재배학 3장 재배환경 - 수분(3) : 배수 ~ 수질오염

3-3-7 배수

(1) 배수의 효과

1. 습해, 수해를 방지한다.
2. 토양의 성질을 개선하여 작물의 생육을 촉진한다.
3. 1모작 논을 2, 3 모작 논으로 하여 경지이용도를 높인다.
4. 농작업을 용이하게 하고, 기계화를 촉진한다. 

(2) 배수법

① 자연배수

: 자연배수(自然排水)는 지표배수와 지하배수로 구분된다.

ㄱ. 지표배수(地表排水)

: 논이나 밭에 도랑을 쳐서 배수하기 때문에 개거배수 또는 명거배수(明渠排水)라고도 한다.

ㄴ. 지하배수(地下排水)

: 땅속에 암거를 만들어서 배수하는 것이므로 암거배수(暗渠排水)라고도 한다. 지하배수는 암거의 재료에 따라 다음과 같이 분류하기도 한다.

1. 관암거(管暗渠) : 관암거에는 오지토관, 구워낸 토관, 콘크리트관, PVC 관, 폴리에틸렌관 등이 이용되며, 완전암거(完全暗渠)라고도 한다. 관의 접합부를 피복재로 덮어야 하는데, 자갈, 모래, 섶, 왕겨, 볏짚 등이 이용된다.
2. 간이암거(簡易暗渠) : 간이암거는 얻기 쉬운 재료를 이용하여 손쉽게 만든 암거로서, 섶, 나뭇가지, 대나무, 판자통, 돌 등이 이용된다.
3. 무재암거(無材暗渠) : 무재암거는 중점토(重粘土), 이탄지(泥炭地) 등에서 보조용으로 만드는 암거이며, 천공기 등을 사용하여 지하 60 ~ 100 cm 에 지름 8~12cm 의 통수공을 만든다. 심토파쇄기(深土破職)를 사용하여 작토층 아래 다져진 불투수층(不透水層)을 파괴하여 수직배수를 도모한다.

② 기계배수

기계배수(目排水)는 자연배수가 힘들거나 배수를 서둘러야 할 때 펌프를 단 배수기를 사용하여 기계적으로 배수하는 것이며, 비용은 들지만 효율성이 높다. 벼가 침수되었을 때에는 1~2 일의 차이도 그 뒤의 생육에 큰 영향을 준다.

 

(3) 암거배수(지하배수)를 할 때 재배상의 유의점

습답 등에 암거배수시설을 한 당년에는 미숙유기물이 한꺼번에 분해하여 암모니아가 많이 생성된다. 그 결과 벼가 과도하게 자라 도복, 병해의 우려가 있으므로 질소질 비료의 시용량을 줄이도록 한다. 또한, 환원성 황화물이 산화해서 황산 등이 많이 생성되어 토양이 강한 산성이 되기 쉬우므로 석회를 주어 중화한다. 벼의 생육 초기에는 지온이 낮아서 토양의 환원상태가 심하지 않고, 또 이 시기의 벼는 뿌리의 산소요구량도 적으므로 이 시기에 암거를 개방하여 배수가 많아지면 토양 중의 산소공급효과보다는 비료분 유실의 피해가 더 크기 때문에 벼의 생육 초기에는 암거를 막는 것이 유리하다.

 

3-3-8 수 해

(1) 수해의 발생

비가 많이 와서 유발되는 피해를 수해(水害)라고 한다. 수해는 단기간에 호우가 내릴 때 흔히 발생하며, 우리나라에서는 7~8월 장마 때 국지적으로 발생한다. 2~3 일간의 연속강우량에 따른 수해의 발생 정도를 보면 다음과 같다.

1. 100-150mm ： 저습지의 국부적 수해
2. 200-250 mm ： 하천 · 호소 부근의 상당한 지역의 수해
3. 300~350mm ： 광범한 지역의 큰 수해

(2) 수해의 양상

1. 토양이 붕괴하여 산사태, 토양침식 등이 일어난다.
2. 유출된 토사에 전답이 파괴되고 매몰된다.
3. 유거수(流去水)는 농작물에 도복 등 손상을 입히고 표토를 유실되게 한다.
4. 침수되면 작물에 흙 앙금이 앉고, 생리적인 피해를 입는다. 뿐만 아니라 병의 발생이 많아지며, 벼에서는 흰빛잎마름병을 비롯하여 도열병, 잎집무늬 마름병의 발생이 많아진다.

(3) 관수해의 생리

식물체가 완전히 물속에 잠기게 되는 침수를 관수라 하고, 그 피해를 관수해라고 한다. 식물체가 완전히 물속에 잠기면 산소가 부족하여 무기호흡을 하게 되는데, 무기호흡에서는 호기호홉보다 동일한 에너지를 얻는 데 많은 호흡기질이 소모되므로 무기호흡이 오래 계속되면 당분, 전분, 단백질 등의 호흡기질이 소진되어 마침내 기아상태에 이르게 된다. 관수상태에서 벼의 잎은 도장하여 이상신장을 유발하기도 한다. 관수되어 급격히 산소가 부족하면 여러 가지 대사작용이 교란되는 것으로 보인다. 관수상태에서는 병균의 전파, 침입도 용이해진다.

 

(4) 수해에 관여하는 요인

① 작물적 요인

ㄱ. 작물의 종류 볏과목조, 피, 수수, 옥수수, 땅콩 등은 침수에 강하다.

ㄴ. 품종 벼품종 중에는 침수에 잘 견디는 것이 있는가 하면, 반대로 동진벼, 추청벼와 같이 극히 약한 것도 있으므로 침수가 우려되는 논에는 장려품종 중에서 침수에 잘 견디는 품종을 선택하도록 한다.

ㄷ. 생육단계 벼의 침수피해는 분얼(分藥) 초기에는 작지만, 수잉기(穩孕期) ~ 출수개화기에는 커진다.

 

② 침수요인

ㄱ. 수온 수온이 높으면 호흡기질의 소모가 빨라 피해가 크다. 벼가 관수될 때 피해가 크게 나타나는 기간은 수온이 20℃： 에서는 10일 정도이나 40℃ 에서는 2일이다.

ㄴ. 수질 탁수는 청수보다, 정체수는 유수보다 수온이 높고，물속의 산소도 적으므로 피해가 크다. 벼가 수온이 높은 정체탁수 중에서 급히 고사할 때에는 단백질이 소모되지 못하고 푸른 채로 죽으므로 청고라 하고 수온이 낮은 유동청수 중에서는 단백질도 소모되고 갈색으로 변해서 죽으므로 적고(赤枯)라고 한다.

ㄷ. 침수기간 4~5일 이상 관수되면 피해가 크다. 벼의 관수피해는 생육단계가 진전될수록 커서, 대체로 분얼기에 3~4일 탁수로 관수되면 30% 정도 감수되고, 7일 탁수로 관수되면 70% 정도 감수되므로, 7일 이상 관수될 때에는 다른 작물을 대파(代播)해야 하는 것으로 보고 있다.

 

③ 재배적 요인

ㄱ. 비료 질소질 비료를 많이 주면 탄수화물 함량이 줄고, 호흡작용이 왕성해지며, 내병성이 약해져서 관수해가 커진다.

ㄴ. 기 타 생육을 강건하게 하면 침수의 피해가 경감된다.

 

 

 

 

(5) 수해대책

① 사전대책

1. 치산(治山)을 잘해서 산림을 보전하고, 하천도 잘 보수해서 치수(治水)를 잘하는 것이 수해의 기본대책이다.
2. 경사지와 경작지의 토양보호를 잘한다.
3. 경지정리를 잘해서 배수가 잘되게 한다.
4. 수해상습지에서는 작물의 종류나 품종의 선택에 유의한다.
5. 파종기 또는 이식기를 조절해서 수해를 회피하거나 줄이도록 조치하며, 질소다용을 피한다.

② 침수시의 대책

1. 배수에 노력하여 관수기간을 짧게 한다.
2. 물이 빠질 때 잎의 흙 앙금을 씻어준다.
3. 키가 큰 작물은 서로 결속(結束)하여 유수에 의한 도복을 방지한다.

③ 사후대책

1. 퇴수 후 새로운 물을 갈아 댄다. 관수된 벼는 수분을 잃기 쉽고, 또 뿌리도 상했으므로 물을 갑자기 메면 시들기 쉽다. 따라서, 산소가 많은 새 물을 갈아 대어 새 뿌리의 발생을 촉진하도록 한다.
2. 김을 매어 토양 표면의 흙 앙금을 헤쳐줌으로써 지중통기를 좋게 한다.
3. 표토가 많이 씻겨 내렸을 때에는 새 뿌리의 발생 후에 덧거름을 주도록 한다.
4. 침수 후에는 병충해의 발생이 많아지므로_ 그 방제에 노력한다.
5. 피해가 심할 때에는 추파(追播) · 보식(補植) · 개식 · 대작(代作) 등을 고려 한다.
6. 못자리 때 관수된 것은 뿌리가 상해 있으므로, 퇴수 후 5~7일이 지나 새 뿌리가 발생한 다음에 이앙한다.

3-3-9 수질오염

수질오염(水質汚染, water pollution)이란 공장 또는 도시의 폐수나 폐기물, 광산폐수 등의 배출로 인하여 하천, 호수, 지하수, 해양의 수질이 오염되어 마침내 인간이나 동 · 식물이 피해를 입는 것을 말한다.

(1) 수질오염원

수질오염물질은 각종 유기물, 시안(cyan)화합물, 중금속류, 농약, 강산성및 강알칼리성 폐수 등 유독물질들이다.

① 도시오수

ㄱ. 질소 및 유기물

산업단지 또는 도시 근교에 있는 논에 질소함량이 높은 폐수가 유입되면 벼에 과번무(過繁茂), 도복，등숙불량, 병충해 등의 질소과잉장해가 나타난다. 유기물 함량이 높은 폐수를 논에 관개하면 혐기조건(鎌氣條件)에서는 메탄가스 ·유기산 · 알코올류 등의 중간대사물이 생성되는데, 이 분해과정에서 토양의 Eh(산화환원전위)가 낮아지고, 황화수소는 유기산과 함께 벼의 뿌리를 해치며 심한 경우에는 근부현상(根腐現象)을 일으키고, 칼리 · 인산 · 규산 및 질소의 흡수가 저해되어 수량이 감소한다.

ㄴ. 부유물질

부유물질(浮遊物質)이 논에 유입되어 침전되면 어린 식물은 기계적인 피해를 받고, 토양은 표면이 차단되어 투수성이 나빠지며, 침적된 유기물의 분해로 생성되는 유해물질의 장해 등으로 벼의 생육이 부진하고 쭉정이가 많아진다.

ㄷ. 세 제

합성세제의 주성분인 ABS(alkyl benzene sulphonate)가 20ppm 이상 되는 농도에서는 뿌리의 노화현상이 빨리 일어난다.

ㄹ. 도시오수 피해대책

오염되지 않은 물과 충분히 혼합 희석하여 이용하며, 그렇지 못할 경우에는 물걸러대기를 하여 토양의 이상환원을 방지하고 피해에 대하여 저항성을 지닌 작물 및 품종을 선택재배한다. 또한, 질소질 비료를 주는 양을 줄이고 석회나 규산질 비료를 주어 벼를 강건하게 한다.

 

② 공장폐수

ㄱ. 산과 알칼리

산성물질이 논에 유입되면 벼의 줄기와 잎이 황변하고, 토양 중 유해 중금속(Al, Cu 등)의 용출로 피해를 입는다. 강알칼리성의 경우 작물의 뿌리가 고사되고, 알칼리성의 경우에는 토양 중의 미량원소가 불용화되어 작물이 흡수하지 못한다.

ㄴ. 중금속

중금속이 관개수에 다량 함유되면 식물은 발근과 지상부의 생육이 저해되고 심한 경우에는 중금속 특유의 해독증상을 나타낸다. 중금속이 축적된 농산물을 인축이 섭취하면 심각한 피해를 입는다.

ㄷ. 유류

기름이 물 표면에 떠 있으면 식물체의 줄기와 잎에 흡착하여 접촉부위가 적갈색으로 고사되는 경우가 있으며, 물 표면과 공기와의 접촉을 차단하여 물의 용존산소가 부족하여 벼는 근부현상을 일으키고 심하면 고사한다.

ㄹ. 공장폐수 피해대책

공장 및 사업장에서는 유해물질의 배출을 억제하는 한편, 경종법으로는 피해물질의 종류에 따른 저항성 작물 및 품종을 가려서 재배하며, 산성일 경우에는 석회와 같은 알칼리성 물질을 시용한다.

 

③ 광산폐수

ㄱ. 피해양상

금속광산폐수는 대부분 중금속을 다량 함유하고 있어 농경지에 유입되면 작물은 중금속 특유의 중독증상을 나타내며 심하면 고사한다.

광미사(鑛微砂)와 같은 폐기물이 농경지에 유입되면 광미사의 퇴적으로 토양의 물리적 성질이 나빠진다. 석회광산 폐수는 황화물을 많이 함유하여 강산성이므로 농경지에 유입되면 토양이 산성화되고, 중금속류의 용출이 증가되며, 식물 뿌리는 산으로 인해 생육이 저해되고 심하면 지상부가 백색으로 고사한다.

ㄴ. 광산폐수 피해대책

저항성 작물 및 품종을 재배하고, 석회와 인산질 비료 및 유기물 등을 다량 시용하면 중금속 피해와 산성장해가 경감된다.

 

(2) 수질등급

수질은 여러 등급으로 구분되어 용도에 알맞게 쓰이는데, 이에는 생물화학적 산소요구량(BOD), 화학적 산소요구량(COD), 용존산소량(DO), 대장균수, pH 등이 참작된다.

① 생물화학적 산소요구량

생물화학적 산소요구량( biochemical oxygen demand, BOD)은 수중의 오탁유기물(汚獨有機物)을 호기성 균(好氣性菌)이 생물화학적으로 산화분해하여 무기성 산화물과 가스체로 안정화하는 과정에 필요한 총산소량을 ppm(또는 mg/l)의 단위로 표시한 것으로, 물이 오염되는 유기물량의 정도를 나타내는 지표로 쓰인다.

② 화학적 산소요구량

화학적 산소요구량(chemical oxygen demand, COD)은 오수 중의 전체 유기물이 화학적으로 산화되는 데 필요한 산소량을 측정하여，이로부터 산출한 오탁유기물의 양을 ppm으로 나타낸 것이다.

③ 용존산소량

용존산소량(dissolved oxygen, DO)은 물에 녹아 있는 산소의 양을 나타낸 것으로, 수온이 높아질수록 용존산소량은 낮아진다. 용존산소량이 낮아지면 생물화학적 산소요구량이나 화학적 산소요구량이 높아지게 된다.