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문제 정의
- 따라서 국내 육성 품종인 ‘금향’, ‘매향’ 및 ‘설향’ 딸기를 대상으로 미량원소인 B의 농도를 변화시켜 과잉증상을 인위적으로 유발시키고, 과잉증상의 특징과 과잉증상 발현시기의 식물체내 무기원소 함량을 분석하여 생리장해를 진단하기 위한 기초 자료를 확보하고자 본 연구를 수행하였다.
제안 방법
- 지상부 생육조사 항목은 초장, 초폭, 엽장, 엽폭, 엽수, 엽록소함량, 관부직경, 지상부 생체중 및 지상부 건물중이었다. 관부직경은 지제부 상단 1cm를 측정하였고, 지상부 생체중을 측정한 후 80℃ 건조기에서 48시간 건조한 후 무게를 측정하여 건물중으로 삼았다. 엽록소 함량은 신엽을 기준으로 3번째 옆을 엽록소측정계(Minola, Model SPAD-502)를 사용하여 측정하였다.
- 0mM로 조절하여 처리용액을 조제하였다. 모든 처리용액은 처리 전 pH를 측정하였고 HCl과 NaOH를 이용하여 6.0으로 교정한 관비용액을 점적관수 방법으로 공급하였다.
- , 2010). 본 연구에서 B 시비농도가 높아짐에 따라 세 종류 딸기의 하위엽이 고사 하였다. 생육조사 시점에서 저농도 B 시비구의 경우 엽병장, 엽장 및 엽폭이 크거나 길고 고사하지 않은 하위엽이 조사대상에 포함되었지만 고농도 B 시비구의 경우 하위엽이 고사함에 따라 상위엽이 조사대상에 포함되므로 엽병장, 엽폭및 엽장의 감소하는 정도가 뚜렷하였다고 생각한다.
- 2mM로 고정시켰고, B를 제외한 미량원소의 농도도 Hoagland 용액과 동일하게 조절하였다. 붕소의 농도를 조절하기 위해서 H3BO3를 확보하였고, B의 농도를 0.25, 0.5, 1.0, 2.0, 3.0, 그리고 4.0mM로 조절하여 처리용액을 조제하였다. 모든 처리용액은 처리 전 pH를 측정하였고 HCl과 NaOH를 이용하여 6.
- 세 종류 딸기 품종을 대상으로 B농도에 따른 6처리, 그리고 각 처리당 5반복으로, 그리고 반복당 2식물체로 총 180포트를 배치하였다.
- 정식 120일 후에 식물체를 수확하여 무기원소 함량을 분석하였으며 근권부를 제외한 지상부 전체를 분석 대상으로 삼았다. 수확된 식물체는 0.01N HCl 용액에 1분간 침지한 후 증류수로 수세하여 식물체의 잎에 묻어 있는 이물질을 제거하였고, 80℃의 건조기에서 48시간 건조시킨 후 0.9mm체 (20mesh screen)를 통과하도록 분쇄하여 무기원소 함량 분석에 이용하였다. 식물체 내 무기성분 함량의 분석은 농촌진흥청 농업과학기술 연구조사분석기준(RDA, 2003)에 준하여 Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometer (Thermo Elemental Tracescan.
- 실험을 위하여 피트모스와 펄라이트를 7:3(v/v)의 비율로 혼합한 상토를 조제하였으며, 상토조제 과정에서 pH를 조절하기 위하여 고토석회[CaMg(CO3)2]를 6.0g･L-1의 비율로 혼합하였다. 조제된 상토를 플라스틱 포트(용적 1600mL)에 충전하고, 준비된 딸기묘를 정식하였다.
- 관부직경은 지제부 상단 1cm를 측정하였고, 지상부 생체중을 측정한 후 80℃ 건조기에서 48시간 건조한 후 무게를 측정하여 건물중으로 삼았다. 엽록소 함량은 신엽을 기준으로 3번째 옆을 엽록소측정계(Minola, Model SPAD-502)를 사용하여 측정하였다. 기타 조사항목은 Choi et al.
- 정식 120일 후에 작물 생육을 조사하고, 식물체를 수확하여 무기원소 함량을 분석하였으며, 작물을 재배한 상토의 일부분을 채취하여 화학적 특성을 분석하였다.
- 정식 전 유묘의 뿌리 부분에 잔존한 상토를 물로 씻어내어 모두 제거한 후 준비된 플라스틱 포트에 정식하였다. 정식 후 45일간 증류수만 관수하여 식물체 내의 무기원소 함량을 최소한으로 낮추었고, 각 식물체의 신엽을 기준으로 3매만 남긴 채 하위엽을 모두 제거하였다.
- 0g･L-1의 비율로 혼합하였다. 조제된 상토를 플라스틱 포트(용적 1600mL)에 충전하고, 준비된 딸기묘를 정식하였다.
- 처리용액을 조제하기 위해 Hoagland 용액(Hoagland and Arnon, 1950)을 기본으로 다량원소의 농도를 NO3 15, PO4 1, K 6, Ca 5, Mg 2, 그리고 SO4 2mM로 고정시켰고, B를 제외한 미량원소의 농도도 Hoagland 용액과 동일하게 조절하였다.
대상 데이터
- (1993)은 사탕수수에서 45mg･kg-1을, Bender(1993)는 양파에서 91mg･kg-1을 과잉피해를 방지할 수 있는 최대한계점으로 간주하였다. 따라서 본 연구의 대상인 세 종류 딸기는 사탕수수와 유사한 수준에서 최대한계점이 형성된다고 판단하였다.
- 본 연구는 논산딸기시험장에서 육성된 ‘금향’, ‘매향’ 및 ‘설향’ 딸기를 대상으로 수행하였으며 모두 8배체인 Fragaria × ananassa Duch에 해당하는 계통이었다. 딸기 묘는 논산 딸기시험장에서 조직배양한 후 순화되고 저온처리를 한 상태로 수집하여 본 연구에 이용하였다.
- 본 실험은 충남대학교에 위치한 유리온실에서 수행하였으며 재배기간 중 평균 온도는 주간 24℃, 야간 15℃였고, 상대습도 60-70%, 평균일장 15h, 그리고 광합성유효광양자속은 330-370μmol･m-2･s -1였다.
- 본 연구는 논산딸기시험장에서 육성된 ‘금향’, ‘매향’ 및 ‘설향’ 딸기를 대상으로 수행하였으며 모두 8배체인 Fragaria × ananassa Duch에 해당하는 계통이었다.
- 본 연구에서 대상작물로 삼은 세 종류 딸기 품종 중 ‘설 향’이 ‘금향’이나 ‘매향’ 딸기에 비해 비교적 높은 B 농도에 대해서도 내성을 가지며, 품종 별 차이를 알 수 있게 하는 부분이다.
- 정식 120일 후에 식물체를 수확하여 무기원소 함량을 분석하였으며 근권부를 제외한 지상부 전체를 분석 대상으로 삼았다. 수확된 식물체는 0.
데이터처리
- B의 농도가 식물의 생육, 무기물 함량 및 토양 pH 및 EC 에 미치는 영향은 각 원소내의 처리별 Duncan의 다중검정과 회귀분석을 하였으며, 다항회귀분석을 통해 얻어진 1-2차항 회귀선 중 최적예측함수를 결정하기 위해 R square 값과 Incremental F 값이 큰 회귀식을 적용하여 판단하였다. 통계분석은 Costat 통계프로그램(v.
- B의 농도가 식물의 생육, 무기물 함량 및 토양 pH 및 EC 에 미치는 영향은 각 원소내의 처리별 Duncan의 다중검정과 회귀분석을 하였으며, 다항회귀분석을 통해 얻어진 1-2차항 회귀선 중 최적예측함수를 결정하기 위해 R square 값과 Incremental F 값이 큰 회귀식을 적용하여 판단하였다. 통계분석은 Costat 통계프로그램(v. 6.3; Monterey, CA)으로 수행하였다.
이론/모형
- 기타 조사항목은 Choi et al.(2000)의 방법에 준하여 조사하였다.
- 9mm체 (20mesh screen)를 통과하도록 분쇄하여 무기원소 함량 분석에 이용하였다. 식물체 내 무기성분 함량의 분석은 농촌진흥청 농업과학기술 연구조사분석기준(RDA, 2003)에 준하여 Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometer (Thermo Elemental Tracescan. USA)를 사용하여 수행하였다.
성능/효과
- ‘금향’, ‘매향’ 및 ‘설향’의 세 종류 딸기 모두 B 시비농도를 0.25mM로 조절한 처리구에서 생체중 및 건물중이 가장무거웠고 관부직경도 가장 굵었지만, 관비 용액의 B 농도가 높아짐에 따라 지상부 생장량이 급격하게 감소하였다(Fig. 1 and Table 1).
- 0.25mM 시비구의 B 함량은 ‘금향’, ‘매향’ 및 ‘설향’ 딸기에서 각각 39.3, 37.4 및 40.0mg･kg-1으로 분석되었지만 B 시비농도가 높아질수록 식물체의 B 함량이 뚜렷하게 직선적으로 증가하여 4.0mM 시비구에서는 각각 200.0, 244.6및 283.8mg･kg-1으로 분석되었다.
- B 시비농도 증가로 인해 ‘금향’과 ‘설향’ 딸기에서 건물 중에 기초한 Fe 함량이 감소하였고, 0.1% 수준의 직선 및 2차곡선회귀도 성립하여 뚜렷한 경향을 나타내었다.
- 각 시비구의 생장량을 0.25mM 시비구의생장량과 비교할 때 ‘금향’ 및 ‘매향’ 딸기는 1mM 시비구부터, ‘설향’ 딸기는 2.0mM 시비구부터 통계적으로 유의한 차이를 보이며 감소하였고, 세종류 딸기 모두 지상부 생체중과 건물중에서 0.1% 수준의 직선 및 2차곡선회귀가 성립하여 경향이 뚜렷함을 알 수 있었다.
- 그러나 다량원소 중 음이온인 인산함량은 B 시비농도가 증가함에 따라 세 종류 딸기에서 직선적으로 감소하는 경향을 보였고, ‘금향’과 ‘설향’에서는 B 시비농도간 Duncan 의 다중검정상 처리별 차이도 인정되었다.
- B 시비농도에 영향 받은 세 종류 딸기 품종의 식물체 무기물 함량을 분석하여 Table 2에 나타내었다. 다량원소이면서 양이온인 K, Ca 및 Mg의 식물체내 함량은 B 시비농도가 증가하여도 경향을 보이지 않았고 처리간 차이도 뚜렷하지 않았다. 그러나 다량원소 중 음이온인 인산함량은 B 시비농도가 증가함에 따라 세 종류 딸기에서 직선적으로 감소하는 경향을 보였고, ‘금향’과 ‘설향’에서는 B 시비농도간 Duncan 의 다중검정상 처리별 차이도 인정되었다.
- 또한 Fig. 4에서 제시한 식물 조직 내 B 함량 변화에 대한 회귀식을 적용하여 ‘금향’, ‘매향’ 및 ‘설향’ 딸기의 건물중 6.98 5.86 및 7.33g을 생산할 때의 식물체내 B 함량을 계산하면 각각 49.71, 48.15 및 62.27mg･kg-1이 되며, 이 값이 세 종류 딸기의 B 시비에서 생장 억제를 방지할 수 있는 최대한계점으로 간주할 수 있다.
- 초장과 초폭도 B 시비농도에 영향을 받아 뚜렷하게 감소 하는 경향을 보였으며, 0.1% 수준의 직선 및 2차 곡선회귀가 성립하였다. 엽수의 경우 ‘금향’과 ‘설향’은 B 시비농도에 대한 처리간 차이가 뚜렷하지 않았지만 ‘매향’ 에서는 처리간 차이가 비교적 뚜렷하였다.
후속연구
- B 시비농도 증가는 세 종류 딸기 품종의 식물체 내 Zn 함량을 증가시키고 처리간 통계적인 차이도 인정되는 원인이 되었다. 그러나 B 시비농도 증가가 식물체내 함량을 증가시킨 원인이 불분명하여 단지 음이온의 시비량 및 흡수량이 증가할 때 양이온의 흡수량이 증가하는 상조작용에 기인한 것인지(Marschner, 1995; Nelson, 2003), 또는 다른 이유로 인해 흡수량이 증가한 것인지 추후 보완 연구가 필요한 부분이라고 판단하였다. 또한 B 시비농도 증가가 ‘설향’ 딸기의 식물체내 Cu 함량을 증가시킨 원인에 관해서도 보완 연구가 필요한 부분이라고 판단하였다.
- 보편적으로 작물 영양상태가 적절한지를 판단하기 위해서는 식물체의 외관상 발현하는 증상, 식물체 분석, 그리고 토양 분석 결과에 기초해야 한다(Marschner, 1995). 그러나 발현하는 증상, 식물체 분석결과 또는 토양 분석결과는 작물 또는 각 작물 내의 품종에 따른 차이가 크며, 재배하는 작물에서 원인이 불분명한 생리장해가 발생할 때 선행 연구결과와 비교하여 그 원인을 진단해야 한다. 즉, 동일한 원소가 과다하게 흡수되어도 작물에 따라 발현되는 증상에 차이가 있으며, 작물의 생장량과 생장기간에 따라 흡비량에 차이가 있고, 동일한 시비량 조건에서도 작물에 따라 과잉증상이 발현되거나 또는 정상적인 생육을 할 수 있다.
- 본 연구에서 대상작물로 삼은 세 종류 딸기 품종 중 ‘설 향’이 ‘금향’이나 ‘매향’ 딸기에 비해 비교적 높은 B 농도에 대해서도 내성을 가지며, 품종 별 차이를 알 수 있게 하는 부분이다. 그러나 본 연구는 영양생장 단계인 초봄부터 여름철에 수행된 연구이며 생식생장이 이루어지는 겨울철에도 본 연구에서 제시한 값이 적절한지의 여부에 관해서는 보완 연구가 필요하다고 생각한다. 즉, 딸기 촉성재배가 이루어지는 겨울철은 광도가 낮고 대부분 시설하우스들이 보온을 위해 밀폐상태를 유지하므로 상대습도가 매우 높으며, 겨울철이 여름철 보다 지상부 생장량이 적다.
- 또한 B 시비농도 증가가 ‘설향’ 딸기의 식물체내 Cu 함량을 증가시킨 원인에 관해서도 보완 연구가 필요한 부분이라고 판단하였다.
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