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문제 정의
- 또한 병풍쌈에 대한 청정한 산림 내에서 체계적으로 재배할 수 있는 기술이 정립되어 있지 않고 증식을 위한 식물의 생장 및 생리적 특성에 대한 연구도 미비한 실정이다. 따라서 본 연구는 기능성 산채로서 잠재성이 높은 병풍쌈의 임간재배 가능성을 추정하고 광도 차이에 따른 초기 생장과 생리적 반응을 조사분석하여 임간재배를 위한 적정 광 조건을 제시하기 위해 수행되었다.
제안 방법
- 건중량은 차광 처리별로 15개체를 채취하여 잎, 줄기 및 뿌리를 구분하여, 건조기에서 105°C로 72시간 건조한 후 부위별로 측정하였다.
- 본 실험에 사용된 병풍쌈(Cacalia firma)은 강원도 화천에서 생산된 1년생 유묘를 구입하여 뿌리발육 정도가 일정한 개체를 선정하여 2011년 10월에 국립산림과학원 남부산림자원연구소 진주시험림의 임간재배 시험지에 이식하였다. 광 조건에 대한 병풍쌈 유묘의 초기 생장 및 생리 반응을 살펴보기 위해 전광의 대조구와 시중에서 판매되고 있는 25%, 55%, 75% 및 95%의 차광망을 설치하였다. 각 차광처리구별 6지점에서 휴대용 조도계(ANA-F10, Tokyo Photoelectric Inc.
- 광합성 측정 시 엽 챔버의 온도는 25°C, 상대습도는 60%, 광량은 1,000 µmol·m−2·s−1로 고정하였으며, 잎에 공급되는 CO2 농도는 400 µmol·mol−1로 고정하였다.
- 본 연구는 병풍쌈 임간재배를 위한 적정 광조건을 구명하기 위해 1년생 병풍쌈을 25%, 55%, 75%와 95% 차광처리와 대조구(전광)에서 생육 후 초기 생장과 생리적 반응을 조사·분석하였다.
- 병풍쌈은 음지에서 잘 자라는 식물로 여름에는 높은 광량으로 인한 피해를 입고 자연산 산채의 경우에는 5월 중순부터 출하가 시작되기 때문에 본 실험에서는 2012년 5월 21일에 차광처리별로 30개체를 대상으로 초장, 근원경, 주근의 길이를 측정하였다. 엽 특성을 알아보기 위해 건전한 15개체를 선정하여 엽 면적을 엽면적측정기(LI-3000C, LICOR, Inc., USA)를 이용하여 측정하였다. 건중량은 차광 처리별로 15개체를 채취하여 잎, 줄기 및 뿌리를 구분하여, 건조기에서 105°C로 72시간 건조한 후 부위별로 측정하였다.
- 건중량은 차광 처리별로 15개체를 채취하여 잎, 줄기 및 뿌리를 구분하여, 건조기에서 105°C로 72시간 건조한 후 부위별로 측정하였다. 잎의 수분함량은 생중량과 건중량의 차이를 백분율로 환산하여 계산하였다. 차광처리별 광 환경이 병풍쌈의 품질에 미치는 영향을 분석하고자 S/R율(shoot/root ratio), 엽 건중비(leaf dry weight ratio; LWR), 줄기 건중비(shoot dry weight ratio; SWR), 뿌리 건중비(root dry weight ratio; RWR), 엽 면적비(specific leaf area; SLA), 엽 면적률(leaf area ratio; LAR)을 아래의 식을 이용하여 구하였다.
- 차광처리구 내 병풍쌈의 광합성 반응은 휴대용 광합성 측정기(Li-6400, Li-COR Inc., USA)를 이용하여 측정하였다. 광합성 측정 시 엽 챔버의 온도는 25°C, 상대습도는 60%, 광량은 1,000 µmol·m−2·s−1로 고정하였으며, 잎에 공급되는 CO2 농도는 400 µmol·mol−1로 고정하였다.
- Li and Kubota(2009)의 광 단위 변환식에 따라 식물생장에 영향을 미치는 Photosynthetic Photon Flux Density(PPFD; µmol·m−2·s−1)단위로 환산할 경우 각각 1,927, 876, 538, 420 및 165µmol·m−2·s−1로 나타나 각 차광처리구별 상대광도는 전광(100%) 대비 약 50%, 30%, 20%와 10%로 조사되었다. 차광처리구 내 환경 인자를 조사하기 위하여 다중항목 측정기(ALMEMO5690, Ahlborn, Germany)를 이용하여 지상 온도, 상대습도와 지중 온도를 측정하였다.
- 잎의 수분함량은 생중량과 건중량의 차이를 백분율로 환산하여 계산하였다. 차광처리별 광 환경이 병풍쌈의 품질에 미치는 영향을 분석하고자 S/R율(shoot/root ratio), 엽 건중비(leaf dry weight ratio; LWR), 줄기 건중비(shoot dry weight ratio; SWR), 뿌리 건중비(root dry weight ratio; RWR), 엽 면적비(specific leaf area; SLA), 엽 면적률(leaf area ratio; LAR)을 아래의 식을 이용하여 구하였다.
- 차광처리별 병풍쌈의 부위별 건중량, 건중비와 S/R율을 측정하여 차광처리 후의 병풍쌈의 균형적인 생장 여부를 분석하고자 하였다(Table 2).
- 차광처리에 따른 광합성관련 색소 함량 차이를 분석하기 위해 Dimethylsulfoxide(DMSO)를 용매로 엽록소와 carotenoids를 추출한 후 광학분광분석기(Biochrom Libra S22, Shimadzu Corp., Japan)를 이용하여 663 nm(A663), 645 nm(A645)와 470 nm(A470)파장에서 흡광도를 측정하여 아래의 식으로 함량을 계산하였다(Hiscox and Israelstam, 1979; Lichtenthaler, 1987).
- 차광처리에 따른 병풍쌈의 초기 생장 특성 변화를 조사 하기 위해 형태적 특성과 건중량을 조사하였다. 병풍쌈은 음지에서 잘 자라는 식물로 여름에는 높은 광량으로 인한 피해를 입고 자연산 산채의 경우에는 5월 중순부터 출하가 시작되기 때문에 본 실험에서는 2012년 5월 21일에 차광처리별로 30개체를 대상으로 초장, 근원경, 주근의 길이를 측정하였다.
- 식물은 생육기간 동안의 광환경에 따라 잎의 형태와 기능이 달라진다(James and Bell, 2000). 특히 산채류는 엽면적, 두께와 수분함량 등의 엽 생장 특성이 생산량과 식감에 영향을 미치므로 차광처리별로 엽 생장 특성과 함수율을 조사하였으며 그 결과는 Table 3과 같다.
대상 데이터
- 모든 차광처리구의 지상부의 온·습도 및 지온의 변화는 병풍쌈이 생장을 시작하는 2012년 4월(Hong et al., 1999)부터 조사를 시작하였다.
- 차광처리에 따른 병풍쌈의 초기 생장 특성 변화를 조사 하기 위해 형태적 특성과 건중량을 조사하였다. 병풍쌈은 음지에서 잘 자라는 식물로 여름에는 높은 광량으로 인한 피해를 입고 자연산 산채의 경우에는 5월 중순부터 출하가 시작되기 때문에 본 실험에서는 2012년 5월 21일에 차광처리별로 30개체를 대상으로 초장, 근원경, 주근의 길이를 측정하였다. 엽 특성을 알아보기 위해 건전한 15개체를 선정하여 엽 면적을 엽면적측정기(LI-3000C, LICOR, Inc.
- 본 실험에 사용된 병풍쌈(Cacalia firma)은 강원도 화천에서 생산된 1년생 유묘를 구입하여 뿌리발육 정도가 일정한 개체를 선정하여 2011년 10월에 국립산림과학원 남부산림자원연구소 진주시험림의 임간재배 시험지에 이식하였다. 광 조건에 대한 병풍쌈 유묘의 초기 생장 및 생리 반응을 살펴보기 위해 전광의 대조구와 시중에서 판매되고 있는 25%, 55%, 75% 및 95%의 차광망을 설치하였다.
- 광합성 측정 시 엽 챔버의 온도는 25°C, 상대습도는 60%, 광량은 1,000 µmol·m−2·s−1로 고정하였으며, 잎에 공급되는 CO2 농도는 400 µmol·mol−1로 고정하였다. 측정은 생장이 가장 왕성한 시기인 5월에 건전한 잎을 선정하여 실시하였다.
데이터처리
- wDifferent letters in each column indicate significant differences according to Duncan's multiple range test (p=0.05).
- xDifferent letters in each column indicate significant differences according to Duncan's multiple range test (p=0.05).
- zDifferent letters in each column indicate significant differences according to Duncan’s multiple range test (p=0.05).
- 상대광도 차이가 병풍쌈의 초기 생장과 생리적 반응에 미치는 영향을 알아보기 위해 SAS 통계프로그램(SAS Institute Inc. USA)을 이용하여 ANOVA test를 실시하고 통계적으로 차이가 유의한 경우 Duncan’s multiple range test를 실시하여 처리 간 평균값을 비교하였다.
성능/효과
- 본 연구는 병풍쌈 임간재배를 위한 적정 광조건을 구명하기 위해 1년생 병풍쌈을 25%, 55%, 75%와 95% 차광처리와 대조구(전광)에서 생육 후 초기 생장과 생리적 반응을 조사·분석하였다. 75% 차광처리구는 대조구와 비슷한 초장, 뿌리생육과 함수율을 보였으나, 잎의 길이, 폭과 면적이 증가하여 엽 건중량과 총 건중량이 증가하였다. 특히 95% 차광처리구에서는 대조구에 비해 근원 경과 뿌리길이는 감소하였고 총 건중량도 감소하였으나, 초장이 약 40% 증가 하였으며 엽 생육과 함수량 또한 증가하였다.
- 그러나 95% 차광처리구에서의 근원경과 주근의 생장은 대조구보다 저조하였다. 75% 차광처리구에서는 초장, 근원경과 주근이 모두 대조구와 동일한 수준의 생장을 보인 것으로 조사되었다. 한편 55% 차광처리구에서는 초장, 근원경과 주근의 길이가 각각 5.
- 각 차광처리구별 6지점에서 휴대용 조도계(ANA-F10, Tokyo Photoelectric Inc., Japan)를 사용하여 조도를 측정한 결과 각각 전광일 때 96,362±2,623 lux, 25% 차광에서 43,827±8,524 lux, 55% 차광에서 26,892±5,840 lux, 75% 차광에서 20,984±4,306 lux, 그리고 95% 차광 시에서는 8,240l±2,167 ux로 조사되었다.
- 광, 수분, 그리고 양분 등 주어진 환경조건에 대한 식물의 적응 반응에서 상대생장률을 최대로 하기 위한 전략으로(Reynolds and Antonio, 1996) 엽건중비(LWR), 줄기건중비(SWR)와 뿌리건중비(RWR)를 조사하여 광합성에 의해 생산되는 동화산물의 분배 비율을 확인할 수 있었다(Table 2).
- 일반적으로 낮은 광 조건에서 생장하는 식물은 광이용효율을 증가하기 위해 동화산물을 잎에 투자하여 크기를 증가시켜 높은 엽록소 함량을 나타낸다(Niienments and Tenhunen, 1998). 그러나 본 연구에서는 75%와 95% 차광처리구에서 다른 처리구와 비교하여 높은 엽면적을 보였으나 엽록소 함량에서는 통계적인 유의차를 나타내지 않았다. 그러나 carotenoids 함량의 경우 75% 차광처리구에서 1.
- 산채의 경우 잎의 크기와 부피는 생산량과 관련이 높으나 기호식품으로서의 식감도 중요하기 때문에 함수율 또한 중요한 요인이라고 할 수 있다. 따라서 95% 차광처리구에서 엽 건중량은 75% 차광처리구보다 다소 낮지만 함수율이 가장 높아 식감이 좋을 것으로 사료된다.
- 05)을 보이며 가장 높게 조사되어 광도가 감소함에 따라 수광면적이 증가하는 경향을 보였다. 또한 본 실험에서 병풍쌈은 75%와 95% 차광처리구에서 높은 엽 생장이 나타나 전광보다 광을 적정 수준으로 차단시켰을 때, 양호한 생장을 하는 것으로 나타났다. Kim et al.
- 본 실험에서 SLA는 95% 차광처리구에서 558.6 cm2·g−1으로 대조구보다 높게 조사되어 차광수준이 높아짐에 따라 엽 두께가 감소하는 경향을 보였다(p<0.05).
- 엽면적비(SLA)와 엽면적률(LAR)은 통계적 유의성을 보이며 대조구에 비해 매우 높게 나타나 잎의 두께가 얇고 수광면적이 큰 것으로 나타났다. 본 연구 결과 병풍쌈의 임간재배를 통한 적정 광요구는 차광처리 75~95%(상대광도 10~20%)로 조사되었으며, 산채류로써의 상품성을 고려할 때 임간지역에서 75% 이상 차광재배 함으로써 우수한 생장을 유도할 수 있을 것으로 판단된다.
- 일반적으로 광합성 반응은 식물의 건전도 및 스트레스 평가에 자주 이용되는 지표로 사용되고 있다. 본 연구의 결과 차광수준별로 병풍쌈 잎의 광합성 반응에 큰 차이를 나타내지 않았고 식물체의 생장에는 차이를 보였기 때문에 임간재배 시 적정 수준의 광 조절은 생리적 스트레스에 영향을 주지 않으면서 생장 촉진을 유도할 수 있는 것으로 판단된다.
- 실험기간 중 월별 토양 평균온도는 8월에 25% 차광처리구에서 가장 높았으며, 55% 차광처리구에서 가장 낮은 것으로 조사되었다(Figure 1C). 지온은 일조량과 기온의 영향을 받으며 토양의 수분함량에 따라 다르게 나타나고 토양수분 함량이 낮을수록 일조와 기온에 의한 영향이 커진다(Oh et al.
- 특히 95% 차광처리구에서는 대조구에 비해 근원 경과 뿌리길이는 감소하였고 총 건중량도 감소하였으나, 초장이 약 40% 증가 하였으며 엽 생육과 함수량 또한 증가하였다. 엽면적비(SLA)와 엽면적률(LAR)은 통계적 유의성을 보이며 대조구에 비해 매우 높게 나타나 잎의 두께가 얇고 수광면적이 큰 것으로 나타났다. 본 연구 결과 병풍쌈의 임간재배를 통한 적정 광요구는 차광처리 75~95%(상대광도 10~20%)로 조사되었으며, 산채류로써의 상품성을 고려할 때 임간지역에서 75% 이상 차광재배 함으로써 우수한 생장을 유도할 수 있을 것으로 판단된다.
- 차광수준이 높아질수록 병풍쌈의 LWR은 신뢰도 95%(p<0.05)에서 유의적으로 증가하는 경향을 나타내며 95% 차광에서 0.34로 가장 높게 나타났고, SWR은 0.09~0.12의 범위로 나타나 차광처리 간 유의성을 보이지 않은 반면, RWR의 경우는 전광에서 0.66으로 가장 높게, 95% 차광에서 0.54로 가장 낮게 나타나 차광수준이 높아짐에 따라 감소하는 경향을 나타내었다.
- 차광처리구 중 75%와 95% 차광처리구에서 각각 엽면적은 43.1 cm2과 38.2 cm2, 엽길이는 10.5 cm와 9.3 cm, 그리고 엽폭은 3.9 cm와 4.0 cm로 가장 높게 조사되었다(p<0.05).
- 차광처리별 병풍쌈 잎에서 PPFD가 1,000 µmol·m−2·s−1일 때 광합성 반응을 측정한 결과 광합성률, 증산률과 수분이용률은 신뢰도 95%(p<0.05)에서 유의적인 차이를 나타내지 않은 반면, 기공전도도는 전광에서 가장 낮은 것으로 조사되었다(Table 5).
- 차광처리별 병풍쌈 잎의 함수율은 차광수준이 높아짐에 따른 순차적인 증가는 나타나지 않았지만 95% 차광처리구에서는 86.5%로 대조구에 비해 높은 함수량을 나타냈다(Table 3). 산채의 경우 잎의 크기와 부피는 생산량과 관련이 높으나 기호식품으로서의 식감도 중요하기 때문에 함수율 또한 중요한 요인이라고 할 수 있다.
- 차광처리에 따른 병풍쌈의 부위별 건중량과 전체 건중량을 조사한 결과, 25% 차광처리구는 대조구와 차이가 없었으며, 75% 차광처리구에서 줄기와 뿌리의 건중량은 대조구와 통계적 유의차가 없지만 엽건중량과 전체 건중량이 각각 0.16 g과 0.53 g으로 대조구보다 높았다. 95% 차광처리구에서는 잎, 줄기, 뿌리와 전체 건중량이 각각 0.
- 05)에서 조사한 결과는 Table 1과 Figure 2와 같다. 초장은 95% 차광처리구에서 9.05 cm로 가장 높은 값을 보였고 전광을 비롯한 다른 차광처리구 간에는 차이를 보이지 않았다. 그러나 95% 차광처리구에서의 근원경과 주근의 생장은 대조구보다 저조하였다.
- 총 건중량에 대한 엽 면적 비율을 나타내는 LAR은 값이 클수록 개체마다 넓은 수광면적을 가지게 되는데, 본 실험의 95% 차광처리구에서 193.7 cm2·g−1로 유의성(p<0.05)을 보이며 가장 높게 조사되어 광도가 감소함에 따라 수광면적이 증가하는 경향을 보였다.
- 75% 차광처리구는 대조구와 비슷한 초장, 뿌리생육과 함수율을 보였으나, 잎의 길이, 폭과 면적이 증가하여 엽 건중량과 총 건중량이 증가하였다. 특히 95% 차광처리구에서는 대조구에 비해 근원 경과 뿌리길이는 감소하였고 총 건중량도 감소하였으나, 초장이 약 40% 증가 하였으며 엽 생육과 함수량 또한 증가하였다. 엽면적비(SLA)와 엽면적률(LAR)은 통계적 유의성을 보이며 대조구에 비해 매우 높게 나타나 잎의 두께가 얇고 수광면적이 큰 것으로 나타났다.
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