증산은 물낭비 아닌 온도 낮추는 역할
■잔디는 토양으로부터 물을 어떻게 흡수하는가?
물은 잔디 생장과 생존에 필요한 가장 기본적 요소임과 동시에 가장 제한적 요소다.
식물은 물을 담을 수 있는 세포로 구성되어 있고, 이들 세포가 물로 채워지면 팽압이 형성되어 식물 형태를 유지하게 된다.
식물은 무게비로 75∼85%의 물로 구성되어 있다. 세포가 물을 잃어 정상 팽압을 유지하지 못하게 되면 세포는 붕괴되고 줄기는 축 늘어져 시들게 된다.
식물 체내 수분이 짧은 시간내 60∼65% 정도로 떨어지면 식물은 죽기 시작할 것이다. 식물체내 물은 극단적 온도변화로 인해 발생될 수 있는 문제를 지연시켜주는 완충제 역할을 한다.
불행하게도 강우는 잔디 생명 유지에 충분할 만큼 공급되지 않는 경우가 대부분이다. 특히 대부분 골프코스 잔디는 뿌리가 제한되고, 토양 보수력이 낮아 강우의존도가 매우 높다. 또한 난대기후 지역과 고품질 잔디관리시 더욱 강우 의존도가 높아진다.
그러므로 코스관리에서 관수관리는 매우 중요한 한 부분을 차지한다. 골프코스의 효과적 관수를 위해서 토양 수분침투율, 보수력, 식물 수분요구량, 뿌리 깊이, 주변지역으로부터 물의 이동 손실, 잔디품질 기대치 등을 기초로 해서 관수시스템을 신중하게 설계해야 한다.
■증발산(Evapotranspiration)의 이해
식물은 토양으로부터 물을 흡수하고 대기중에 물을 잃게 된다. 토양으로 부터 흡수된 물중 단지 5%만이 광합성 작용과 탄수화물 합성 그리고 대사작용 등에 사용되고 나머지 95%는 잎의 기공을 통해 기체 상태로 대기 중으로 내 보내게 된다. 이러한 일련 과정을 증산작용(transpiration)이라고 한다.
또한 물은 토양이나 잎 표면으로부터 증발(evaporation)에 의해 손실된다. 잘 조성된 잔디밭에서 증발량은 증산량 보다 훨씬 낮다. 증산량과 증발량을 합한 전체 물 손실량을 증발산량(evapotranspiration), 약자로 ET라고 한다.
증발산량은 일, 주, 월 단위로 인치(inch) 혹은 밀리미터(mm)로 표기한다. ET는 잔디밭으로 부터 손실된 물의 총량이기 때문에 건강한 잔디를 유지하기 위한 물량 혹은 수분요구량으로 표현하기도 한다.
ET에 영향을 미치는 환경조건은 빛의 강도, 일사기간, 상대습도, 풍속, 온도 등이다. 일사량, 온도, 풍속의 증가는 상대습도를 감소시켜 ET를 증가시킨다.
증산작용은 잎에 있는 기공(stomata)이라는 작은 구멍을 통해 일어난다. 기공이 열려있을 때 잎으로부터 물과 산소를 대기중으로 내 보내고, 광합성에 필요한 이산화탄소를 흡수한다.
기공은 수분손실을 줄이기 위해 수분손실이 많이 이루어지는 바람이 부는 고온기 오후에는 닫힌다. 그리고 적당한 환경조건이 조성되면 되면 다시 열린다.
단순히 증산작용이 물의 낭비로 보일 수 있겠지만 사실은 잎의 온도를 낮추는 중요한 역할을 한다.
만약 증산작용의 냉각기능이 제대로 작동하지 않는다면 잎은 한 여름동안에 49℃ 정도의 식물 치사온도에까지 도달하게 될 수도 있겠지만 다행이 증산작용은 잎의 온도를 32℃ 정도까지 낮추어 고온스트레스를 줄여주는 역할을 한다.
증산작용은 직접적으로 무기영양분의 흡수와도 관련성이 있다. 물에 녹아있는 영양분은 물과 더불어 뿌리에 흡수되고 잎으로 이동하게 된다.
상대습도 100%의 환경에서 식물 증산작용이 멈추게 되면 영양분 흐름이 멈추어 가끔 질소성분과 철성분의 결핍증상이 발생하기도 한다.
물은 토양으로부터 뿌리로 흡수되어 물관부를 통해서 잎에까지 이동된다. 이러한 현상을 이해하기 위해 물과 관련된 몇 가지 법칙들을 정리해 볼 필요가 있다.
첫째, 물은 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐른다. 다시 말해 물은 높은 에너지 위치에서 낮은 에너지 위치로 흐른다는 것이다.
이러한 상황을 수분포텐셜(water potential)이라고 하고 bars, megapascal로 표현 한다.
뿌리가 물을 흡수하는 방법은 위치에너지와 관련성은 없다. 포장용수량 상태에서 토양에 존재하는 물은 꽤 높은 에너지 수준에 있다.
반면 뿌리 내부에 있는 물은 상대적으로 낮은 에너지 수준에 있다. 그래서 물은 에너지 수준이 높은 토양으로부터 에너지 수준이 낮은 뿌리로 흘러 들어가게 된다.
둘째, 물이 응집력을 가진다는 것이다. 빨대로 물을 빨면 빨대를 따라 중력 반대 방향으로 빨려 올라간다.
물 분자들이 서로 붙어 떨어지지 않고 중력의 반대 방향으로 물기둥을 만들어 연속적으로 당겨 올라가는 현상은 물의 응집력 때문이다.
물이 식물 꼭대기로 이동하는 현상도 이러한 물 응집력 원리에 기초하고 있다고 할 수 있다.
잎에서 대기 중으로 물 손실이 일어나는 경로는 잎 안쪽의 공기 공간으로부터 기공을 거쳐 잎 표면에 인접한 얇은 공기층(boundary layer), 그리고 외부 대기로 이어진다.
강우나 관수 없이 증산이 지속되면 토양유효수분은 거의 고갈될 것이고 결국 영구위조점에 도달하게 될 것이다.
토양에 남아있는 물은 포장용수량보다 훨씬 더 낮은 에너지 수준이 될 것이고 뿌리 안에 있는 물보다도 더 낮은 에너지 수준이 될 것이다.
이런 상황 하에서는 물이 더 이상 뿌리 안쪽으로 흐르지 않을 것이고 식물은 물을 흡수할 수 없게 된다.
물이 지속적으로 증산되는 상황에서 토양으로부터 물을 보충할 수 없게 되면 결국 수분이 결핍되어 식물은 마르게 된다.
무덥고 바람이 부는 한여름 오후에 토양에 적당한 수분이 있음에도 불구하고 약간의 위조현상이 발생하는 것은 흔히 볼 수 있는 일반적 현상이다.
그러한 상황은 잔디 뿌리가 흡수하는 물량보다 증산에 의해 더 많은 물이 손실되어 결국 물 결핍에 의한 일시적 위조가 발생되는 것이다.
다행이 밤이 되면 뿌리는 물을 보충시키고 증산율은 낮아지고 조직의 수분은 정상적으로 채워지게 된다. 그러나 토양수분이 부족하면 밤에도 잔디는 완전히 회복되지 않고 위조현상이 지속되어 결국 고사하게 된다.
이러한 현상은 고온스트레스 시, 고품질 잔디 관리 시, 잎에 수분함량이 높을 시, 높은 기공전도도(stomatal conductance, 잎 기공과 공기 사이의 이산화탄소 교환 속도), 증산율이 높을 시에 조장될 수 있다. (계속)
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