64. 한해의 종류와 작물의 동사

- 한해의 종류와 작물의 동사

 

- 한해란 다음과 같다.

 

- 한해의 구분

월동 중 추위로 인해 작물이 받는 피해를 ‘한해(winter injury)’라고 한다. 한해에는 여러 요인이 관여하며, 주로 다음과 같은 피해가 발생한다.

 

1. 동상해

온도가 지나치게 내려가 작물의 조직 내에 결빙이 생겨서 받는 피해를 ‘동해(freezing injury)’라 하고, 서리(주로 늦서리)로 인하여 -2~0℃ 정도에서 작물이 동사하는 피해를 ‘상해(frost injury)’라고 한다. 동해와 상해를 합쳐서 ‘동상해’라고 하는데, 동상해는 한해의 주체를 이루고 있다. 월동작물(가을에 파종하여 노지에서 겨울을 나는 작물. 마늘, 양파, 보리, 밀 따위가 있다)은 흔히 동해를 입고, 봄에 일찍 파종 또는 이식하는 작물이나, 과수의 꽃은 상해를 입는다.

 

2. 상주해와 동상해

토양에서 빙주(얼음 기둥)가 다발로 솟아난 것을 ‘서릿발(상주, frost heaving)’이라고 하며, 서릿발이 서면 맥류 등의 뿌리가 끊기고 식물체가 솟구쳐 올라 피해를 받는다. 서릿발은 토양수분이 넉넉하고(60% 이상), 추위가 심하지 않을 때(지표온이 0℃ 이하, 지상온이 0℃ 이상) 발생하며, 토양이 굳게 얼어붙으면 생기지 않는다. 우리나라에서는 남부지방의 식질토양에 많이 발생하고, 맥작(보리를 심어 가꾸고 수확하는 일)에 피해를 주고 있다.

동결한 토양이 솟구쳐 오르는 것을 ‘동상’이라고 하며, 서릿발과 비슷한 피해를 준다. 동상은 추운 지대에서 적설량이 적고, 토양 중에 깊은 동결층이 형성될 때 많이 발생한다.

상주해나 동상해의 주요 대책은 다음과 같다.

 

1) 퇴비시용, 사토(모래가 많이 섞인 흙. 보통 80% 이상의 모래가 섞인 흙을 이른다)의 객토(토질을 개량하기 위하여 다른 곳에서 흙을 파다가 논밭에 옮기는 일. 또는 그 흙), 배수 등으로 서릿발이나 동상의 형성을 적게 한다.

2) 맥류는 광파재배(이랑을 넓게 하여 작물을 재배하는 일. 많은 파종량으로 개체 수를 늘린다)를 하여 뿌림골의 토양수분 함량을 적게 함으로써 서릿발의 발생을 줄인다.

3) 서릿발이 발생하면 맥류의 뿌림골을 발로 밟거나 회전롤러로 진압한다.

 

3. 건조해와 습해

월동 중에 토양은 상당한 깊이로 동결하는데, 토양 표면은 따뜻한 낮에는 녹아서 수분이 증발하고, 지중에는 동결층이 생겨 수분이 공급되지 않으므로 건조하기 쉽다. 따라서, 눈이 적게 올 때는 맥류처럼 뿌리가 얕은 월동작물은 건조해를 받게 된다. 한편, 월동 중에 눈이 많이 오고 기후가 따뜻할 때는 저습지의 월동작물이 습해를 받는 일도 있다.

 

- 작물의 동사온도

작물이 단기간 내에 동사하는 온도를 ‘동사온도(frost killing temperature)’라고 한다. 동사온도는 같은 작물의 같은 기관이라도 조건에 따라 다르지만 작물 간에는 차이가 뚜렷한데, 이 중 몇 가지 예를 들어 보면 다음과 같다.

 

1) 고추 · 고구마 · 감자 · 뽕나무 · 포도나무 등의 잎 : -0.7 ~ -1.85℃

2-1) 배나무-만개기 : -2 ~ -2.5℃

2-2) 배나무-유과기 : -2 ~ -2.5℃

3-1) 복숭아나무-만개기 : -3.5℃

3-2) 복숭아나무-유과기 : -3℃

4) 감나무-맹아기 : -2.5 ~ -3℃

5) 포도나무-맹아전엽기 : -3.5 ~ -4℃

6) 감귤 수목 : -7 ~ -8℃(3~4시간)

7-1) 매화나무-만개기 : -8 ~ -9℃

7-2) 매화나무-유과기 : -4 ~ -5℃

8) 겨울철의 귀리 : -14℃

9) 겨울철의 유채 · 잠두 : -15℃

10) 겨울철의 보리 · 밀 · 시금치 : -17℃

11) 수목의 휴면아 : -18 ~ -27℃

12) 조균류 : -190℃에서 13시간 이상

13) 효모 : -190℃에서 6개월 이상

14) 건조 종자의 어떤 것 : -250℃에서 6시간 이상

 

- 동사의 기구

1. 세포내결빙

저온으로 식물조직이 동결될 때는 세포간극에 먼저 결빙이 생기는데, 이를 ‘세포외결빙(extracellular ice formation)’이라고 한다. 세포외결빙이 생길 때 내동성이 강한 식물세포에서는 수분의 투과성이 높아서 세포 내 수분이 세포간극으로 이동, 탈수되면서 세포 외 결빙이 커지고, 세포내결빙은 생기지 않는다. 세포가 충분히 탈수되면 세포 내부의 삼투압이 높아지고 원

형질의 콜로이드성 물질이 농축되어 결빙이 생기기 힘들며, -190℃에서도 결빙이 생기지 않은 보고가 있다.

그러나 수분의 투과성이 낮은 세포에서는 세포외결빙이 신장하여 끝이 뾰족하게 되고, 원형질 내부로 침입하여(이것을 식빙이라고도 함) 세포 원형질 내부에 결빙을 유발하는데, 이를 ‘세포내결빙(intracellular ice formation)’이라고 한다. 세포내결빙이 생기면 원형질 구성에 필요한 수분이 동결하여 원형질단백이 응고하고 변화가 생겨서 원형질의 구조가 파괴되므로 세포는 즉시 동사한다. 작물의 세포에서 세포내결빙 발생의 난이는 작물의 내동성과 깊은 관계가 있다.

 

2. 급격한 동결

소나무 가지를 급히 얼리면 -20℃에서 동사하나, 서서히 얼리면 -33℃에서 동사한다. 겨울의 보리도 기온이 서서히 내려가면 -17℃에서도 동사하지 않으나, 기온이 급격히 내려가면 -14℃에서도 동사하는 일이 있다.

서서히 동결하면 세포 내 수분의 투과 및 탈수가 잘 진행되고, 세포외결빙이 용이해져서 세포내결빙이 생기기 힘드나, 급히 동결될 때는 그렇지 못하여 세포내결빙이 생기기 쉬워 동사가 바로 일어나는 것이라고 한다.

그리고 세포외결빙이 진행될 때는 세포의 탈수수축이 수반되는데, 이때 원형질분리가 생기지 않고 수축한다. 원형질은 세포막보다 더욱 수축하여야 하는데, 원형질분리가 생기지 않으므로 세포막에서 분리되지 못하며 수축과정에서 내외 양방향으로의 기계적 견인력을 받게 되는데, 급히 동결할 때는 기계적 견인력이 급히 강하게 작용하여 원형질의 기계적 파괴를 초래하고, 동사를 유발하는 것이라고도 한다.