주간 평균광도 부족으로 잎채소 생육이 둔화된 실험 사례

 

 

 

 

 

1. 평균광도의 역할: 잎채소 생육에 미치는 핵심 요인

 

 

식물의 생장은 광(光), 수분, 온도, 무기영양소라는 네 가지 주요 환경 요소의 상호작용에 의해 좌우됩니다. 이 중에서도 광도(light intensity)는 식물의 광합성 작용을 유도하는 직접적인 에너지원으로서, 작물의 생리 생장에 결정적인 역할을 합니다. ‘광도’란 특정 면적에 단위 시간 동안 도달하는 빛의 양을 의미하며, 보통 광합성 유효광량(PAR, Photosynthetically Active Radiation) 영역인 400~700nm 파장대를 기준으로 μmol·m⁻²·s⁻¹ 단위로 측정됩니다.

 

잎채소류(예: 상추, 청경채, 시금치, 적근대 등)는 생육 초기에 비교적 낮은 광도를 요구하지만, 전체 생육 주기에서는 최소 200~400 μmol·m⁻²·s⁻¹의 광도가 안정적으로 유지되어야 엽록체 활성, 엽면적 전개, 당분 합성 등이 원활하게 이뤄집니다. 이 범위를 벗어날 경우, 광합성 속도는 급격히 저하되며, 결과적으로 광보상점(light compensation point) 아래에서는 광합성보다 호흡량이 많아져 생체량이 감소할 수밖에 없습니다.

 

특히 잎채소는 엽면이 작물의 상품성 그 자체로 직결되기 때문에, 광도가 부족할 경우 다음과 같은 문제들이 빈번하게 발생합니다:

 

-엽면적 축소 및 엽장 단축

-조직 연화 및 세포 간극 확대

-당 함량 저하로 인한 맛의 밋밋함

-투광 부족에 따른 안토시아닌 축적 억제 → 색상 불량

-엽색이 창백해지거나 황화 증상 유발

 

이러한 생리적 변화는 단순히 수량 저하뿐만 아니라, 소비자 선호도 하락, 유통기한 단축, 가격 경쟁력 약화 등으로 이어져 농가의 소득에 직격탄이 됩니다.

 

따라서 현대 농업 현장에서는 ‘일조 시간’이라는 개념보다는 실질적인 에너지로 환산 가능한 ‘일평균광도’ 또는 ‘주간 평균광도’를 생육 판단 지표로 더 중요하게 다루고 있습니다. 광합성 포화점(light saturation point)을 넘지 않더라도 일정 수준 이상의 광도가 지속적으로 확보되어야만, 생장률과 조직 품질이 안정적으로 유지됩니다.

 

특히 겨울철, 장마철, 해무가 잦은 해안지역, 실내 수경재배나 식물공장 환경에서는 자연광만으로는 작물의 생리적 요구량을 충족시키기 어렵기 때문에, 보광장치(LED, 고압나트륨등 등)의 활용과 광도 센싱 시스템 도입이 점점 중요해지고 있습니다.

 

결론적으로 주간 평균광도는 단순한 환경 변수 중 하나가 아니라, 잎채소 생장의 생리적 한계를 결정짓는 핵심 요소입니다. 이에 따라 적절한 광도 유지와 실시간 모니터링 체계를 갖춘 재배 전략은 수량과 품질을 동시에 확보할 수 있는 필수 기반이 됩니다.

 

 

 

 

 

 

 

2. 실험 설계: 광도 수준에 따른 잎채소 생육 차이 측정

 

이번 사례는 수도권의 한 도시농장에서 진행된 실험으로, 상추와 청경채를 대상으로 주간 평균광도에 따른 생육 변화를 관찰하였습니다. 실험은 동일한 수경재배 환경에서 광도 수준만 달리 설정하여 수행되었으며, 총 3구간으로 나누었습니다.

 

처리 구간	주간 평균광도(μmol·m⁻²·s⁻¹)	관찰 작물	실험 기간
A구간 (대조)	350 이상	상추, 청경채	4주간
B구간	200~250	상추, 청경채	4주간
C구간	120~150	상추, 청경채	4주간

 

광원은 LED 보광장치를 통해 조절되었고, 모든 환경은 동일 조건(온도 22~24℃, 습도 60~70%, EC 1.2, pH 6.0) 하에서 유지되었습니다. 생육 측정 항목은 엽장, 생체중, 엽면적, 엽색지수(SPAD)로 설정하여 주간 단위로 기록되었습니다.

 

 

 

 

 

 

 

3. 실험 결과: 광도 저하가 생육에 미치는 구체적 영향

 

 

4주간의 재배 결과는 다음과 같이 나타났습니다.

 

상추:

-A구간(350 이상): 엽장 평균 16.2cm, 생체중 85g, 엽면적 420㎠, SPAD 38.7

-B구간(200~250): 엽장 평균 13.4cm, 생체중 64g, 엽면적 330㎠, SPAD 34.1

-C구간(120~150): 엽장 평균 9.8cm, 생체중 42g, 엽면적 220㎠, SPAD 29.6

 

청경채:

-A구간: 생체중 평균 78g, 엽색 진하고 윤택

-C구간: 생체중 평균 38g, 잎 색 창백, 조직 연약

 

 광도가 낮을수록 생체중과 엽면적 감소 폭이 뚜렷하며, 특히 SPAD 수치는 광합성 색소량과 관련이 있어 빛 부족에 따른 광합성 저하가 확연히 나타났습니다.

 

핵심 분석:

 

-주간 평균광도 250 μmol 이상은 잎채소 생육에 반드시 필요

-150 이하일 경우, 잎이 얇아지고 광합성 능력 저하로 품질이 급격히 저하됨

-광도 부족은 생육만이 아니라 병해 민감도 증가와도 밀접한 연관성을 보임

 

 

 

 

 

 

4. 생산성·상품성 저하 사례: 유통까지 영향을 미친 결과

 

 

광도 부족 실험에 참여했던 농가는 A구간 작물은 마트 납품 가능 등급, B구간은 직거래소형 포장용, C구간은 판매 부적합 등급으로 평가받았습니다. 동일 품종임에도 광도 차이로 인해 상품 등급 차이가 벌어졌고, 최종 매출 차이는 2배 이상 벌어졌습니다.

또한 C구간 작물은 조직이 무르고 엽색이 창백하여, 유통 중 상처 및 변색이 더 쉽게 발생했습니다. 이는 광도 부족이 단순히 생육의 문제가 아니라, 유통과 소비자 인식에도 직결된다는 사실을 보여주는 사례입니다.

 

정리하자면, 광도 부족은 다음과 같은 영향을 미쳤습니다:

 

-생체중 30~50% 감소

-상품 등급 하락 및 유통 중 폐기율 증가

-소비자 신뢰 하락 및 재구매율 저하

 

 

 

 

 

5. 실천 포인트: 광도 부족 시 농가가 취해야 할 대응 전략

 

광량 부족 문제는 특히 겨울철, 흐린 날씨가 지속되는 시기, 실내농장 등에서 반복적으로 발생할 수 있습니다. 이를 예방하거나 최소화하기 위해 다음과 같은 전략이 필요합니다.

 

현장 대응 전략

 

-LED 보광장치 설치: 평균광도 200~300 수준 유지 가능

-광도 센서 설치: 주간 누적광량 실시간 모니터링

-조밀한 재식 피하기: 밀식 시 상부엽에 의한 차광이 광도 저하 유발

-조도 반사 필름 활용: 흰색 멀칭이나 은색 반사재를 바닥에 사용하면 하부 광량 보완 가능

 

실전 관리 팁

 

-주간 누적광량이 100 mol·m⁻² 이하로 떨어지면 생육 저하 가능성 매우 높음

-잎채소는 특히 광상한계에 민감하므로 광도가 일정수준 이상 유지되어야 생장률 확보 가능

-보광 시간은 오전~정오 전까지 집중시키는 것이 효과적 (작물의 광포화점 고려)