광환경

태양광은 생명현상의 에너지원이다. 지구상에 있는 생물의 대부분은 태양에 의존해 살고 있다. 즉, 거의 모든 생물이 빛에너지를 이용해 이산화탄소와 물로 당과 유용한 에너지를 만들어내는 광합성에 의존해 살고 있다. 빛의 역할은 광합성에서 끝나지 않는다. 식물이 빛을 감지하는 것은 동물이 시력을 갖는 것처럼 중요하다. 식물세포의 빛 수용체는 빛을 화학적 신호로 전환하여 씨앗의 발아나 개화는 물론 식물의 주요한 생활사를 진행하는 신호로 사용한다. 광은 작물의 기본 생리작용인 광합성, 호흡, 증산작용은 물론 굴광현상, 신장과 개화, 착색에 이르기까지 각종 생리작용에 직접, 간접으로 큰 영향을 미친다. 여기서는 광과 작물의 생리작용의 관계, 지구표면에서 수광상태, 광도와 광합성의 상호관계, 포장에서 광합성을 고립상태와 비교하여 알아보고 식물의 각 생리작용에 유효한 광파장과 수광량에 대해 살펴본다.

이산화탄소를 공기에서 직접 얻어 캘빈회로에 이용하는 식물을 C3식물이라 하는데 벼, 밀, 콩, 귀리 등이 이에 해당된다. 이러한 식물은 날씨가 건조하면 기공을 닫아 잎 안의 이산화탄소가 점점 낮아져 산소가 쌓이게 된다. 이때 탄소고정효소 루비스코가 산소와 결합, 광호흡을 하게 된다. 광호흡은 ATP를 생성하지 않기 때문에 소비적인 과정이다.  C4식물은 날씨가 덥고 건조하면 기공을 닫아 수분을 보존하지만, 탄소를 4탄소화합물로 고정시키는 효소가 있어 C3식물과는 달리 산소와 결합하지 않고 광합성을 수행한다. 옥수수, 수수, 사탕수수가 해당된다.

작물의 생리작용에 유효한 광은 280~800nm 범위의 광이다.  파장에 따라 생리, 생태에 미치는 영향이 다르다. 광합성에 가장 효과적인 광은 적색광(620~680nm)과 청색광(400~490nm) 부분이다.

광보상점은 이산화탄소 방출속도와 흡수속도가 같아질 때의 조도이며, 광포화점은 조도를 증가시킴에 따라 광합성이 증가하다 어느 한계점에 이르러 더 이상 증가하지 않는 때의 조도를 말한다. 고립상태의 광포화점은 전 광량의 30~60% 범위에서 있고, 군락상태의 광포화점은 고립상태보다 높다.

포장상태에서 단위면적당 동화능력을 포장동화능력이라 하며, 군락상태에서 건물생산을 최대로 할 수 있는 엽면적을 최적엽면적이라고 한다. 광입지란 작물의 수광여건을 말하며 지역, 지형, 품종 그리고 이랑, 파종의 방향, 작부체계, 재식밀도 등의 재배조건에 따라 작물이 받는 일조시간, 광량이 다르다.