[김진한 칼럼](20)'같이 뿌린 씨앗이 빨리 자라 줄기가 보다 길거나 짧은 이유'
[김진한 칼럼](20)'같이 뿌린 씨앗이 빨리 자라 줄기가 보다 길거나 짧은 이유'
  • 채널제주
  • 승인 2018.08.04 22:37
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▲ 김진한 칼럼니스트

같은 시기에 씨앗을 뿌려도 어떤 것은 빨리 자라 줄기가 길어 높고, 어떤 것은 짧아 낮은 이유가 양분차이 때문이 아니라, 특수상대성이론의 고유시간(proper time)의 차이로 인한 것이다.

예전에 화학비료가 나오기 이전에는 보통 우분이나 돈분을 발효한 퇴비로 작물이 잘 자라게 하는 거름으로 주로 사용했다. 그러다가 질소비료가 나오면서 마술 같은 경험을 하게 되었다.

거름을 발효 시키려면 참으로 많은 공정과 힘든 노동을 거쳐야 하는데 인공비료는 슬쩍 뿌려주기만 하면 되었다. 얼마나 편리한지 그런 경험을 한 세대라면 요소 비료를 가히 도깨비 방망이 반열에 올려 놓으려 할지도 모른다

이 질소비료가 어떤 원리로 식물을 급속도로 빨리 자라게 할까? 과연 일반 상식처럼 식물이 이 질소 영양분을 흡수해서 빨리 자란 걸까? 그렇다면 발효퇴비는 화학비료 보다는 빠르지는 않지만 식물이 잘 자라게 도와주는 것은 맞는데, 발효퇴비와 질소 화학비료의 공통점과 차이점은 무엇일까?

이 질소 화학비료와 발효퇴비가 식물 성장에 미치는 정도를 비교하면서 문제를 풀어가 보고자 한다. 공통점은 둘 다 땅의 온도를 말하는 ‘지열’을 높여준다는 점이다. 차이점은 발효퇴비는 천천히 전면적으로 비교적 장기간에 걸쳐 온도를 높여주고, 화학비료는 급속히 국소적으로 단기간 온도를 높여준다.

그렇다면 온도가 작물 성장에 어떤 영향을 미치는지 잠깐 살펴보면, 온도가 높으면 식물성장이 빨라지는 것은 우리가 경험으로도 알고 있다.

이를테면 텃밭에서 호박이나 오이 등을 심을 때 비닐 덕장을 씌워주기만 해도 싹이 먼저 나오고 빨리 자라게 된다. 이를 농업용어로는 ‘반촉성 재배’라고 한다. 이처럼 온도 차이는 식물성장에 지대한 영향을 미치고 있다.

온도가 식물성장에 미치는 영향을 통틀어 일상의 주택으로 비유하면 비닐하우스가 스팀증기로 집안을 따뜻하게 하는 것이라면, 발효퇴비와 인공비료는 온돌마루로 따뜻하게 하는 셈이 된다.

그런데 식물이 싹이 나는 초기에 온도편차에 의한 식물줄기의 성장 차이는 마디(node)와 마디사이의 길이 차이로 나타난다.

이를 사이마디(internode)라고 하는데 동시에 싹이 나와도 키가 커서 보다 빨리 자란 것은 대체로 사이마디가 길다. 마디수량은 동일해도 사이마디가 길면 키 높이가 보다 큰 작물이 된다. 그런데 수확량은 키가 큰 작물이 아니라 마디수가 많은 작물이 보다 많다.

대체로 발효퇴비를 써서 키운 작물은 마디수량이 많아서 키 높이가 크고, 화학비료를 쓴 작물은 사이마디가 길어서 키가 크다. 이처럼 사이마디가 길어서 키가 크는 현상을 보통은 웃자란다고 하며 곡식이 익을 때 쯤 약한 비바람에도 허리가 꺽이는 피해가 발생하면서부터 질소비료의 환상이 깨지기 시작했다.

그래서 사이마디가 길고 짧은 것은 온도편차에 의한 현상으로 결론 내릴 수도 있지만, 그렇게 되면 한 가지 문제가 생긴다.

온도편차에 의한 것이라면 하나의 줄기에서 사이마디가 길어졌다 짧아졌다 해야 정상이다. 그런데 줄기들은 그렇지 않고 긴 것은 모두 길고 짧은 것은 일률적으로 모두 짧다. 이는 온도편차이외의 다른 요인이 관여하고 있다는 결론을 얻게 된다.

이리하여 줄기의 사이마디가 일률적으로 짧거나 길게 나오는 이유를 설명하고자 할 때 상대성이론의 고유시간(proper time)을 도입해야 하는 당위성이 나온다.

일반적으로 작물이 성장은 물과 중력의 상호작용에 의해 차이가 나지만, 씨앗이 발아 하는 짧은 시기에는 온도와 중력의 상호작용에 의해 초기 상태가 결정된다.

즉 싹이 발아하는 짧은 순간에 일생을 살아갈 마디수와 사이마디 길이가 결정되는데, 이때 온도가 관여하여 온도가 높을수록 팽창계수가 높기 때문에 사이마디가 길어진다.

씨앗이 싹트는 순간은 물 분자와 빛이 만나 광합성이 이뤄지는 결합의 메커니즘으로 이뤄지므로 미시세계를 다루는 양자적 관점에서 바라보아야 보다 정확히 볼 수 있다.

다음 편에 계속...

 

김진한 칼럼니스트는?

1968년 6월 생으로 제주 성산 삼달리에서 출생하여 삼달초교, 신산중, 금오공업고등학교, 금오공과대학을 졸업, 91년 육군소위로 임관하여 장교로 군복무 후 육군대위 전역, 2002년도 출생지로 돌아와 귀농 하였다.

이후 2004년 '제주대 최고농어업경영자과정', 2009년 '한국벤처농업대학' 등의 과정을 수료, 2004년~7년까지 '제주도정보화농업인연합회' 창립발기인 및 초대, 2대 사무국장을 역임 하는 등 쉼 없는 노력을 인정받아 2006년 '전국 농업인 홈페이지 경진대회 최우수 농림장관상','농촌진흥청장 표창', 2011년 '농업인 정보화 관련 유공 제주도지사 표창' 등 다수의 상을 수상 하였다.

또한 여러 활동과 경험을 바탕으로 농업과 공학을 접목시키는 기술을 연구, 2015년 '감귤나무를 포함하는 과실나무의 전정방법', 2016년 '이동식감귤선별장치' 2017년 '감귤나무를 포함하는 과실나무의 전정방법' 등을 특허등록 하였다.

저서로는 2015년 '상대성이론과 식물역학'(하나출판), 2016년 '중력파와 식물성장법칙'(하나출판)이 있으며, 2018년에는 '전정법 개선으로 고품질 감귤생산 실용과제' 를 '대산농촌재단 농업실용연구총서7'에 발표 하였다.

<본 칼럼의 내용, 이론은 칼럼니스트 개인 연구 결과임을 참고 바랍니다>

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