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제게는 현재 진주에서 난원을 운영 하시는 절친한 두 분이 있습니다.
한분은 B난원의 B사장님이신데 이분은 제가 아무것도 모르던 초창기부터 조금이나마 춘란을 알게 된 지금까지 좋은 종자의 난을 주시며 춘란에 대해 관심이 끊어지지 않게 하신 분입니다.
실제로 난실에 볼만한 난도 없다면 무슨 정성이 남는다고 살충, 살균제를 치며, 잘 크면 뭐하게 비싼 비료를 주겠습니까?
물론 좋아서 하는 취미라고 보춘화만 키우는 분들도 계시겠지만 그래도 변이가 있는 춘란을 한다면 조금 더 좋은 난을 찾는 것이 우리들 애란인이 아니겠습니까?
그리고 또 한분은 S난원의 L사장님이신데 이분은 풍부한 경험과 강한 실전을 제게 전수해 주시며 제가 생각하고 공부한 이론을 접목시킬 수 있는 바탕을 만들어 주신 분입니다. 또한 제가 난에 대해 더 공부를 하느냐, 아니면 여기서 그만 두느냐를 두고 한참 고민할 때 누군가는 해야 된다면서 제게 힘이 되어 주신 분이기도 합니다.
제 주위만 보더라도 수업료 지불했다면서 시쳇말로 눈탱이 맞은 분들이 많이 있습니다.
다행히 좋은 쪽으로 생각하시고 더욱 정진 하신 분들이 계시는 반면 거의 대부분은 난을 한다는 것에 대한 동경과 환상에서 깨어 난 듯 회의와 환멸을 느끼고는 입문하자마자 난계를 떠나신 분들도 많습니다.
좋은 종자의 난을 제값에 권하고 또 궁금해 하는 것들은 가르쳐주며 한사람 한사람 애란인을 만들다 보면 인적으로나 물적으로나 우리 난계는 더욱 더 풍부하게 될 것입니다.
새로이 춘란에 입문하는 분을 만드는 것은 주위의 보통 애란인들도 그 역할을 담당하고 있지만 가장 중요한 역할을 하실 분들은 바로 난원을 경영하시는 난상인분들입니다.
그렇지만 참 많은 안타까움이 있는 부분 같습니다.
자. 그럼 다시 골치 아픈 공부를 시작해 보겠습니다.
저의 글에서 어떤 결론이나 특별한 배양법을 찾을 수는 없을 것입니다.
왜냐하면 백이면 백, 천이면 천, 모든 환경조건이 다른 곳에서 배양을 하고 있기 때문에 거기에 맞춰서 어떤 결론을 도출할 수가 없습니다.
예를 들어 빛이 충분이 들어오는 곳에서 배양하시는 분들은 거기에 맞춰서 비료도 더 많이 주고 그 비료에 맞춰서 물도 더 자주 줌으로써 더 나은 배양을 할 수 있는 것이고, 빛이 불충분한 곳이라면 빛이 많이 드는 곳보다 비료도 덜 주어야 하고 또 물도 조금 아껴야 되는 어려움이 있으니 식물등같은 인공광원을 보충한다던지 하는 방법을 강구해야 되는 것입니다.
어렵겠지만 차근차근, 천천히 각자의 환경에 맞는 최적의 배양법을 졸필이지만 이 글을 기초로 공부도 하면서 찾아 나가셨으면 하는 바램입니다.
C3, C4, CAM식물군
원예에서는 식물을 탄소동화작용의 최초의 안정된 광합성 중간산물의 종류를 놓고 C3, C4 또는 CAM식물로 나누고 있습니다.
보통 C3식물은 한번쯤은 중고등학교때 들어보셨을 캘빈-벤슨회로라는 단계를 거치는 식물로서 많은 식량작물들이 이 식물군에 속합니다.
그리고 C4식물은 열대나 아열대 원산의 식물 중에 해부학적으로 특수한 크란츠해부구조를 가지는 식물로서 Hatch-Slack회로를 가지는 식물군을 말합니다. 불행히도 온대산의 많은 잡초들은 거의 대부분이 이 C4군에 속합니다.
CAM식물은 다육질의 식물로서 특수한 환경하에 적응하며 낮에는 기공이 닫히고 밤에는 열리게 되어 수분부족이 두드러진 낮에 수분손실을 줄이는 구조로 되어 있습니다.
그러니까 밤에 다량의 이산화탄소를 저장한 후 나중에 낮동안에 방출하는 식물을 CAM식물이라고 말합니다. 많은 다육식물이 여기에 속하는데 대표적으로 돌나물, 각종 선인장류, 호접란과 풍란등이 이 CAM식물군에 속합니다. 한때 면적당 음이온이 많이 난다고 일대 붐을 일으켰던 산세베리아가 이 CAM식물군에 속합니다.
거의 대부분의 식물들이 낮에 산소를 내놓고 밤에는 이산화탄소를 내놓는다고 했는데, 이 CAM식물들은 밤에 이산화탄소를 흡수하고 대신 산소를 내뿜게 됩니다.
그리고 이 식물군은 밤에 유기산이 축적되어 있어 밤에 맛을 보면 신맛이 나는 특징이 있습니다.
춘란은 정확하게 C3식물이다 라고 찍어서 나와 있는 내용은 제 능력이 부족한지 찾을 수가 없었습니다.
그렇지만 많은 문헌과 논문을 통해서 춘란은 C3식물이라는 추정을 할 수 있는 증거들은 있었습니다.
춘란의 잎에 함유되어 있는 엽록소함량을 비교 분석한 논문이 있습니다.
존경하는 조근호, 곽병화 교수님께서 연구하신 이 논문에 의하면 춘란에 함유되어 있는 엽록소 a와 b의 비율이 2내외로 측정된 것을 알 수 있습니다. 보통 C3식물은 엽록소 a/b 비율이 2내외의 수치를 기록합니다만 고온성인 C4식물은 엽록소 a/b 비율이 4.5정도 됩니다.
이 수치만 비교하더라도 일단 C4식물이 아닌 것은 분명합니다.
그리고 CAM 식물은 예외없이 모두 다육식물입니다. 모든 다육식물이 CAM 식물은 아니지만 CAM식물이라고 조사된 모든 CAM식물군은 다육식물입니다. 심지어 환경이 좋으면 C3식물이었다가 다시 악조건을 만나면 CAM식물로 변하는 조건적 CAM식물들도 다육식물입니다. 춘란을 다육식물이라고 하기엔 무리가 있겠지요?
그 밖에도 많은 문헌과 교수님들의 말씀을 통해서도 춘란은 C3식물이라고 말하고 있습니다.
예전에 제가 학부 3학년때 알아봐 주십사하는 모 인사의 부탁을 받고 저 또한 궁금하기도 하여 이리저리 알아보다가 존경하는 충북대 백기엽 교수님께 메일로 이 같은 내용의 질문을 드린 적이 있었습니다.
당시에 교수님께서도 춘란은 C3식물로 생각하고 계시다는 말씀을 받은 적이 있습니다.
생면부지의 후학에게 자상한 답변과 용기를 주신 백기엽 교수님께 지면으로나마 다시 한번 감사와 존경의 인사를 드립니다.
현재까지 알려진 바로는 춘란이 포함되어 있는 심비디움계는 C3식물입니다. 혹시라도 후일, 보다 깊은 연구가 되어 이것이 바뀐다고 해도 현재 알려진 바로는 C3식물입니다.
자신의 가설에 의존하여 춘란을 CAM 식물이라고 막연히 추정하면서 CAM 식물의 생육온도에 맞추지 말고 C3식물의 생육온도에 맞추시기 바랍니다.
그리고 CAM 식물은 높은 광에 적응한 식물입니다. 따라서 보통의 C3식물에 비해 굉장한 흡비력을 자랑합니다. 예를들어 풍란에 사용하고 있는 비료의 농도를 춘란에 적용한다는 것은 무리가 있습니다.
누군가의 연구결과, 춘란도 CAM 식물이라고 알려지면 그때 가서 재배법을 바꾸면 됩니다. 그때까지는 C3식물의 특성대로 재배환경을 맞추시길 권하고 싶습니다.
사실 C3,C4,CAM식물을 정확하게 이해하기 위해서는 광합성의 명반응과 암반응을 포함해서 광화학반응이나 캘빈-밴슨회로, C4식물의 광합성경로, 크레슐산 대사 회로도 등등 너무 어려운 회로도를 공부해야 합니다.
그러나 춘란의 일반적인 생리만 알아 본다는 생각으로 이 기고문에서는 모두 생략했습니다. 알면 좋겠지만 모른다고 해도 특별히 배양에 어려움은 없을 것입니다.
태양에너지와 식물
광합성에 의한 식물의 태양에너지의 이용은 매우 적은 편인데 일반 작물에서는 대개 2~4%(C3식물은 2.3~2.6% 정도, C4식물은 4%정도)를 이용하고, 생육이 빈약한 작물은 0.5~1% 정도 이용하는데 불과하다고 합니다. 이것은 온도, 수분, 이산화탄소의 농도 등
이 제한 인자로 작용하므로 광을 투사한계까지 이용 할 수 없기 때문이지요.
광의 강도 즉 광도는 전태양광선의 20%까지는 작물의 물질 생산이 비례적으로 증가하는데 그 이상의 광도에서는 증가율이 점차 약해집니다. 이것은 대기 중의 이산화탄소의 함량이 0.03%로 제한되어 있기 때문이란 것을 전편에 언급한바 있습니다.
앞에서 본 바와 같이 현재 지구상에서 재배되고 있는 작물이 이용하고 있는 태양에너지는 지구상에 도달되는 양의 2~4%에 불과하며 수분, 양분의 보급조건이 불충분할 때에는 이보다도 훨씬 낮은 이용률에 머무르게 됩니다.
2월호의 1편에서 잠시 언급했지만 C6H12O6라는 단순한 화학식의 탄수화물을 기술과 과학이 고도로 발달한 현재에도 인공적으로 합성하지 못하고 있습니다.
그렇다면 지구상에 도달하는 태양에너지의 2~4%로 우리가 살아가고 있다고 해도 그렇게 틀린 말은 아닐 것입니다.
우리는 식물이 광호흡을 통해 생산하는 신선한 산소로 숨쉬고 있고, 풀 한포기, 나무 한그루에서 생산되는 식량을 먹고 살아가고 있습니다.
우리들 생명의 원천인 공기와 식량을 우리가 예사로 생각하고 있는 식물이 묵묵히 담당하고 있는 것입니다.
지표면에 도달된 광에너지는 녹색식물에 의하여 유기물(탄수화물)을 합성하고 산소와 물을 방출하는 광합성에 불가결한 요소가 되고 간접적으로는 공기, 토양 및 생물체의 온도를 높여줌으로써 증산, 호흡을 활발하게 할 수 있도록 만들어 양수분의 흡수를 높여주게 됩니다.
흡수작용은 광이 없는 경우에도 이루어지고 있으므로 식물은 생활에 필요한 호흡의 전량을 제한 나머지의 유기물(탄수화물)만이 체내에 축적되게 됩니다. 따라서 광합성작용이 원활히 이루어지게 되면 작물은 건전하게 발육하여 생산량도 많고 수확물의 품질도 좋아집니다.
광이 비치면 온도가 높아져서 증산작용이 활발해지고, 광합성에 의해서 동화물질이 생산, 축적되며 공변세포의 삼투압이 높아지고 흡수가 활발해져서 기공을 열게 함으로써 증산을 조장하게 됩니다.
줄기나 초엽에서는 광이 비친 쪽, 즉 옥신의 농도가 낮은 쪽의 생장속도가 반대쪽보다 낮아져서 광을 향하여 구부러지는 향광성을 나타냅니다. 그러나 뿌리에서는 그와 반대현상인 배광성을 나타냅니다. 이와같이 식물이 광이 비치는 방향에 반응하여 굴곡반응을 나타내는 것을 굴광현상이라고 합니다. 굴광현상에는 400~500nm(나노미터) 특히 440~480nm의 청색광이 가장 유효하다고 합니다.
난초잎도 마찬가지라는 것을 여러분들도 아실 것입니다. 보통은 분을 이리저리 돌려가며 잎을 예쁘게 만들려고 하지만 어떻게 하다보면 잎이 꾸불꾸불해져 버리는 경우가 많습니다.
광질과 식물
광이 없을 때에는 엽록소의 형성이 저해되고 에티올린이란 담황색 색소가 형성 되어서 황백화 현상을 일으킵니다. 이 현상은 광을 받을 수 있는 조건이 되면 엽록소가 형성되므로 아예 엽록소가 만들어 질 수 없는 형질을 타고난 유령(백자)의 경우와는 다릅니다.
엽록소의 형성에는 450nm을 중심으로 한 430~470nm의 청색부분과 650nm을 중심한 620~470nm의 적색부분이 가장 효과적입니다.
광의 강도,즉 빛의 세기를 우리는 광도라고 했습니다.
또한 광량이란 식물이 얼마나 많은 빛을 받는지를 나타냅니다.
그리고 광의 성질, 즉 빛의 파장을 광질이라고 합니다.
원자외선 - 근자외선 - 가시광선 - 근적외선 - 원적외선
자외선(uv) 같은 짧은 파장의 광은 식물의 신장을 억제시킵니다. 반대로 광이 부족하거나 자외선의 투과가 적은 상태에서는 식물이 도장하게 됩니다.
광이 많이 비치면 광합성이 조장되어 탄수화물의 축적이 많아지며 따라서 C-N율(탄수화물과 질소의 비율)이 높아져서 꽃눈형성이 촉진됩니다. 광이 비치는 시간 즉 일장도 화성과 개화에 영향이 크다고 합니다. 춘란은 일장과의 개연성이 아니라 온도의 영향으로 꽃눈이 형성된다고 알려져 있습니다. 또한 개화시각을 보아도 작물의 대부분은 광이 있을 때에 개화합니다. 그러나 수수나 달맞이꽃처럼 광이 없을 때만 개화하는 것도 있기는 합니다.
광합성에는 675nm을 중심으로 한 650~700nm의 적색부분과 450nm를 중심으로 한 450~500nm 청색부분이 가장 효과적이고 녹색, 황색, 주황색 부분은 투과, 반사되어 효과가 적습니다. 그래서 잎의 색이 녹색인 것이지요.
태양광선의 파장은 280nm부터 1,000nm까지의 범위에 있는데 400nm보다 짧은 파장의 광선을 자외선(320nm이하)이라 하며 800nm보다 긴 파장의 광선을 적외선(780nm)이라고 합니다.
자외선과 적외선 사이의 400~700nm까지의 광선을 가시광선이라 하며 이것은 우리 눈으
로 볼 수 있는 부분이고 식물의 생육에 가장 중요한 광선이며 그중에서도 특히 575~720nm까지의 파장일 때 광합성 작용이 가장 왕성하게 이루어진다고 알려져 있습니다.
그러나 340nm 이하의 자외선은 광합성에 유해하게 작용한다고 합니다.
파장이 긴 적외선의 적색광은 열을 동반하므로 기공의 개폐를 촉진시켜 증산을 활발하게 하고 엽록소의 생성에도 좋은 영향을 주기 때문에 동화기능을 높이는 효과가 있는 듯 하며 실제로 아침보다도 적색선이 많이 쪼이는 석양이 동화작용에 더 유효하다는 것도 알려져 있습니다. 그러나 너무 많이 적외선을 쪼이게 되면 식물은 도장을 하게 됩니다.
적외부 : 1. 1,000이상 - 식물에 대한 특별한 작용은 없고 식물체에 흡수되면
대부분 열로 됨.
2. 1,000~700 - 식물을 신장시키는 작용을 함.
가시부 : 1. 700~610 - 광합성과 광주성에 유효
2. 610~510 - 광합성에는 크게 유효하지도 못하고 형성작용도 낮음.
3. 510~400 - 광합성 및 광주성에 유효, 적색광에 대하여도 유효.
자외부 : 1. 400~315 - 형성작용이 있고 초장은 짧고 잎은 두터워짐.
2. 315~280 - 식물에 유해.
3. 280nm이하-식물을 죽임.
아무리 광입지가 알맞은 곳이라도 작물이 밀생되면 광합성률이 저하 되므로 알맞은 거리로 재식 밀도를 조절하여 그늘 속에 있는 잎이 적어지도록 하여야 합니다.
난실을 짓게 된다면 물론 입지조건에 따라 다르겠지만 방향은 남북으로 하는 것이 동서향보다 수광량이 많아 유리하지만 토양의 건조는 동서향보다 심합니다.
건조는 우리가 인위적으로 얼마든지 조절할 수 있으므로 동서향보다는 남북향으로 짓는 것이 유리하다고 할 수 있습니다.
유리는 투광률이 90%, 비닐은 85%, 유지는 40% 정도인데 보통 난실은 온상의 창을 비닐로 덮어 보온하고 투광시키고 있습니다. 비닐은 자외선을 투과시키므로 건전한 배양에 유리한데 이것도 여러 겹을 덮으면 자외선의 부족으로 도장하게 됩니다. 또 덮은지 오래 되면 먼지같은 것들이 앉아서 투광률이 감소하게 됩니다. 딸기 시설하우스의 경우 일년에 한번씩 새로운 비닐로 갈아준다고 합니다.
광도가 부족하면 광합성률은 감소하나 호흡은 정상적이므로 생장과 소출에 필요한 탄수화물의 공급량이 감소되어 생육이 떨어집니다.
이와 반대로 너무 강해지면 식물은 생산량이 오히려 감소되는데 그 강도는 다음과 같이 설명할 수 있습니다.
첫째 : 어떤 식물은 과도한 광도가 있으면 엽록소의 함량이 감소되어 잎이 황록색이 되고 그 결과 광합성률이 감소되기 때문인데 이것을 과연소 작용이라 합니다.
둘째 : 지나친 광도로 엽온을 현저히 증가 시키면 증산율이 높아지고 수분 흡수율이 이에 따르지 못하여 공변세포가 팽윤을 잃고 기공은 폐쇄 됩니다. 기공이 폐쇄되므로 해서 잎을 통하여 들어가는 CO2의 양이 적어지게 되어 결과적으로 광합성률은 떨어지고 호흡률은 높아져서 탄수화물의 공급이 적어지게 되는 것입니다.
셋째 : 엽온이 높아져서 당을 전분으로 만드는 효소계를 불활성화 시키므로 결과적으로 당이 축적되어 광합성률이 저하됩니다.
이러한 지나친 광도의 해를 막기 위하여 여름부터 가을까지는 온실 지붕을 발로 덮어주고 식물을 발 또는 천으로 그늘지게 하여 주는 것입니다.
현재 각자의 난실에 비춰지고 있는 광량이 얼마나 되는지는 직접 조도계를 통해 알아보면 좋겠지만 인터넷에 나와 있는 아래의 기준을 참고로 하시어 광량을 조절 하셔도 될 것 같습니다.
직사일광 지면 위(전광) : 100,000 lux 이상
구름이 약간 있는 지면 위 : 30,000~70,000 lux
비구름이나 흐린 날 지면 위 : 10,000~30,000 lux
날씨가 좋은 날의 그늘 : 10,000~20,000 lux
맑은 날의 북쪽 창가 : 2,000 lux
독서하기에 적당한 방 : 200~500 lux
만월의 밤 지면 위 : 약 0.2 lux
사실 현대 원예에서는 빛의 단위인 lux를 쓰지 않고 광양자속밀도(μmol/㎡/sec)라는 용어를 쓰고 있습니다만 이 기고문에서는 쉽게 접근할 수 있는 lux를 사용했습니다.
그러나 언젠가는 춘란의 배양에서도 lux 단위가 아니라 정확한 광양자속밀도가 나올 것이고 거기에 따라 배양해야 될 것입니다.
광을 마치며..
광합성이 식물에 어떠한 영향을 미치는지, 우리가 무심결에 받고 있는 태양이 우리에게 어떤 혜택을 주는지에 대해 간략하게나마 소개 했습니다.
물론 부족한 부분, 설명에 빠진 부분도 많습니다. 그러나 앞에서도 말씀드렸듯이 엽록소의 종류나 카로티노이드의 역할, 명반응, 암반응 등등 이름조차도 가물가물 생소한 것들은 알면 좋겠지만 모른다고 해도 일반적인 난초 배양에는 큰 영향이 없는 것들인지라 많은 부분을 생략했습니다.
모든 애란인들이 잠시라도 잊고 계시지는 않겠지만 춘란도 식물입니다.
지구상 식물 중에서 가장 진화했다는 수식어가 붙어 다닙니다만 수많은 식물계 중에서 한 종에 불과합니다. 그래서 광합성에 관한 얘기는 빠질 수 없는 것이고요.
이로서 언제 마칠까 하던 광을 마무리 짓고자 합니다.
다음에는 식물에서 광과 더불어 아주 중요한 식물과 수분의 관계나 역할 등에 관해서 알아 보겠습니다.
참고사항 : 증산작용, C3.C4.CAM식물, 옥신(Auxin), 향광성, 굴광현상, 과연소작용
광주성.
<난과생활 2008년 3월, 글쓴이 송세근 님>
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