토양의 염류 농도가 높을 경우 식물의 무기이온 수송과 수분 흡수에 어떠한 문제가 생길 수 있나요?
안녕하세요. 식물이 안정적으로 영양 성분을 토양으로부터 흡수하기 위해서는 토양의 염료 농도가 적당히 조절되는 것이 중요하다고 알고 있습니다. 이때 토양의 염류 농도가 높을 경우 식물의 무기이온 수송과 수분 흡수에 어떠한 문제가 생길 수 있나요?
안녕하세요. 이상현 전문가입니다.
토양염류농도가 높으면 토양용액의 삼투압이 상승해서 뿌리세포가 물을 흡수하기가 어려워지고, 심한경우에는 역 삼투로인해서 세포내 수분이 빠져나가면서 탈수현상이 일어날 수 있습니다.
감사합니다.
토양의 염류 농도가 높으면 삼투 현상에 의한 수분 흡수 장애와 무기 양분 흡수의 불균형 문제가 발생합니다. 토양의 수분 내 염류 농도가 식물 뿌리 세포보다 높아지면 삼투압 차이로 인해 식물이 물을 흡수하지 못하거나 오히려 물을 빼앗기는 생리적 건조 상태에 이르게 됩니다. 더불어 토양에 나트륨과 같은 특정 이온이 과도하게 존재할 경우, 칼륨이나 칼슘과 같은 필수 무기 이온의 흡수를 방해하여 영양 결핍을 유발하거나 특정 이온의 과다 흡수로 인한 독성 피해를 일으킬 수 있습니다.
안녕하세요. 정준민 전문가입니다.
토양 염류 농도가 높으면 삼투압이 상승해 뿌리에서 물이 잘 흡수되지 않고 오히려 역류 위조가 일어납니다.또한 나트륨, 염소 등이 경쟁적으로 들어와 필수 무기이온 흡수가 방해받습니다
안녕하세요. 말씀해주신 것과 같이 토양의 염류 농도가 높을 경우 식물에게는 크게 두 가지 문제가 발생할 수 있는데요 무기이온 수송의 장애와 수분 흡수의 저해입니다. 우선 토양에 염류가 과도하게 많으면, 특히 Na⁺, Cl⁻ 같은 이온 농도가 높아지면 식물 세포가 정상적으로 필요한 K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, NO₃⁻ 등의 무기이온을 흡수하기 어려워지는데요, 이는 경쟁적 억제 현상 때문입니다. 예를 들어, K⁺와 Na⁺는 화학적으로 비슷하기 때문에 Na⁺가 많으면 K⁺가 뿌리 세포막의 수송 단백질에 의해 흡수되는 과정이 방해받습니다. 또한 세포막 전위와 관련된 전기화학적 기울기가 손상될 수 있는데요, 토양에 Na⁺나 Cl⁻가 과다하면 뿌리 세포 밖의 양전하가 증가해 정상적인 H⁺-구동 능동수송이 효율적으로 작동하지 못하게 되며 결과적으로 양이온이나 음이온의 흡수가 저하됩니다.
다음으로 토양의 염류 농도가 높으면 토양 용액의 삼투압이 증가하는데요, 식물 뿌리 세포가 물을 흡수하려면 뿌리 내부보다 토양 용액의 삼투압이 낮아야 하는데, 염류 농도가 높으면 삼투압 차이가 줄어들거나 역전될 수 있습니다. 이렇게 되면 뿌리가 물을 흡수하기 어려워지고, 심한 경우에는 삼투압으로 인해 세포 내 물이 빠져나가 탈수 스트레스가 발생할 수 있습니다. 감사합니다.
결론부터 말씀드리면 토양의 염류 농도가 높으면 식물은 삼투 현상 때문에 물을 제대로 흡수하지 못합니다.
뿌리 주변의 염류 농도가 높아지면 토양 용액의 삼투압이 뿌리세포보다 높아져, 뿌리 안의 물이 오히려 토양으로 빠져나가게 됩니다. 그래서 식물은 주변에 물이 많아도 마치 가뭄 상태인 것처럼 생리적 가뭄 상태에 빠져 시들고 고사할 수 있습니다.
또한, 과도하게 쌓인 염류는 식물체 내에 흡수되어 독성을 일으킵니다. 이러한 이온들은 식물 성장에 필수적인 칼륨이나 칼슘 같은 다른 무기이온들의 흡수를 방해하여 양분 불균형을 초래하여 식물의 무기이온 수송 체계가 교란되어 생장이 늦어지거나, 잎이 마르거고 황화되는 등의 현상이 발생합니다.