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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 비닐하우스 내의 인삼 연작지 토양에서 녹비작물을 재배하여 토양에 환원하고 석회질소, 요소 등을 혼화한 후 태양열 소독을 하여 연작장해의 주원인인 토양 전염성 병해를 친환경적으로 방제하고자 하였다.
제안 방법
- 7월 24일 수단그라스를 5 ㎝ 길이로 잘게 자른 다음 석회질소(CaCN2, Chobi, Seoul, Korea), 요소비료[(NH2)2CO, Namhea chemical, Yeosu, Korea]를 각각 토양에 뿌리고 섞어주었다. 0.1 ㎜ 두께의 투명비닐을 피복하고 비닐하우스 출입문을 닫아 하우스 전체를 밀폐하여 8월 31일까지 태양열 소독을 하였다. 이 때 비닐하우스 내부의 온도는 최고 66.
- 2014년 4월 상순에 인삼전용 유기질퇴비 (Samhyupnongsan, Goesan, Korea)를 10 a당 3,000 ㎏ 시용하고 경운한 다음 5월 상순에 시험구에 수단그라스를 10 a당 6 ㎏ 산파하였다. 토양 혼화 직전 수단그라스의 생육정도를 보면 초장 199 ㎝, 지상부 생체중 3,933 ㎏/10 a, 지상부 건물중 664 ㎏/10 a이었다.
- 2년생 인삼의 지상부 생존율은 7월 상순에 조사하였으며, 지하부 생육 및 생존율은 10월 하순에 조사하였다. 인삼뿌리에 병 발생이 전혀 없는 건전주율은 무병주율/재식주수 × 100으로 계산하였으며, 뿌리썩음병 발생정도는 0 (무발생), 1 (발병초기, 작은 반점 형성), 2 (뿌리전체에서 부패 증상 1/3 이상 진전), 3 (뿌리전체에서 부패 증상 1/2 이상 진전), 4 (완전 부패)로 구분하여 조사하였다.
- destructans)의 치사온도를 구명하기 위해 항온조건과 변온조건으로 나누어 조사하였다 (Table 1). 35℃, 40℃, 45℃에서 균사체를 3 - 15시간 동안 각각 보관한 다음 20℃ 조건으로 옮겨 생존여부를 확인하였다. 35℃에서는 15시간 경과하여도 생존하였으나 40℃에서는 15시간 경과하면 사멸하였고 45℃에서는 5시간 경과하면 사멸되어 온도가 높아질수록 사멸시간이 짧아지는 특징을 보였다.
- 인삼뿌리썩음병원균 (Cylindrocarpon destructans)의 치사온도를 구명하기 위해 PDA 배지에서 2주간 배양한 병원균 균사체를 35℃, 40℃, 45℃ 항온조건에서 3 - 12시간 보관한 후 20℃ 배양실로 옮긴 다음 균사체의 일부를 PDA 배지에 치상하여 병원균의 생존여부를 조사하였다. 또한 태양열 소독시 지온이 변화되는 양상과 같은 변온조건 (Arora et al., 1996)에서 병원균의 치사온도를 구명하기 위해 PDA 배지에서 2주간 배양한 병원균 균사체를 38℃, 40℃, 45℃에서 매일 2시간씩 보관한 다음 나머지 시간은 20℃ 조건으로 옮겨 보관한 후 변온에 따른 병원균의 생존여부를 조사하였다.
- 비닐하우스를 밀폐하여 태양열 소독을 하면 지온은 한낮에 최고를 보이고 밤에 최저를 나타내는 일변화를 보이기 때문에 변온조건에서 병원균의 사멸정도를 조사하는 것이 필요하다. 병원균의 균사체를 38℃, 40℃, 45℃ 조건에서 매일 2시간 보관한 다음 나머지 22시간은 20℃ 조건으로 옮겨 보관한 후 생존여부를 조사하였다 (Table 2). 매일 2시간 38℃ 처리는 9일이 경과되어도 사멸되지 않았으나 매일 2시간 40℃ 처리는 9일 만에 사멸되었고 매일 2시간 45℃ 처리는 8일 만에 사멸되었다.
- 3 ㎡ 간격 (10열 15행)으로 정식하였다. 비닐하우스 내의 투광율을 조절하기 위해 50% 차광율의 알루미늄 커튼을 2중 (30 ㎝ 간격)으로 설치하였으며, 이때 하우스 내 투광율은10% 내외이었다.
- 토양화학성분 중 pH, EC, 유기물, 유효인산 및 치환성 양이온인 K, Ca, Mg은 농촌진흥청 토양화학분석법(NIAST, 2000)에 준하였다. 시료 10 g을 100 ㎖ 삼각플라스크에 평량하고 침출액 (0.1 N HCl) 50 ㎖ 첨가 후 항온 수조 30℃에서 1시간 진탕 후 Toyo No. 5B로 여과하여 ICPOES (Integra XMP, GBC Scientific equipment, Braeside, Australia)로 치환성 양이온을 측정했다.
- 유기물이 썩을 때 발생하는 열을 이용하여 지온을 올리고자 수단그라스를 재배한 다음 토양에 환원하고 하우스를 밀폐하여 태양열 소독을 하였다. 수단그라스를 토양에 환원하고 하우스를 밀폐한 다음 토양깊이별 지온을 조사한 결과 (Table 3) 표토에서 20 ㎝ 깊이까지는 지온이 40℃ 이상 상승하여 뿌리 썩음병원균을 사멸시킬 수 있는 온도에 도달하였으나 30 ㎝ 깊이에서는 병원균 사멸온도에 도달하지 못하였다.
- 이병토양을 조성하기 위해 2013년 10월 하순경 연작장해 발생이 심하여 4년생 인삼재배를 중도에 포기한 농가포장 (3년생 인삼)에서 토양을 옮겨와 10 ㎝ 높이로 성토하여 재작지와 비슷한 토양환경의 시험포장을 조성하였다. 인삼을 재배하기 위한 비닐하우스는 연동하우스로 규격은 폭 12 m, 높이 4.
- 인삼뿌리썩음병원균 (C. destructans)의 치사온도를 구명하기 위해 항온조건과 변온조건으로 나누어 조사하였다 (Table 1). 35℃, 40℃, 45℃에서 균사체를 3 - 15시간 동안 각각 보관한 다음 20℃ 조건으로 옮겨 생존여부를 확인하였다.
- 인삼뿌리썩음병원균 (Cylindrocarpon destructans)의 치사온도를 구명하기 위해 PDA 배지에서 2주간 배양한 병원균 균사체를 35℃, 40℃, 45℃ 항온조건에서 3 - 12시간 보관한 후 20℃ 배양실로 옮긴 다음 균사체의 일부를 PDA 배지에 치상하여 병원균의 생존여부를 조사하였다. 또한 태양열 소독시 지온이 변화되는 양상과 같은 변온조건 (Arora et al.
- 인삼뿌리에 병 발생이 전혀 없는 건전주율은 무병주율/재식주수 × 100으로 계산하였으며, 뿌리썩음병 발생정도는 0 (무발생), 1 (발병초기, 작은 반점 형성), 2 (뿌리전체에서 부패 증상 1/3 이상 진전), 3 (뿌리전체에서 부패 증상 1/2 이상 진전), 4 (완전 부패)로 구분하여 조사하였다.
- 토양소독 처리에 따른 인삼의 토양병해 발생특성을 조사하기 위해 2015년 3월 하순경 2년생 자경종 묘삼을 재식밀도 150주/3.3 ㎡ 간격 (10열 15행)으로 정식하였다. 비닐하우스 내의 투광율을 조절하기 위해 50% 차광율의 알루미늄 커튼을 2중 (30 ㎝ 간격)으로 설치하였으며, 이때 하우스 내 투광율은10% 내외이었다.
- 토양화학성은 2015년 3월 하순경 묘삼을 이식하기 전에 토양시료를 채취하여 분석하였다. 토양시료를 풍건하여 분쇄 후 20 mesh (2 ㎜)체를 통과한 다음 유발에 미세하게 갈아 분석용으로 사용했다. 토양화학성분 중 pH, EC, 유기물, 유효인산 및 치환성 양이온인 K, Ca, Mg은 농촌진흥청 토양화학분석법(NIAST, 2000)에 준하였다.
대상 데이터
- 본 실험은 충북 음성에 위치한 국립원예특작과학원 인삼특작부의 시험포장에서 2014년 5월부터 2015년 10월까지 수행되었다. 밭토양의 토성은 사양토 (사촌통)이고 토양이화학성은 Table 4에서의 무처리 조건과 같이 염류농도가 적정범위보다 다소 높았으나 pH, 유기물, 인산, 칼륨, 마그네슘은 인삼재배 적정범위 내에 있었고 질산태 질소, 칼슘, 나트륨 등은 적정범위보다 약간 높은 특성을 보였다 (Table 4).
- 토양화학성은 2015년 3월 하순경 묘삼을 이식하기 전에 토양시료를 채취하여 분석하였다. 토양시료를 풍건하여 분쇄 후 20 mesh (2 ㎜)체를 통과한 다음 유발에 미세하게 갈아 분석용으로 사용했다.
데이터처리
- 통계프로그램 (Statistical Analysis System 9.2 SAS Institute Inc., NC, USA)을 이용하여 5% 유의수준에서 Duncan’s Multiple Range Test (DMRT)로 유의성 검정을 하였다.
이론/모형
- 토양시료를 풍건하여 분쇄 후 20 mesh (2 ㎜)체를 통과한 다음 유발에 미세하게 갈아 분석용으로 사용했다. 토양화학성분 중 pH, EC, 유기물, 유효인산 및 치환성 양이온인 K, Ca, Mg은 농촌진흥청 토양화학분석법(NIAST, 2000)에 준하였다. 시료 10 g을 100 ㎖ 삼각플라스크에 평량하고 침출액 (0.
성능/효과
- 2℃ 상승하였다 (Table 4). 따라서 지온 상승에 가장 효과적인 처리는 수단그라스 토양환원 + 요소 + 태양열 처리이었으며, 수단그라스 토양환원 + 태양열 처리보다 최고지온이 0.6℃ 더 높았다. Simmons 등 (2013)에 의하면 유기물 혼합토양 (토양 87%, 퇴비 8%, 밀겨 5%)을 투명비닐로 피복하여 태양열 소독할 경우 지온이 2-4℃ 더 상승한다고 하였으며, 토양소독 후 22일이 경과되면 유기탄소의 85%는 없어진다고 하였다.
- 본 실험은 충북 음성에 위치한 국립원예특작과학원 인삼특작부의 시험포장에서 2014년 5월부터 2015년 10월까지 수행되었다. 밭토양의 토성은 사양토 (사촌통)이고 토양이화학성은 Table 4에서의 무처리 조건과 같이 염류농도가 적정범위보다 다소 높았으나 pH, 유기물, 인산, 칼륨, 마그네슘은 인삼재배 적정범위 내에 있었고 질산태 질소, 칼슘, 나트륨 등은 적정범위보다 약간 높은 특성을 보였다 (Table 4).
- , 2015). 본 실험에서 수단그라스 단독처리에서 지상부 생존율이 가장 높았던 이유는 토양염류농도와 질산태질소 함량이 가장 낮았고 (Table 5) 뿌리썩음병 발생율도 비교적 적었기 때문으로 생각된다 (Table 7). 실제로 Hyun 등 (2009)의 보고에서도 토양염류농도 증가는 질산태질소와 관계가 깊으며, 염류농도와 질산태질소가 많을 경우 생리장해 (황증) 발생이 증가하여 잎이 조기에 낙엽진다고 하였다.
- 본 실험에서 항온조건에서는 40℃에서 15시간 만에 사멸되었고 45℃에서는 5시간 만에 사멸되어 온도가 높아지면 사멸 시간이 뚜렷이 단축되었는데 (Table 1), 변온조건에서는 40℃에서 18시간이 누적되어야만 사멸되었고 45℃에서는 16시간이 누적되어야만 사멸되어 하루 2시간의 고온조건에서는 온도가 높아져도 사멸시간이 크게 단축되지 않았다 (Table 2). Shlevin 등 (2003)에 의하면 하우스 내의 변온조건 (주간 60℃, 야간 23℃)에서 Fusarium oxysporium f.
- 본 연구결과를 요약하면, 인삼 연작지에서 수단그라스를 재배하여 식물체를 토양에 혼화해 주고 투명비닐을 피복한 다음 하우스를 밀폐하여 7월 중순부터 8월 하순까지 태양열 소독처리를 하면 지온이 40℃ 이상 상승하여 인삼뿌리썩음병 발생이 크게 억제되었다.
- 지하부 생존율과 지하부 무병주율은 수단그라스 단독처리와 수단그라스 + 석회질소 처리에서 가장 높아 토양소독에 효과가 이었다. 석회질소 단독처리나 수단그라스 + 요소 처리도 지하부 생존율과 지하부 무병주율 증가에 효과가 있었지만 수단그라스 단독처리나 수단그라스 + 석회질소 처리에 비해 효과가 다소 떨어졌다.
- 토양소독을 위한 처리내용은1) 무처리 + 태양열 소독, 2) 석회질소 + 태양열 소독, 3) 수단그라스 재배 후 토양환원 + 태양열 소독, 4) 수단그라스 재배 후 토양환원 + 석회질소 + 태양열 소독, 5) 수단그라스 재배 후 토양환원 + 요소 + 태양열 소독 등 총 5처리이었다. 석회질소, 요소 시용량은 각각 60 ㎏/10 a 수준이었으며, 시험구 배치는 난괴법 3반복이었고 시험구 면적은 구당 16.5 ㎡이었다.
- 수단그라스 토양환원 처리는 염류농도, 유기물, 인산, 칼륨, 마그네슘 등이 증가되었고 pH, 질산태질소, 나트륨은 감소되었다. 수단그라스 토양환원 + 석회질소 처리는 pH, 염류농도, 유기물, 질산태질소, 인산, 칼륨, 마그네슘 등 대부분의 무기성분이 증가되었고 나트륨은 약간 감소되었다. 수단그라스 토양환원 + 요소 처리는 염류농도, 유기물, 질산태질소, 인산, 칼륨, 마그네슘 등이 증가되었고 나트륨은 약간 감소되었으며, pH와 칼슘 함량은 큰 변화가 없었다.
- 6℃ 상승되었다. 수단그라스 토양환원 + 석회질소 처리는 무처리 대비 평균지온이 1.6℃ 상승하고 최고지온이 3.8℃ 상승하였으며, 수단그라스 토양환원 + 요소 처리는 평균지온이 3.0℃ 상승하고 최고지온이 8.2℃ 상승하였다 (Table 4). 따라서 지온 상승에 가장 효과적인 처리는 수단그라스 토양환원 + 요소 + 태양열 처리이었으며, 수단그라스 토양환원 + 태양열 처리보다 최고지온이 0.
- 수단그라스 토양환원 + 석회질소 처리는 pH, 염류농도, 유기물, 질산태질소, 인산, 칼륨, 마그네슘 등 대부분의 무기성분이 증가되었고 나트륨은 약간 감소되었다. 수단그라스 토양환원 + 요소 처리는 염류농도, 유기물, 질산태질소, 인산, 칼륨, 마그네슘 등이 증가되었고 나트륨은 약간 감소되었으며, pH와 칼슘 함량은 큰 변화가 없었다.
- 수단그라스 토양환원과 석회질소, 요소 첨가 후 태양열 소독에 의한 토양이화학성의 변화를 보면 (Table 5) 석회질소 단독처리는 염류농도, 질산태질소가 증가되었으나 pH, 유기물, 인산, 칼슘, 마그네슘 등은 감소하였고 칼륨과 나트륨은 큰 변화가 없었다. 수단그라스 토양환원 처리는 염류농도, 유기물, 인산, 칼륨, 마그네슘 등이 증가되었고 pH, 질산태질소, 나트륨은 감소되었다. 수단그라스 토양환원 + 석회질소 처리는 pH, 염류농도, 유기물, 질산태질소, 인산, 칼륨, 마그네슘 등 대부분의 무기성분이 증가되었고 나트륨은 약간 감소되었다.
- 수단그라스 토양환원과 석회질소, 요소 첨가 후 태양열 소독에 의한 토양이화학성의 변화를 보면 (Table 5) 석회질소 단독처리는 염류농도, 질산태질소가 증가되었으나 pH, 유기물, 인산, 칼슘, 마그네슘 등은 감소하였고 칼륨과 나트륨은 큰 변화가 없었다. 수단그라스 토양환원 처리는 염류농도, 유기물, 인산, 칼륨, 마그네슘 등이 증가되었고 pH, 질산태질소, 나트륨은 감소되었다.
- 유기물이 썩을 때 발생하는 열을 이용하여 지온을 올리고자 수단그라스를 재배한 다음 토양에 환원하고 하우스를 밀폐하여 태양열 소독을 하였다. 수단그라스를 토양에 환원하고 하우스를 밀폐한 다음 토양깊이별 지온을 조사한 결과 (Table 3) 표토에서 20 ㎝ 깊이까지는 지온이 40℃ 이상 상승하여 뿌리 썩음병원균을 사멸시킬 수 있는 온도에 도달하였으나 30 ㎝ 깊이에서는 병원균 사멸온도에 도달하지 못하였다. 따라서 지하 20 ㎝ 깊이까지는 병원균의 사멸이 가능하나 지하 20 ㎝ 이하의 심토층에서 지온상승에 의한 병원균 사멸을 기대하기 어려울 것으로 판단된다.
- 이와 같이 수단그라스 토양혼화 처리는 염류농도 증가가 적고 질산태질소도 증가되지 않아 인삼 생육에 피해가 적을 것으로 생각되며, 수단그라스 + 석회질소, 수단그라스 + 요소, 석회질소 단독처리는 염류농도와 질산태질소를 크게 증가시켜 인삼 생육에 피해를 줄 것으로 생각된다. 다만 염류농도가 높지 않은 척박한 토양에서는 수단그라스 토양환원 후 석회질소나 요소처리를 하면 비옥도가 높아져 인삼생육에 효과가 있을 것으로 생각된다.
- 인삼 연작지 토양에서 녹비작물 토양환원과 태양열 소독처리를 한 다음 2년생 인삼을 재배하여 지하부 생육 및 뿌리썩음병 발생정도를 조사한 결과 (Table 7), 주당근중의 증가에는 수단그라스 단독처리가 가장 좋았으며, 그 다음은 수단그라스 + 석회질소 또는 수단그라스 + 요소 처리 순이었다. 수단그라스 단독처리에서 주당근중이 가장 무거웠던 원인은 지상부 생존율과 지하부 생존율이 가장 높았기 때문으로 보인다.
- 인삼 연작지 토양에서 녹비작물의 토양환원 후 태양열 소독처리를 한 다음 2년생 인삼을 재배하여 지상부 생육특성을 조사한 결과 (Table 6), 초장, 경장, 엽장은 수단그라스 + 요소, 수단그라스 + 석회질소, 수단그라스 단독처리에서 무처리보다 유의적으로 증가되었고 석회질소 단독처리는 무처리와 유의적인 차이를 보이지 않았다. 엽폭 및 경태는 모든 처리 간에 유의적인 차이를 보이지 않았다.
- 엽폭 및 경태는 모든 처리 간에 유의적인 차이를 보이지 않았다. 지상부 생존율은 수단그라스 단독처리와 수단그라스 + 석회질소 처리에서 가장 높아 잎이 오랫동안 정상적으로 유지되었으나, 석회질소 단독처리나 수단그라스 + 요소 처리는 무처리보다 지상부 생존율이 다소 증가되었으나 그 효과는 뚜렷하지 않아 잎이 비교적 일찍 고사되었다.
- 수단그라스 단독처리에서 주당근중이 가장 무거웠던 원인은 지상부 생존율과 지하부 생존율이 가장 높았기 때문으로 보인다. 지하부 생존율과 지하부 무병주율은 수단그라스 단독처리와 수단그라스 + 석회질소 처리에서 가장 높아 토양소독에 효과가 이었다. 석회질소 단독처리나 수단그라스 + 요소 처리도 지하부 생존율과 지하부 무병주율 증가에 효과가 있었지만 수단그라스 단독처리나 수단그라스 + 석회질소 처리에 비해 효과가 다소 떨어졌다.
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