칼륨 시비농도가 가지의 생육과 생리장해 발현 및 무기원소 함량에 미치는 영향 Influence of Potassium Concentrations in Fertilizer Solution on the Growth, Appearance of Physiological Disorder and Tissue Nutrient Contents of Eggplant (Solanum melogena L.)원문보기
칼륨 시비농도를 조절하여 관비할 때 '축양' 가지에서 발현하는 생리장해 증상 그리고 식물 생장 및 수확량과 관련한 식물체내의 칼륨 한계농도를 구명하고자 본 연구를 수행하였다. 칼륨이 결핍된 초기에는 하엽에 반점형태의 황화현상이 나타났으며, 증상이 진행될수록 반점부분이 커지고 상위엽으로 확산되었다. 칼륨이 결핍된 식물체에서 착과된 과일은 길이 생장을 하지 못하고 과일 선단부 보다 기부쪽 비대가 적어 곤봉형태를 보였다. 칼륨 과잉시 잎은 가장자리가 요철형태로 굴곡이 지거나 갈색으로 변하면서 위로 젖혀지는 증상을 나타냈으며, 열매는 구부러지거나 표면의 광택이 감소하였다. 관비용액의 칼륨 농도에 대하여 정식 35일 후 지상부의 건물중과 식물체내 칼륨 함량은 2차곡선회귀적 반응(y=14.92+2.2743x-$0.1402x^2$, $R^2$=0.8659)과 직선적 반응(y=1.127+0.3147x, $R^2$=0.8916)을 보였다. 최대 건물중을 생산한 처리보다 10% 억제된 처리의 칼륨 함량을 최저 및 최고 한계점으로 설정하면 '축양' 가지의 재배를 위한 허용 가능한 식물체 내 칼륨 함량이 가장 최근에 완전히 전개된 잎을 기준으로 2.1-5.1% 범위였다. 칼륨 시비농도가 증가함에 따라 정식 후 150일까지의 수확량과 150일의 식물체 칼륨 함량도 2차곡선회귀적 반응(y=153.24+345.5x-$18.46x^2$, $R^2$=0.8620)과 직선적 반응(y=0.9921+0.3860x, $R^2$=0.9611) 을 보였다. 최대수량의 90%를 수량감소를 방지하기 위한 한계점으로 설정할 경우 가장 최근에 완전히 전개된 잎을 기준으로 K 함량이 3.4-5.9%의 범위에 포함되도록 시비농도를 조절해야 할 것으로 판단하였다.
칼륨 시비농도를 조절하여 관비할 때 '축양' 가지에서 발현하는 생리장해 증상 그리고 식물 생장 및 수확량과 관련한 식물체내의 칼륨 한계농도를 구명하고자 본 연구를 수행하였다. 칼륨이 결핍된 초기에는 하엽에 반점형태의 황화현상이 나타났으며, 증상이 진행될수록 반점부분이 커지고 상위엽으로 확산되었다. 칼륨이 결핍된 식물체에서 착과된 과일은 길이 생장을 하지 못하고 과일 선단부 보다 기부쪽 비대가 적어 곤봉형태를 보였다. 칼륨 과잉시 잎은 가장자리가 요철형태로 굴곡이 지거나 갈색으로 변하면서 위로 젖혀지는 증상을 나타냈으며, 열매는 구부러지거나 표면의 광택이 감소하였다. 관비용액의 칼륨 농도에 대하여 정식 35일 후 지상부의 건물중과 식물체내 칼륨 함량은 2차곡선회귀적 반응(y=14.92+2.2743x-$0.1402x^2$, $R^2$=0.8659)과 직선적 반응(y=1.127+0.3147x, $R^2$=0.8916)을 보였다. 최대 건물중을 생산한 처리보다 10% 억제된 처리의 칼륨 함량을 최저 및 최고 한계점으로 설정하면 '축양' 가지의 재배를 위한 허용 가능한 식물체 내 칼륨 함량이 가장 최근에 완전히 전개된 잎을 기준으로 2.1-5.1% 범위였다. 칼륨 시비농도가 증가함에 따라 정식 후 150일까지의 수확량과 150일의 식물체 칼륨 함량도 2차곡선회귀적 반응(y=153.24+345.5x-$18.46x^2$, $R^2$=0.8620)과 직선적 반응(y=0.9921+0.3860x, $R^2$=0.9611) 을 보였다. 최대수량의 90%를 수량감소를 방지하기 위한 한계점으로 설정할 경우 가장 최근에 완전히 전개된 잎을 기준으로 K 함량이 3.4-5.9%의 범위에 포함되도록 시비농도를 조절해야 할 것으로 판단하였다.
Objective of this research was to investigate the effect of various potassium concentrations in fertilizer solution on growth of and nutrient uptake by 'Chugyang' eggplant ($Solanum$$melongena$ L.). Tissue analyses were conducted to determine the threshold levels of potassium ...
Objective of this research was to investigate the effect of various potassium concentrations in fertilizer solution on growth of and nutrient uptake by 'Chugyang' eggplant ($Solanum$$melongena$ L.). Tissue analyses were conducted to determine the threshold levels of potassium in plants when disorders develop for potassium. The lower leaves of K deficient plants became spotted, yellowing in color, and finally necrosis occurred. The necrosis spread inward and upward. K toxic plants developed necrotic spot at the margin of old leaves and the surface of old leaves were twisted. The tissue K contents in the most recently fully expanded leaves and dry weight of full above ground plant tissue at 35 days after transplanting showed linear and quadratic response to elevated K concentrations with the equation of y=1.127+0.3147x ($R^2$=0.8916) and y=14.92+2.2743x-$0.1402x_2$ ($R^2$=0.8659). When 10% reduction in dry weight set to threshold levels, optimum tissue K contents are in the range from 2.1 to 5.1%. The yield through 150 days after transplanting and tissue K contents at 150 days after transplanting also showed quadratic and linear responses to elevated potassium concentrations in fertigation solution with the equation of y=153.24+345.5x-$18.46x^2$ ($R^2$=0.8620) and y=0.9921+0.3860x ($R^2$=0.9611), respectively. When the 10% reduction in yield is set to threshold levels, the tissue K contents for maximum yield should be around 3.4% to 5.9% in most recently fully expanded leaves.
Objective of this research was to investigate the effect of various potassium concentrations in fertilizer solution on growth of and nutrient uptake by 'Chugyang' eggplant ($Solanum$$melongena$ L.). Tissue analyses were conducted to determine the threshold levels of potassium in plants when disorders develop for potassium. The lower leaves of K deficient plants became spotted, yellowing in color, and finally necrosis occurred. The necrosis spread inward and upward. K toxic plants developed necrotic spot at the margin of old leaves and the surface of old leaves were twisted. The tissue K contents in the most recently fully expanded leaves and dry weight of full above ground plant tissue at 35 days after transplanting showed linear and quadratic response to elevated K concentrations with the equation of y=1.127+0.3147x ($R^2$=0.8916) and y=14.92+2.2743x-$0.1402x_2$ ($R^2$=0.8659). When 10% reduction in dry weight set to threshold levels, optimum tissue K contents are in the range from 2.1 to 5.1%. The yield through 150 days after transplanting and tissue K contents at 150 days after transplanting also showed quadratic and linear responses to elevated potassium concentrations in fertigation solution with the equation of y=153.24+345.5x-$18.46x^2$ ($R^2$=0.8620) and y=0.9921+0.3860x ($R^2$=0.9611), respectively. When the 10% reduction in yield is set to threshold levels, the tissue K contents for maximum yield should be around 3.4% to 5.9% in most recently fully expanded leaves.
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문제 정의
따라서 칼륨의 시비농도를 조절하여 ‘축양’ 가지를 관비 재배하면서 생리장해 증상을 인위적으로 유발하여 그 특징을 밝히고, 시비농도에 따른 식물 생육 반응, 결핍 및 과잉증상 발현시기의 식물체내 무기원소 함량을 구명하고자 본 연구를 수행하였다.
칼륨 시비농도를 조절하여 관비 할 때 ‘축양’ 가지에서 발현하는 생리장해 증상 그리고 식물 생장 및 수확량과 관련한 식물체내의 칼륨 한계농도를 구명하고자 본 연구를 수행 하였다.
제안 방법
토양은 식물체와 같은 날에 시료를 채취하였으며, Warncke(1986)의 방법으로 토양용액을 추출하였다. pH와 EC는 pH meter(Model 900A, Orion)와 EC측정기(Model 122, Orion) 로 측정하였다.
본 연구를 위해 지하수(NH4+ 0.03, NO3- 9.7, T-P 0.2, Fe 0.05, Mn 0.51, Zn 0.11mg･L-1)를 이온 흡착 방식의 증류수 제조 장치에 통과시켜 이물질을 제거하였고, 생산된 물을 이용하여 처리용액을 만들었다. 처리용액은 Hoagland 용액(Hoagland와 Arnon, 1950)을 변화시켜 Table 1과 같이 각각의 농도를 조절하였다.
생육조사는 식물체 및 토양의 분석 값과 비교하기 위하여 정식 후 35일 후에 초장, 엽수, 엽장 및 건물중을 측정하였고, 과일은 정식 후 150일간 수확하였고, 수확 후 즉시 각 처리별로 구분하여 무게를 측정하고 생산량을 산출하였다.
정식한 가지는 야간 생육적온인 18℃ 이하로 내려가지 않도록 가온이 가능한 연동 하우스에서 관리하였고 온풍 난방기를 이용하여 가온하였다. 식물체의 무기원소 함량은 생육 초기인 정식 후 35일과 수확 후기인 150일 후에 채취하여 분석하였다. 식물체는 정단부에서 3-4번째인 가장 최근에 완전히 전개된 잎을 채취하여 0.
이후 1/2000 Wanger pot(용적 12,000mL)에 펄라이트 1호와 2호를 1:1(v:v)로 혼합하여 충진 하고 본엽 7-8매인 식물체를 포트당 1주씩 정식하였다. 실험구는 각 처리당 6 반복씩 완전 임의로 배치하였다.
파종 후 본엽이 2-3매일 때 직경 9cm의 폿트에 이식하여 7-8매까지 재배하였다. 이후 1/2000 Wanger pot(용적 12,000mL)에 펄라이트 1호와 2호를 1:1(v:v)로 혼합하여 충진 하고 본엽 7-8매인 식물체를 포트당 1주씩 정식하였다. 실험구는 각 처리당 6 반복씩 완전 임의로 배치하였다.
정식한 가지는 야간 생육적온인 18℃ 이하로 내려가지 않도록 가온이 가능한 연동 하우스에서 관리하였고 온풍 난방기를 이용하여 가온하였다.
Chugyang) 가지를 대상으로 수행하였다. 파종 후 본엽이 2-3매일 때 직경 9cm의 폿트에 이식하여 7-8매까지 재배하였다. 이후 1/2000 Wanger pot(용적 12,000mL)에 펄라이트 1호와 2호를 1:1(v:v)로 혼합하여 충진 하고 본엽 7-8매인 식물체를 포트당 1주씩 정식하였다.
대상 데이터
본 연구는 주년 생산용인 ‘축양’(Solanum melongena L.cv. Chugyang) 가지를 대상으로 수행하였다.
이론/모형
식물체의 질소는 분쇄된 시료를 Kjeldahl 방법(Eastin, 1978; Model digestion 및 distillation unit B-324, Buchi)으로 분석하였다. 분쇄한 건조시료 일부를 도가니에 정량하여 500℃로 조절한 회화로에서 약 6시간 동안 완전히 회화시키고 6N HCl로 포집한 후 증류수를 첨가하여 100배로 희석하였다.
분쇄한 건조시료 일부를 도가니에 정량하여 500℃로 조절한 회화로에서 약 6시간 동안 완전히 회화시키고 6N HCl로 포집한 후 증류수를 첨가하여 100배로 희석하였다. 이 용액을 molybdate-vanadate법(Chapman 및 Pratt, 1961)에 의한 P 함량과 원자흡광분석계(Model 680, Shimadzu)로 Fe, Mn 함량 분석에 이용하였다. 이상의 희석한 용액은 다시 0.
토양은 식물체와 같은 날에 시료를 채취하였으며, Warncke(1986)의 방법으로 토양용액을 추출하였다. pH와 EC는 pH meter(Model 900A, Orion)와 EC측정기(Model 122, Orion) 로 측정하였다.
성능/효과
칼륨 과잉시 잎은 가장자리가 요철형태로 굴곡이 지거나 갈색으로 변하면서 위로 젖혀지는 증상을 나타냈으며, 열매는 구부러지거나 표면의 광택이 감소하였다. 관비용액의 칼륨 농도에 대하여 정식 35일후 지상부의 건물중과 식물체내 칼륨 함량은 2차곡선회귀적 반응(y=14.92+2.2743x-0.1402x2, R2 =0.8659)과 직선적 반응(y=1.127+0.3147x, R2 =0.8916)을 보였다. 최대 건물중을 생산한 처리보다 10% 억제된 처리의 칼륨 함량을 최저 및 최고 한계점으로 설정하면 ‘축양’ 가지의 재배를 위한 허용 가능한 식물체 내 칼륨 함량이 가장 최근에 완전히 전개된 잎을 기준으로 2.
3에 나타내었다. 관비용액의 칼륨 시비농도가 증가할수록 식물 체내 칼륨 함량도 직선적으로 증가하였다(y=1.127+0.3147x, R 2 =0.8916). 칼륨 시비농도를 7.
그러나 ‘축양’ 가지는 7.5mM의 K시비구에서 생장이 우수하였으며, 이상의 작물들에 비해 K 요구도가 높은 작물이라고 판단하였다.
1%이고, 이를 최저 한계점으로 설정할 수 있다. 또한 건물중 생산과 관련한 2차 곡선회귀의 정점을 지나 10% 생장량이 감소한 2.17g 건물중 생산량에서의 칼륨 함량은 5.1% 이며, 정식 35일 후 가장 최근에 완전히 전개된 잎의 칼륨 함량 2.1-5.1%를 정상 생육을 위한 수용 가능한 범위라고 판단하였다.
칼륨 시비농도가 증가하여도 정식 35일 후의 식물체내 질소, 인산, 칼슘, 구리 및 철 함량에는 뚜렷한 영향을 미치지 않아 경향을 발견할 수 없었다. 또한 정식 150일 후 식물체를 분석한 결과(Table 4)와 비교할 때 칼륨 시비농도 별 무기원소 함량의 처리 간 차이가 뚜렷하지 않았다. 본 연구에서 정식 35일 후 분석대상으로 삼은 식물체 부위가 가장 최근에 완전히 전개된 잎이며, 일반적으로 신생엽은 강한 수용체(sink) 역할을 하여 하위엽의 무기원소들이 이동되어 온다(Marschner, 1995).
망간과 아연 함량의 감소는 양이온간 길항작용 외에 토양 pH가 영향을 미쳤다고 판단한다. 본 연구에서 정식 35일 후 토양 pH를 측정한 결과(Fig. 5) 칼륨 시비량이 증가할수록 근권부의 pH 가 상승하였다. 토양 pH가 상승하면 근권부에 존재하는 Mn 이나 Zn 등의 미량원소 불용화가 촉진되며(Hanan, 1998; Nelson, 2003) pH 상승에 따른 불용화도 식물체내 함량 감소의 원인이 되었다고 판단한다.
본 연구에서도 직선 및 2차곡선회귀가 성립하지는 않았지만 칼륨 시비농도가 증가할수록 정식 150일 후의 토양 pH가 상승하여(Fig. 5) 0, 7.5 그리고 15mM K 시비구의 pH가 각각 4,10, 5.12 그리고 6.43으로 측정되었다.
9g으로 조사되었다. 산술적인 평균 생과중은 5.0mM 시비구에서 89.1g으로 가장 무거웠지만 무시비구를 제외한 모든 시비구간 통계적인 차이가 인정되지 않았다. 이상의 결과로부터 칼륨 시비농도는 과폭 보다는 과장과 과중에 더 큰 영향을 미침을 알 수 있었다.
1g으로 가장 무거웠지만 무시비구를 제외한 모든 시비구간 통계적인 차이가 인정되지 않았다. 이상의 결과로부터 칼륨 시비농도는 과폭 보다는 과장과 과중에 더 큰 영향을 미침을 알 수 있었다.
4에 나타내었다. 정식 후150일 까지의 수량은 칼륨 시비농도에 대하여 2차곡선회귀적 반응을 보였으며(y=153.24+345.49x-18.4x2, R2 =0.8620) 식물체당 수량 1,750g에서 2차곡선회귀의 최정점이 형성되었다. 칼륨시비 농도에 대한 식물체내 칼륨함량은 직선적으로 증가하였다(y=0.
최대 건물중을 생산한 처리보다 10% 억제된 처리의 칼륨 함량을 최저 및 최고 한계점으로 설정하면 ‘축양’ 가지의 재배를 위한 허용 가능한 식물체 내 칼륨 함량이 가장 최근에 완전히 전개된 잎을 기준으로 2.1-5.1% 범위였다.
9611)을 보였다. 최대수량의 90%를 수량감소를 방지하기 위한 한계점으로 설정할 경우 가장 최근에 완전히 전개된 잎을 기준으로 K 함량이 3.4-5.9%의 범위에 포함되도록 시비농도를 조절해야 할 것으로 판단하였다.
2G). 칼륨 시비농도가 과도하게 높은 조건에서 착과된 경우(Fig. 2H) 정상과(Fig. 2F)에 비해 구부러짐, 과육이 매끈하지 못한 현상, 그리고 과일의 폭이 충분히 비대하지 못하고 가늘어지는 특징을 나타냈다.
결핍증상이 더욱 심해지면 하엽 전체가 괴사하고 탈락하였다. 칼륨 시비농도가 과도하게 높을 경우 잎 가장자리가 파도 모양으로 굴곡이 지거나 잎의 표면이 울퉁불퉁해지는 요철현상, 잎 가장자리가 갈색을 띄거나 잎 끝이 뾰족해지면서 약간 뒷면으로 젖혀지는 듯한 증상이 복합적으로 나타났다(Fig. 2D, 2E). ‘여봉’(Choi 등, 2000) 및 ‘매향’ 딸기(Choi 등, 2009)는 칼륨이 결핍될 경우 엽병과 엽신이 연결되는 부위에 갈변현상이 나타났고, 잎들깨(Choi와 Park, 2007)에서는 하엽 가장자리가 모두 황화되는 현상이 나타났지만 ‘축양’ 가지에서는 반점형태의 갈변현상이 발현되어 차이가 있었다.
칼륨 시비농도가 낮은 상태에서 착과된 ‘축양’가지의 과일은 과일 끝 부분 보다 과일 기부쪽의 비대가 적어 곤봉형 태의 특징을 나타내었다(Fig. 2G).
칼륨 시비농도가 정식 35일 후 가장 최근에 완전히 전개된 잎의 무기물 함량에 미치는 영향을 Table 3에 나타냈다. 칼륨 시비농도가 증가할수록 식물체내 칼륨 함량이 직선적으로 증가하였으며, 마그네슘, 망간 그리고 아연 함량은 직선, 직선 및 2차 곡선적으로 감소하는 경향을 보였다. 칼륨함량이 증가한 것은 시비농도 증가에 직접적인 영향을 받았음을 나타낸다.
1% 범위였다. 칼륨 시비농도가 증가함에 따라 정식 후 150일까지의 수확량과 150일의 식물체 칼륨 함량도 2차곡선회귀적 반응(y=153.24+345.5x-18.46x2, R2 =0.8620)과 직선적 반응(y=0.9921+0.3860x, R2 =0.9611)을 보였다. 최대수량의 90%를 수량감소를 방지하기 위한 한계점으로 설정할 경우 가장 최근에 완전히 전개된 잎을 기준으로 K 함량이 3.
8916). 칼륨 시비농도를 7.5mM로 조절한 처리의 건물중 생산량이 가장 많았고, 이 보다 낮거나 높은 칼륨 시비농도에서 건물중이 감소하는 2차곡선회귀적 반응(y=14.92+2.2743x-0.1402x2, R2 =0.8659)을 나타내었으며, 식물체당 건물중 24g에서 2차곡선회귀의 정점이 형성되었다. Ulrich(1993)의 주장과 같이 최대 생장량의 90% 생장량을 생장억제 방지를 위한 한계수준으로 간주할 경우 식물체당 건물중 21.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
무기원소 시비량의 부족 또는 과다한 경우를 판단하는 방법인 식물체 분석 또는 토양분석은 각각 어디에 활용되는가?
식물체 분석 또는 토양분석도 무기원소 시비량의 부족 또는 과다한 경우를 판단할 수 있는 중요한 방법이다. 일반적으로 식물체 분석결과는 과거로부터 현재까지 진행되어온 상황을 판단하는 자료로 활용되며, 토양분석 결과는 현재로 부터 미래의 진행상황을 예측하기 위한 자료로 활용되는 경우가 많다(Nelson, 2003). 그러나 식물체가 흡수한 무기원소의 양 또는 토양 무기원소의 농도 역시 무기원소 흡수량과 작물 생육 또는 토양 농도와 작물생육 과의 상관관계에 관해 수행된 선행 연구결과와 비교함으로써 결핍 또는 과잉된 원소를 판단하는 것이 가능하다(Hanan, 1998; Nelson, 2003).
가지에서 칼륨 결핍증상은 어떻게 나타나는가?
2A). 결핍증상 발현 초기에 하위엽의 엽신 가장자리에 갈색 반점이 나타났으며, 결핍증상이 심화될수록 반점이 더 많이 생기고 반점 부위가 확대되었다(Fig. 2B, 2C). 결핍증상이 더욱 심해지면 하엽 전체가 괴사하고 탈락하였다. 칼륨 시비농도가 과도하게 높을 경우 잎 가장 자리가 파도 모양으로 굴곡이 지거나 잎의 표면이 울퉁불퉁 해지는 요철현상, 잎 가장자리가 갈색을 띄거나 잎 끝이 뾰족해지면서 약간 뒷면으로 젖혀지는 듯 한 증상이 복합적으로 나타났다(Fig.
가지에서 칼륨 시비농도가 과도하게 높을 경우 무슨 현상이 발생하는가?
결핍증상이 더욱 심해지면 하엽 전체가 괴사하고 탈락하였다. 칼륨 시비농도가 과도하게 높을 경우 잎 가장 자리가 파도 모양으로 굴곡이 지거나 잎의 표면이 울퉁불퉁 해지는 요철현상, 잎 가장자리가 갈색을 띄거나 잎 끝이 뾰족해지면서 약간 뒷면으로 젖혀지는 듯 한 증상이 복합적으로 나타났다(Fig. 2D, 2E).
참고문헌 (15)
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Marschner, H. 1995. Mineral nutrition of higher plants. 2nd ed. Academic Press Inc., San Diego, USA.
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