[기고] 이정석 박사's ICT 온실⑤-온실내 양수분제어

시설원예 ICT라고 하면 ICT(정보통신기술)를 온실·축사 등에 접목하여 스마트폰, PC를 통해 원격?자동으로 작물과 가축의 생육환경을 관리하는 농장을 말한다. 작물 생육과 환경 데이터를 기반으로 최적 생육환경 조성, 품질과 생산성 제고함으로써 경쟁력과 소득 향상에 기여하는 4차 산업혁명 시대에 기반을 둔 미래농업 기술이다. 한국 시설원예분야 전문가인 이정필 박사의 ICT 온실 설치법과 이해를 총 5회에 걸쳐 싣는다. <편집자 주>


작물을 키우기 위해서 온실(농장)은 온도, 습도, 빛의 량, 산소 및 이산화탄소의 농도 등의 조건들이 맞아야 작물을 이상적으로 경작할 수 있다.

시설재배지에서 나타나는 작물 생육부진은 양분 부족 때문이 아니라 토양의 수분 과다가 주요 원인이다. 토양에 유효인산이 많아도 토양에 수분이 많을수록 온도가 낮아져 양분이 녹아 나오지 못하거나 녹은 양분도 손실된다.

작물의 경우 온도가 낮아지면 뿌리에서 광합성 산물을 이용해 토양의 온도를 끌어올리며 버틴다. 이때 토양에 물이 많으면 온도를 높이는데 많은 광합성 산물을 필요로 하게 돼 줄기나 잎에서 이용해야 할 광합성 산물을 뿌리에서 많이 사용해 작물이 잘 자라지 못한다.

그래서 작물의 생육부진 원인을 양분 부족이라고 판단해 낮은 온도 상태에서 계속 비료와 물을 주게 되면 오히려 양분 과잉 현상을 겪게 된다. 특히 철의 흡수가 많아져 뿌리가 갈색으로 변하기도 하고, 심하면 풋마름병 등 각종 병을 일으키게 된다.

이 경우 토양 양분관리 요령으로 작물에 물주는 횟수를 줄여줘야 한다. 작물이 자라지 않으면 무조건 비료를 주기보다는 반드시 토양분석을 실시해 양분이 부족할 경우에만 관비로 처리하며, 관비 처리 시 토양에 수분이 많을 때는 0.01% 킬레이트제나 퇴비차를 주고 수분이 적을 때는 양분을 0.3% 농도로 조절한다.

배양액은 무기 양분을 함유해야 한다. 뿌리에서 흡수가 용이한 이온 상태여야 한다. 각각의 이온이 적당한 농도로 용해되어 총 이온온도가 적절해야 한다. 작물에 유해한 이온이 함유되어 있지 않아야 한다. 용액의 pH 5.5 범위에 있어야 하며 가격이 저렴하고 재배 기간 중 농도 및 무기 원소간의 비율과 pH 변화가 적어야 한다.

배양액은 온실 내 상태가 물리화학적 차이가 크기 때문에 배지를 보정하기 위해 필요하다. 또 급수시스템, 라인, 드리터 등과 고르지 못한 날씨, 불균일한 작물 생장에도 배액의 조절은 중요하다. 여기에 불필요한 배지 내 양분 제거와 배지에서 가장 낮은 지점에서 배수되는 것을 알아야 한다. 배지 내에 잔류수가 머무르지 않게 하기 위해 배지 표면에 배액을 적당량 조절해야 한다.

식물의 생장은 갖가지 양분이 충분해도 가장 부족한 한 가지에 의해 생육 부진이 결정되는데 이것을 리비히의 최소율 법칙이라고 한다.

10가지 양분 중에 9가지가 충족되어도 단 한 가지가 모자라면 식물이 제대로 자라지 못한다. 이는 물통의 한 귀퉁이가 낮으면 아무리 물을 부어도 낮은 귀퉁이 이상으로 담을 수 없는 것과 같은 이치다.

기본적으로 양액은 100배 또는 50배 농축액으로 작성되며, 농축액 탱크의 2개 그리고, 필요한 경우 산도 조절용 산 탱크 1개가 준비되어야 한다. 15배 이하의 농축액은 1개의 탱크로 충분하다.

양액재배와 달리 관비 재배에서는 EC 농도 변환을 급격하게 변화시키지 않기 때문에 농축액 A, B 액에 일정 량의 산을 첨가함으로써 산 탱크를 제외할 수 있다.

농축액 탱크(A, B액)를 2개로 할 경우 A 탱크에는 질산칼슘, 질산칼륨, 킬레이트철을 기본적으로 넣고 질산암모늄이 첨가되는 양액 조성에서는 이를 추가한다. B 액 탱크에는 A 액에 들어간 질산칼륨의 잔량과 황산마그네슘, 인산질 급원 비료(제1인산 암모늄 또는 제1인산 칼륨) 그리고, 필요한 경우

황산칼륨을 넣게 되며 미량원소 급원 비료(킬레이트철은 제외) 전체를 B 액 탱크에 넣게 된다.

단 A, B 탱크에 희석되는 비료의 총량이 비슷한 무게가 될 수 있도록 질산칼륨의 량을 나누는 것이 바람직하다. 각각의 다량원소는 탱크에 넣기 전에 온수에서 개별적으로 녹여 혼합해 미량요소는 건조 상태가 아닌 수용액 상태에서 혼합되어야 한다.

토양을 사용치 않는 양액재배는 배지 내의 적정 산도가 pH 5.6 6.2 범위에 있으나 관행 토양재배는 6.2 6.9 범위가 적정하다. 토양양액재배에서 적정 산도는 pH 5.5 6.5 범위 내에서 생육에 차이가 없으므로 적정 산도 범위가 넓다고 할 수 있다.

재배 도중 토양용액 내의 pH를 주기적으로 계측하여 pH가 지나치게 높아질 경우에는 토양분석을 실시하여 집적되는 특정 성분을 고려한 후 양액에 일정량의 암모늄 0.1 0.5mmol/ℓ 수준으로 첨가할 수 있다. 이 경우에도 NH4의 전체 농도를 질산태질소 함량의 10%를 넘지 않게 하여야 한다. NH4 이온은 고농도에서 식물독성이 발생할 수 있기 때문이다.

반대로 pH를 높이고자 할 때에는 중탄산 함량의 분석이 사전에 이루어져 중탄산이온의 함량이 25ppm 이하일 경우에는 KHCO3를 첨가할 수 있으며 1mM 내외의 칼슘 량을 증가하여도 효과적이다.



김수진 기자 sjk@thekpm.com