□ 수질 분석과 대책

양액재배에서 용수의 수질 검사는 반드시 필요하며 양액재배를 시작 및 시작한 후에도 수시로 수질분석을 하여야 한다.

① 총염류농도(EC), 산도(pH)

② 다량원소이온 : 질산태질소(NO ₃ ^– -N), 암모니움태질소(NH ₄ ⁺ -N), 칼륨(K ⁺ ), 칼슘(Ca ⁺⁺ ), 인 (H ₂ PO ₄ ^– -P), 마그네슘(Mg ⁺⁺ ), 황(SO ₄ ^2- -S)

③ 미량원소이온 : 철(Fe ³⁺ ), 망간(Mn ²⁺ ), 구리(Cu ²⁺ ), 아연(Zn ²⁺ ), 몰리브덴 (Mo ³⁺ ), 붕소(B ³⁺ )

④ 기타 : 나트륨(Na ⁺ ), 염소(Cl ^– ), 중탄산(HCO ₃ ^– )

○ pH : 산성, 알칼리성을 나타내는 물의 가장 기본적인 성질로 수소이온농도를 나타내며, Log(1/ [H+])로 정의된다. 양액재배의 수질로써 보통 pH보다도 대기 상태에 접촉시켜 측정하는 RpH가 지표가 된다. 지하수는 일반적으로 탄산을 많이 함유하기 때문에 pH는 낮지만 RpH를 측정하면 pH보다 상당히 높아지는 경우가 있다.

○ 전기전도도(EC) : 물에 함유된 이온 총량의 다소를 나타내는 지표로써 단위는 dS/m(또는 μS/cm, mS/cm)로 표현되며, 1dS/m는 1,000μS/cm이다. EC가 높은 것은 삼투압이 높은 것을 의미하고 작물에 수분스트레스를 발생시킨다. 용수에 함유된 무기이온 성분중에서 Na + , Ca 2+ , Mg 2+ 등 양이온이나 Cl – , SO 4 2_ 등 음이온은 모두 EC를 높이는 중요한 요소이다.

○ 화학적산소소비량(COD) : 어떤 시약에 따라서 산화되는 유기물 등 환원성 물질의 다소를 나타내는 지표이다. 질소는 암모늄(NH 4 + ), 아질산(NO 2 – ), 질산(NO 3 – )의 무기태질소와 단백질 등 유기태질소의 형태(N)물에 녹아 있다. 그 합계를 전 질소(T-N)라고 한다. 환경적 측면에서는 부영양화의 원인 물질로써 인과 함께 중요시된다. 건강면에서는 독성을 고려해서 음료용 수질기준이 만들어져 있다.

○ 인(P) : 주로 인산(H 2 PO 4 – , HPO 4 2- 등)의 형태로 물에 녹아 있다. 물속에 고농도로 녹아있는 것은 드물어 보통 수질에 의한 과잉 피해는 보고되어 있지 않다. 염소이온(Cl)은 바닷물에 1.9%(19,000mg/l) 정도 함유되어 있는데 지표수에서는 100mg/l를 넘는 경우도 있으며, 해안 근처의 지하수에는 자주 고농도로 녹아 있어 염해를 발생시킨다.

○ 황산이온(SO 4 2- ) : 작물의 생육에 대한 과잉 해는 발생하기 어렵지만 EC를 높이는 작용은 있다. 4.8 알칼리도는 pH를 4.8까지 내릴 때에 소비되는 산의 량을 나타낸 값으로 주로 탄산, 중탄산의 량을 의미한다. 이 것들이 많으면 물은 알칼리성이 되며, EC를 높이는 한 요인이 된다.

○ Na + : 대부분의 식물에서 필수원소라고는 생각할 수 없지만 흡수되어 고농도인 경우 EC를 높일 뿐만 아니라 과잉 흡수에 의한 해가 발생한다. 바닷물의 침입에 의한 경우와 지하수의 진화 과정으로 지질에서 중탄산염으로써 녹아나오는 경우가 심각하다. 후자의 경우는 pH가 높아지는 문제가 있다.

○ K + , Ca 2+ , Mg 2+ 등 : 식물에 따라서 필수원소이지만 지나체게 많아질 경우에는 EC가 높아지며 또한, 고농도에서는 각각 단독으로 과잉해를 일으킨다.

○ Fe : 지하수속에 Fe 2- 의 형으로 존재하지만 공기에 닿으면 산화되어서 불용성 수산화철로 되어 배관속에 부착되거나 노즐이 막히게 된다. 또한, 작물을 오염시키지만 생리적인 과잉 장해는 그다지 없다.

○ Mn : 미량요소의 하나로 작물의 적응 범위가 좁다. 지표수에서는 적지만 지하수에서는 곳에 따라 매우 고농도인 경우가 있다.

○ Zn : 자연적으로 발생되는 것은 흔하지 않으며 공장 배수나 아연 도금 강관에서 용출되는 것이 문제가 되는 경우가 많다.

○ 규소(Si) : SiO 2 의 분자상 또는 중합체 또는 현탁 상태로 물속에 존재한다. 벼과식물에는 필수 요소이며, 생리적으로 과잉이 되더라도 해가 없다. 지역에 따라서 지하수에 다량으로 함유되어 있어 관수하면 작물체에 하얗게 부착한다.

○ 붕소(B) : 미량요소의 하나로 식물의 적응 범위가 좁다. 다량이면 과잉 해가 발생하며, 바닷물에 4∼5mg/l 함유되어 있으며, 해안 근처의 지하수에 비교적 많이 함유되어 있다.

○ 부유물질(SS) : 물속에 현탁되어 있는 불용성 물질점토나 미세한 토양성분(silt) 등 무기적인 것과 플랭크톤, 조류 등 유기적인 것이 있다. 양액재배에서는 노즐이 막히는 한 요인이 된다.

○ 용존산소(DO) : 물 속에 녹아 있는 산소의 량을 말하며, 지표수의 경우는 물의 건전성을 나타내는 지표가 된다.

○ 중탄산(HCO 3 – ) : 지하수에 함유되어 있는 주요한 음이온으로써. 이것이 대량으로 함유되면 알칼리성을 나타내고 중화가 매우 어렵다. 최적 상태에 있는 경우에는 pH 6∼7에 강한 완충능이 있으므로 오히려 좋다. 중탄산은 측정이 복잡하므로 4.8 알칼리도 (또는 4.5 알칼리도)로 대체되는 경우가 많다.

○ 철과 망간 : 지하수에 따라 고농도로 함유되어 있는 경우가 많다. 지하수에는 Fe 2+ 형태로 녹아 있지만 이것이 퍼 올려지면 Fe 3+ 로 산화되어 갈색의 불용성 수산화철로 침전된다. 따라서, 철은 양분으로써 이용되는 경우가 극히 드믈다. 망간은 그대로 흡수 이용되므로 망간 농도가 높은 원수는 주의할 필요가 있다. 따라서, 부득이 하게 수질이 좋지 않은 용수를 이용하는 경우에는 한 번 뿐만아니라 자주 분석할 필요가 있다.

표1은 일본 아이찌현 총농업시험장에서 암면재배에 적합한 용수의 수질 기준을 나타낸 것이다. 기준 A는 시판되는 양액재배용 비료를 이용하는 경우의 기준이고 기준 B는 Ca, Mg 등의 함유성분을 수정해서 단비로 원액을 작성하는 경우의 기준이다.

표 1. 일본(아이치현농업시험장)의 암면재배 수질기준

* 기준 A : 시판되는 양액재배용 비료를 이용하는 경우

* 기준 B : 단비로 원액을 작성하는 경우(수정해서 원액작성)

표2는 네덜란드의 온실작물시험장(PBG)의 수질기준이다. 우리나라에서는 일본, 네덜란드에 비하여 일반적으로 양질의 용수가 많지만 네덜란드에서는 Na, Cl 성분이 많이 함유되어 있고, 작물의 생육에 필요한 Ca, Mg, K 등의 이온도 용수에 다량으로 함유되어 있는 예가 많아서 이들 성분 농도를 시비 설계에 반드시 고려하고 있다. 이러한 배경에서 네덜란드의 EC 기준치가 높은 특징을 보인다.

표 2. 네덜란드 온실작물시험장의 암면재배 수질기준

* 기준 1 : 재배기간중 단비 처방으로 하면 문제가 거의 없는 것

* 기준 2 : 재배는 가능하지만 미량요소가 배지내에 집적되기 때문에 재배도중 수회 세정이 필요한 것

따라서 용수의 수질을 평가할 때는 EC값 뿐만아니라 Ca, Mg나 Mn 등의 미량원소 또는 Na, Cl 등의 농도에 대해서도 충분히 고려할 필요가 있다.

표 3. 양액재배에서의 수질기준 (벨지움 EVRDC)

* 밀리몰과 마이크로몰 수치는 이온가를 곱하여 밀리당량이 됨. 예; Ca++:-2.0×2 = -4.0meq/l (밀리당량)

표 4. 국내 양액재배용 수질기준표 (서울시립대, 95년)

* A : 시판되는 양액재배용 비료를 이용하는 경우

* B : 단비로 배양액 원액을 조성하는 경우

* C : 단비로 원액 조성시 재배 가능하지만 양이온과 미량원소가 배지경 베드내에 집적되므로 재배중에 수시로 씻어낼 것

국내에서는 서울시립대에서 제시한 고형배지경 기준의 수질 기준이 사용되고 있다. 수질 분석을 통한 양액조성은 전국 농과대학이나, 농촌진흥원, 화학분석연구원, 보건환경연구원, 민간기업의 화학분석지원센타 등의 전문기관에 수질 분석을 의뢰한 결과를 토대로 전문가와 양액조성을 상담하면 상당량의 무기이온 성분이 함유되어 있는 용수일지라도 그에 적합한 양액조성은 충분히 가능하다.

NaCl과 미량원소는 식물에 흡수되는 양이 적으므로 용수속의 농도가 높으면 양액 또는 암면 슬라브내에 집적되기 쉽다. 이와같은 염류집적이 발생할 경우에는 양액을 갱신하거나 배지를 저농도의 양액으로 세정하는 등의 대책이 필요하다. 따라서 사용하고자 하는 용수속의 NaCl이나 미량원소의 농도가 기준을 크게 상회할 경우에는 수돗물과 혼용, 또는 전면적으로 수돗물이나 빗물의 사용을 고려하는 등의 대책이 필요해진다.

일본의 장미 암면재배에서는 수질이 불량한 경우 비용은 비싸지만 수돗물을 용수로써 이용하는 사례도 많이 볼 수 있다. 또 경우에 따라서는 네덜란드처럼 빗물을 저장해서 이용한다.

수도물을 이용하는 경우에는 살균에 이용된 염소가 혼입되는 것에 민감해질 필요가 있다. 살균력이 있는 염소를 많이 함유하는
용수를 한꺼번에 다량으로 사용하면 근에 장해를 일으키는 경우가 있으므로 소량씩 보급을 하거나 1회 사용량이 많을 때에는 저장탱크에 저장해서
사용하는 등의 주의가 필요하다. 또한, 용수속에 함유되지 않은 Zn, Cu 등이 시스템의 배관에서 용출되는 경우도 있기 때문에 주의할 필요가
있다. Mn, Zn, Cu 등의 미량원소는 기준치 이상이면 양액 조성의 일부로써 계산할 수 있지만 Fe는 예외이다. 보통 용수속의 Fe 대부분은
Fe(HCO ₃ ) ₂ 로써 용해되며 다시 공기(산소)와 접촉하면 산화되어 Fe(OH)
₃ 로써 침전되므로 작물에는 이용할 수 없다. 또한 Fe(OH) ₃ 는 직접 급액때 노즐의 막힘을
일으키므로 주의하여야 한다.

○ 국내외 양액재배시 용수 허용기준