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문제 정의
- 따라서 본 연구는 기 보고되었던 적정 피트모스 혼합비율 30% (Kim et al., 2010)의 조건에서 토양수분포텐셜이 블루베리 생육과 과실특성에 미치는 영향을 구명하여 이를 활용하고자 수행하였다.
- 따라서 안정된 생육과 지속적인 생산성을 확보하기 위해서는 토양수분에 대한 연구가 선행되어야 한다. 따라서 본 연구는, 국내 토양조건에서, 북부형 하이부시 블루베리의 토양수분함량에 따른 생장특성을 구명함으로써 블루베리의 안정생육을 위한 적정 관수점과 최적 토양수분함량을 확립하고자 수행하였다. 본 시험에 사용된 토양의 토성은 양토 (Loam)이며, 피트모스를 30% (v/v)혼합 하였다.
제안 방법
- 줄기수는 지제부 위에 발생한 총 줄기수를 조사하였으며, 결과지의 수분포텐셜은 PMS (Model 1000, USA)를 이용하여 장력의 변화가 비교적 적은 오전에 3장의 잎이 부착된 상태로 측정하였다. 건물중과 엽중 무기성분 조사를 위한 식물체 시료는 10월 하순에 채취하여 잎과 줄기 그리고 뿌리를 각각 분리하여 건조 후 조사하였다. 블루베리 과실의 특성은 과중, 당도, 산함량, 안토시아닌 그리고 총 페놀 함량을 조사하였다.
- 또한 보조적으로 토양수분함량측정기 (WP600&WT1000, Mirae sensor, Korea)을 설치하여 수분함량의 경시적인 변화를 관찰하였다.
- 1N NaOH측정법으로 조사하였다. 블루베리 과실의 안토시아닌과 총 페놀 함량을 측정하기 위한 추출법은 Barnes et al. (2009)의 방법을 개량하여 측정하였다. 블루베리 시료 5g을 안토시아닌 추출액 (EtOH : DW : HCl = 70 : 30 : 1, V/ V/ V)과 함께 1분간 마쇄한 후 원심분리 (14,000 x g, 4℃, 20 min)후 최종부피를 20 mL로 하여 각 성분 분석의 시료로 사용하였다.
- 건물중과 엽중 무기성분 조사를 위한 식물체 시료는 10월 하순에 채취하여 잎과 줄기 그리고 뿌리를 각각 분리하여 건조 후 조사하였다. 블루베리 과실의 특성은 과중, 당도, 산함량, 안토시아닌 그리고 총 페놀 함량을 조사하였다. 당도는 굴절당도계로, 산함량은 0.
- 블루베리 생육조사 시험 후 수고, 수폭, 경경, 줄기 (Cane) 수, 결과지의 수분포텐셜 및 건물중 등 생장특성과 과실특성을 조사하였다. 수고는 줄기 지제부에서 선단까지의 길이를, 수폭은 주간을 중심으로 신초가 자란 최대 폭을, 경경은 지제부 10 cm상단의 두께를 캘리퍼스로 측정하였다.
- 블루베리 생육조사 시험 후 수고, 수폭, 경경, 줄기 (Cane) 수, 결과지의 수분포텐셜 및 건물중 등 생장특성과 과실특성을 조사하였다. 수고는 줄기 지제부에서 선단까지의 길이를, 수폭은 주간을 중심으로 신초가 자란 최대 폭을, 경경은 지제부 10 cm상단의 두께를 캘리퍼스로 측정하였다. 줄기수는 지제부 위에 발생한 총 줄기수를 조사하였으며, 결과지의 수분포텐셜은 PMS (Model 1000, USA)를 이용하여 장력의 변화가 비교적 적은 오전에 3장의 잎이 부착된 상태로 측정하였다.
- 수고는 줄기 지제부에서 선단까지의 길이를, 수폭은 주간을 중심으로 신초가 자란 최대 폭을, 경경은 지제부 10 cm상단의 두께를 캘리퍼스로 측정하였다. 줄기수는 지제부 위에 발생한 총 줄기수를 조사하였으며, 결과지의 수분포텐셜은 PMS (Model 1000, USA)를 이용하여 장력의 변화가 비교적 적은 오전에 3장의 잎이 부착된 상태로 측정하였다. 건물중과 엽중 무기성분 조사를 위한 식물체 시료는 10월 하순에 채취하여 잎과 줄기 그리고 뿌리를 각각 분리하여 건조 후 조사하였다.
- 측정값은 Gallic acid (Sigma, USA)를 표준물질로 삼아 검량선 (0~100 µg)을 구한 다음 페놀 함량을 구하였다.
- 본 시험에 사용된 토양의 토성은 양토 (Loam)이며, 피트모스를 30% (v/v)혼합 하였다. 토양수분은 -3,-4,-5,-8,-15 그리고 -22 kPa을 관수개시점으로 설정하여 블루베리의 양분흡수, 수체생장 그리고 과실특성을 조사하였다. 엽중 칼리함량은 토양수분포텐셜의 증가와 같은 경향이었으나, 인산과 마그네슘농도 각각 -5, -22 kPa에서 가장 높았다.
- 토양수분처리는 시험토양의 수분보유곡선 (Fig. 1)을 조사하여 수분함량 변동이 컸던 범위에서 3수준 (-3 kPa, -4 kPa, -5 kPa)과 변동기울기가 거의 정지되어, 수분함량의 변화가 미세했던 범위에서 3수준 (-8 kPa, -15 kPa, -22 kPa)을 관수 개시점으로 설정하여 총 6수준3반복으로 수행하였으며, 반복당 3주의 시험수를 재식 하였다. 각 수준별 토양수분제어는 자동관수제어장치 (Rich-5330, Agronet, Korea) 와 전자식 토양수분장력센서 (SKM850C2, SDEC, France)를 이용하여 조절하였다.
대상 데이터
- 1)을 조사하여 수분함량 변동이 컸던 범위에서 3수준 (-3 kPa, -4 kPa, -5 kPa)과 변동기울기가 거의 정지되어, 수분함량의 변화가 미세했던 범위에서 3수준 (-8 kPa, -15 kPa, -22 kPa)을 관수 개시점으로 설정하여 총 6수준3반복으로 수행하였으며, 반복당 3주의 시험수를 재식 하였다. 각 수준별 토양수분제어는 자동관수제어장치 (Rich-5330, Agronet, Korea) 와 전자식 토양수분장력센서 (SKM850C2, SDEC, France)를 이용하여 조절하였다. 또한 보조적으로 토양수분함량측정기 (WP600&WT1000, Mirae sensor, Korea)을 설치하여 수분함량의 경시적인 변화를 관찰하였다.
- 따라서 본 연구는, 국내 토양조건에서, 북부형 하이부시 블루베리의 토양수분함량에 따른 생장특성을 구명함으로써 블루베리의 안정생육을 위한 적정 관수점과 최적 토양수분함량을 확립하고자 수행하였다. 본 시험에 사용된 토양의 토성은 양토 (Loam)이며, 피트모스를 30% (v/v)혼합 하였다. 토양수분은 -3,-4,-5,-8,-15 그리고 -22 kPa을 관수개시점으로 설정하여 블루베리의 양분흡수, 수체생장 그리고 과실특성을 조사하였다.
- (2009)의 방법을 개량하여 측정하였다. 블루베리 시료 5g을 안토시아닌 추출액 (EtOH : DW : HCl = 70 : 30 : 1, V/ V/ V)과 함께 1분간 마쇄한 후 원심분리 (14,000 x g, 4℃, 20 min)후 최종부피를 20 mL로 하여 각 성분 분석의 시료로 사용하였다. 블루베리 과실의 총 안토시아닌 함량은 Connor et al.
- corymbosum L)이며, 재식 당시 수령은 3년생이었다. 시험수는 표토 30 cm에 30% (v/v)의 피트모스가 혼합된 콘크리트 무저포트 (D 80 cm, A 12 ㎡)에 재식 하였으며, 멀칭은 하지 않았다. 시험토양의 토성과 화학성은 Table 1에서 보는 바와 같이 pH는 적정 수준인 4.
- 시험품종 및 처리조건 본 연구는 국립원예특작과학원 남해출장소 시설하우스에서 2009년부터 2010년까지 수행하였다. 시험수의 품종은 Spartan (V.corymbosum L)이며, 재식 당시 수령은 3년생이었다. 시험수는 표토 30 cm에 30% (v/v)의 피트모스가 혼합된 콘크리트 무저포트 (D 80 cm, A 12 ㎡)에 재식 하였으며, 멀칭은 하지 않았다.
- 시험품종 및 처리조건 본 연구는 국립원예특작과학원 남해출장소 시설하우스에서 2009년부터 2010년까지 수행하였다. 시험수의 품종은 Spartan (V.
이론/모형
- 토양 및 식물체 무기물 분석 시험 전 토양 pH, 유기물함량, Av.P2O5, NO3-N, NH4-N 그리고 치환성 양이온 등은 농촌진흥청 토양화학분석법에 준하여, pH는 초자전극법, 유효인산은 Lancaster법, 유기물함량은 Tyurin법, NO3-N와 NH4-N는 Kjeldahl법, 양이온은 AA를 이용하여 분석하였다. 엽중 총 질소는 Kjeldahl법으로, 인산은 Vanadate법으로, 칼슘 등 무기성분은 습식분해 후 AA로 분석하였다 (RDA, 2000).
- 블루베리 과실의 특성은 과중, 당도, 산함량, 안토시아닌 그리고 총 페놀 함량을 조사하였다. 당도는 굴절당도계로, 산함량은 0.1N NaOH측정법으로 조사하였다. 블루베리 과실의 안토시아닌과 총 페놀 함량을 측정하기 위한 추출법은 Barnes et al.
- 블루베리 시료 5g을 안토시아닌 추출액 (EtOH : DW : HCl = 70 : 30 : 1, V/ V/ V)과 함께 1분간 마쇄한 후 원심분리 (14,000 x g, 4℃, 20 min)후 최종부피를 20 mL로 하여 각 성분 분석의 시료로 사용하였다. 블루베리 과실의 총 안토시아닌 함량은 Connor et al. (2002)의 방법에 따라서 측정 후 cyanidin3-glucoside 함량으로 표기하였다. 총 페놀 함량은 FolinDenis법 (Singleton and Rossi, 1965)에 따라 추출액 1 mL에 3차 증류수 8 mL을 첨가하고 1 mL Folin-Ciocalteau 시약을 넣어 5분간 반응시킨 후 20% Na2CO3 용액 (50℃)을 1 mL 넣고 실온에서 1시간 정치한 후 흡광광도계 (Agilent, USA)를 이용하여 725 nm에서 측정하였다.
- P2O5, NO3-N, NH4-N 그리고 치환성 양이온 등은 농촌진흥청 토양화학분석법에 준하여, pH는 초자전극법, 유효인산은 Lancaster법, 유기물함량은 Tyurin법, NO3-N와 NH4-N는 Kjeldahl법, 양이온은 AA를 이용하여 분석하였다. 엽중 총 질소는 Kjeldahl법으로, 인산은 Vanadate법으로, 칼슘 등 무기성분은 습식분해 후 AA로 분석하였다 (RDA, 2000).
- (2002)의 방법에 따라서 측정 후 cyanidin3-glucoside 함량으로 표기하였다. 총 페놀 함량은 FolinDenis법 (Singleton and Rossi, 1965)에 따라 추출액 1 mL에 3차 증류수 8 mL을 첨가하고 1 mL Folin-Ciocalteau 시약을 넣어 5분간 반응시킨 후 20% Na2CO3 용액 (50℃)을 1 mL 넣고 실온에서 1시간 정치한 후 흡광광도계 (Agilent, USA)를 이용하여 725 nm에서 측정하였다. 측정값은 Gallic acid (Sigma, USA)를 표준물질로 삼아 검량선 (0~100 µg)을 구한 다음 페놀 함량을 구하였다.
성능/효과
- 가장 많은 관수량을 갖는 -3 kPa 조건에서는 각각의 무게가 줄기> 잎> 뿌리 순 이었으나, 장력이 증가함에 따라 뿌리 건물중 감소보다는 잎과 줄기의 건물중 감소가 더 높아 -4~-8 kPa에서는 줄기> 뿌리> 잎, -15 kPa 이상에서는 뿌리> 줄기> 잎 순으로 무게비율을 나타냈다.
- 이상의 결과를 종합하면, 피트모스의 혼합은 기존 토양의 토양수분특성을 바꾸며, 토양수분함량은 블루베리의 엽중 양분농도와 기능성분함량에 미치는 영향이 크지 않았으나, 수체생장과 과실생산에 미치는 영향은 매우 컸음을 알 수 있었다. 각 생육기관별 토양수분에 대한 반응은 건물중과 줄기경경이 가장 컸으며, 수폭과 과실비대 및 과실생산량이 뒤를 이었고, 수고, 줄기갯수 그리고 줄기장력이 가장 낮은 반응을 나타냈다. 또한 이와 같은 수체생장과 과실생육에 대한 토양 수분반응은 -4~-8 kPa를 정점으로 하락하였으며, -15 kPa 이상의 토양수분포텐셜에서는 -8 kPa 이하의 생육량에 비해 크게 감소하였다.
- 일반적으로 블루베리의 영양기관의 무게 분포는 생육초기 엽≥뿌리> 줄기 순이며, 수령이 증가함에 따라 착과량 감소의 반작용으로 엽의 무게비율이 극단적으로 증가한다 (Pritts and Hancock, 1985). 결과지의 수분포텐셜은 토양수분함량이 -8 kPa까지는 차이가 없었으나, -15 kPa 이상에서는 크게 증가하였다.
- 줄기경경과 건물중은 -4 kPa에서, 수폭과 과실비대 및 과실생산량은 -5 kPa에서, 수고와 줄기개수 그리고 줄기장력은 -8 kPa에서 가장 높았다. 과실의 품질 중 당함량은 토양수분포텐셜이 증가할수록 높아지는 경향을 나타냈으나, 산함량, 안토시아닌 그리고 총 페놀함량은 차이가 없었다. 따라서 블루베리의 수체생장과 과실생산을 위한 최적의 토양수분포텐셜은 -4~-8 kPa이었으며, 이를 위한 관수 개시점은 -15 kPa 이하로 사료된다.
- , 1988). 그러나 기존 발표된 연구보다 더 넓은 범위의 토양 수분조건을 처리한 결과 -5 kPa에서 생장억제가 시작되었고, 수량은 -8 kPa에서 감소하기 시작했음을 확인하였다. 기 발표된 문헌의 최대 수분처리량이 -10 kPa 이상에서 이루어진 점은 수분조절 및 측정의 기술적 문제와 현장 실효성 등을 고려하여 관수점을 설정한 것으로 판단된다.
- 7 °Brix를 나타냈다. 그러나 산함량은 처리간 유의차 없이 0.6~0.8% 수준으로, 토양수분포텐셜이 증가할수록 약간 감소하는 경향을 나타냈다. 총 안토시아닌 함량과 총 페놀함량은 처리간 유의성 있는 차이를 보이지 않았으며 각각 100과 250 mg 100 g-1 내외를 나타냈다.
- 기 발표된 문헌의 최대 수분처리량이 -10 kPa 이상에서 이루어진 점은 수분조절 및 측정의 기술적 문제와 현장 실효성 등을 고려하여 관수점을 설정한 것으로 판단된다. 따라서 본 결과는 피트모스가 30% 혼합된 재배토양의 최적 토양수분포텐셜은 -4~-5 kPa이었으며, 블루베리의 안정 생육을 위한 토양수분포텐셜의 Critical level, 즉 관수개시점은 -8~-15 kPa 안에서 이루어져야 한다고 사료된다.
- 가장 많은 관수량을 갖는 -3 kPa 조건에서는 각각의 무게가 줄기> 잎> 뿌리 순 이었으나, 장력이 증가함에 따라 뿌리 건물중 감소보다는 잎과 줄기의 건물중 감소가 더 높아 -4~-8 kPa에서는 줄기> 뿌리> 잎, -15 kPa 이상에서는 뿌리> 줄기> 잎 순으로 무게비율을 나타냈다. 따라서 토양건조가 블루베리 생육에 미치는 영향은 지하부 보다는 지상부가 더 크다는 것을 알 수 있었다. 일반적으로 블루베리의 영양기관의 무게 분포는 생육초기 엽≥뿌리> 줄기 순이며, 수령이 증가함에 따라 착과량 감소의 반작용으로 엽의 무게비율이 극단적으로 증가한다 (Pritts and Hancock, 1985).
- 각 생육기관별 토양수분에 대한 반응은 건물중과 줄기경경이 가장 컸으며, 수폭과 과실비대 및 과실생산량이 뒤를 이었고, 수고, 줄기갯수 그리고 줄기장력이 가장 낮은 반응을 나타냈다. 또한 이와 같은 수체생장과 과실생육에 대한 토양 수분반응은 -4~-8 kPa를 정점으로 하락하였으며, -15 kPa 이상의 토양수분포텐셜에서는 -8 kPa 이하의 생육량에 비해 크게 감소하였다. 이와 같은 결과는 레빗아이 블루베리와 달리 하이부쉬 블루베리의 적정 토양 수분포텐셜은 -10 kPa 이하이며, -20 kPa 이상에서는 수체생육과 과실생산이 50%이하로 하락한다는 결과와 매우 유사하였다 (Haman et al.
- 시험토양의 수분보유곡선을 조사하기 위하여 포장에 설치한 토양수분장력계와 수분함량측정기를 이용하여 조사한 결과 Fig. 1과 같이 토양수분포텐셜이 -5 kPa까지 증가하는 동안 토양 수분함량은 크게 감소하였으나, 이후 장력의 증가에 따른 토양수분함량 변동은 매우 미미하였으며, 전형적인 “L”자형 패턴을 나타냈다.
- 토양수분은 -3,-4,-5,-8,-15 그리고 -22 kPa을 관수개시점으로 설정하여 블루베리의 양분흡수, 수체생장 그리고 과실특성을 조사하였다. 엽중 칼리함량은 토양수분포텐셜의 증가와 같은 경향이었으나, 인산과 마그네슘농도 각각 -5, -22 kPa에서 가장 높았다. 수체생장과 수량은 -4~-8 kPa을 정점으로 정규분포패턴을 나타냈으며, -15 kPa 이상에서는 생육이 크게 하락하였다.
- 이상의 결과를 종합하면, 피트모스의 혼합은 기존 토양의 토양수분특성을 바꾸며, 토양수분함량은 블루베리의 엽중 양분농도와 기능성분함량에 미치는 영향이 크지 않았으나, 수체생장과 과실생산에 미치는 영향은 매우 컸음을 알 수 있었다. 각 생육기관별 토양수분에 대한 반응은 건물중과 줄기경경이 가장 컸으며, 수폭과 과실비대 및 과실생산량이 뒤를 이었고, 수고, 줄기갯수 그리고 줄기장력이 가장 낮은 반응을 나타냈다.
- 수체생장과 수량은 -4~-8 kPa을 정점으로 정규분포패턴을 나타냈으며, -15 kPa 이상에서는 생육이 크게 하락하였다. 줄기경경과 건물중은 -4 kPa에서, 수폭과 과실비대 및 과실생산량은 -5 kPa에서, 수고와 줄기개수 그리고 줄기장력은 -8 kPa에서 가장 높았다. 과실의 품질 중 당함량은 토양수분포텐셜이 증가할수록 높아지는 경향을 나타냈으나, 산함량, 안토시아닌 그리고 총 페놀함량은 차이가 없었다.
- 토양수분 포텐셜에 따른 블루베리 건물중 역시 매우 유사한 경향을 나타냈다. 총 건물중은 -4 kPa까지 증가하는 경향이었으나, 이후 토양 수분포텐셜이 증가함에 따라 크게 감소하는 경향을 나타냈다. 엽과 줄기 그리고 뿌리 건물중은 -4 kPa에서 각각 776, 1,720 그리고 830 g plant-1로 가장 높은 생장량을 나타냈으나, 이후 장력이 증가함에 따라 크게 감소하여, -22 kPa에서는 각각 108, 233 그리고 333 g plant-1을 나타냈다.
- 8% 수준으로, 토양수분포텐셜이 증가할수록 약간 감소하는 경향을 나타냈다. 총 안토시아닌 함량과 총 페놀함량은 처리간 유의성 있는 차이를 보이지 않았으며 각각 100과 250 mg 100 g-1 내외를 나타냈다.
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