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문제 정의
- , 1997), 감나무에서 여름 N 시비량에 따른 차이 정도를 뚜렷하게 제시한 문헌은 드물다. 본 연구는 여름 N 시비량이 과실 특성, 수확 후 노화기 잎의 동화산물 및 무기원소의 변화 및 이듬해 초기 생장에 미치는 영향을 평가하기 위하여 수행되었다.
제안 방법
- 2005년 11월 3일에 전체 과실을 수확하여 평균과중을 구하였고, 과피색, 과육 경도, 당도를 측정하였다. 과피색은 휴대용색도계(CM-508i, Minolta Co.
- 2005년 시험처리 당년에 4월까지 화학비료나 퇴비를 전혀 시용하지 않았고 5월부터 10월까지 용성인비, 황산칼륨을 4회에 걸쳐 관수와 함께 나누어 시용하여 주당 P2O5 12g, K2O 26g, CaO 17g, MgO 7g을 공급하였다. 2005년에 신초의 길이 신장과 개화가 끝난 후 6-7월에 용기 당 N 수준을 0g(무시비), 36g, 72g 시비구로 나누어 1% 요소 용액으로 시비량을 조절하였다. 36g 시비구는 6월 1일(만개 후 약 7일)부터 6월 28일까지 3-4일 간격으로 8회 관주, 72g 시비구는 6월 1일부터 7월 29일까지 16회 관주를 하였다.
- 2005년에 신초의 길이 신장과 개화가 끝난 후 6-7월에 용기 당 N 수준을 0g(무시비), 36g, 72g 시비구로 나누어 1% 요소 용액으로 시비량을 조절하였다. 36g 시비구는 6월 1일(만개 후 약 7일)부터 6월 28일까지 3-4일 간격으로 8회 관주, 72g 시비구는 6월 1일부터 7월 29일까지 16회 관주를 하였다. 모든 시험수는 생리적 낙과가 끝난 후 7월 상순에 엽과비가 약 20이 되도록 적과하여 주당 착과수를 11-16개로 유지하였다.
- N 시비처리가 이듬해 수체 생장에 미치는 영향을 파악하기 위하여 2006년 4월 28일에 20 ± 5cm인 결과모지를 주당 10개씩 임의로 선정하여 착뢰수를 조사하였다. 6월 3일에는 주당 신초수와 총 신초장, 엽수를 조사하였고, 주당 20개씩의 잎을 무작위로 채취하여 엽면적, SPAD 값, 비엽중을 측정하였다. 나무의 크기 변화를 알기 위해 2006년 6월 14일에 접목부로부터 8cm 상단의 간주를 측정하여 주간단면적으로 환산하고 2005년 12월 29일 주간단면적으로부터 증가치를 구하였다.
- N 시비처리가 이듬해 수체 생장에 미치는 영향을 파악하기 위하여 2006년 4월 28일에 20 ± 5cm인 결과모지를 주당 10개씩 임의로 선정하여 착뢰수를 조사하였다.
- , Tokyo, Japan)로 측정하였다. 과실 수확 후 잎의 특성 및 양분 변화를 조사하기 위하여 11월 3, 7, 11, 14일에 각각 주당 20개씩 무작위로 잎을 채취하였는데, 시험수의 나머지 잎은 11월 15일과 16일에 저온으로 모두 낙엽이 되었다. 채취한 잎은 엽록소계(SPAD-502, Minolta Co.
- 2005년 11월 3일에 전체 과실을 수확하여 평균과중을 구하였고, 과피색, 과육 경도, 당도를 측정하였다. 과피색은 휴대용색도계(CM-508i, Minolta Co., Osaka, Japan)를 사용하여 과피의 적색도 Hunter a 값을 구하였고, 경도는 직경 5mm 탐침을 사용하여 경도계(TA-XT2, Stable Micro Systems Ltd., Surrey, UK)로 측정하였다. 당도는 과실의 적도부에서 과피로부터 약 2cm 깊이까지 착즙하여 굴절당도계(ACT-1E, Atago Co.
- 6월 3일에는 주당 신초수와 총 신초장, 엽수를 조사하였고, 주당 20개씩의 잎을 무작위로 채취하여 엽면적, SPAD 값, 비엽중을 측정하였다. 나무의 크기 변화를 알기 위해 2006년 6월 14일에 접목부로부터 8cm 상단의 간주를 측정하여 주간단면적으로 환산하고 2005년 12월 29일 주간단면적으로부터 증가치를 구하였다.
- , Japan)로 SPAD 값을 측정하고 비엽중을 구한 후 분석 시료로 사용하였다. 나무의 크기 변화를 파악하기 위하여 처리 전인 2005년 4월 29일과 그 해 생장이 끝난 후 12월 29일에 접목부로부터 8cm 상단의 간주를 측정하여 주간단면적으로 환산하고 두 시기간의 차이를 구하였다.
- , Surrey, UK)로 측정하였다. 당도는 과실의 적도부에서 과피로부터 약 2cm 깊이까지 착즙하여 굴절당도계(ACT-1E, Atago Co., Tokyo, Japan)로 측정하였다. 과실 수확 후 잎의 특성 및 양분 변화를 조사하기 위하여 11월 3, 7, 11, 14일에 각각 주당 20개씩 무작위로 잎을 채취하였는데, 시험수의 나머지 잎은 11월 15일과 16일에 저온으로 모두 낙엽이 되었다.
- 가지는 11월 14일에 25 ± 5cm 길이의 신초를 주당 5개씩 채취하였다. 부위별 시료는 80℃에서 48시간 건조시켜, 20mesh 체를 통과하도록 분쇄하여 과실은 무기원소를, 잎과 가지는 무기원소, 탄수화물, 질소화합물을 분석하였다. 무기원소는 건조시료 500mg에 H2SO4와 HClO4를 첨가하여 분해 후 총 N은 Kjeldahl법으로, 인(P)는 vanadate 반응으로 분석하였고, 칼륨(K), 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg)은 원자흡광장치(AA-6501F, Shimadzu Co.
- 9mL를 넣고 실온에서 30분간 용출시킨 후 15,000 × g에서 5분간 원심분리하여 상징액을 모으는 과정을 2회 반복하여 추출하고, 표준 단백질로 bovine albumin을 사용하여 Bradford 방법(Bradford, 1976)으로 정량하였다. 부위별로 양분 농도를 구하였고, 잎에서는 비엽중과 농도를 곱하여 cm2 당 양분 함량을 산출하였다.
- 처리 이듬해 2006년에는 6월 상순까지 N 시비를 하지 않았다. 시험기간 동안 각 용기마다 분사형 노즐이 부착된 관수장치로 물을 공급하였는데, 전엽기에 하루 평균 주당 1L에서 개화기 이후에는 하루 2-3회씩 총 6L 정도로 늘렸다.
- 식물체 분석을 위하여 특성 조사를 마친 과실의 과육 일부를 떼어내었고, 잎은 과실 수확 후 4회 채취한 시료를 사용하였다. 가지는 11월 14일에 25 ± 5cm 길이의 신초를 주당 5개씩 채취하였다.
- 질소화합물로서 아미노산은 건조시료 100mg에 80% ethanol(v/v) 0.9mL를 첨가하여 80℃에서 30분간 용출시킨 다음 15,000 × g에서 5분간 원심분리하여 상징액을 모으는 과정을 2회 반복하여 추출하였고, 표준 아미노산으로 L-leucine을 사용하여 ninhydrin법(Yemm and Cocking, 1955)으로 정량하였다.
- 처리 이듬해인 2006년 6월 3일에 시험수의 원줄기로부터 약 20cm 거리의 지점에서 깊이 5-10cm 내의 흙을 채취하였으며, 처리별로 합친 후 실험실에서 풍건하여 2mm 체를 통과된 것을 화학성분 분석에 사용하였다. 분석은 농촌진흥청 농업과학기술원 토양 및 식물체 분석법(NIAST, 2000)을 적용하였는데, pH는 토양과 증류수의 비율을 1:5로 하여 초자 전극법(Orion 520A pH meter, Orion Research Inc.
- 9mL를 첨가하여 실온에서 30분간 용출시킨 후 15,000 × g에서 5분 동안 원심분리하여 얻은 상징액을 전분으로 간주하였으며, 이 추출도 2회 반복하였다. 추출 후 anthrone 반응(McCready et al., 1950)으로 가용성당과 전분을 정량하였으며, 포도당(glucose)을 표준당으로 사용하였다.
- 탄수화물로서 가용성당은 건조시료 100mg에 80% ethanol(v/v) 0.9mL를 첨가하여 80℃ 항온수조에서 30분간 용출시킨 후 15,000 × g에서 5분 동안 원심분리하여 상징액을 모으는 과정을 2회 반복하여 추출하였다.
대상 데이터
- ‘부유’ 실생 공대에 접목하여 경남 김해의 비가림하우스에서 키운 4년생 ‘부유’ 감나무(Diospyros kaki cv. Fuyu)를 2005년에 시험재료로 사용하여 이듬해까지 조사하였다.
- 5 × 1m 거리로 배치되어 있었다. 2005년 시험처리 당년에 4월까지 화학비료나 퇴비를 전혀 시용하지 않았고 5월부터 10월까지 용성인비, 황산칼륨을 4회에 걸쳐 관수와 함께 나누어 시용하여 주당 P2O5 12g, K2O 26g, CaO 17g, MgO 7g을 공급하였다. 2005년에 신초의 길이 신장과 개화가 끝난 후 6-7월에 용기 당 N 수준을 0g(무시비), 36g, 72g 시비구로 나누어 1% 요소 용액으로 시비량을 조절하였다.
- 가지는 11월 14일에 25 ± 5cm 길이의 신초를 주당 5개씩 채취하였다.
- 과실 수확 후 잎의 특성 및 양분 변화를 조사하기 위하여 11월 3, 7, 11, 14일에 각각 주당 20개씩 무작위로 잎을 채취하였는데, 시험수의 나머지 잎은 11월 15일과 16일에 저온으로 모두 낙엽이 되었다. 채취한 잎은 엽록소계(SPAD-502, Minolta Co., Japan)로 SPAD 값을 측정하고 비엽중을 구한 후 분석 시료로 사용하였다. 나무의 크기 변화를 파악하기 위하여 처리 전인 2005년 4월 29일과 그 해 생장이 끝난 후 12월 29일에 접목부로부터 8cm 상단의 간주를 측정하여 주간단면적으로 환산하고 두 시기간의 차이를 구하였다.
데이터처리
- 시험구는 반복당 1주씩 완전임의 4반복으로 배치하였고, 시험성적은 SAS 프로그램(Ver. 8.01, SAS Institute Inc., Cary, N.C., 1999-2000)을 이용하여 최소유의차(LSD)검정으로 통계 분석을 하였다.
이론/모형
- , Boston, USA)으로, 유기물은 Tyurin법으로 적정하였다. Kjeldahl 법으로 총 N을 측정하였고, 유효인산은 Lancaster법에 따라 비색계(UV-1650PC, Shimadzu Co., Kyoto, Japan)로, 치환성 양이온 K+, Ca2+, Mg2+은 1M NH4OAc로 추출하여 원자흡광분광광도계(Analyst 300, Perkin-Elmer, Norwalk, USA)로 분석하였다.
- 단백질은 아미노산을 추출한 후 남은 잔사에 0.1N NaOH 0.9mL를 넣고 실온에서 30분간 용출시킨 후 15,000 × g에서 5분간 원심분리하여 상징액을 모으는 과정을 2회 반복하여 추출하고, 표준 단백질로 bovine albumin을 사용하여 Bradford 방법(Bradford, 1976)으로 정량하였다.
- 부위별 시료는 80℃에서 48시간 건조시켜, 20mesh 체를 통과하도록 분쇄하여 과실은 무기원소를, 잎과 가지는 무기원소, 탄수화물, 질소화합물을 분석하였다. 무기원소는 건조시료 500mg에 H2SO4와 HClO4를 첨가하여 분해 후 총 N은 Kjeldahl법으로, 인(P)는 vanadate 반응으로 분석하였고, 칼륨(K), 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg)은 원자흡광장치(AA-6501F, Shimadzu Co., Tokyo)로 측정하였다.
- 처리 이듬해인 2006년 6월 3일에 시험수의 원줄기로부터 약 20cm 거리의 지점에서 깊이 5-10cm 내의 흙을 채취하였으며, 처리별로 합친 후 실험실에서 풍건하여 2mm 체를 통과된 것을 화학성분 분석에 사용하였다. 분석은 농촌진흥청 농업과학기술원 토양 및 식물체 분석법(NIAST, 2000)을 적용하였는데, pH는 토양과 증류수의 비율을 1:5로 하여 초자 전극법(Orion 520A pH meter, Orion Research Inc., Boston, USA)으로, 유기물은 Tyurin법으로 적정하였다. Kjeldahl 법으로 총 N을 측정하였고, 유효인산은 Lancaster법에 따라 비색계(UV-1650PC, Shimadzu Co.
성능/효과
- 11월 14일에 채취한 휴면 가지의 무기원소와 유기화합물의 농도는 Table 3과 같다. N 농도는 무시비구에서 0.65%였으나 36g과 72g 시비구는 각각 0.78과 0.81%로 N 시비 효과가 뚜렷하였다. K, Ca, Mg 농도는 시비량이 많을수록 낮아지는 경향이었다.
- Table 2는 11월 3일에 채취한 잎의 무기원소 및 유기화합물의 농도를 나타낸 것이다. N은 무시비구에서 0.87%였으나 36g 시비구는 1.18%, 72g 시비구는 1.52%로 증가하여 시비량 효과가 가장 뚜렷하였다. P 농도는 36g 시비구에서 가장 낮았으나 시비량에 따른 일관된 차이는 찾을 수 없었다.
- 과육의 무기원소 농도를 분석한 결과, N을 시용하지 않은 나무에서 N이 낮고 P는 높았다. SPAD 값은 과실 수확 후 11일 동안 모든 처리구에서 뚜렷하게 감소하여 이 기간에 엽록소 함량 감소와 함께 노화가 빠르게 진행되었음을 나타내었다(Fig. 1A). SPAD 값이 가장 낮았던 무시비구는 11월 3일 19.
- 1A)으로 보아 N 시비 후 잎의 광합성 능력이 높아져 수체 생장을 촉진했을 것이다. 그 결과 시비구에서 처리 당년의 주간단면적과 비엽중이 크고, 잎과 가지의 탄수화물 농도도 높아진 것으로 생각된다. 수확 후 SPAD 값과 더불어 비엽중이 점진적으로 감소한 것은 이 기간에 잎의 노화가 진행되면서 동화산물을 비롯한 건물이 영구기관으로 이동되었음을 시사한다.
- 3C). 단백질 함량은 36g 시비구가 높고 무시비구와 72g 시비구는 비슷하게 낮은 수준이었으나, 11일 동안 무시비구는 뚜렷한 변화가 없는 반면 36g 시비구는 약간 감소하고 72g 시비구는 증가하여 시비 반응이 달랐다(Fig. 3D).
- 36g 시비구는 6월 1일(만개 후 약 7일)부터 6월 28일까지 3-4일 간격으로 8회 관주, 72g 시비구는 6월 1일부터 7월 29일까지 16회 관주를 하였다. 모든 시험수는 생리적 낙과가 끝난 후 7월 상순에 엽과비가 약 20이 되도록 적과하여 주당 착과수를 11-16개로 유지하였다. 처리 이듬해 2006년에는 6월 상순까지 N 시비를 하지 않았다.
- , 2004)으로 여겨진다. 본 연구에서 잎의 양분 변화는 수확 후 11일 동안의 짧은 기간에 한정되어 있어 가지의 저장양분 축적 정도와 관련시키기 어려운 점이 있으나, 수확 후 낙엽 때까지 잎의 양분 감소 차이가 처리간에 크지 않은 것으로 보아 수확 전까지 잎의 양분 이동이 저장양분에 더 큰 영향을 주었을 가능성이 높다. 그러므로 저장양분 축적을 도모하기 위해서는 여름철에 수체 내 N 수준을 적절히 유지하여 탄소 동화작용을 촉진할 뿐만 아니라 낙엽 때까지 잎의 양분 이동이 많아지도록 해야 할 것으로 생각된다.
- 본 연구의 결과로 잎의 노화기에 서리가 빨리 올 수 있는 지역에서는 과실의 성숙, 잎의 양분 이동 및 저장양분 축적을 고려한 N 시비량 조절이 매우 중요함을 알 수 있었다. 여름 N 시비량에 따른 과실 특성, 잎의 노화와 양분 변화, 저장양분 축적, 이듬해 생장 결과는 수체의 N 시비 반응을 이해하고 시비량을 조절하는데 참고자료로 활용할 수 있을 것이다.
- 5로 낮아져 감소폭이 더 컸다. 비엽중은 수확 후 모든 처리구에서 점진적으로 감소하였는데, 시비구에 비해 무시비구에서 유의적으로 낮았고, 36g과 72g 시비구의 차이는 크지 않았다(Fig. 1B).
- 따라서 잎의 N, P, K, 탄수화물, 아미노산은 노화가 진행될수록 영구기관으로 이동이 활발하고, 잎의 노화가 충분히 진행되지 못한 상태에서 서리로 낙엽이 된다면 많은 양의 양분이 수체로 이동되지 못하고 잃을 수 있음을 알 수 있다. 수확 후 낙엽이 빠를수록, N 시비 수준이 높은 나무에서는 잎의 노화가 느리므로 영구 기관으로 이동된 잎의 양분이 N 시비 수준이 낮은 나무보다 적을 수 있을 것으로 생각된다. 반면 서리가 늦어 충분히 노화된 후 낙엽이 된다면, N 시비 수준이 높아 잎에 양분을 많이 포함한 나무가 영구기관으로 많은 양분을 이동시키는데 유리할 것이다.
- , 1995; Park, 2002a). 수확 후 단위 엽면적당 양분 함량을 조사한 결과(Fig. 2), 앞서 보고된 농도 변화 양상과 크게 다르지 않았지만 이들 원소의 변화를 보다 명확히 파악할 수 있었다. 또한 노화기 잎의 유기화합물의 농도는 재배환경에 따라 변화 양상이 다르지만(Park et al.
- 유의적인 차이는 아니었지만 가용성당과 전분은 무시비구보다 시비구에서 높았다. 아미노산은 무시비구에서 0.42%였으나 36g 시비구에서 0.50%, 72g 시비구에서 0.70%로 증가하여 유의적인 시비효과를 나타내었으며, 단백질 농도도 시비구에서 높은 경향이었다. 처리 당년의 주간단면적 증가는 무시비구에서 0.
- K, Ca, Mg 농도는 시비량이 많을수록 낮아지는 경향이었다. 유의적인 차이는 아니었지만 가용성당과 전분은 무시비구보다 시비구에서 높았다. 아미노산은 무시비구에서 0.
- K, Ca, Mg의 농도는 시비량이 증가할수록 오히려 낮은 경향이었다. 잎의 탄수화물은 무시비구에 비해 시비구에서 높은 경향이었으며, 특히 가용성당은 무시비구에서 6.1%였으나 시비구에서는 9.3-9.7%로 유의적인 증가를 보였다. 질소화합물 중 아미노산은 시비구가 0.
- Table 5는 N 시비가 이듬해 초기 생장에 미친 영향을 나타낸 것이다. 적뢰 전 결과모지당 착뢰수는 36g 시비구에서 7.3개, 72g 시비구에서 7.9개로서 시비구간에 차이가 크지 않았으나 무시비구는 1.4개로 현저하게 적었다. 총신초장은 전년도 시비량이 많을수록 현저히 커, 72g 시비구는 무시비구의 1.
- 9배에 달하였다. 주당 잎수, 엽면적도 전년도 시비에 의해 증가한 경향이었고, SPAD 값과 비엽중은 시비구에서 현저하게 높았다. 주간단면적 증가는 무시비구 0.
- 처리 이듬해 6월 3일에 조사한 토양은 전년도에 시비량이 많을수록 pH와 K+, Ca2+, Mg2+ 함량이 낮고, 유효인산 함량은 높은 경향이었다(Table 4). 그러나 총 N은 전년도 시비량에 의한 영향이 뚜렷하지 않았다.
- 4개로 현저하게 적었다. 총신초장은 전년도 시비량이 많을수록 현저히 커, 72g 시비구는 무시비구의 1.9배에 달하였다. 주당 잎수, 엽면적도 전년도 시비에 의해 증가한 경향이었고, SPAD 값과 비엽중은 시비구에서 현저하게 높았다.
후속연구
- 본 연구의 결과로 잎의 노화기에 서리가 빨리 올 수 있는 지역에서는 과실의 성숙, 잎의 양분 이동 및 저장양분 축적을 고려한 N 시비량 조절이 매우 중요함을 알 수 있었다. 여름 N 시비량에 따른 과실 특성, 잎의 노화와 양분 변화, 저장양분 축적, 이듬해 생장 결과는 수체의 N 시비 반응을 이해하고 시비량을 조절하는데 참고자료로 활용할 수 있을 것이다.
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