Freeze protection methods for crops/ko

온타리오주에서는 매년 영하 기온으로 인한 작물 피해로 수확량이 감소합니다. 이러한 피해는 봄철 알팔파의 저온 후퇴부터 가을철 가정 텃밭에서 토마토가 떨어지는 것까지 다양합니다. 이러한 손실 중 일부는 예방이 가능합니다. 작물의 동파 피해를 예방하는 데에는 다양한 방법이 있습니다. 재배자는 이러한 방법을 숙지하여 동파 피해를 방지하는 데 어떤 방법이 타당하고 경제적인지 평가하는 것이 중요합니다. 이 자료표에서는 다양한 동파 방지 방법에 대한 정보를 제공합니다.

이 방법들은 능동적 방법과 수동적 방법으로 나누어 설명됩니다. 능동적 방법은 동파 위험이 있을 때 사용되는 방법으로, 열을 가하거나 작물을 덮는 등의 방법이 포함됩니다. 수동적 방법은 동파가 발생하기 훨씬 전에 사용되는 방법으로, 동파가 발생하지 않는 안전한 기간 내에 파종 및 수확 시기를 적절히 계획하고, 작물과 밭을 적절히 선택하는 등의 방법이 포함됩니다. 두 방법의 구체적인 예를 더 자세히 살펴보겠습니다.

서리(frost)와 동결(freeze)이라는 용어는 종종 혼용됩니다. 본 자료표에서 동결(freeze)이라는 단어는 작물 피해를 유발하는 영하의 기온 조건을 지칭하며, '살상 서리(killing frost)'와 같은 의미를 갖습니다. 서리(frost)라는 단어는 기온이 물의 어는점(0°C) 이하로 떨어지는 상태를 의미하지만, 작물에 동결 피해를 초래할 수도 있고 그렇지 않을 수도 있습니다.

서리의 종류

서리는 발생하는 대기 조건에 따라 이류성 서리와 복사성 서리로 구분되는 경우가 많습니다. 이류성 서리는 다른 지역의 찬 공기가 유입되고 바람이 비교적 강하게 불 때 발생합니다. 복사성 서리는 국지적으로 발생하며 맑고 잔잔한 밤에만 발생합니다(OMAFRA 자료집, 온타리오주 서리의 거동, Agdex 079, Order No. 85-055 참조).

동결 온도가 작물에 미치는 영향

동결 방지 방법의 효과를 제대로 평가하려면 영하 기온이 해당 작물에 미치는 영향을 이해해야 합니다. 어떤 영향은 잘 알려져 있지만, 어떤 영향은 명확하지 않아 더 많은 연구가 필요합니다. 피해가 발생하기 전에 도달해야 하는 최저 기온("임계" 기온이라고 함)은 여러 요인의 영향을 받을 수 있습니다. 여기에는 식물 종, 품종, 생장 또는 발달 단계, 식물 생장력, 토양 조건, 표면 피복, 동결 강도 및 지속 시간, 해빙 조건, 동결 중 구름 및 바람 조건 등이 포함됩니다.

많은 식물은 성장 초기보다 성숙했을 때 동결 저항성이 약해집니다. 건강하게 자라는 식물은 약한 식물보다 서리를 더 잘 견뎌낼 수 있습니다.

피해 발생에 필요한 임계 온도는 기온이 영하로 유지되는 기간에 따라 달라질 수 있습니다. 예를 들어, 과일나무의 싹은 영하 20도에 24시간 이상 노출되면 손상될 수 있지만, 영하 60도에 2시간 미만 노출되면 생존할 수 있습니다. 따라서 이른 아침에 몇 시간만 지속되는 복사 서리의 임계 ​​온도는 낮 시간 동안 지속될 수 있는 이류 서리의 임계 ​​온도보다 낮을 수 있습니다.

해동 조건은 서리 피해 정도에 영향을 미치는 경우가 많습니다. 예를 들어, 동결 후 서서히 해동한 담배 잎은 빠르게 해동한 경우보다 피해가 적은 것으로 알려져 있습니다.

동결 온도가 작물에 미치는 영향은 다양합니다. 어떤 경우에는 영향을 받는 식물 부위가 완전히 손실됩니다. 예를 들어, 얼어붙은 사과꽃은 열매를 맺지 못합니다. 다른 경우에는 수확량이나 품질만 저하됩니다. 감자 잎이 조기에 동결되면 덩이줄기의 수확량 및/또는 품질이 부분적으로만 저하됩니다. 조기 서리는 사일리지와 옥수수뿐만 아니라 다른 곡물 작물의 수확량과 품질 모두에 영향을 미칠 수 있습니다. 때로는 서리로 인해 작물의 저장성이 저하될 수 있습니다. 예를 들어, 부분적으로 얼어붙은 감자는 보관 중에 더 빨리 상하고 다른 건강한 덩이줄기도 손상될 수 있습니다. 동결 방지 방법의 경제성은 서리로 인해 작물 수확량이나 품질이 얼마나 감소하는지에 따라 크게 달라집니다. 따라서 재배자는 영하 기온이 작물에 미치는 영향을 잘 알고 있어야 합니다.

표 1은 온타리오에서 재배되는 일부 작물의 대략적인 임계 온도를 나타냅니다. 이 온도는 지상 1.5미터 높이의 기상 관측망(weather screen)에서의 온도가 아닌 작물 자체의 온도입니다. 기상 관측망의 온도가 영하 몇 도(°C)나 높더라도 작물의 실제 온도는 영하일 수 있다는 점에 유의해야 합니다. (토양 표면 아래에 있는 감자 덩이줄기와 같은 작물의 경우에도 그 반대의 경우가 흔합니다.)

동결 방지 - 수동 방식

실제 동결 위험이 발생하기 훨씬 이전에 사용되는 수동적 방법이 아마도 가장 경제적이고 효과적일 것입니다. 어떤 방법들은 상식에 불과하고 이미 널리 사용되고 있지만, 그럼에도 불구하고 그 방법들을 나열하는 것이 유용합니다. 다음은 사용할 수 있는 수동적 방법의 몇 가지 예입니다.

1. 부지 선정: 서리에 민감한 작물을 재배하기 위해 선정된 토지는 충분한 무동결 기간을 확보해야 합니다. 고위험 작물의 경우, 차가운 공기가 빠져나가 갇히는 저지대 밭은 피하십시오. 울창한 방풍림, 삼림 지대, 도로 제방 또는 기타 장애물은 차가운 공기가 경사면을 따라 이동하는 것을 막아 차가운 공기가 "웅덩이"처럼 형성될 수 있습니다. 따라서 이러한 장애물 위의 동결 위험이 증가할 수 있습니다. 그러나 경사면을 따라 위치한 방풍림 아래의 토지는 고지대에서 유입되는 차가운 공기의 이동이 부분적으로 차단되므로 동결 위험을 줄일 수 있습니다. 적절한 위치에 방풍림을 설치하면 더 유리한 기후를 조성하여 내한성 작물의 조기 성숙을 촉진하고 가을 동해 피해를 줄일 수 있습니다. 넓은 수역 근처의 지역은 일반적으로 서리 발생 가능성이 낮은데, 수면 위의 기단이 육지 위의 기단보다 밤에 덜 빨리 냉각되기 때문입니다. 해안 지역은 밤에 육풍이 자주 발생하여 서리를 예방하는 데 도움이 됩니다. 일부 지역에서는 북향 경사면에 과수원을 심는 것이 서리 위험이 사라질 때까지 개화를 지연시키는 데 도움이 되었습니다. 재배자는 해당 지역의 봄과 가을 서리 위험을 인지하고 농장에서 예상되는 변화에 유의해야 합니다. 다양한 서리 상황에서 작물의 수평 방향과 수직 방향 모두에 나타나는 일반적인 온도 패턴은 OMAFRA 자료집인 '온타리오의 서리 거동'(Agdex 079)에 설명되어 있습니다. 이상적으로는 취약한 식물 부위가 손상 발생에 필요한 임계 온도에 도달할 가능성이 높은 시기를 아는 것이 바람직합니다. 경험을 통해 많은 정보를 얻을 수 있지만, 특히 언덕이 많거나 농장이 호수 근처에 있는 경우 농장의 여러 위치에서 최저 기온을 측정하는 것이 도움이 될 수 있습니다. 기온 기록은 농장 상황에 맞춰 최저 기온 예보를 조정하는 데에도 유용할 수 있습니다. 인근 기상 관측소의 정보는 서리 위험을 파악하는 데 도움이 될 수 있지만, 관측소가 항상 농장 상황을 정확하게 반영하는 것은 아닙니다. 일반적으로 기온 데이터를 수집하고 해석하려면 경험이 풍부한 농업 기상학자나 기후학자의 도움을 받는 것이 가장 좋습니다.
2. 토지 개간: 울타리를 솎거나 삼림 지대를 개간하면 차가운 공기가 낮은 지역으로 빠져나가 경사진 지형의 서리 위험을 줄일 수 있습니다. 이 방법을 시도하기 전에 전문가의 조언을 구하는 것이 좋습니다. 바람막이 아래 서리 위험이 증가할 수 있기 때문입니다. 숲 속 작은 개간지에서는 개간 면적이 약 1헥타르까지 증가함에 따라 서리 위험이 증가합니다. 그러나 개간지가 몇 헥타르를 초과하면 공기 이동이 더 활발해져 서리 위험이 일반적으로 낮아집니다.
3. 작물 관리: 동결 방지 기간 내에 성숙할 수 있는 작물 종과 품종을 선택하십시오. 예를 들어, 옥수수를 재배할 때는 서리가 내리기 전에 성숙하는 교배종을 선택해야 합니다. 봄철 서리가 딸기 꽃에 위협이 되는 경우, 늦게 개화하는 품종을 재배하거나 짚 멀칭 제거를 미루는 것이 도움이 될 수 있습니다. 왜성 사과나무는 키가 큰 품종보다 서리의 영향을 더 많이 받을 수 있는데, 서리가 내리는 밤에는 지면 근처의 공기층이 높은 곳보다 더 차가워지는 경향이 있기 때문입니다.
4. 농장에서 동결 방지 기간 내에 서리에 민감한 작물을 심고 수확하십시오. 가을에 서리가 내리기 전에 작물이 완전히 성숙될 수 있도록 충분히 일찍 심으십시오. 일부 작물은 동결 피해 발생 시 재식할 수 있으므로 가을보다 봄에 약간 더 큰 위험을 감수하는 것이 유리할 수 있습니다. 10년 중 5년(50% 위험)에 동결 피해를 입는 평균 날짜보다는 상대적으로 위험이 낮은 날짜(예: 10년 중 1년 이내에 동결 피해를 입는 날짜, 즉 10% 위험)에 심는 것이 좋습니다. 봄에 동결 위험이 끝나기 전에 심는 것이 조기에 고가 시장을 확보하는 데 바람직하다면, 적극적인 동결 방지 방법 중 하나로 보호할 수 있는 면적에만 심으십시오. 작물을 재배하는 밭에서 봄과 가을에 서리가 내릴 위험을 알고 있어야 합니다. 일부 식물은 씨앗이나 어린 묘목을 다양한 온도 조건에 노출시켜 서리를 견딜 수 있도록 강화할 수 있지만, 이러한 작업의 대부분은 아직 실험 단계입니다. 온실 식물은 밭에 이식하기 전에 외부 환경에 노출되어 강해지는 경우가 많습니다. 특정 화학물질로 씨앗을 처리하면 일부 식물의 내한성이 증가하는 것으로 나타났습니다. 필요한 영양소를 적정량 공급하는 것 또한 식물의 내한성 유지에 도움이 될 수 있습니다.
5. 토양 관리 토양 상태는 지상 및 지하 식물 부위 모두의 동파 위험에 영향을 미칩니다. 느슨한 토양 표면은 야간에 표면으로의 열 전도를 감소시켜 압축된 토양보다 표면 온도가 낮은 경향이 있습니다. 따라서 지면 근처의 식물 부위를 보호해야 하는 경우, 서리가 예상되기 직전에는 토양을 경작하지 않는 것이 좋습니다.

토양의 수분은 어느 정도 상쇄 효과를 갖습니다. 지나치게 습한 토양은 태양 에너지가 수분 증발에 더 많이 사용되기 때문에 낮 동안 열 에너지를 덜 얻습니다. 이는 밤에 작물이 이용할 수 있는 열을 감소시킬 수 있습니다. 반면, 지나치게 건조한 토양은 열전도율이 낮아 열을 덜 저장할 수 있어 서리 발생 위험이 높아집니다. 건조한 토탄 토양은 특히 열전도율이 낮고 열 저장 용량이 매우 낮아 이러한 표면의 야간 최저 기온이 무기질 토양보다 상당히 낮을 수 있습니다. 무기질 토양을 첨가하면 토탄 토양의 열 특성을 개선할 수 있습니다.

토양 표면의 멀칭은 단열재 역할을 하여 서리 발생 위험을 높입니다. 낮에는 토양이 흡수하는 열이 적고 밤에는 열이 적게 방출됩니다. 하지만 멀칭이 민감한 식물 부위를 완전히 덮으면 동파 피해를 예방하는 데 도움이 될 수 있습니다. 봄철 딸기의 짚 멀칭 제거 시기를 늦추면 서리 발생 위험이 있는 시기를 지나 개화 시기를 늦추는 데 도움이 될 수 있습니다. 하지만 짚은 토양의 온난화를 지연시킬 뿐만 아니라, 서리 발생 시 꽃 아래에 짚이 남아 있으면 피해 위험이 커집니다.

과수원 아래의 피복 작물은 멀치와 유사한 작용을 하므로 서리 발생 위험을 높일 수 있습니다. 그러나 토양 침식을 줄이는 등 다른 유익한 효과도 있을 수 있으며, 이는 서리 발생 위험 요인보다 더 중요합니다.

토양 표면 아래의 식물 부분을 흙으로 덮는 것은 서리로부터 보호하는 방법입니다. 구덩이가 잘 발달된 감자는 구덩이가 제대로 형성되지 않은 감자보다 서리 피해를 덜 입습니다. 건조한 토양은 표면 근처에서 더 빨리 식으므로 토양에 수분을 공급하면 구덩이 서리 피해를 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.

토양 관리 관행은 단지 몇 도(C)의 보호 효과만 제공할 수 있지만, 이 작은 수준이라도 동결 날짜를 1~2주 이상 늦출 수 있으며, 어떤 경우에는 작물을 완전히 잃는 것과 비교적 피해가 적은 것의 차이를 의미할 수도 있습니다.

위에서 언급한 수동적 동결 방지 방법은 대부분의 계절에 능동적 방법이 필요하지 않기 때문에 취하는 것이 가치가 있습니다. 능동적 방법은 비용이 많이 들고 작물이 단위 면적당 높은 가치를 가질 때만 사용할 수 있기 때문입니다.

동결 방지 - 활성 방법

능동적 보호는 기상 예보에서 서리 경보가 발령된 후 서리 발생 직전과 발생 중에 시행됩니다. 능동적 보호는 일반적으로 바람이 약하거나 잔잔할 때의 복사 서리 조건에서만 효과적이며, 저지대 서리 발생 위험이 높은 지역에 가장 적합합니다. 이류성 동결은 일반적으로 능동적인 방법으로는 예방할 수 없습니다.

적극적인 동파 방지를 위해서는 농장의 최저 기온과 바람 조건을 정확하게 예측하는 것이 매우 중요합니다. 또한 작물 피해를 유발하는 주요 기온에 대한 지식도 필요합니다. 농부들은 농지에서 발생하는 야간 기온 변화와 서리 발생 위험이 가장 높은 밭을 파악하여 해당 밭에 먼저 조치를 취해야 합니다. 이러한 방법의 기본 개념은 매우 간단합니다. 지표면의 열 손실을 줄이거나, 기온 역전을 해소하기 위해 공기를 교반하거나, 온도를 위험 수준 이상으로 유지하기 위해 열을 가하는 방식입니다.

능동 동파 방지를 위한 장비, 자재, 그리고 인력 투자의 경제적 타당성을 판단하기 위해서는 여러 가지 요소를 고려해야 합니다. 위험도, 예상 서리 지속 기간 및 심각도, 작물 가치, 그리고 사용할 방법의 효과 등이 여기에 포함됩니다. 몇 가지 능동 동파 방지 방법을 아래에 설명합니다.

1. 덮개 이 방법은 표면의 열 손실을 줄입니다. 가정 정원사와 소규모 상업용 저성장 작물 재배자는 표면의 열 손실을 줄이기 위해 짚 멀치, 상자, 타르 종이, 플라스틱 등과 같은 재료를 사용하는 경우가 많습니다. 넓은 면적의 작물에 이 방법을 적용하는 주요 단점은 재료 비용, 보관, 그리고 덮개를 씌우는 데 필요한 시간과 노동력입니다. 식물을 보호하기 위해 폼(foam)도 실험적으로 사용되었지만, 재료와 도포용 도구는 시중에서 쉽게 구할 수 없습니다. 일부 재료는 다른 재료보다 복사열 손실을 줄이는 데 더 효과적입니다. 투명한 플라스틱은 장파 복사열을 일부 투과할 수 있지만, 어둡고 불투명한 덮개는 그렇지 않습니다. 모든 덮개는 대류에 의한 열 손실을 줄이는 데 효과적입니다. 덮개를 씌울 때, 특히 플라스틱과 같은 얇은 재료는 노출된 표면의 온도가 일반적으로 그 아래의 공기보다 낮기 때문에 전도에 의한 열 손실을 줄이기 위해 식물과의 접촉을 방지해야 합니다. 튀어나온 잎은 동결 손상에 더 취약하므로 짚 멀 치는 식물의 모든 부분을 덮어야 합니다. 식물 아래에 덮개를 씌우면 밤에 토양에서 나오는 열이 식물에 도달하지 못해 식물 온도가 낮아집니다. 덮개 아래의 습도가 높아져 특정 식물 질병의 위험이 높아지므로 낮에는 덮개를 제거해야 합니다.
2. 안개 또는 연기 구름과 안개는 지표면에서 복사열 손실을 줄이는 것으로 잘 알려져 있습니다. 스머지 냄비나 불타는 타이어에서 나오는 연기, 또는 미세한 물 분사 노즐에서 나오는 쓰레기와 안개는 이러한 열 손실을 줄이기 위한 시도로 사용되어 왔습니다. 민감한 작물 지역 위에 연기를 유지하고 장파 복사열을 차단할 수 있는 최적의 크기의 물방울을 생성하는 것이 어렵기 때문에 이 방법은 그다지 효과적이지 않습니다. 또한, 현재 환경법은 연기가 발생하는 곳에서 이 방법을 사용하는 것을 금지하고 있습니다.
3. Wind Machines During freezes which occur on calm, clear nights, the air layer near the ground is colder than the air aloft. This is known as a temperature inversion. Wind machines or helicopters are sometimes used to bring the warmer air down to the crop level to replace the cold air layer at the surface. This method can be effective when there are large temperature differences between air layers near the surface and those up higher. Equipment and operating costs are high. Effectiveness varies in the range of 1 to 4 degrees C.
4. Sprinkling A very low rate of application of water through irrigation can be effective in preventing freeze damage through the release of heat during cooling and freezing. Protection from freezing temperatures as low as -60C have been reported for low growing berry and vine crops, when 1.5 to 2.5 mm per hour of water was applied.Sprinkling of the crop should begin with the onset of freezing conditions and a film of water continuously maintained until temperatures have risen above the freezing level (0 C). If sprinkling is discontinued prematurely, heat will be drawn from leaves to melt the ice and freeze damage may result. This method creates another problem if the frost lasts too long, because the plants must be able to support the added weight of ice that builds up on the leaves and branches. A forecast of the duration that temperatures are expected to remain below freezing is very useful when using this method. In spite of the problems, this method has proven effective for low growing crops such as strawberries, tomatoes, beans, cucumbers, peppers and squash as well as vine crops and tree fruits. It is important to recognize that this method only prevents the temperature of the protected plant from falling below the freezing point. It does not warm the plant parts nor does it raise the air temperature appreciably. Moreover, sprinklers need to provide constant, uniform coverage. There is controversy over the use of irrigation as a protection method prior to frost occurrence. The added moisture has the beneficial effects of increasing the capacity of the soil to store heat and improving conduction of heat to the surface. Nevertheless, heating of the soil during day time is reduced because increased evaporation uses up heat energy. Moisture may also change the critical temperature which is needed to cause freeze damage to a crop. Since there are counteracting factors, a general recommendation cannot be made.
5. 난방 이 방법은 작물을 둘러싼 공기층에 충분한 열을 공급하고, 복사열을 통해 작물에 전달하여 온도를 빙점 이상으로 유지하는 것을 목표로 합니다. 작물 전체에 균일하게 설치된 여러 개의 소형 히터가 이러한 효과를 내는 데 가장 효과적입니다. 큰 불이나 히터는 "굴뚝 효과"를 일으켜 표면에서 차가운 공기를 끌어들여 작물 지역의 일부 지역을 더 추운 환경으로 만들 수 있습니다(그림 1). 고체 연료 벽돌, 석유 또는 프로판 가스 히터를 사용하든 연료비가 높습니다. 자본 및 인건비가 추가되므로 단위 면적당 가치가 매우 높은 작물만 이 방법을 사용하여 서리로부터 보호할 수 있습니다. 포도나 과실과 같이 키가 큰 작물이 가장 효과적으로 보호됩니다. 공기가 고요하여 급격한 온도 역전 현상이 나타날 때 가장 좋은 결과를 얻을 수 있습니다. 이 방법은 영하 4도까지 서리로부터 보호할 수 있습니다.

요약

적절한 부지 선정과 특정 작물 및 토양 관리 관행(수동적 방법)을 통해, 또는 서리 경보 발령 시 조치를 취함으로써 작물을 동결 피해로부터 보호할 수 있습니다. 본 명세서에서는 다양한 수동적 및 능동적 동결 방지 방법을 설명합니다. 서리와 동결이라는 용어의 정의와 능동적 동결 방지가 가능한 대기 조건을 설명합니다. 동결 방지의 경제성에 대한 논의는 포함되지 않습니다.

온타리오주 농무부(Ontario Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs)에서 발췌. 원저자: Andrew Bootsma - 농업기상자원 전문가/캐나다 농업부; D. Murray Brown - 궬프 대학교 토지자원과학부 [1]