농업직 공무원, 농촌지도사, 농업연구사, 방송통신대학교 농학과 - 식용작물학 요약정리 - 8 벼의 생육과 양분의 흡수 이용

■  학습개요
벼의  식물체  구성과  정상적인  생육에는  필수원소  16가지  무기성분과 규소가 필요하다. 필수원소 가운데 비료로  주는  질소ㆍ인ㆍ칼리를  비료 의  3요소라고  한다.  벼는  뿌리에서  흡수한  질소를  이용하여  단백질을  합성함으로써  새끼친줄기(분얼)  수를  늘리고  이삭꽃(영화)  수를  많게  하며, 잎에서  광합성에  의해  합성한  당으로 이들의  발육을  돕는다.  그리고  잎집과  줄기에  일시  저장된  광합성  산물은  여뭄때  이삭으로  이전된다.  벼
의  유기물합성과  이전은  뿌리에서  흡수한  여러  가지  무기양분에  의해  활성화한다.  그러므로  벼의  생육과정과  물질생산  및  양분흡수  사이의  균형과  조화를  이루도록  하는  것이  벼농사의  핵심이라고  할  수  있다.

■  학습목표
1   비료  3요소인  질소,  인,  칼리의  생리적  기능을  설명할  수  있다.
2   벼에서  규소의  흡수  및  이용에  대해서  설명할  수  있다.
3   벼의  생육상에  따른  양분흡수  패턴을  설명할  수  있다.
4   벼의  단백질  및  녹말의  저장과  이용에  대해서  설명할  수  있다.
5   벼의  영양장해  증상을  설명할  수  있다.

■ 주요용어

필수원소
: 식물체가  함유하고  있는  원소는  60여  종이다.  그러나 식물생육에  꼭  필요한  원소는  9가지의  다량원소(C,  H, 
O,  N,  P,  S,  K,  Ca,  Mg)와  7가지의  미량원소(Cl,  Fe, B,  Mn,  Zn,  Cu,  Mo)  등  모두  16가지이다.  이들  16가
지  원소가  있으면  살아가는  데  필요한  모든  물질을  합성할  수  있기  때문에  이  원소들을  식물의  필수원소라고  부른다.
부수원소
: 현재  식물의  필수원소로  분류되고  있지는  않으나 식물에  따라  많이  흡수하는  원소(Na,  Si,  Se,  I,  Co)들로 부
수원소라고  부른다.
글루타민
: 아미노산의  일종으로  식물이  질소를 흡수하여  최초로  합성된다.
글루타민으로부터  여러가지 다른  종류의  아미노산들이 합성되어  단백질합성에  이용되며, 
핵산을  비롯한  모든 유기질소화합물을  합성하는  출발물질이  된다.
피틴
: 종자에 저장되어 있는 물질로서 발아시 인산과 이노시톨로 분해되어 이용된다.

 

■ 목차
1. 벼의 영양성분
2. 벼의 생육과 양분의 흡수 이용
3. 벼의 영양장해

1. 벼의 영양성분

비료의 3 요소

건물중(dry matter)
 건물중 : 식물체에서 수분을 제거하고 남은 것의 무게
 식물체에서 유기물은 건물중의 약 95%
• 탄수화물, 지질: C, H, O
• 단백질: C, H, O, N, S

필수원소

 식물체에서 무기성분은 건물중의 약 5%
• 60여종의 원소 함유
• 필수원소 : C, H, O, N, P, S, K, Ca, Mg, Cl, Fe, F, Mn, Zn, Cu, Mo
• Mg : 엽록소의 구성분으로 광합성 식물의 필수원소

비료의3요소
 N : 단백질(단백질 함량의 16%)ㆍ핵산ㆍ엽록소 등의 구성성분
 P : 핵산ㆍ인지질ㆍATPㆍNADP 등의 구성성분
 K : 효소 활성ㆍ단백질 합성ㆍ광합성ㆍ광합성 산물의 수송
ㆍ삼투압 조절 등에 관여

부수원소
 필수원소로 분류되지는 않으나 식물에 따라 많이 흡수하는 원소 (Na, Se, I, Si 등)
 규소의 기능
• 벼 잎을 튼튼하게 만들어 도열병 저항성을 높여준다.
• 벼 잎을 곧추서게 만들어 수광태세를 좋게 한다.
• 표피증산을 줄여 수분 스트레스를 방지 광합성을 촉진한다.
• 줄기에 침적해 통기조직을 발달시키고 내도복성을 높인다.

2. 벼의 생육과 양분의 흡수 이용

1. 생육과정에 따른 양분의 흡수

생육3상
 벼의 일생을 영양생장기ㆍ생식생장기ㆍ여뭄때로 구분하며, 
이 시기에 따라 생육과 양분흡수 패턴이 다른데 이것을 생육 3상이라고 한다.
벼는 영양생장기에 단백질합성으로 새끼친줄기 수와 잎면적이 늘어나고, 생식생장기에는 리그닌, 셀룰로오스 등 세포벽물질에 의해 잎, 줄기의 건물중이 증가하며, 여뭄때(등숙기)에는 녹말이 축적하여 이삭이 무거워진다.

 

 

생육과정에 따른 양분의 흡수

 

 촉진확산
• 수송단백질, 
운반단백질을 통한 선택적 흡수로
확산보다 투과속도가 빠르다.

 

 

 

 

 

양분흡수의 조건

 뿌리의 양분흡수 최적수온 : 30~32℃
• 규소, 인, 칼리, 질소 등에서 흡수 저하
• 칼슘(세포벽), 마그네슘(엽록소)은 수온의 영향이 적다.
 벼의 생육 적정 pH : 5~7

3. 생육시기와 비료 3요소

 

 

 수확기 이삭의 비료 3요소 함량에 대한 출수기 식물기관의 비료 3요소 분포비율 (%)

 

 

잎새에는 광합성 산물을 저장하지 않는다.(광합성장소)

- 영양생장기의 광합성 산물은 잎집과 줄기에 일시 저장된 후 여뭄때 이삭으로 이전

- 뼈 뿌리는 광합성 산물을 저장하지 않는다.

4) 생육시기와 기관의 녹말함량

 

 다수성 품종에서 출수 후 동화량의 비율이 높다

 

3. 벼의 영양장해

1. 무기양분 영양장해
 초장이 비정상적인 이상신장을 한다.
 새끼친줄기 수가 뚜렷이 감소한다.
 잎의 녹색이 변하여 황백색, 갈색, 오렌지색 등이 된다.
• 칼리, 마그네슘 결핍 : 잎맥 사이 황백화
• 질소, 황 결핍 : 잎 전면에 황백화 현상
 Fe, B, Ca 등 체내 이동이 어려운 무기양분의 결핍 시 상위엽에 이상
 N, P, K, S 등 이동이 쉬운 무기양분 결핍 시 하위엽에 이상

 

 

질소결핍
 질소공급은 세포의 단백질
합성이 증가하고 원형질이
많아져 잎과 줄기의 생육이
촉진되고 광합성능력도
높아진다.
 질소과용은 셀룰로오스와
리그닌 등 세포벽물질의
생성이 낮아 연약해진다.
 적정 시비량 : 11kg/10a

 

 

인의 결핍
 핵산, 인지질, ATP, NADP 등의 구성
성분으로 인산이온 형태로 흡수
 생장점이나 마디부위 또는 이삭 등으로
이동 액포에 저장됐다 필요에 따라 이용
 벼 종자에서는 피틴의 형태로 저장되며
발아 시 이용
 저온환경에서 흡수가 제한되어 칼리와 함께 20~30% 추가시용

 

인의 과용
 인이 많으면 벼는 질소를 과잉 흡수하고 규산 흡수가 저해되어 도열병에 약해진다.
 인은 조류의 생육을 촉진 논에 이끼가 많이 자라게 된다.

칼리(potassium, K)
 식물체 내에서 효소 활성, 단백질 합성, 광합성, 광합성 산물의 수송, 삼투압 조절 등에 관여
 식물체에서 질소 함량이 높으면 칼리가 많이 필요하다.
 벼에서는 질소 함량이 가장 높은 새끼치기 때와 배동받이 때 칼리가 결핍되기 쉽다.
 질소에 대한 칼리의 비가 0.5일 때 아래쪽 잎에 적갈색 반점이 생긴다.
 질소과잉 조건에서 잎이 황갈색으로 변하고, 적고가 심해 시드는 현상이 나타난다.

 

 

마그네슘(Mg)
 엽록소의 구성성분으로 광합성에 직접 관여, ATPase, 
카르복실라아제, 
글루타민 합성효소 등의 효소 활성제
 벼 잎이 아래로 처지고 잎 전체가 오렌지 빛깔로 변한다.
(오래된 잎의 마그네슘이 생장점이나 어린잎으로 이전)
⇒ 황백화 현상
 이삭이 발달하는 동안의 결핍은 불임잎 증가로 수량 감소

 

 

 

아연(Zn)
 엽록소의 구성성분으로 광합성에 직접 관여, ATPase, 
카르복실라아제, 글루타민 합성효소 등의 효소 활성제
 어린 잎의 중륵이 희게 되고, 아래잎은 갈색 얼룩과 줄무늬가
생긴다.
 새끼치기는 계속되지만 생육이 불균일하고 성숙이 늦어진다.

 

 

 

 

철(Fe)
 엽록소에 80% 존재
∴ 철이 결핍되면 잎이 희게 변한다.
∵  철은 흡수된 후 물관을 따라 잎으로
수송되는데,  이동성이 낮아 결핍 시
어린잎부터 엽록소함량이 낮아져 잎이
희게 변한다.

 

 

 

염해
 염분 농도가 높으면 생육이
늦고 잎끝이 희게 변한다.

 

 

 

2. 생리장해

영양장애란?  양분의 결핍 또는 과잉으로 나타나는 장해

생리장애란?  영양장해, 온도, 습도 등에 의한 스트레스를 포함한 장해

■ 연습문제

1.  벼에서  규소가  중요한  이유를  설명하라.
정답  :  규소는  식물의  필수원소는  아니지만  질소의  10배에  달하는  규소를 
흡수하여  이용한다.  그래서  벼를  규산식물이라고  한다.  규소는  벼  잎새의  표
피세포  큐티쿨라층  안쪽에  침적하여  단단한  실리콘층을  만들며,  세포막  부근
에는  실리카-셀룰로오스  혼합층을  형성한다.  벼잎에  침적한  규소는  (1)  벼잎
을  곧추서게  하여  수광태세를  좋게  하며,  (2)  표면증산을  줄여  수분스트레스
가  일어나는  것을  방지하여  광합성을  촉진시키고,  (3)  도열병균과  해충의  침
입을  어렵게  만들어  병ㆍ해충에  대한  저항성을  증대시킨다.  줄기에  침적한 
규소는  (4)  통기조직을  발달시키고  내도복성을  향상시키며,  (5)  증산으로  인
해  물관이  받는  압력을  견디게  한다.

2.  벼를  재배할  때  공급하는  비료의  3요소는?
①  질소,  인,  칼리 ②  질소,  칼리,  마그네슘
③  질소,  인,  칼슘 ④  질소,  칼슘,  규소
정답  :  ①
해설  :  질소(N),  인(P),  칼리(K)는  식물체에서  중요한  기능을  수행하며  부족
하기  쉬운  성분이므로  비료로  공급해주며,  이를  비료의  3요소라고  한다.

3.  벼논에  거름을  시비하는  순서로  옳은  것은?
①  밑거름   →   알거름   →   새끼칠거름   →   이삭거름
②  밑거름   →   이삭거름   →   새끼칠거름   →   알거름
③  밑거름   →   새끼칠거름   →   알거름   →   이삭거름
④  밑거름   →   새끼칠거름   →   이삭거름   →   알거름
정답  :  ④
해설  :  밑거름  -  모내기  5일전,  새끼칠거름  -  모내기  후  12  ~  14일,  이삭
거름  -  출수전  25일,  알거름  -  수전기(이삭이  거의  팼을  때)

4.  쌀의  Mg/K  비와  밥맛의  관계를  바르게  표현한  것은?
①  Mg/K  비가  낮은  쌀은  밥맛이  좋다.
②  Mg/K  비가  높은  쌀이  밥맛이  좋다.
③  Mg/K  비는  높은  쌀은  밥맛이  나쁘다.
④  Mg/K  비는  밥맛과  상관이  없다.
정답  :  ②
해설  :  Mg/K  비가  높은  쌀이  찰기가  높아  밥맛이  좋은  것으로  평가되고  있
다.

5.  벼의  생육상은  세  가지  특성을  나타내는데,  (   ㉠   )는  새끼친  줄기가  많
아지고,  (   ㉡   )   는  잎ㆍ줄기의  건물중이  증가하며,  (   ㉢   )는  이삭이  무
거워진다.  괄호  안에  들어갈  말로  옳은  것은?
①  ㉠  생식생장기  ㉡  영양생장기  ㉢  여뭄때
②  ㉠  영양생장기  ㉡  생식생장기  ㉢  여뭄때
③  ㉠  참새끼칠  때  ㉡  헛새끼칠  때  ㉢  출수기
④  ㉠  출수시      ㉡  출수기      ㉢  수전기
정답  :  ②
해설  :  영양생장기는  단백질  합성이  활발하여  새끼친줄기  수가  많아지고,  생
식생장기는  리그닌ㆍ셀룰로오스  등  세포벽물질이  증가하여  건물중이  증가하
며,  여뭄때는  녹말이  집적하여  이삭이  무거워진다.

■ 요약정리

1.  벼를  재배할  때  비료로  공급하는  질소,  인,  칼리를  비료의  3요소라고 한다.  질소는  단백질,  핵산,  엽록소  등의  주성분이고,  인은  핵산,  인지질,  에너지  대사에  꼭  필요하다.  칼리는  세포의  구성성분은  아니지만  세포활성에  관여한다.
2.  벼는  다량의  규소를  흡수하여  잎을  튼튼하게  함으로써,  수광태세를  좋게하고,  표피증산을  방지하고  병해충의  침입을  막아준다.
3.  벼는  영양생장기에  단백질합성으로  새끼친줄기  수와  잎면적이  늘어나고, 생식생장기는  리그닌,  셀룰로오스  등  세포별  물질에  의해서  잎,  줄기의  건물 중이  증가한다.  여뭄때는  녹말이  축적하여  이삭이  무거워진다.
4.  광합성산물은  잎집과  줄기에  일시  저장됐다가  여뭄때  이삭으로  이전된다. 
벼  이삭의  녹말  함량  중  약  70%는  여뭄때  생산된  것이고,  나머지  30%는 잎집과  줄기에  저장되었다   이삭으로  전류된  것이다.

 

 

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