부터 나온 말이다) 일반적인 혹종의 돌에 특히 이 말이 쓰인다. 이 돌이 자연계에 가장 널리 존재하는 것이 대리석인데, 반짝이는 돌을 의미하는 그리스어의 "marmaros"에서 나온 말이다. 그리고 대부분 대리석의 아름다움은 일종의 미립자로 된 광채를 내는 물질에서 기인된다고 알려지고 있다. 그런데 대리석 자체의 재료로서 이름은 석회석이다. 이것을 가열하면 이산화탄소를 발산하게 되며, 탄 후에 남게 되는 것이 석회라는 것이다. 그러나 1808년에 영국의 화학자 Humphry Davy는 석회로부터 새로운 원소를 처음으로 발견했는데, 그는 그 원소의 이름을 라틴어로부터 취했다. 그는 보통 금속 이름에 덧붙여 쓰이는 접미사 "-ium"을 붙여서 새로 발견한 원소명을 "칼슘"(calcium)이라고 했다.
나. 과수에 있어서 칼슘의 역할과 생리작용
과실내에는 펙틴이라는 물질이 있는데, 세포와 세포사이의 중층(中層, middle lamella)이라고 하는 부위에 존재하면서 세포가 서로 연결되도록 하는 접착제 역할을 하고 있다. 칼슘은 펙틴내의 펙틴산과 결합하여 펙틴산 칼슘이 되어 펙틴이 용해(溶解)되는 것을 억제하고 펙틴의 접착제 역할을 지속시킨다. 또, 칼슘은 과육을 연화시키는 펙틴 분해효소 등 과실의 노화에 관계하는 효소활성을 억제하며 과실의 경도를 유지하는 작용을 한다. 식물체내에 포함되어 있는 다른 유기산과 결합하여 유기산을 중화시키고, 부작용을 없애는 역할도 하고 있다. 그밖에 칼슘은 식물체내에서 단백질이 많이 포함되어 있는 부위에 많기 때문에 단백질합성에도 관여 하고 있으며 과실의 품질을 평가할 때 큰 지표인 과실 경도를 유지하는 작용을 하는 등 여러 가지 생리작용에 관여하고 있다.
다. 과실 내에서 칼슘함량의 변화
사과 ‘후지’ 과실내의 전체 칼슘함량 및 농도의 변화를 보면, 칼슘함량은 6월 초순부터 9월 초순까지 직선적으로 증가를 하며, 이 기간 동안 과실에 들어간 칼슘이 수확과실의 칼슘함량의 96%를 차지한다. 9월 초순 이후에는 거의 증가하지 않는다. 한편 칼슘농도는 생육초기인 6월 초순에서 중순에 걸쳐 현저하게 낮아지며 그 후는 수확기까지 완만하게 감소하고 있다. 과실내의 칼슘함량 및 농도변화는 가리, 인산 및 질소와는 변화형태가 다르며 가리함량은 생육초기부터 수확기까지는 거의 직선적으로 증가하며, 농도는 칼슘과 같이 6월 상순에서 중순에 걸쳐 급격한 저하를 하지만 그 후 9월 초순에서 수확기까지는 칼슘과 같이 저하하지는 않는다.
이와 같이 칼슘은 가리와는 달리 봄부터 수확기까지 지속적으로 과실에 들어가는 것이 아니며 8월 하순경까지 과실내의 칼슘함량이 거의 결정되며, 그 후에는 과실비대에 의하여 과실내의 농도가 낮아진다. 이것이 칼슘부족에 의한 생리장해와 큰 관련이 있다.
라. 잎, 과실 및 가지 표피로부터의 흡수 및 분포
사과의 잎, 과실 및 가지에 살포한 칼슘의 흡수와 그 후 수체내로의 분포에 대하여 잘 알아 두는 것은 칼슘제를 효율적으로 살포하기 위하여 매우 중요하다. 방사성 동위원소 인 45Ca을 포함한 염화칼슘(CaCl2)과 수산화칼슘(Ca(OH)2) 용액을 잎은 6월 25일, 과실 및 가지에는 7월 22일에 도포하여 방사능 강도를 조사한 결과를 보면 칼슘은 잎의 앞면 또는 뒷면 어느 곳으로부터도 흡수되었다. 잎이 나온 순서에 따른 칼슘 흡수의 차이를 보면 선단부의 잎(어린잎)은 새가지 기부의 잎에 비하여 칼슘 흡수량이 많고 흡수 후의 이동도 컸다. 잎에서 흡수된 칼슘은 다른 잎으로의 이동은 거의 없었다. 과총엽에서 흡수된 칼슘은 같은 과총에 붙은 과실로의 이동은 매우 적었다. 칼슘은 과실표면으로부터 흡수된다. 과실내의 칼슘 분포를 보면 과피에 함량이 가장 많고, 그 다음이 과심이고, 과육에 가장 적으며 과피에서 멀수록 함량이 적다. 칼슘은 새가지 표면으로부터도 흡수되며 처리한 부위의 상하로 이동한다. 칼슘제제의 종류에 따라 칼슘의 흡수가 달라진다. 수용성 염화칼슘과 물에 녹기 어려운 수산화칼슘을 잎, 과실 및 가지에 살포하여 보면 같은 량의 칼슘을 살포하더라도 염화칼슘이 수산화칼슘보다 5～10배 정도 과실 내에 칼슘함량이 더 많다. 지금까지 서술한 바와 같이 칼슘은 잎, 과실뿐만 아니고 가지의 수피로도 흡수되지만 흡수된 칼슘의 이동은 매우 적은데, 특히 다른 부위로의 이동(잎에서 잎으로, 잎에서 과실로)은 상당한 시일이 경과하여도 그 이동량은 매우 적다. 따라서 과실의 칼슘함량을 높이기 위해서는 과실에 직접 칼슘을 살포하는 것이 중요하다. 또 칼슘제제의 종류에 따라 흡수가 달라지므로 수체내의 칼슘함량을 높이기 위해서는 수용성 칼슘제제을 사용하는 것이 효과적이다.
마. 뿌리로부터 흡수한 칼슘의 수체내 분포
칼슘은 지구 겉 표면에 존재하는 무기성분 중 5번째로 많은 원소 중의 하나로 3.64%에 해당하고 장석, 각섬석, 인산칼슘, 탄산칼슘의 형태로 존재하며 정상적인 토양에는 약 0.07～3.6% 함유되어 있다. 토양 중 칼슘은 비치환성, 치환성 및 용액 중 수용액 형태로 이루어져 있다. 유효태 칼슘은 토양 용액 중에 있는 칼슘으로 유기 및 무기 콜로이드에 흡착되어 있는 칼슘을 말한다. 뿌리로의 칼슘 흡수는 근계와 그 주위환경에 의해 영향을 받으며 뿌리의 총량 뿌리 밀도, 지상부와 관련한 생장과 활성의 주기성, 뿌리의 분포 등에 의해 칼슘흡수에 전적으로 영향을 준다. 사과 뿌리로부터 흡수한 칼슘은 수체 내에서 어떻게 분포하는가를 이해하는 것은 칼슘부족에 의한 장해를 방지하는데 매우 중요하다. 당년에 뿌리로부터 흡수한 칼슘의 과실 내 분포는 종자 내에 칼슘함량이 가장 많고, 그 다음 과심, 과피, 과심에 가까운 과육 순이고 과피에 가까운 과육 부분의 함량이 가장 낮다. 이 경향은 과실에 분포하는 전체 칼슘농도와도 같은 경향이다. 한편 과실내의 칼슘함량은 당년에 나온 잎이나 눈에 비하여 현저히 적다. 이들 부위에 있어서 그해에 흡수된 칼슘의 기여율(전년도 칼슘에 대한 당년에 흡수한 칼슘의 비율)을 보면, 과실부위에 따라 다르지만 과실 전체로 보면 1% 전후에 지나지 않는다. 과실내의 칼슘은 99%가 저장된 칼슘으로 과실의 칼슘 영양의 주체는 저장칼슘이라고 추정할 수 있다. 잎이나 눈의 경우 저장된 칼슘이 점유하는 비율은 96～97%, 새가지나 뿌리는 80～90%이다. 사과나무내의 저장된 질소가 40% 전후인 것과 비교하면 얼마나 저장된 칼슘에 의존하고 있는지 알 수 있다.
바. 수체의 영양진단 방법
과수에서 영양진단은 토양분석, 엽 분석, 엽색, 영양장해 및 수체 생육지표, 형태 등을 이용하는 방법이 있다.
1) 토양 및 엽 분석에 의한 방법
<표 1> 과종별 토양내 칼슘함량의 적정 범위
|
|
사 과 |
배 |
단 감 |
|
Ca (cmol/kg) |
5～6 |
5～6 |
5～6 |
|
|
원예연보,
1997, p.917 |
과수연보,
1992. p.155 |
과수연보
1992, p.364 |
토양내 칼슘함량의 적정범위를 종합 정리하여 보면<표 1>, 사과, 배, 단감은 5～6 cmol/kg 이다. 적정범위의 부족 또는 과다가 되지 안 토록 수시로 토양 분석을 하여 석회질비료로 조절이 필요하다.
우리나라의 엽 분석에 의한 영양진단 연구는 1971년 포도 캠벨얼리 품종 부터 시작하여 대부분 주요 과종에 대한 연구가 이루어져 있다. 엽 분석용 시료 채취는 7월 20일~8월 10일 사이에 이루어지며, 칼슘을 분석하여 <표 2>에서 나타난 기준치를 참고로 하여 과다, 부족을 판정하여 석회질비료를 가감한다. 그러나 엽내 칼슘함량이 많아도 과실에서 칼슘 결핍증이 나타나는 수도 있다. 이러한 경우에는 엽에 있는 칼슘이 과실로 이동이 안 되기 때문이다.
<표 2> 과종별 엽내 칼슘의 기준 농도 및 정상과율
|
과 종 |
표준치 |
기준농도(g/kg) |
정상과원율
(%) |
비 고 |
|
부족 |
정상 |
과다 |
|
사 과
(후지/M26) |
11.0 |
<5.2 |
9.1～13.0 |
>16,9 |
58.7 |
원시연보, 1987, 과수편, p.50 |
|
배
(신고) |
14.3 |
<6.7 |
11.8～16.7 |
>2.8 |
- |
과수연보 1992, p.153 |
|
단 감
(부유) |
13.1 |
<6.0 |
11.1～15.9 |
>11.9 |
- |
과수연보 1992, p163 |
2) 엽색 및 영양 장해 관찰에 의한 방법
지금까지 개발된 엽색 정도를 판별하는 방법은 색의 삼원색을 이용하는 방법, 엽록소 농도를 측정하는 방법, 표준색 차트를 이용하여 구별하는 방법, 잎에 광을 투과시키는 방법 등이 있으며 칼라차트를 가장 이용을 많이 하고 있다. 영양장해 관찰에 의한 방법은 잎, 줄기, 과실, 뿌리에서 나타나는 증상을 관찰하여 영양진단을 하는 것 이다.
3) 수체 생육 지표에 의한 방법
과수의 생장은 많은 요인에 의해 영향을 받는다. 수체영양 진단에 기준으로 이용되는 것은 신초정지시기, 2차 생장률, 발육지와 도장지의 발생 밀도 및 생육정도, 엽색, 엽의 형태, 꽃눈의 크기와 형성정도, 낙엽상태, 과실특성(당도, 착색, 크기) 등이 이용되고 있으며 주로 질소와 관련된 영양진단 방법이다. 또한 수체 생육 지표를 설정하여 이 기준에 맞추어 영양관리를 하는 방법을 말한다.
Ⅲ. 토양 시비용 칼슘(석회)비료
가. 석회질비료의 종류와 효과
우리나라의 석회질비료는 석회고토, 소석회, 석회석, 부산소석회, 부산석회, 패화석, 생석회 등이 공정규격이 설정되어 있다. 알카리분 함량은 <표 3>과 같다.
<표 3> 석회질비료의 종류
|
종 류 |
석회고토 |
소석회 |
생석회 |
부산소석회 |
부산석회 |
패화석 |
석회석 |
|
알카리분
(CaO+MgO) |
53 |
60 |
80 |
60 |
45 |
40 |
45 |
① 석회고토(CaCO3MgCO3)
백운석을 단순 분쇄하여 분말로 한 것을 석회고토라 하고 석회석을 단순 분쇄하여 만든 것을 석회석이라 한다. 석회성분은 32%, 고토 성분이 15% 함유되어 있어 고토의 시용효과도 기대할 수 있으며 우리나라 농업용 토양개량제 공급량의 90%를 공급한다.
② 소석회(Ca(OH2), 수산화석회)
생석회에 물을 넣어 소화시켜 수산화칼슘으로 한 것이다. 알카리분으로 60%이상, 고토를 보증하는 것은 가용성고토 6.0% 이상 또는 구용성고토 5.0% 5.0%이상 함유하는 것으로 규정되어 있다. 백색의 가벼운 분말로 알카리성이 강하고 오래 방치하면 탄산가스를 흡수하여 포장이 터지는 수가 있다. 특히 암모니아염류와 수용성인산을 함유한 비료와 배합해서는 안 된다.
③ 생석회(CaO, 산화석회)
거칠게 분쇄된 석회석을 가마 속에서 1200℃에서 완전 연소시켜 산화물을 만든 것이다. 알카리분은 80%이상, 가용성고토 8.0% 이상 또는 구용성고토 7.0% 이상으로 공정규격이 설정되어 있다. 보통 백색 알갱이로 되어 있고 물에 닿으면 발열하여 분말이 되며 수분흡수가 되지 않도록 주의하여야 한다. 강알카리성으로 토양에 시용하면 반응이 강력하고 산성의 중화, 유기불 분해, 잠재지력의 활용에 등에 효과가 있다.
④ 부소산석회
카바이트재와 석회질소 블로우재를 말하며 알카리분은 60%를 함유하고 있다.
⑤ 부산석회
다른 산업의 부산물(화공공업, 제당, 피혁공업)에서 생산되는 석회물질을 말하며 알카리분은 45% 이다.
⑥ 패화석(CaCO3)
조개나 굴 껍질을 분쇄하여 만든 분말비료를 말하며 패화석은 석회고토와 대등한 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 알카리분은 40%이상으로 규정되어 있다.
나. 석회 소요량
석회질비료를 시비할 때는 토양의 산도를 조사하여 산도를 교정하는데 필요한 알카리분의 양을 구해야 한다. 알카리분은 비료포대의 보증표에 명기되어 있다. 그런데 같은 pH라도 토양의 성질, 작토의 깊이, 부식정도 등에 따라 소요량이 달라진다. 보통 산도 교정량은 토양의 완충곡선을 구해서 산출하는데 정확한 사용량은 농업기술센터의 추천을 받아 결정하는 것이 좋다. 토양 중 염기의 균형은 석회 60～65%, 고토 15～20%, 칼리 3～5% 계 80% 정도가 좋다. 예를 들면 300평당 10cm 깊이로 pH 1을 높이는데 대강 필요한 석회량은 성분량으로 사질토 60kg, 일반토 130kg, 화산회토 250kg 정도이다. 만약 사질토에서 300평당 10cm 깊이로 pH 1을 높일 경우에는 석회고토 시용할 때 60kg x 1.3914(산화물)= 83kg 이 나온다. 석회고토에는 유효성분 즉 알카리 분이 53% 이므로 환산하면 60kg x 1.53= 91kg을 시용하면 된다. 한 포대에 25kg 이라면 3.6포를 300평에 골고루 시용하면 된다. 또한 pH가 같은 토양이라도 점질토 일수록, 부식이 많을수록 석회소요량이 많다. <표 4>는 깊이 30cm 까지의 토양을 pH 1.0 높이는 데 필요한 10a 당 석회요구량을 토양의 종류별로 비종에 따라 추정한 결과로 다음과 같다. 석회 시용량은 한번에 300평당 300kg 정도를 연차적으로 사용하며 목표하는 pH가 도달되면 매년 사용할 필요가 없으며 3～4년 마다 50kg 정도를 사용한다. 과다 시용은 pH가 너무 높아지어 각종 미량원소 결핍증이 나타난다. 석회는 이동성이 적기 때문에 가급적 깊은 토층까지 잘 혼합하여 사용해야 한다.
<표 4> 깊이 30cm 까지의 토양 pH 1.0 높이는 데 필요한 석회요구량(임, 1996).
|
석회질비료 |
토양의 종류(kg/10a) |
|
사 토 |
사양토 |
양 토 |
식양토 |
식 토 |
|
생석회 |
50 |
100 |
150 |
200 |
258 |
|
소석회 |
66 |
132 |
198 |
264 |
341 |
|
탄산석회 |
90 |
180 |
270 |
360 |
460 |
|
석회고토 |
52 |
104 |
156 |
208 |
268 |
다. 효과적인 사용방법
토양 종류별 토양산도를 달리하여 사과묘목을 재식하고 3년 후에 생장량을 조사한 결과(아오모리 사과시험장, 1967)를 보면 산성이 강 할수록 생육이 감소하였고 이러한 현상은 거듭 될수록 심하게 나타난다고 하였다. 결실수에서 과실의 칼슘함량을 높이기 석회질비료의 토양시용은 과실의 생육초기의 이전에 하는 것이 절대 필요하고 칼슘의 토양의 이동성을 보아 비효를 높이기 위해서는 표면시용보다는 경토 층에 골고루 섞이도록 하는 전층 시용이 훨씬 효과적이다<표 5>.
<표 5> 석회질비료 시용방법이 수체내 Ca45 흡수에 미치는 영향(임 등, 1979).
|
|
표면시용 |
표토 20cm 전층 시용 |
표토 40cm 전층 시용 |
|
Ca45 흡수량
(cpm x 103/주) |
33.0 |
102.6 |
152.1 |
석회고토를 10a당 2400kg의 극히 많은 양을 일시에 표토에 시용했을 때 시용 후 3년 7개월 후와 13년경과 후의 토양산도 교정효과를 조사한 것이다. 표토에 석회를 시용하면 시용 후 3～4년 정도의 단기간에는 하층토까지의 개량이 어려우며 10년 정도의 장기간이 소요되어야 깊이 60cm까지 개량이 가능하다. 이와 같이 석회질비료 효과적인 시용방법은 표토 40cm 전층 시용한 것이 가장 좋다.
Ⅳ. 엽면시비용 칼슘비료
가. 엽면시비 란?
작물의 생육에 필요한 성분을 인위적으로 작물의 잎, 과실 및 어린조직을 통하여 흡수케 하는 방법을 엽면시비(살포), 수관(수체)살포, 과면살포라고 한다. 녹색 잎은 기공(氣孔)을 통해서 광합성작용과 호흡작용을 하면서 동시에 탄산가스와 산소를 흡수, 교환하게 된다. 기공에서 흡수하는 물질은 이들 기체 외에도 보통 뿌리에서 흡수되는 양분이나 다른 무기물과 유기물을 포함한다. 이때 흡수된 물질은 정상적인 생육을 위해 체내에서 이용된다.
나. 엽면시비의 시초
엽면시비는 1844년에 그리스(Gris)가 잎에 철을 시용하여 철 결핍 증상을 회복시킨 이래 학계에 처음 알려지게 되었다. 농업생산을 위한 실직적인 이용은 1920년경 하와이에서 파인애플에 흔히 발생하는 위황병에 대하여 2∼8%의 황화철수용액(FeSO47H2O)을 살포하여 효과를 본 것이 시초이다.
1933년에는 미국 캘리포니아에서 감귤류 재배시 발생한 구리, 망간 등 미량요소의 결핍증을 엽면살포로 치유한 바 있다. 또한 1939년에는 아논(Arnon) 등이 고등식물의 필수 무기성분 중에 몰리브덴이 포함된다는 사실을 최초로 확인하였다. 이때 몰리브덴이 뿌리뿐만 아니라 잎에서도 흡수된다는 사실이 과학적으로 증명되었다.
1940년 미국에서는 요소의 엽면 살포가 성공리에 실시되어 엽면 흡수기작에 관한 연구를 촉진시켰고 방사성 동위원소의 이용으로 엽면 흡수에 미치는 각종 요인의 영향에 관한 연구를 크게 발전시켰다. 1950년대 들어서 이에 관한 연구는 더욱 발전하였다. 우리나라에서는 6.25사변 이후 요소의 공업적 생산이 시작되면서 요소를 중심으로 한 엽면살포가 시작되었다. 최근에 들어 질소, 가리, 칼슘, 마그네슘, 붕소, 철의 엽면시비에 의한 작물의 생육상태 개선은 일반화된 기술이다.
다. 엽면 흡수 기구
현재까지 밝혀진 엽면 흡수는 첫째 기공을 통한 확산, 둘째 잎의 표피세포에 발달한 미세통로를 통한 투과, 셋째 표피세포층의 전기적 인력 등의 복합된 작용이라고 알려져 있다. 여기서 엽면 즉 잎의 표피세포 바깥쪽은 불 투과성이라고 생각되는 큐티클 층(cuticula)으로 형성되어 있다. 그런데 중요한 문제는 엽면에서 물질이 흡수된다고 예상할 때 큐티클 층에서 물질의 투과가 가능한가 하는 점이다. 잎의 기공수는 표면보다 뒷면이 많이 분포되어 있기 때문에 엽면 흡수는 뒷면에서 빠르게 진행된다. 이 사실로 볼 때 엽면흡수는 기공을 통해서 이뤄진다고 볼 수 있다. 그렇지만 기공이 전혀 없는 잎의 표면에서도 흡수는 가능하다. 이는 기체로 가득차 있는 기공의 내측 호흡 공에 엽면 살포된 수용액이 잎의 표면장력 때문에 들어가는 것으로 밝혀졌다. 그런데 호흡 공에 접해 있는 세포의 표면은 내부가 큐티클 층으로 덮혀져 있으므로 결국 큐티클 층에서 물질투과가 문제된다. 큐티클 층은 균일하고 연속적인 큐틴(cutin)이라는 물질로 구성되어 있는데 모두 구멍이 없는 막으로 이루어져 있음이 광학 또는 전자현미경으로 확인되었다. 큐틴의 화학구조는 표면에 수산기(-OH)를 가지는 지방산의 중합물로 구성되어 있다. 이 중합물의 분자간 공극은 물분자와 같은 크기의 물질을 통과시킬 수 있다. 그러므로 이 공극이 수산기와 카르복실기(-COOH)와 같은 친수성기(親水性基)가 있기 때문에 물과 용질의 투과가 가능하다고 생각된다. 또한 큐티클 층은 음전기를 띠고 있어 양이온의 흡수를 촉진시킨다. 큐티클 층은 1차 및 2차세포벽을 거쳐서 표피세포의 원형질막에 도달하게 된다. 큐티클 층을 투과한 물질은 세포벽에 침투하는데 이는 뿌리에서 흡수하는 현상과 같다고 볼 수 있다. 큐티클 층을 투과한 물질은 결국 원형질막에 도달하게 된다. 원형질막을 통과해서 세포내부에 흡수되는 과정은 에너지를 필요로 하는 적극적 흡수이다. 한편 표피 세포내에 흡수된 물질은 체내의 다른 부분으로도 이동되는데 이때는 주로 체관부를 통해서 이동된다. 또한 분리한 큐티클 층에 방사선 동위원소를 이용하여 물질투과를 실험한 결과 확산에 의하여 진행된다는 사실이 밝혀졌다. 즉 무기이온과 유기화합물의 투과속도는 농도에 비례하고 온도의 상승과 친유성(親油性)의 증가에 의하여 빨라진다. 특별히 두꺼운 경우를 제외하고는 큐티클 층의 두께나 납질(wax)의 집적 등은 큰 여향을 주지 않는다. 큐티클 층에서의 투과속도는 방향에 따라 다르다. 물, 무기이온 및 유기화합물의 투과는 안쪽 즉 원형질로 향한 쪽이 반대방향에 비하여 훨씬 빠르다. 이러한 특성은 반투성막에서는 볼 수 없는 현상이다. 요소는 농도와 관계없이 이온보다 10∼20배 정도 빨리 투과되며 구기이온을 요소와 함께 시용하면 이들 이온의 투과도 촉진된다. 이상은 엽면 전체에 균일하게 분포한 큐티클 층에서의 물질 투과경로를 가정한 것이지만 세포의 원형체와 외계를 직접 연결하는 미세한 통로의 발견으로 새로운 견해가 제기되었다.
라. 엽면 흡수에 영향을 주는 요인
엽면 흡수에 소요되는 에너지는 잎살(葉肉)세포의 광합성과 호흡작용에 의해서 쉽게 얻어진다. 녹색 잎에 광을 조사하면 엽면 흡수를 촉진시키는 사례가 많으나 산소를 결핍케 하여 암 호흡을 억제시키면 엽면 흡수가 저하된다. 세포내 당이나 유기산의 농도가 높은 경우에는 엽면 흡수가 빠르다. 특히 질소나 인산흡수의 경우에는 아미노화나 에스테르화의 기질로 변하여 대사작용을 촉진하므로 흡수는 더욱 촉진된다. 따라서 에너지대사 저해제(시안〔CN〕, 아자이드, 디-니트로페놀 등)나 단백질핵산대사 저해제(크로르암페니콜, 플로로우라실 등)는 언제나 엽면 흡수를 크게 저해한다. 이밖에 엽면 흡수와 관여하는 요인들은 다음과 같다.
(1) 잎의 상태
엽면 흡수는 잎의 생리작용이 왕성할 때 활발하므로 가지나 줄기의 윗부분에 가까운 잎에서 흡수율이 높다. 어린잎은 성엽(成葉)보다 흡수가 빠르고 엽면으로 부터의 손실도 어린잎 보다 성엽에서 많다. 잎의 뒷면에 살포한 경우는 살포직후의 흡수율이 높다. 요소를 엽면 살포시 잎내의 질소농도가 극히 낮으면 잎의 생리작용도 왕성하지 않고 잎도 경화되어 엽면 흡수가 좋지 않다.
(2) 살포액의 pH
엽면 흡수에 적당한 산도(pH)는 작물의 종류에 따라 다르다. 대체로 중성의 경우보다도 미산성의 살포액이 알맞다.
(3) 보조제의 첨가
살포액이 어떻게 엽면에 부착되는가에 따라서 엽면 흡수의 효율은 크게 달라진다. 작물의 종류에 따라서는 살포액이 부착하기 곤란한 것과 고르지 않은 경우가 있다. 그러므로 계면활성제를 주제로 한 보조제를 첨가하면 엽면 흡수가 매우 좋다.
그러나 표면 활성제의 가용으로 확전성(擴傳性)이 너무 과다하면 살포액의 부착량이 감소되는 경우도 있다. 그러므로 보조제는 작물의 종류에 따라서 선택하고 적당한 분량을 첨가하는 것이 좋다.
(4) 살포액의 농도
엽면살포 농도의 허용한계는 일반적으로 뿌리흡수의 경우보다도 훨씬 높고 수분증발로 농축 건조된 상태 하에서도 흡수된다. 피해가 나타나지 않는 한도 내에서는 살포액의 농도가 높을 때에 흡수가 빠르다. 그러나 엽면 흡수는 건조가 심한 상태보다는 높은 습도 조건하에서 양호하다.
(5) 농약과의 혼합
엽면 살포 용액에 농약을 혼합하여 살포하면 일석이조의 효과가 있다. 그러나 약해를 유발하지 않도록 세심한 주의가 필요하다. 석회를 가용하면 흡수를 억제하여 고농도 살포의 해를 경감한다. 기상조건이 좋을 때는 작물의 생리작용이 왕성하므로 엽면 흡수가 빠르다. 예를 들어 방사성 동위원소인 32P를 추적자로 하여 온도에 따른 인산의 엽면 흡수를 조사한 결과 저온에서는 엽면 흡수 및 흡수된 인산의 이동도 저해를 받았다.
마. 엽면시비의 효과적인 이용
(1) 다량 및 미량요소의 결핍
작물에 다량 및 미량요소 결핍이 나타났을 경우 그 결핍요소를 토양에 주는 것 보다는 엽면 살포하는 것이 효과가 빠르고 시용량도 적게 들어 경제적이다. 그 예로 질소, 칼슘, 붕소, 철 등의 결핍증이 과원에서는 효율적인 효과를 거두었다.
(2) 영양상태의 신속한 회복이 필요할 때
엽면 살포는 토양시비의 경우보다 흡수가 빠르므로 동상해, 풍수해, 병해충 등의 해를 받아 생육이 나쁠 때 요소를 엽면시비 하면 효과가 있다.
(3) 뿌리의 흡수가 나쁠 때
뿌리가 병해충, 습해, 환원성 유해물질 등에 의하여 해를 받았을 경우 뿌리의 피해가 심하지 않으면 엽면 살포에 의해서 생육이 좋아지고 피해가 어느 정도 회복된다.
(4) 토양시비가 곤란하거나 특수 목적이 있을 때
웃거름 시용이 곤란한 경우 또는 품질향상 등의 특수목적을 위하여 엽면시비를 실시한다.
바. 과수에서 칼슘제의 효과적인 이용 방법
(1) 칼슘 제제별 칼슘함량
원예작물 재배에 이용되는 칼슘제는 질산칼슘, 염화칼슘, 탄산칼슘, 인산칼슘 등과 같은 무기원소와 결합된 무기체 칼슘과 초산칼슘(Ca(CH3COOH)2)의산칼슘(Ca(HCOOH)2) 과 같은 유기산과 결합된 유기체 칼슘, 그리고 무기체와 유기체 칼슘을 혼용한 종류들이 있으며, 이중 질산석회(칼슘)은 비료공정규격에 의하면 무기질 질소비료(유효성분: 15%)로 등록되어 있으며, 탄산칼슘은 감귤의 부피 방지 농약으로 등록되어 있다. 다른 칼슘제 들은 화공약품으로 시판되고 있어 허가된 비료나 농약이 아니다. 최근에는 굴 껍질로 제조된 액상석회비료(수용성칼슘: 17%)가 개발되어 시판되고 있으며, 또한 무기질 칼슘과 유기질 칼슘의 단점을 보완하기 위하여 혼합제 개발을 하고 있다.
<표 6> 사과에서 칼슘제 별 생육후반기 수관살포가 수확시 엽, 과피 및 과육의 칼슘함량
|
처 리 |
엽(%) |
과피(ppm) |
과육(ppm) |
|
염 화 칼 슘 |
1.14 |
720 |
178 |
|
탄 산 칼 슘 |
0.97 |
579 |
139 |
|
질 산 칼 슘 |
1.08 |
653 |
149 |
|
액상석회비료 |
1.14 |
676 |
160 |
|
무 처 리 |
0.97 |
537 |
128 |
*품종: 후지 **수확 60일전부터 7-10일 간격으로 4회살포
칼슘제 별 엽 및 과실의 칼슘농도를 증가시키기 위하여 염화칼슘, 탄산칼슘, 질산칼슘을 수관살포 한 결과<표 6>, 엽, 과피, 과육의 칼슘함량은 염화칼슘 및 액상석회비료의 칼슘농도가 높았으나, 탄산칼슘은 무처리와 비슷하였다. 특히 질산칼슘은 부분적으로 엽 가장자리가 타는 약해가 발생되었고 탄산칼슘은 백색의 잔존물이 수확기까지 과실꼭지 주변에 남아 있어 상품성을 저하시켰다.
단감에서 일소 방지용으로 사용되고 있는 탄산칼슘과 액상석회비료를 수관살포하여 수확시에 엽, 과피, 과육의 칼슘함량을 조사한 결과<표 7>, 액상석회비료가 탄산칼슘 처리에 비하여 현저히 증가되었다.
<표 7> 단감에서 칼슘제 별 수관살포시 엽, 과피 및 과육의 칼슘함량
|
처 리 |
엽(%) |
과피(%) |
과육(ppm) |
|
탄 산 칼 슘 |
0.870 |
0.649 |
659 |
|
액상석회비료 |
1.053 |
0.839 |
715 |
|
무 처 리 |
0.993 |
0.632 |
678 |
*품종: 부유 **수확 60일전부터 7 - 10일 간격으로 4회살포
<표 8> 배에서 칼슘제 별 수관살포가 수확시 엽, 과피 및 과육의 칼슘함량
|
처 리 |
엽(%) |
과피(ppm) |
과육(ppm/FW) |
|
염 화 칼 슘 |
1.89 |
533 |
65.7 |
|
액상석회비료 |
1.73 |
561 |
69.4 |
|
무 처 리 |
1.56 |
464 |
59.9 |
*품종: 신고 **착과 8일후부터 봉지 씌우기 전까지 4회 살포
배나무 재배는 과피의 미려도를 높이기 위해서 유과기에 봉지를 씌워 재배하고 있으며, 봉지를 씌운 후 칼슘을 수관살포하면 과실 칼슘함량의 증가를 기대할 수 없다. 생육전반기(봉지씌우기전)에 칼슘제를 수관살포 후 수확시에 엽, 과피, 과육을 분석한 결과<표 8>, 사과 및 단감과 비슷한 경향을 보여 굴껍질로 제조된 액상석회비료는 엽, 과피, 과육 모두 칼슘함량이 높아 우수한 칼슘급원으로 생각되었다. <표 9>는 봉지씌위기 전에 굴껍질로부터 추출하여 제조된 액상석회비료를 신고품종에 수관살포하여 35일 경과 후에 부위별 칼슘농도를 조사한 결과이다. 액상석회비료는 무처리에 비하여 잎과 과실의 칼슘농도가 증가되었으나, 과실의 칼슘농도 및 과중 차이는 없었다.
<표 9> 배에서 액상석회비료 수관살포에 따른 부위별 칼슘함량(처리 후 35일)
|
처 리 |
과중(g) |
잎(%) |
과병(ppm) |
과실(ppm) |
|
액상석회비료
무 처 리 |
75.7
73.5 |
1.87
1.63 |
0.394
0.342 |
324
315 |
*품종: 신고, 농도: 500배, 살포시기: 착과 후 8일부터 4회 살포
(2) 칼슘 결합 형태별 칼슘함량
<표 10>은 액상석회비료를 수확 60일전부터 1주일 간격으로 4회 수관살포한 후 적숙기에 과실의 과피와 과육의 칼슘함량을 조사한 결과는 액상석회비료 수관살포에 의해 생리적 활성칼슘인 수용성칼슘과 치환성 칼슘이 주를 이루었다. 과실 표면으로 침투한 칼슘은 적숙기까지 3mm 이상 전류됨을 확인할 수 있었다.
<표 10> 사과에서 액상석회비료 수관살포에 따른 결합형태별 칼슘함량
|
처 리 |
칼슘함량(ppm) |
|
물 |
질산나트륨 |
초 산 |
염 산 |
|
엽 |
액상석회비료 |
494 |
580 |
383 |
90 |
|
무 처 리 |
392 |
497 |
360 |
80 |
|
과 피 |
액상석회비료 |
96 |
113 |
101 |
37 |
|
무 처 리 |
86 |
104 |
98 |
38 |
|
과육(0-3mm) |
액상석회비료 |
58 |
88 |
45 |
21 |
|
무 처 리 |
54 |
67 |
45 |
21 |
|
과육(3-8mm) |
액상석회비료 |
30 |
45 |
35 |
17 |
|
무 처 리 |
29 |
41 |
35 |
19 |
*품종: 후지 **수확 60일전부터 7 - 10일 간격으로 4회 살포
<표 11> 배에서 액상석회비료 수관살포에 따른 수확시 칼슘형태별 칼슘함량(처리 후 35일)
|
구 분 |
처 리 |
칼 슘(ppm) |
|
물 |
질산나트륨 |
약산 |
강산 |
|
잎 |
액상석회비료
무 처 리 |
1.24
1.07 |
0.34
0.32 |
0.20
0.21 |
0.05
0.05 |
|
과피 |
액상석회비료
무 처 리 |
0.34
0.23 |
0.12
0.12 |
0.07
0.06 |
0.05
0.04 |
*품종: 신고, 농도: 500배, 살포시기: 착과후 8일부터 4회 살포
액상석회비료를 착과 후 8일부터 봉지씌우기 전까지 4회 수관살포하고 35일 후의 잎과 과실의 칼슘형태별 칼슘농도를 조사한 결과<표 11>, 사과와 달리 수용성칼슘이 많았다. 이상과 같이 굴껍질로부터 제조된 액상석회비료는 사과에서 수용성 및 치환성칼슘, 배에서는 수용성칼슘으로 주로 생리적 활성칼슘이 많이 증가되었다.
(3) 품종별 칼슘함량
액상석회비료 처리후 품종간 차이를 조사하기 위하여 생육후반기에 수관살포한 결과<표 12>, 후지 및 조나골드 품종에서는 잎, 과피 및 과육, 조생종인 쓰가루 품종은 엽, 과피에서 칼슘함량이 증가 효과가 있었다. 그러나 과육부위에는 큰 차이가 없었다.
<표 12> 품종별 액상석회비료 수관살포에 따른 칼슘함량
|
처 리 |
엽(%) |
과피(ppm) |
과육(ppm) |
|
쓰 가 루 |
액상석회비료 |
1.08 |
285 |
139 |
|
무 처 리 |
0.96 |
230 |
122 |
|
조나 골드 |
액상석회비료 |
1.20 |
281 |
159 |
|
무 처 리 |
1.12 |
217 |
126 |
|
후 지 |
액상석회비료 |
1.12 |
437 |
180 |
|
무 처 리 |
1.00 |
312 |
161 |
*수확 60일전부터 7-10일 간격으로 4회 살포
(4) 살포농도와 칼슘함량
칼슘제의 수관살포 농도는 사과에서 800~1600ppm의 범위가 칼슘함량 증가에 효과적이라고 보고 하였다. 액상석회비료의 적정농도를 찾기 위하여 농도를 0, 304, 608ppm 수준으로 수확 60일전부터 7일 간격으로 4회 수관살포한 후 수확시에 조사한 결과<표 13>, 잎, 과피 및 과육 모두 608ppm 처리는 칼슘함량 증가효과가 있었고, 304ppm 처리는 전 부위 모두 효과가 없었다.
<표 13> 농도별 칼슘함량
|
농 도(ppm) |
엽(%) |
과피(ppm) |
과육(ppm) |
|
0 |
1.21 |
415 |
104 |
|
304 |
1.25 |
418 |
120 |
|
608 |
1.37 |
481 |
146 |
*품종: 후지 **수확 60일전부터 7 - 10일 간격으로 4회 살포
(5) 살포시기와 칼슘함량
액상석회비료의 적정 살포시기를 구명하기 위하여 608ppm의 농도로 생육전기와 생육후기로 구분하여 4회 수관살포 한 결과<표 14>, 엽에서는 생육전기와 생육후기 모두 칼슘함량 증가 효과가 있었으며, 과피 및 과육에서는 생육후기 살포가 효과가 인정되었으나, 생육전기 살포는 효과가 없었다. 이러한 결과는 칼슘은 큐티클 층, 표피세포, 과점, 기공을 통하여 흡수되는데 생육전기에는 큐티클 층, 과점의 발달이 미약하고 수관 살포시 과실크기가 작아 살포액이 적게 묻어 나타난 결과로 생각된다. 그러나, 배에서는 봉지 씌우기 전에 수관 살포하는 것이 바람직하다.
<표 14> 살포시기에 따른 칼슘함량
|
살 포 시 기 |
엽(%) |
과피(ppm) |
과육(ppm) |
|
무 처 리 |
1.16 |
389 |
111 |
|
6/25 - 7/26 |
1.43 |
431 |
124 |
|
8/23 - 9/26 |
1.42 |
497 |
159 |
*품종: 후지 ** 농도: 608ppm *** 4회 살포
(6) 계면활성제와 칼슘함량
조직의 칼슘 축적량을 높이기 위하여 살포 당시에 혼용하거나 칼슘제에 계면활성제를 혼합하여 만든 것을 사용하고 있다. 이에 이용된 계면활성제들은 켈트롤, 켈잔, 콘플로우, 어로우 루트, 레시딘 등으로써 효과가 검토되었다. 그러나, 이들 계면활성제의 일부는 효과가 감소되기도 한다. 최근에는 유기 점착력이 뛰어나고 표면장력을 낮출 수 있는 계면활성제(PVA, ST)가 개발되었다.
계면활성제 첨가에 의해 엽, 과피, 과육 10mm 까지 칼슘량이 증가되었다< 표 15>. 이러한 이유는 과실표면에 물방울의 모양이 달라 과실표면에 칼슘용액의 부착면적이 넓고 처리 당시 과피 표면에 칼슘용액이 잘 부착되어 과점을 통한 침투가 많아진 결과로 생각된다.
<표 15> 계면활성제별 칼슘함량
|
계면활성제 |
칼슘함량(ppm) |
|
엽(%) |
과피 |
과육(2-5mm) |
과육(5-10mm) |
|
무처리 |
1.74 |
738 |
281 |
220 |
|
PVA |
1.81 |
868 |
304 |
303 |
|
ST |
1.84 |
1029 |
356 |
346 |
|
PVA+ST |
1.84 |
1077 |
372 |
343 |
*품종: 후지 **칼슘농도: 608ppm
(7) 농약혼용과 칼슘함량
액상석회비료와 농약과의 혼용살포에 따른 사과나무 잎, 과피 및 과육의 칼슘함량의 변화를 조사한 결과를 보면<표 16>, 칼슘함량은 잎, 과피 및 과육 모두 액상석회비료 단용 처리가 무처리에 비해 높았으나, 액상석회비료와 살균제, 액상석회비료와 살비제, 액상석회비료와 살균제 그리고 살비제 등 3종 혼용처리는 액상석회비료 단용 처리보다 다소 낮았지만 무처리에 비해 높은 경향을 보였다. 액상석회비료 수관살포는 단용으로 살포하는 것이 원칙이지만, 최근 노동력 부족으로 인하여 혼용 살포 경우에는 먼저 액상석회비료를 물에 희석한 후 농약을 투입하는 방법이 안전하며 약해 우려가 있을 경우에는 혼용액을 작물에 일부분 살포하여 반응을 확인한 후 사용하는 것이 바람직하다.
<표 16> 액상석회비료와 농약과 혼용하여 수관 살포시 칼슘함량의 변화
|
처 리 |
엽(%) |
과피(ppm) |
과육(ppm) |
|
무 처 리 |
1.43 |
706 |
209 |
|
액상석회비료 |
1.58 |
809 |
243 |
|
액상석회비료 +
프로피네브 수화제(A) |
1.48 |
735 |
222 |
|
액상석회비료 +
살비왕 액상수화제(B) |
1.49 |
762 |
221 |
|
액상석회비료 + A + B |
1.48 |
745 |
217 |
*품종: 후지, **칼슘농도: 635ppm ***농약: 기준농도
**** 8월 30일부터 10일 간격으로 4회 살포
(8) 칼슘과 생장
개화직후부터 칼슘제를 연속 살포하면 가지의 신장이 억제된다. <표 17>은 사과 후지품종에서 칼슘제제를 살포할 경우 가지의 신장 정도를 나타낸 것이다. 조기살포(전기 4회)나 연속살포(전후기 8회)에서는 분명히 가지의 신장이 억제되었다. 이와 같이 칼슘제를 연속 살포하면 가지의 생장억제를 통하여 수세가 안정된다. 따라서 칼슘의 연속살포는 일종의 수세조절 기술로 이용될 수 있다.
<표 17> 사과에서 칼슘제 수관 살포가 정단 신초장에 미치는 영향(요코타, 1996)
|
칼슘종류 및 농도 |
살포회수(회) |
신초길이(cm) |
살포일자(월/일) |
|
의산칼슘 500배 |
8회 |
21.9 |
5/1,17,6/4,7/12,8/1,23,9/4 |
|
염화칼슘 500배 |
8회 |
25.5 |
상동 |
|
의산칼슘 200배 |
전기4회 |
22.1 |
5/1, 17, 6/4, 21 |
|
의산칼슘 200배 |
후기4회 |
28.8 |
7/12, 8/1, 23, 9/4 |
|
무 처 리 |
- |
29.7 |
|
(9) 과실품질과 저장력
과실의 품질은 주로 과실크기, 외관, 경도 당함량, 산도, 영양, 신선도, 안정성 등에 의해 결정된다.
<표 18> 과종별 과실품질과 과중
|
처 리 |
경도(Kg) |
당도(%) |
산도(%) |
과중(g) |
|
사과 쓰가루 |
무 처 리 |
1.57 |
13.2 |
0.34 |
- |
|
액상석회비료 |
1.57 |
13.7 |
0.33 |
- |
|
조나골드 |
무 처 리 |
1.46 |
14.4 |
0.30 |
- |
|
액상석회비료 |
1.70 |
14.2 |
0.29 |
- |
|
후 지 |
무 처 리 |
1.57 |
15.4 |
0.23 |
286 |
|
액상석회비료 |
1.69 |
14.9 |
0.23 |
299 |
|
배 신 고 |
무 처 리 |
0.91 |
10.6 |
- |
825 |
|
액상석회비료 |
1.09 |
11.1 |
- |
841 |
|
금 풍 |
무 처 리 |
1.30 |
7.9 |
0.22 |
173 |
|
액상석회비료 |
1.90 |
10.3 |
0.20 |
195 |
|
단감 부 유 |
무 처 리 |
3.40 |
15.1 |
- |
179 |
|
액상석회비료 |
3.71 |
15.2 |
- |
180 |
액상석회비료 수관살포에 의한 과실 품질 향상은 매우 중요하다. 조사한 결과를 보면<표 18, 19>, 과실의 경도는 무처리에 비하여 현저히 증가였으나, 당도, 산도, 과중, 착색에는 영향을 주지 못하였다.
<표 19> 사과에서 액상석회비료 수관살포에 따른 과피의 색깔, 안토시아닌, 엽록소 함량
|
처 리 |
안토시아닌(abs) |
엽록소(mg) |
착색정도(0-5) |
|
무 처 리 |
0.200 |
6.32 |
3.8 |
|
액상석회비료 |
0.231 |
6.35 |
3.7 |
*품종: 후지 **살포시기: 수확 60-70일 전 4회 수관살포
수확 후 원예 산물을 신선한 상태로 보존하는 것은 매우 중요하다. 과실은 저장동안 특정성분의 증가 및 감소가 일어나는 생리적 변화와 구조적인 변화가 발생하여 상품성을 저하시키고 저장력을 약화시킨다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 주로 저장조건 개선 및 칼슘함량의 증가를 위한 연구들이 진행되고 있다. 시험한 결과에 의하면 사과에서 액상석회비료 수관살포에 의해 수확 시부터 저장 120일 까지 과실경도를 유지시킬 수 있었다.
<그림 3> 사과 후지품종에서 액상석회비료를 수관살포한 후 적숙기에 수확을 하여 저장 120일후의 과육의 세포벽을 전자현미경으로 관찰한 모습
(A: 처리, B: 무처리). ML: 중층, CW:세포벽.
후지품종에서 액상석회비료 수관살포 후 적숙기에 수확을 하여 과실을 저장 120일 후에 과육의 세포벽의 중층의 용해정도를 전자 현미경으로 관찰한 결과<그림 3>, 액상석회비료 처리과는 중층의 용해가 이루어지지 않았으나, 무처리과는 그 용해 정도가 심하였다. 이러한 결과는 사과 뿐 만아니라 배, 단감에서도 재확인 할 수 있었다.
<표 20>은 유과기에 액상석회비료를 4회 수관살포한 후 수확한 과실(수관살포처리), 수관 살포한 과실을 액상석회비료 용액에 침지 처리한 처리(수관살포+침지처리, 수관살포하지 않은 과실을 침지 처리한 처리) 침지처리, 무처리 등 4처리 과실을 저온 저장한 후 저장 15, 30, 60일에 과육의 칼슘 결합형태별 농도를 조사한 결과를 보면 저장 15일 후, 과육에서는 무처리에 비하여 처리 간 큰 차이는 없었으나, 저장 30일 후에서는 무처리에 비하여 수용성칼슘이 은 과실침지와 수관살포+과실침지처리가 높았으나, 다른 형태의 칼슘농도는 처리 간 차이가 없었다. 저장 60일 후에는 수관살포+침지처리가 타 처리에 비하여 수용성 칼슘이 높았으나, 다른 형태의 칼슘은 처리 간 차이가 없었다. 따라서 과실표면을 통하여 침투된 칼슘은 주로 생리적 활성칼슘 형태로 존재하였다.
과육의 세포벽의 칼슘농도를 보면<표 21>, 저장 15일에 무처리에 비하여 액상석회비료 살포 및 침지처리가 높았으며, 저장 30일과 60일에는 침지처리, 수관살포+침지처리가 세포벽 칼슘이 높았다. 이러한 결과는 <그림 3>에서와 같이 이 칼슘이 중층의 용해에 관계되어 저장력이 증가된 것으로 생각된다.
<표 20> 배 신고품종에서 생육기간 동안 수관살포 및 수확시 과실침지 처리하여 저장 후 과육의 칼슘형태별 칼슘 함량
|
구 분 |
처 리 |
칼슘함량(ppm) |
|
물 |
질산나트륨 |
초산 |
염산 |
|
수확시 |
무 처 리 |
45 |
35 |
20 |
16 |
|
액상석회비료 |
57 |
35 |
23 |
17 |
|
저장15일후 |
무 처 리 |
64 |
46 |
33 |
15 |
|
수관살포 |
58 |
54 |
31 |
16 |
|
과실침지 |
68 |
51 |
32 |
16 |
|
수관+침지 |
63 |
56 |
32 |
15 |
|
저장30일후 |
무 처 리 |
43 |
39 |
24 |
14 |
|
수관살포 |
56 |
40 |
28 |
16 |
|
과실침지 |
59 |
40 |
31 |
16 |
|
수관+침지 |
90 |
40 |
32 |
15 |
|
저장60일후 |
무 처 리 |
47 |
31 |
31 |
14 |
|
수관살포 |
34 |
33 |
35 |
14 |
|
과실침지 |
39 |
34 |
31 |
12 |
|
수관+침지 |
60 |
35 |
34 |
14 |
*수관살포 농도: 260ppm, 과실침지농도: 5184ppm
<표 21> 배 신고품종에서 생육기간 동안 수관살포 및 수확시 과실침지 처리하여 저장 후 과육 세포벽의 칼슘형태별 칼슘 함량
|
처 리 |
저장 후 일수 |
|
15 |
30 |
60 |
|
무 처 리 |
39.4 |
47.6 |
38.4 |
|
수관살포 |
46.6 |
41.9 |
47.5 |
|
과실침지 |
44.5 |
53.5 |
43.2 |
|
수관+침지 |
48.4 |
41.5 |
44.8 |
*수관살포 농도: 260ppm, 과실침지농도: 5184ppm
<그림 4> 배 신고품종에서 액상석회비료 처리가 저장동안 감량율에 미치는 영향 (저장온도:25-28℃, 상대습도: 70-75)
액상석회비료를 수관살포, 수확 후 과실 침지, 수관살포+과실침지 과실을 상온 저장 기간 중 과실의 감모율을 조사한 결과<그림 4>, 무처리에 비하여 무처리에 비하여 전처리 모두 감량이 적었으나, 수관살포+과실침지 처리가 가장 우수하였다. 이러한 결과는 액상석회비료의 용액으로 도포가 되어 과실의 증산량이 감소하여 나타난 결과로 생각된다.
저장 15, 30, 60일의 과실 경도와 당도를 조사한 결과<표 22>, 저장 15일에는 무처리에 비하여 액상석회비료 처리 모두 과실경도가 높았고, 30일 및 60일에는 침지처리와 수관살포+침지처리가 높았으나 수관살포는 무처리와 비슷하였다. 당도는 처리 간 차이가 없었다. 또한 액상석회비료 공급 방법에 따라. 저장기간이 길수록 과실의 경도에 차이가 있었다. 칼슘염 처리에 따른 저장기간 동안 과실 경도가 높게 유지되었다.
<표 22> 배 신고 품종에서 생육기간 동안 수관살포 및 수확시 과실침지 처리하여 저장한 후 과실의 품질 변화
|
구 분 |
처 리 |
경 도(kg) |
당 도(%) |
|
저장 15일 |
무 처 리 |
1.16 |
11.9 |
|
수관살포 |
1.25 |
12.2 |
|
과실침지 |
1.26 |
11.9 |
|
수관+침지 |
1.24 |
12.3 |
|
저장 30일 |
무 처 리 |
1.02 |
12.4 |
|
수관살포 |
1.08 |
12.1 |
|
과실침지 |
1.14 |
12.1 |
|
수관+침지 |
1.13 |
12.1 |
|
저장 60일 |
무 처 리 |
1.05 |
12.0 |
|
수관살포 |
1.05 |
11.7 |
|
과실침지 |
1.10 |
11.5 |
|
수관+침지 |
1.14 |
11.7 |
(10) 생리장해와 병 발생
작물체에서 칼슘결핍에 의해 나타나는 생리장해는 주로 잎과 과실의 표피, 과피직하, 과실 배꼽부근, 과육 부위 등에서 나타나 상품성 향상에 문제가 되고 있다. 잎에서는 끝부분부터 발생하기 시작하여 점차적으로 잎 둘레가 황갈색으로 변하게 된다. 과실은 과피 직하에 녹색 또는 갈색반점이 나타나며, 과육 전체가 부분 또는 국부적으로 갈색으로, 심하면 검은색으로 변하게 되어 저장력이 떨어지게 된다. 또한 과실의 꽃 받침부위가 흑갈색으로 썩는 증상들도 있다. 액상석회비료를 수관 살포하여 사과에서는 고두병, 열과, 낙과를 현저히 방지할 수 있었고, 단감에서는 녹반과 발생을 줄일 수 있었다<표 23>.
<표 23> 사과와 단감에서 액상석회비료 수관살포에 따른 생리장해와 병 발생
|
품 종 |
처 리 |
사 과 |
단 감 녹반과
(%) |
|
고두병
(%) |
열과
(%) |
낙과
(%) |
겹무늬썩음병
(%) |
|
쓰가루 |
무 처 리
액상석회비료 |
- |
13.1
4.1 |
43.6
15.4 |
- |
- |
|
조나골드 |
무 처 리
액상석회비료 |
14.9
5.2 |
- |
- |
- |
- |
|
후지 |
무 처 리
액상석회비료 |
17.6
2.9 |
- |
- |
11.3
3.7 |
- |
|
부유 |
무 처 리
액상석회비료 |
- |
- |
- |
- |
14.8
4.6 |
<표 24> 배에서 액상석회비료 수관살포에 따른 낙엽율(원예연, 1997)
|
처 리 |
전 체 |
신초엽 |
과총엽 |
|
무 처 리 |
13.2 |
11.2 |
19.8 |
|
액상석회비료 1회 |
11.5 |
10.9 |
13.3 |
|
액상석회비료 2회 |
9.9 |
9.5 |
11.0 |
|
액상석회비료 4회 |
8.8 |
9.0 |
7.2 |
*품종: 행수
배에서 액상석회비료 수관살포를 살포회수를 달리하여 조기 낙엽율을 조사한 결과<표 24>, 액상석회비료 4회 살포가 방지효과가 가장 우수하였고, 신초엽보다는 과총엽이 효과적이었다.
<표 25>에서 보는 바와 같이 사과의 겹무늬썩음병에 방지효과가 있어 병원성을 달리한 균주를 접종한 후 부패면적을 조사한 결과 액상속회비료 수관살포는 D1-18 균주에서 효과가 있었고 Y1-2, S1-5 균주에서는 큰 차이가 없었다. 이러한 결과들은 액상석회비료는 조직의 칼슘함량이 현저히 증가함으로써 과실의 조직력을 증대시키고 건전한 상태로 유지되므로 병원균 활동을 줄일 수 있었다.
<표 25> 사과에서 액상석회비료 수관살포에 따른 겹무늬?음병의 부패 면적(품종: 후지)
|
처 리 |
부패 면적(mm2) |
|
D1 - 18 |
Y1 - 2 |
S1 - 5 |
|
무 처 리 |
63.3 |
15.7 |
2.4 |
|
액상석회비료 |
51.4 |
14.1 |
3.6 |
<표 26>은 사과에서 액상석회비료 수관살포 후 저장한 다음 과육의 칼슘, 세포벽의 칼슘함량, 펙틴, 에틸렌, 이산화탄소 함량을 조사한 결과, 액상석회비료 수관살포로 인하여 저장기간 중 과육과 세포벽의 칼슘함량이 유지되었으며 그로 인하여 펙틴 함량이 증가하여 칼슘-펙테이트를 형성 견고성을 높이고, 결합된 칼슘이 에틸렌과 이산화탄소 함량을 감소시키므로서 세포벽 분해효소와 관련된 연화 물질들이 관여하는 작용을 도중에 차단하는데 도움을 준 것으로 생각된다.
<표 26> 액상석회비료 수관살포에 따른 저장 동안 과실의 생리적 변화
|
처 리 |
저장 후 일수 |
|
0 |
10 |
20 |
30 |
60 |
90 |
120 |
|
과육의 칼슘 |
|
무 처 리 |
- |
177 |
248 |
251 |
- |
- |
- |
|
액상석회비료 |
- |
197 |
265 |
255 |
- |
- |
- |
|
세포벽 칼슘 |
|
무 처 리 |
437 |
- |
- |
476 |
430 |
303 |
- |
|
액상석회비료 |
602 |
- |
- |
643 |
451 |
504 |
- |
|
펙 틴 |
|
무 처 리 |
188 |
- |
- |
228 |
256 |
- |
190 |
|
액상석회비료 |
224 |
- |
- |
268 |
266 |
- |
249 |
|
에 틸 렌 |
|
무 처 리 |
4.1 |
41.6 |
82.1 |
93.0 |
- |
- |
- |
|
액상석회비료 |
- |
56.5 |
73.9 |
87.1 |
- |
- |
- |
|
이산화탄소 |
|
무 처 리 |
472 |
611 |
850 |
572 |
- |
- |
- |
|
액상석회비료 |
- |
565 |
478 |
467 |
- |
- |
- |
<그림 5> 사과 후지품종에서 액상석회비료 수관살포 후 저장 동안 과실 경도와 에틸렌과의 관계
Ⅴ. 결 론
석회는 토양의 산도 교정과 물리적 조건개선 등의 목적으로 사용되어 왔다. 최근에는 환경오염 경감제, 중금속 흡수 억제제, 농약의 분해조장, 양분의 불균형에 의한 장해 경감 등에 효과가 있다고 알려졌다. 그러나 토양에 시용하는 석회는 토양에서 용해성이 낮고 환경적인 요인에 의해 지상부의 칼슘 공급에 제한을 받는다. 특히 토양이 건조, 다습, 저온, 고온, 질소과다, 칼륨과다, 일조량 부족 등의 조건이 되면, 뿌리로부터 칼슘의 흡수량이 적어 칼슘부족으로 인한 생리장해 현상들이 많이 나타나게 된다. 따라서 굴 껍질로부터 제조된 액상석회비료 수관살포는 주로 수용성 및 치환성 칼슘이 증가 되었고 펙틴과 결합하여 칼슘-펙테이드를 형성 세포벽을 견고하게 만들어 칼슘결핍으로 나타나는 생리장해 현상을 방지하고 병 발생을 줄일 수 있다. 또한, 과실의 칼슘 농도가 높아짐에 따라 에틸렌 및 이산화탄소의 발생량이 적으며, 세포벽 분해효소의 활성이 감소되어 결국 과실 경도가 현저히 증가하여 저장력이 길어지게 된다. 생육기간 동안 액상석회비료 수관살포는 생리장해 및 병 발생을 감소시키고 저장력을 향상시켜 상품성이 높은 과실을 생산할 수 있다. 또한 폐자원인 굴 껍질을 이용하여 액상석회비료를 생산함으로써 자연환경을 보존하는 데 기여할 수 있을 것이다.
