59. 주요온도와 작물의 생리작용

- 주요온도와 작물의 생리작용

 

- 유효온도란 다음과 같다.

 

- 주요 온도

작물의 생리작용(생물체의 생물학적 기능과 작용)은 복잡한 물리화학 반응이며, 온도의 지배를 받는다. 작물의 생육이 가능한 범위의 온도를 ‘유효온도’라고 한다. 작물의 생육이 가능한 가장 낮은 온도를 ‘최저온도’라 하고, 작물의 생육이 가능한 가장 높은 온도를 ‘최고온도’라고 하며, 생육이 가장 왕성한 온도를 ‘최적온도’라고 한다.

 

최저, 최적, 최고의 세 온도를 ‘주요온도’라고 하는데, 작물의 주요온도는 아래와 같다.

 

작물의 주요온도 :

밀 - 최저 3~4.5℃, 최적 25℃, 최고 30~32℃

호밀 - 최저 1~2℃, 최적 25℃, 최고 30℃

보리 - 최저 3~4.5℃, 최적 20℃, 최고 28~30℃

귀리 - 최저 4~5℃, 최적 25℃, 최고 30℃

옥수수 - 최저 8~10℃, 최적 30~32℃, 최고 36~38℃

담배 - 최저 13~14℃, 최적 28℃, 최고 35℃

삼 - 최저 1~2℃, 최적 35℃, 최고 45℃

사탕무 - 최저 4~5℃, 최적 25℃, 최고 28~30℃

완두 - 최저 1~2℃, 최적 30℃, 최고 35℃

멜론 - 최저 12~15℃, 최적 35℃, 최고 40℃

오이 - 최저 12℃, 최적 33~34℃, 최고 40℃

 

주요온도는 작물에 따라 다르며, 여름작물과 겨울작물의 대체적인 주요온도는 대략 10℃ 정도의 차이가 있다. 여름작물과 겨울작물의 주요온도는 아래와 같다.

 

여름작물과 겨울작물의 주요온도 :

여름작물 - 최저 10~15℃, 최적 30~35℃, 최고 40~50℃

겨울작물 - 최저 1~5℃, 최적 15~25℃, 최고 30~40℃

 

- 온도와 작물의 생리작용

작물의 생장은 여러 생리작용의 종합적 귀결이라고 볼 수 있으며, 생장의 최적온도가 모든 생리작용의 최적온도로 볼 수는 없다. 왜냐하면, 광합성, 호흡, 수분흡수, 양분흡수, 동화(외부에서 섭취한 에너지원을 자체의 고유한 성분으로 변화시키는 일)물질의 전류와 같은 생리작용에 대한 주요온도는 각각 다르기 때문이다.

 

최적온도에 이르기까지는 온도의 상승에 따라 작용속도가 모두 빨라진다. 온도가 10℃ 상승하는 데 따르는 이화학적(물리적ㆍ화학적 성질을 띠거나 물리 현상ㆍ화학 현상과 관련된. 또는 그런 것) 반응이나 생리작용의 증가배수를 ‘온도계수’ 또는 Q10(10은 아래첨자이다) 이라고 한다. 여름작물의 광합성은 대체로 30~35℃에 이르기까지 Q10 이 2 내외이고, 40~45℃에서 정지하는데, 호흡은 50℃ 정도에서 정지하고 Q10이 2~3이다. 따라서, 고온에서는 광합성에 의한 유기물의 생성은 저하되지만, 호흡에 의한 유기물의 소모는 급증하게 되는 것이다. 따라서, 유기물의 축적은 그리 높지 않은 온도에서 최대로 된다.

 

1. 광합성

이산화탄소 농도, 광의 강도, 수분 등이 제한요소로 작용하지 않는 한, 30~35℃에 이르기까지 광합성의 Q10(온도계수)은 고온보다 저온에서 크다. 광합성속도는 온도상승에 따라 증가하나, 적온보다 높으면 광합성은 둔화하는 반면에 호흡은 급격히 증가한다.

 

외견상광합성(전체 광합성량에서 호흡량을 뺀 값이다. 기공을 통한 이산화탄소 흡수량을 측정하여 구하며 호흡에 의해 생성된 이산화탄소의 영향이 반영되어 있다)은 진정광합성(전체 광합성량)보다 온도상승에 따른 속도증가가 고온까지 계속되기 힘들며, 외견상광합성은 적온 이상에서는 급격히 감소하고, 온도상승에 따라 생장속도는 적온까지 증가한다.

 

2. 호흡

호흡작용의 Q10(온도계수)은 일반적으로 30℃ 정도까지는 2~3이고, 32~35℃에 이르면 감소하기 시작하여 50℃ 부근에서는 호흡도 정지된다.

 

적온을 넘어 고온이 되면 체내의 효소계(일련의 생체 반응에 관여하는 여러 종류의 효소들이 모여 있는 집합체)가 파괴되므로 호흡속도가 오히려 감소하며, 벼의 호흡은 Q10이 1.6~2.0이다.

 

3. 동화물질의 전류

동화물질이 잎에서 생장점 또는 곡실(곡물의 열매)로 전류되는 속도는 적온까지는 온도가 높을수록 빠르고, 그보다 저온이나 고온이면 그 차이만큼 느려진다. 저온에서는 뿌리의 당류농도가 높아지기 때문에 잎으로부터의 전류가 억제되고, 고온에서는 호흡작용이 왕성해져서 뿌리나 잎에서 당류가 급격히 소모되므로 전류물질이 줄어든다. 동화물질이 곡립(껍질을 벗기지 아니한 곡식의 알)으로 전류하는 양은 조생종(같은 농작물 가운데 다른 것보다 일찍 성숙하는 품종)에 많고 만생종(같은 작물 가운데서 다른 것보다 늦게 성숙하는 품종)에서는 적다.

 

4. 수분 및 양분의 흡수 이행

온도상승에 따라 세포의 투과성과 호흡에너지의 방출 및 증산작용(식물체 안의 수분이 수증기가 되어 공기 중으로 나옴. 또는 그런 현상. 기공 증산과 큐티클 증산이 있으며, 주로 기공의 개폐에 의하여 조절된다)이 증대하고 수분의 점성도 감소하므로 수분흡수가 증대한다.

 

온도의 상승과 함께 양분의 흡수와 이동도 증가하지만, 적온 이상으로 온도가 상승하게 되면 호흡작용에 필요한 산소의 공급량이 줄어들어 탄수화물의 소모가 많아짐에 따라 오히려 양분의 흡수가 감퇴한다.

 

5. 증산

온도가 상승하면 수분의 흡수와 이동이 증대되고 엽내 수증기압이 상대적으로 증가하며 공기 중의 포화부족량도 증가하게 되므로 온도가 과도하게 높아져서 식물체에 이상이 생기지 않는 한 증산량도 증가한다.