수경재배 배양액 만들기 (4) 양액의 pH 조절과 수경재배 식물 뿌리 온도 관리

1. 양액의 pH 조절이 중요한 이유

pH는 토양의 산성도나 염기성도를 알려주는 지표입니다. 대부분의 작물은 pH 5.5~6.5에서 잘 자랍니다. 최대 7.0까지는 작물에 큰 문제는 없습니다. 그 이유는 그 pH에서 대부분의 무기물 성분이 뿌리로 잘 흡수되기 때문입니다.

만일 pH가 4.5 이하가 되면 K, Ca, Mg 등의 알칼리성 무기염류가 물에 녹지 않고, pH 7.0 이상에서는 철분이 침전되기 쉽고, pH 8.0 이상일 때는 Mn과 P가 불용화됩니다.

 

작물이 양이온(K+, NH4+, Ca2+ Mg2+)을 흡수하면 이와 교환해서 뿌리에서 양액으로 수소이온(H+)이 방출되어 양액의 pH가 낮아집니다. 작물이 음이온(NO3-, SO42-, H2PO4-)을 흡수하면 뿌리에서 수산이온(OH-)가 방출되어 양액의 pH가 높아집니다.

식물의 영양생장이 한창일 때는 질산태 질소가 주로 흡수되면서 뿌리 주변의 pH가 상승할 수 있습니다. 이럴 경우에는 암모니아태 질소를 공급하면 pH 상승을 억제할 수 있습니다. 반대로 생식생장 중에 암모니아태 질소를 과다 공급하면 pH가 너무 낮아질 수 있습니다.

2. pH가 높은 경우 해결 방법

pH가 높다는 것은 알칼리 즉 염기로 기울었다는 뜻이므로 산성물질을 공급해서 염기 성분을 중화하도록 합니다. 그 이전에 질산태 질소의 공급량을 줄이고 암모늄태 질소의 공급량을 늘리는 방식으로 조절을 시도합니다. 그럼에도 불구하고 pH가 교정되지 않을 때 산성물질을 상용합니다.

산성 성분에는 황산(H2SO4), 인산(H2PO4), 질산(HNO3) 등이 많이 사용됩니다. 이 성분들을 사용하면 산과 함께 황, 인, 질소 등도 함께 공급되기 때문에 원래의 비료량에 영향을 줄 수 있습니다. 황은 미량원소인데 황산으로 황이 많이 유입되면 과다현상이 생길 수 있습니다. 인산은 칼슘과 반응하여 침전될 수 있습니다. 또한 황산, 인산, 질산 등은 공업용 재4가 많아서 중금속이 들어갈 수 있다는 위험이 있습니다.

물론 화학비료 자체가 공장에서 생산된 것이기 때문에 문제를 따지고 들자면 끝이 없겠지만 그래도 가능하면 인체에 영향을 적게 주는 물질을 선택하는 것이 좋습니다.

따라서 이런 부작용을 피하기 위해 식초나 식용 구연산(citric acid)을 사용하기도 하는데 구연산은 유기물이기 때문에 양액에 세균이 번식할 수 있습니다.

3. pH가 낮은 경우 해결 방법

pH가 낮은 경우에는 먼저 질산태 질소의 공급량을 늘립니다. 질산태질소는 질소전량의 10~20% 범위가 좋다고 합니다. 그럼에도 불구하고 pH가 교정되지 않을 때는 알칼리 즉 염기성물질을 공급해서 산을 중화해야 합니다. 수산화칼륨(KOH)나 수산화나트륨(NaOH)가 많이 사용되는데 이 물질들은 식용으로 나온 것은 없습니다.

 

인터넷에 검색해보니 고순도 수산화나트륨이 판매되고 있습니다. 수산화칼륨은 개인에게는 판매하지 않는다는 것 같습니다. 수산화나트륨을 사용할 때는 물에 넣을 때 발열현상이 있으므로 주의하고, 나트륨 과다가 생길 수 있다는 점을 고려해야 합니다. 

 

그외 중탄산칼륨(KHCO3)를 사용할 수 있습니다. 

수산화칼륨과 수산화나트륨의 pH는 13이고, 중탄산칼륨의 pH는 8.34입니다. 이 말은 산도조절제로 중탄산칼륨을 사용하려 한다면 수산화칼륨이나 수산화나트륨의 100,000배를 넣어야 한다는 뜻입니다.

pH 조절 양액은 A액, B액과 별도의 통에서 조제하여 혼합하도록 합니다.

4. 양액의 농도

여름철이나 해가 쨍쨍하고 건조할 때는 잎의 증산량이 많으므로 양액이 빨리 증발해서 농도가 높아질 수 있습니다. 따라서 여름철이나 고온건조한 상황에서는 양액의 희석비율을 늘려서 묽게 타고, 겨울철이나 흐린 날에는 양액을 진하게 관리해서 필요 농도를 유지하는 것이 요령입니다.

5. 무기원소의 길항관계

질소와 칼륨, 칼슘과 마그네슘, 칼륨과 칼슘 등은 길항작용을 합니다. 예를 들어 칼륨이 너무 많으면 칼슘 흡수부족으로 인해 토마토나 파프리카 등에서 배꼽썩음병 발생이 증가할 수 있으므로 작물의 특성에 따른 양액의 비율을 정확하게 맞추도록 합니다.

6. 뿌리 온도 관리 : 최적 근권 온도

 

근권온도(뿌리 부근 온도)가 높으면 양액의 용존산소 부족으로 뿌리가 먼저 상하게 됩니다. 근권온도가 낮으면 잎이 먼저 상하게 됩니다. 

작물 생육에 적합한 근권온도 범위를 벗어나면 양분과 수분의 흡수가 저해됩니다. 일반적으로 온도가 낮으면 질산태질소, 인, 칼륨, 마그네슘의 흡수가 억제되고 암모늄태질소의 흡수량이 많아집니다. 온도가 높으면 칼슘의 흡수가 저해되어 배꼽썩음병이나 잎끝마름증 같은 생리장해가 나타납니다.

다음은 수경재배 작물의 적정 근권온도 및 한계 근권온도에 대한 표입니다.

작물	근권온도 (℃)
	저온한계	적정범위	고온한계
딸기	13	18~22	25
파	13	18~24	25
상추	13	15~22	25
토마토	15	18~24	28
오이	15	18~24	28
파프리카	18	20~24	28

7. 용존산소 관리

대체로 용존산소가 높으면 생장량이 증가됩니다. 그러나 토마토는 용존산소가 너무 많으면 기형과가 많아질 수 있습니다.