식물생리화학과 정기 위상

영양주기에 의한 작물재배는 발육의 각 단계별로 작물의 상태를 진단하고 대책을 강구해 가는 데 있다. 식물은 똑같은 성장을 계속 반복하는 것이 아니라, 단계적으로 질이 다른 성장으로 옮겨간다. 이같은 성장이야말로 바람직한 자연 상태의 식물성장이다.

막연히 그 성장을 보고 있으면 이같은 질의 변화를 제대로 느낄 수가 없다. 식물의 생리와 성장에 따른 생리 화학적 변화를 배우고 나서 그것을 다시 바라보면 각 단계별로 그 나름대로의 형태와 색조와 기능, 역할의 변화를 분명하게 알 수 있게 된다.

영양주기 이론에서는 식물의 성장을 영양생장기, 교대기, 생식생장기로 크게 3단계로 구분한다. 각 단계별로 식물이 어떤 생리적 변화를 보이는지 알아보자.

① 영양생장의 단계 : 잎에서 합성한 탄수화물(C)은 뿌리에서 흡수되기 쉬운 n(무기질소=암모니아 NH3 또는 질산 NO3)과 결합하여 N(유기질소=아미노산, 단백)을 만들고, 줄기, 가지, 잎의 신장 등 몸체의 생장에 작용한다.

때문에 이 무렵 C/Nm를 보면 N이 약간 많고, C는 소비되어 적어지게 된다. 그로스, 그레빌의 이론에 적용해보면 Ⅱ·Ⅲ 중간형 성장에 해당된다. 이 시기는 사람으로 치면 단백질을 필요로 하는 유소년기에 해당한다.

② 교대기의 단계 : 식물은 체생장(體生長)을 하는 것 만으로 끝나는 것이 아니라 종족의 번식이라는 중요한 과업을 가지고 있다. 이같은 과정은 식물의 경우 화기(花器)·화아(花芽)의 발생에서부터 시작된다. 교대기라 함은 바로 이러한 화기·화아의 단계를 말하는 것이다.

이 시기에는 그로스·그레빌 두 사람의 실험에서도 밝혀졌듯이, C/Nm가 매우 큰 Ⅲ형이 되어야 유리하다. 다시 말해서, C/Nm가 커져야 화아 분화에 좋은 조건을 부여하게 되는 것이다.

교대기의 성장은 잎과 줄기(가지)를 자라게 하는 영양생장과 달리, 성장의 질과 형태를 변화시키고, 특히 잎의 색조를 뚜렷하게 변화시킨다.

이를 반대로 생각해보면, 화아분화의 시기에 이르러서도 C/Nm가 낮아 청록색이 강하다면 화아분화를 위한 생리 화학적 조건이 갖추어져 있지 않다는 것을 말해주는 것이다. 이것을 식물 생화학적인 사고와 방식으로 나타내면 다음과 같다.(아래표)

③ 생식 생장기의 단계 : 이 시기는 자실(子實)과 과실이 성숙하여 열매를 맺는 시기이므로, 열매에 필요한 C가 잎에서 많이 합성되어 축적되는 것이 필요하다. 즉, C가 보다 많고 n은 약간 적은 것이 성숙의 필요 조건이다.

다시 말해, 토양 속의 n(무기질소)이 약간 줄어드는 것이 좋다. 물론 기후나 토질의 차이가 있으므로, n이 적을수록 무조건 좋다고 단정지을 수는 없다.

그러나 n이 지나치게 많아 N(아미노산)의 합성이 많아지게 되면 C가 N(아미노산) 합성에 소비되므로, 착색이나 성숙을 불량하게 만든다. 그렇게 되면 좋은 열매를 만들 수가 없다.

자연 상태의 식물은 후기의 n(무기질소)이 점차 줄어들어야 하고, 잔효 질소가 계속 줄어들어야 자연스러운 것이다. 하지만 대부분의 농법은 이러한 생식생장기, 즉 축적생장을 강화하지 않으면 안될 때에 n을 증가시키고, NK 화학비료를 교대기 중기에 뿌리며 이를 적극 권장하는 등 쌀이건 야채건 과일이건 모두 3등품 만들기에만 힘쓰는 비근대적 농민을 양성하고 있다.

여기에는 식물의 생리 화학적 변화에 대한 견해도 없고, 정기위상(定期位相)의 사상 같은 것도 없다. 단지 화학비료와 농약만 잘 팔리면 된다고 하는 상혼만 있다고 생각된다.

작물의 생장발육 단계를 사람에 비유한다면 ▲어린 식물= 어린이 ▲교대기의 식물= 청년기 ▲성숙기= 장년기에 해당되며 각각 시기별로 특징이 있다. 일정 시기에는 거기에 어울리는 모습이 있다. 이것을 발육 진단의 입장에서 판단하고, 과부족이 있으면 재빨리 고쳐주어야 한다. 이것이 정기위상이 중요한 이유이다.

영양주기와 영양생리의 변화

앞서 설명했듯이 영양주기 이론은 식물생리학, 그 중에서도 특히 식물의 영양 생리화학의 입장에서 건강한 작물을 만드는 한편, 생산물의 영양가를 높이는 것을 목적으로 한다. 말하자면 미네랄, 비타민은 물론이고 당분 등 좋은 맛을 구성하는 요소가 많은 건강 식품으로 만들려고 하는 것이다.

따라서 발육이라는 면을 다시 생각할 필요가 있다. 작물은 모두‘변함없이’같은 성장을 하는 것이 아니라, 일정한 생장이 일정한 방향으로 진행된다는 것, 더구나 그 발육 단계에 따라 영양소(4요소, 미량영양소)를 취하는 방법도 변해간다는 것을 생리 화학적으로 이해해야 한다.

종래에는 작물의 성장에 대한 이해가 부족했고 원칙이 애매하여, 일찍부터 필요하지도 않은 단계에 밑거름이라는 명목으로 유기·무기 질소를 필두로 인산, 칼리 등을 다용(多用)하고, 작물을 처음부터 과보호해 이상 생리로 몰아넣어 왔다.

다우(多雨), 저온(低溫)의 기후를 보이는 해에 병약한 이상 발육이 잇따라 나타나는 것이 그 증거이다. 이러한 것을 바로잡아야 하는 것이다. 발육의 단계와 그에 따르는 영양소의 섭취 방법을 영양 생리의 입장에서 그림으로 나타냈다.)

영양주기재배의 실천방법

그렇다면 작물을 실제 재배할 때 어떤식으로 재배하면 될까

먼저 N(질소)의 정한기아(定限飢餓)를 지키는 것이 중요하다. 작물 발생단계(발근, 발아)때에 속효성 질소를 일정 기간 기아 상태(적은 상태)로 두었다가, 야성적 출발을 시킨다. 이같은 조치는 병충해, 풍수해, 충해, 한해 등 모든 재해에 대한 저항성을 높이는 한편, 비료비, 농약비를 줄여 생산원가를 낮추기 위한 기본적 조건이다.

다음으로 발육 단계별 시비 관리 방법을 깨달아야 한다. 식물은 생물이기 때문에 사람이 아이에서 청년기를 거쳐 어른이 되듯이 일정한 발육 단계를 거쳐 다음 단계로 나아간다. 즉, 발육의 초기나 중기, 후기가 모두 같은 생리적 조건에 의해 자라는 것이 아니라 일정한 생리적 법칙에 의해 생장하다가 곧 화기, 화아를 형성하고 결국에는 성숙에 이르게 된다.

다시 말해 잎과 줄기(가지), 뿌리가 자라는 영양생장을 출발점으로 하여, 곧 화아분화의 단계를 거쳐 생식생장에 이르는 것이다. 따라서 각 발육 단계의 생리적 요구에 따른 재배 방법을 취하는 것이 건강한 작물에 이르는 유일한 길이라 할 수 있다.

예를 들면 밑거름으로 유기질 비료나 화학비료를 많이 주고 다시 중기에 무조건 NK화학비료 등을 뿌리는 것은 기후의 변화도 고려하지 않고 억지로 비정상적인 성장을 만들고 있는 것이다. 이것은 작물을 건강하게 자라지 못하게 할 뿐더러 독물, 극물의 농약 살포를 초래하게 된다. 이같은 사실은 그로스, 그레빌의 CN(탄수화물, 질소) 관계설에서도 언급하고 있다.

실제로 잎의 광합성 작용으로 당류, 탄수화물(C)이 보다 많이 합성되지 않는 한 건강도 품질도 성립되지 않는다. 그런데 밑거름으로 무기·유기질소를 지나치게 많이 주기 때문에 잎이나 줄기, 가지가 언뜻 잘 자라는 것처럼 보이지만, 사실은 연약하게 웃자람으로써 근군(根群)의 발생이 떨어져 대부분 병충해나 생리장해를 초래하기 쉬운 체질을 만들어 낸다.

이를 막기 위해 영양주기재배에서는 종래 행해져 온 리비히의 최소 양분율을 바탕으로 한 밑거름질소 다용방식을 개선하여, 적기·적량시비를 실시하고 있다. 과거의 시비법을 고치고, 식물의 발육 생리에 맞게 방법을 바꾸면 비료 비용은 감소하고, 이로 인한 병충해 방제를 위한 농약과 살포에 따른 일손도 줄어 전체적으로 생산 비용의 저하를 도모할 수 있다는 것을 깨달아야 한다.

이같은 생물 화학적 견해야말로 새로운 기술 체계의 출발점이다. 그리고 그 출발점에 서지 않는 한‘생산 비용의 문제’나‘품질문제’,‘건강 문제’를 동시에 해결할 수는 없다.

제공 : 자연농업연구소

운영자, 다른기사보기기사등록일시 : 2003.07.13 16:44

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