농업직 공무원 관련 필수과목 재배학원론 핵심 요약 정리 8장. 광환경

제8장 광환경

1.태양광에너지와 식물생장
(1)광합성
-녹색식물이 광에너지를 받아서 대기의 이산화탄소와 뿌리가
흡수한 물을 이용하여 탄수화물을 합성하는 물질대사과정
①제1과정 : 광화학적인 과정
-광합성색소가 광에너지를 이용하여 NADP를 NADPH2로
환원하고 또 광인산화에 의하여 ADP를 ATP로 변화시킴
②제2과정 : 이산화탄소를 고정·환원하는 과정
-이산화탄소를 고정하고 제1과정에서 생성한 NADPH2와 A
TP를 써서 탄수화물을 만듦
-두 가지 과정에 의하여 CO2+H2O+광에너지=(CH2O)n+O2
의 광합성반응이 완료됨
-고등녹색식물은 제2과정에서 이산화탄소가 환원되는 물질에
따라 C3식물, C4식물, CAM식물의 세 가지 종류로 구분됨
(2)작물의 광합성 특성

특성	C3식물	C4식물	CAM식물
CO2 고정계	캘빈회로	C4회로+캘빈회로	C4회로+캘빈회로
잎조직 구조	엽육세포 : 주 로 광합성이 이 루어짐 유관속초세포 : 엽록체가 거 의 없음	유관속초세포에 다 량의 엽록체가 있 고, 엽육세포가 방 사상으로 배열되어 광합성이 효과적임	C3식물과 유사함 잎조직의 안쪽에 저 수조직을 가지고 있 음
최대 광합성 능력	15~40	35~80	1~4
광호흡	있음	유관속초세포에만 있음(거의 없음)	정오 후 측정가능 (거의 없음)
내건성	약	강	극강
작물	벼, 보리, 밀, 콩	옥수수, 수수, 사탕수수	파인애플, 선인장

①C3식물
-이산화탄소를 공기에서 직접 얻어 캘빈회로에 이용하는 식
물로 최초로 합성되는 유기물이 3탄소화합물임
-C3식물 : 벼, 밀, 콩, 귀리
-광호흡 : 날씨가 덥고 건조하면 C3식물은 수분손실을 줄이
기 위해 잎 표면의 기공을 닫기 때문에 광합성률이 감소되어
작물생산이 줄어든다. 기공을 닫으면 이산화탄소가 들어오고
산소가 나가는 것을 막게 된다. 그 결과 잎 안의 이산화탄소
가 점점 낮아지는 반면 산소가 쌓이게 된다. 이렇게 되면 탄
소고정효소 루비스코가 이산화탄소 대신 산소와 결합하면서
3탄소화합물 대신 2탄소화합물을 생성하였다가 이산화탄소와
물로 분해된다. 이 반응은 산소를 기질로 사용하여 탄소를
소비하므로 광호흡이라 하며, 당이 합성되지 않고 ATP를 생
성하지 않기 때문에 소비적인 과정이다.
②C4식물
-C3식물과는 달리 수분을 보존하고 광호흡을 억제하는 적응
기구가 있음
-날씨가 덥고 건조하면 기공을 닫아 수분을 보존하고 탄소를
4탄소화합물로 고정시킴
-엽육세포와 유관속초세포가 매우 인접하여 있어 효율적으로
광합성을 수행
-광포화점은 높고, 광보상점은 낮아서 광 이용효율이 뛰어난 식물
-C4식물 : 옥수수, 수수, 기장, 사탕수수 등
③CAM식물
-선인장, 파인애플, 솔잎국화 같은 대부분의 다육식물
-밤에만 기공을 열어 이산화탄소를 받아들이는 방법으로 수
분을 보존하며 이산화탄소를 4탄소화합물로 고정
④C3식물과 C4식물의 해부학적인 차이

C3식물의 유관속초세포	C4식물의 유관속초세포
엽록체가 적고 그 구조도 엽육 세포와 유사	다수의 엽록체가 함유되어있 고, 엽육세포가 유관속초세포 주위에 방사상으로 배열

(3)호흡작용과 증산작용
-광은 광합성에 의해 호흡기질을 생성하여 호흡을 증대시킴
-광이 조사되면 온도가 상승하여 증산을 조장함
(4)광의 생리작용
①신장 및 개화
-단파장의 광(자외선) : 식물의 신장을 억제
-광이 부족하거나 자외선 투과가 적은 환경 : 웃자라기 쉬움
-광조사가 좋으면 C/N율이 높아져서 화성이 촉진됨
②착색

-광이 없을 때에는 엽록소의 형성이 저해되고 에티올린이라
는 담황색 색소가 형성되어 황백화 현상을 일으킴
-엽록소 형성 : 청색광역(430~470nm), 적색광역(620~67
0nm)이 효과적
③굴광성
-광의 조사 시 식물체가 구부러지는 현상
-광이 조사된 쪽의 옥신농도가 낮아지고, 반대쪽의 옥신농도
가 높아지는 데서 오는 현상
-광합성에 이용되는 파장역 : 400~700nm의 가시광선 부
분, 특히 청색광과 적색광이 주로 흡수
-줄기나 초엽에서는 향광성, 뿌리에서는 배광성이 나타남
-굴광성 : 빛에 대해 방향성을 갖는 생장호르몬이 관여(옥신)


2.광보상점과 광포화점
(1)광포화점과 광보상점의 관계

①광포화점
-어느 한계에 이르면 광도를 더 증가시켜도 광합성량이 더
이상 증가하지 않는 상태의 광도
②광보상점
-암흑상태에서 광도를 점차 높여 이산화탄소의 방출속도와
흡수속도가 같게 되는 때의 광도
③고립상태에서의 광포화점
-음생식물 : 보상점이 낮아 음지에서 잘 자라는 식물
-야생식물 : 보상점이 높아 태양광 아래서만 잘 자라는 식물
(2)포장상태에서의 동화능력
①포장동화능력
-포장상태에서의 단위면적당 동화능력을 말함
-포장동화능력의 표시 : 총엽면적×수광능력×평균동화능력
②군락의 광포화점
-군락상태 : 포장에서 식물이 자라서 잎이 서로 얽혀 많은
잎들이 직사광선을 받지 못하는 상태
-군락이 우거져 그늘잎이 많아지면 군락의 광포화점은 높아짐
③최적엽면적
-군락상태에서 건물생산을 최대로 할 수 있는 엽면적(엽면적
이 최적엽면적일 때의 엽면적지수를 최적엽면지수라고 함)
-식물의 건물생산은 진정광합성량과 호흡량의 차이인 외견상
광합성에 의해 지배
-식물의 건물생산량은 어느 한도까지는 군락의 엽면적이 커
짐에 따라 증가하나 그 이상으로 엽면적이 증대한 경우에는
오히려 감소
-엽면적지수(optimum LAI) : 군락의 엽면적을 토지면적에
대한 배수체로 표시한 것
-최적엽면적지수를 크게 하면 군락의 건물생산력을 크게 하
여 수량을 증대시킴
(3)생육단계와 일사
-일조부족의 영향은 작물의 생육단계에 따라서 차이가 있음
-감수분열기의 차광은 영화수를 작게 하며, 유숙기의 차광은
정조 천립중을 크게 감소시킴
-일조부족이 수량에 가장 큰 영향을 주는 시기는 유숙기이
고, 그 다음이 감수분열기임
(4)군락의 수광태세
-군락의 최적엽면적지수는 군락의 수광태세가 좋을 때 커짐
-수광태세의 개선 : 광에너지의 이용도를 높이는 데 있음
①군락의 수광태세를 개선하기 위한 조건
-우수한 초형의 품종을 육성하고 재배법도 개선하여 군락의
잎 구성을 좋게 해야 함
②수광태세를 개선하기 위한 재배적 방안
-어느 작물이나 재식밀도와 비배관리를 철저히 해야 함
-맥류에서 광파재배보다 드릴파재배를 하는 것이 수광태세가
좋아지고 지면증발량도 적어짐
-벼나 콩에서 밀식을 할 때에는 줄 사이를 넓히고 포기 사
이를 좁히는 것이 군락 하부로의 광 투사를 좋게 함
-벼에서 규산과 칼리를 충분히 시용하면 잎이 직립하며, 무
효분얼기에 질소를 적게 주면 상위엽이 직립함
③광에너지를 효율적으로 이용할 수 있는 이상적인 초형
⒜벼
-잎이 두껍지 않고 약간 가늘며 상위엽이 직립한다.
-키가 너무 크거나 작지 않다.
-분얼은 개산형이 좋다.
-각 잎이 공간적으로 균일하게 분포되어야 한다.
⒝옥수수
-상위엽은 직립하고 밑으로 내려오면서 약간씩 경사를 더하
여 하위엽에서 수평이 된다.
-수이삭이 작고 잎혀가 없다.
-암이삭은 1개인 것보다 2개인 것이 밀식에 적응한다.
⒞콩
-키가 크되 도복이 안 되며 가지를 적게 치고 가지가 짧다.
-꼬투리가 원줄기에 많이 달리고 밑에까지 착생한다.
-잎줄기가 짧고 일어선다.
-잎이 작고 가늘다.
3.작물의 재배조건과 일사
(1)작물의 광입지와 작물의 선택
-벼·목화·조·기장 등 : 광포화점이 높고, 고온에서 생육이
좋으며 한발에도 강하므로 맑은 날씨가 계속되어야 생육과
수량이 증대
-감자·당근·딸기 등 : 광포화점이 낮고, 한발에도 약해 맑은
날이 계속되는 것보다 오히려 흐린 날이 상당히 있어야만 생
육과 수량이 증대
(2)작휴 및 파종조건
-대부분은 이랑의 방향을 남북향으로 하는 것이 동서향으로
하는 것보다 수광량의 증가를 보임
-증수재배의 요점 : 작물의 생육 초기에는 엽면적을 증가시
켜 포장동화능력을 증대하고 생육 후기에는 최적엽면적과 단
위동화능력을 증가시켜 포장동화능력을 증대시키는 것
-생육 초기의 엽면적 증대, 후기의 최적엽면적 및 단위동화
능력을 제고하기 위한 합리적인 재배방법(간작기간, 재식밀도, 시비 및 관리법)을 강구해야 함

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