[논문]인삼 논재배 연작지에서 윤작물 재배가 토양화학성, 토양 미생물상 및 2년생 인삼의 생육에 미치는 영향

이성우; 박경훈; 이승호; 장인복

doi:10.7783/kjmcs.2016.24.4.294

인삼 논재배 연작지에서 윤작물 재배가 토양화학성, 토양 미생물상 및 2년생 인삼의 생육에 미치는 영향
Crop Rotation in Paddy Soil Exhibiting Crop Failure Following Replanting: Effect on Soil Chemical Properties, Soil Microbial Community and Growth Characteristics of 2-Year-Old Ginseng 원문보기

韓國藥用作物學會誌 = Korean journal of medicinal crop science, v.24 no.4, 2016년, pp.294 - 302

이성우 (농촌진흥청 국립원예특작과학원 인삼특작부) , 박경훈 (농촌진흥청 국립원예특작과학원 인삼특작부) , 이승호 (농촌진흥청 국립원예특작과학원 인삼특작부) , 장인복 (농촌진흥청 국립원예특작과학원 인삼특작부)

Abstract ▼ AI-Helper

Background: Crop rotation plays an important role in improving soil chemical properties, minimizing the presence of disease pathogens, and assists in neutralizing autotoxic effects associated with allelochemicals. Methods and Results: Five rotation crops of sudan grass, soybean, peanut, sweet potato, and perilla were cultivated for one year with an aim to reduce yield losses caused by repeated cropping of ginseng. In 2-year-old ginseng grown in the same soil as a previous ginseng crop, stem length and leaf area were reduced by 30%, and root weight per plant was reduced by 56%. Crop rotation resulted in a significant decrease in electrical conductivity, $NO_3$, and $P_2O_5$ content of the soil, whereas organic matter, Ca, Mg, Fe, Cu, and Zn content remained-unchanged. Soil K content was increased following crop rotation with sudan grass and peanut only. Rotation with all alternate crops increased subsequent ginseng aerial plant biomass, whereas root weight per plant significantly increased following crop rotation with perilla only. A significant positive correlation was observed between root rot ration and soil K content, and a significant negative correlation was observed between ginseng root yield and the abundance of actinomycetes. Crop rotation affected the soil microbial community by increasing gram negative microbes, the ratio of aerobic microbes, and total microbial biomass whereas decreases were observed in actinomycetes and the ration of saturated fatty acids. Conclusions: In soil exhibiting crop failure following replanting, crop rotation for one year promoted both soil microbial activity and subsequent ginseng aerial plant biomass, but did not ameliorate the occurrence of root rot disease.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

그러나 윤작물 재배에 따른 토양의 이화학 성과 미생물 상의 변화, 그리고 인삼의 수량성, 뿌리 썩음병 억제 효과 등에 관한 연구는 미흡한 실정이다. 따라서 6년근 인삼을 수확한 연작지에서 윤작물 1년 재배가 토양 이화학성, 토양 미생물상 및 인삼 생육과 뿌리 썩음병 발생에 미치는 영향을 구명하기 위해 본 실험을 수행하였다.

제안 방법

그램 음성균의 지표 지방산은 18 : 1 ω7c, 19 : 0cy ω8c, 17 : 1 ω8c, 그램 양성균은 i14 : 0, i15 : 0, a15 : 0, i16 : 0, i17 : 0, a17 : 0, 세균은 그램 음성균과 양성균에 대한 지표 지방산을 모두 이용하였다.
단불포화 지방산은 16 : 1 ω5c, 17 : 1 ω8c, 18 : 1 ω7c, 포화 지방산은 14 : 00, 15 : 00, 16 : 00, 17 : 00, 18 : 00, 20 : 00을 지표 지방산으로 이용하였다.
토양시료는 윤작물을 재배하고 난 다음 2013년 10월 하순에 채취하였다. 동결건조하여 냉동보관한 토양시료에서 인지질 지방산을 추출한 후 토양 미생물상을 분석하였다. 토양시료 4 g에 chloroform (4 ㎖), methanol (8 ㎖), buffer solution(3.
고구마는 5월 하순 육묘한 순을 정식하였으며, 들깨는 5월 중순, 어린 묘를 정식하였다. 수단그라스는 8월 하순에 지상부 건물 중을 조사하였고 콩, 땅콩, 들깨는 9월 상순에 조사하였다. 수단그라스는 재배 후 관행의 방법대로 모든 식물체를 토양에 환원했으며, 콩, 땅콩, 들깨, 고구마는 지상부와 지하부 모든 식물체를 수확하여 토양에 환원하지 않았다.
4)을 혼합하여 지질을 추출한 다음 silicic acid column을 이용하여 neutral-lipid, glyco-lipid 및 phospho-lipid로 분리하였다. 이 중에서 인지질을 메틸화한 지방산에 fatty acid methyl ester 19 : 0를 내부표준물질로 넣은 다음 MIDI Sherlock Microbial Identification System (MIDI Inc.,Newark, DE, USA)으로 지방산을 분석하였다. 각 인지질 지방산의 값은 150 ng/㎕ 농도를 내부표준물질을 각 시료당 50 ㎕ 넣어 계산하였다.
각 인지질 지방산의 값은 150 ng/㎕ 농도를 내부표준물질을 각 시료당 50 ㎕ 넣어 계산하였다. 전체 PLFA 중에서 주요 지표 지방산은 아래 지방산 분석 지표들을 이용하여 지방산을 분류하였다. 단불포화 지방산은 16 : 1 ω5c, 17 : 1 ω8c, 18 : 1 ω7c, 포화 지방산은 14 : 00, 15 : 00, 16 : 00, 17 : 00, 18 : 00, 20 : 00을 지표 지방산으로 이용하였다.
초작지와 연작지에서 인삼의 생육특성을 조사하기 위해 2년생 인삼의 지상부 생육특성은 2008년 6월 하순에, 지하부 생육특성은 10월 하순에 조사하였으며, 연작지에서는 2013년 6월 하순과 10월 하순에 각각 조사하였다.
pH, EC, 유기물, 유효인산 및 K, Ca, Mg은 농촌진흥청 토양화학분석법 (NIAST, 2000)에 준하였다. 치환성 양이온 분석은 시료 10 g을 100 ㎖ 삼각플라스크에 평량하고 침출액 (0.1 N HCl) 50 ㎖을 첨가한 다음 항온 수조 30℃에서 1시간 진탕 후 Toyo No. 5B로 여과하여 ICP-OES (Intergra XMP, GBC Scientific Equipment, Braeside, Australia)로 측정했다.
동결건조하여 냉동보관한 토양시료에서 인지질 지방산을 추출한 후 토양 미생물상을 분석하였다. 토양시료 4 g에 chloroform (4 ㎖), methanol (8 ㎖), buffer solution(3.2 ㎖, pH 7.4)을 혼합하여 지질을 추출한 다음 silicic acid column을 이용하여 neutral-lipid, glyco-lipid 및 phospho-lipid로 분리하였다. 이 중에서 인지질을 메틸화한 지방산에 fatty acid methyl ester 19 : 0를 내부표준물질로 넣은 다음 MIDI Sherlock Microbial Identification System (MIDI Inc.
토양화학성 분석을 위한 토양시료 채취는 윤작물을 수확하고 난 다음 10월 하순에 하였다. 토양화학성 분석방법은 토양시료를 풍건하여 분쇄 후 20 mesh(2 ㎜)체를 통과한 다음 유발에 미세하게 갈아 분석용으로 사용하였다. pH, EC, 유기물, 유효인산 및 K, Ca, Mg은 농촌진흥청 토양화학분석법 (NIAST, 2000)에 준하였다.
해가림 방식은 A-1형이었고 해가림 피복물은 청색 차광지를 사용하였으며, 고온기에 흑색 2중직 차광망을 추가로 피복하여 고온장해를 예방하였다. 기타 관리방법은 인삼 표준경작법에 준하였다 (RDA, 2014).

대상 데이터

2012년 10월 하순 논재배 포장에서 6년근 인삼 (Panax ginseng C. A. Meyer)을 수확한 다음 2013년에 수단그라스, 콩, 땅콩, 고구마, 들깨 등 5종의 윤작물을 1년간 재배하였다. 2014년 3월 하순 2년생 자경종 묘삼을 7행 10열로 이식하였다.
Meyer)을 수확한 다음 2013년에 수단그라스, 콩, 땅콩, 고구마, 들깨 등 5종의 윤작물을 1년간 재배하였다. 2014년 3월 하순 2년생 자경종 묘삼을 7행 10열로 이식하였다. 윤작물 재식밀도는 콩 (대원콩), 들깨 (다유들깨), 고구마 (율미)의 경우 조간 26 × 주간 30㎝ 이었으며, 땅콩 (일평땅콩)의 경우 조간 15 × 주간 18㎝ 이었다.
6년근 인삼을 수확한 연작지에서 윤작물을 1년 재배 후 인삼의 생육 및 뿌리썩음병 발생율을 조사하기 위해 2년생 인삼의 지상부 생육은 2014년 6월 하순에, 지하부 생육은 2014년 10월 하순에 조사하였다. 인삼 지하부의 이병주율은 고사된 개체와 이병된 개체를 합하여 재식주수로 나누어 구했다.
본 실험은 충북 음성에 위치한 국립원예특작과학원 인삼특작부 논재배 시험포장에서 2008년 3월부터 2014년 11월까지 수행되었다. 논토양의 토성은 사촌통이었고 배수등급은 인삼재배가 가능한 ‘배수약간불량지’이었다.
인삼 재배 전과 수확 후의 토양 이화학성을 분석하기 위해 재배 전 토양은 2008년 3월 하순에, 수확후 토양은 2012년 10월 하순에 각각 채취하였다. 토양화학성 분석을 위한 토양시료 채취는 윤작물을 수확하고 난 다음 10월 하순에 하였다.
토양시료는 윤작물을 재배하고 난 다음 2013년 10월 하순에 채취하였다. 동결건조하여 냉동보관한 토양시료에서 인지질 지방산을 추출한 후 토양 미생물상을 분석하였다.

데이터처리

통계분석은 통계프로그램 SAS (Version 9.2, SAS Institute Inc., Cary, NC, USA)을 이용하여 5% 유의수준에서 Duncan’s Multiple Range Test (DMRT)로 유의성 검정을 하였다.

이론/모형

토양화학성 분석방법은 토양시료를 풍건하여 분쇄 후 20 mesh(2 ㎜)체를 통과한 다음 유발에 미세하게 갈아 분석용으로 사용하였다. pH, EC, 유기물, 유효인산 및 K, Ca, Mg은 농촌진흥청 토양화학분석법 (NIAST, 2000)에 준하였다. 치환성 양이온 분석은 시료 10 g을 100 ㎖ 삼각플라스크에 평량하고 침출액 (0.
해가림 방식은 A-1형이었고 해가림 피복물은 청색 차광지를 사용하였으며, 고온기에 흑색 2중직 차광망을 추가로 피복하여 고온장해를 예방하였다. 기타 관리방법은 인삼 표준경작법에 준하였다 (RDA, 2014).

성능/효과

05). ¹⁾G-/+; Gram negative microbes/Gram positive microbes, A/AA; Aerobic microbes/Anaerobic microbes, S/US; Saturated fatty acids/Unsaturated fatty acids, F/B; Fungi/Bacteria, F; Fungi, B; Bacteria, A; Actinomycetes, VAM; Vascular arbuscular mycorrhiza, TMB; Total microbial biomass.
Table 2에서와 같이 인삼을 연작함에 따라 초작지보다 대체로 토양의 무기양분이 감소하였고 지상부 생육은 뚜렷이 억제되었다. 그러나 표 5에서와 같이 연작지에서 윤작물을 1년간 재배하면 대조구 (연작지 무처리) 보다 무기양분이 부족한 토양조건이 되어도 인삼의 지상부 생육은 억제되지 않고 오히려 증가되었다.
6년근 인삼 수확후 유기물이나 화학비료를 전혀 시용하지 않고 재배한 윤작물의 생육 및 수량성을 조사한 결과는 Table5와 같다. 각 윤작물의 초장을 보면 수단그라스 230 ㎝, 콩 101 ㎝, 땅콩 52 ㎝, 들깨 128 ㎝로 정상적인 생육을 보였다. 개화기 무렵의 지상부 생육최성기에 10 a당 지상부 건물중은 수단그라스가 2,223 ㎏으로 가장 많았고 고구마, 들깨, 땅콩, 콩 순서로 작았다.
논토양에서 6년근 인삼 수확후 1년간 윤작물을 재배한다음 재작한 2년생 인삼의 생육특성을 조사한 결과 (Table 6) 초장, 경장, 엽장, 엽폭 등 지상부 생육은 윤작물을 재배했을 때 무처리에 비해 모두 증가되는 결과를 보였는데, 엽장에서만 유의적인 차이가 인정되었다. 경직경은 콩, 땅콩 재배구가 가장 크고 고구마 재배구에서 가장 작았는데, 고구마 재배구에서만 무처리와 유의적인 차이를 보였다. 지상부 생존율은 콩 재배 구에서 가장 높고 고구마 재배구에서 가장 낮았는데, 모두 무처리와 유의적인 차이는 없었다.
땅콩 재배는 칼륨 15% 증가되고 염류농도 51%, 유효인산 23%, 망간 37% 감소되는 효과를 보였다. 고구마 재배는 질산태 질소 70% 증가되고 유효인산 24%, 칼륨 46%, 망간 25% 감소되는 효과를 보였다. 들깨 재배는 유의적으로증가되는 양분은 없었고 염류농도 46%, 질산태 질소 73%, 유효인산 19%, 칼륨 23%, 마그네슘 20%, 망간 19%, 구리 22% 감소되는 효과를 보였다.
세균은 윤작물을 재배하면 들깨를 제외하고 모두 증가되었는데, 수단그라스, 콩, 고구마에서 유의적인 차이를 보였다. 곰팡이/세균의 비율은 윤작물을 재배하면 모두 증가되었는데, 수단그라스와 들깨에서 유의적으로 증가하였으며, 이는 수단그라스와 들깨에서 곰팡이의 증가 정도가 컸기 때문이었다. 방선균은 윤작물을 재배하면 모두 유의적으로 감소되었다.
곰팡이는 윤작물을 재배하면 모두 증가되었는데, 수단그라스와 들깨에서 유의적인 차이를 보였다. 세균은 윤작물을 재배하면 들깨를 제외하고 모두 증가되었는데, 수단그라스, 콩, 고구마에서 유의적인 차이를 보였다.
인삼 재배 후 질산태 질소는 91% 감소하여 가장 큰 감소폭을 보였고, 칼륨과 염류농도도 각각 48, 47% 감소하여 비교적 큰 감소폭을 보였다. 그 외 칼슘과 인산은 각각 18%, 11% 감소하여 약간 감소되는 특징을 보였으며, 유기물 함량은 변화가 없었고 마그네슘 함량도 5% 증가되는 수준에 그쳤다. 보통 6년근 재배 인삼의 10 a당 3요소 흡수량은 질소 14.
논토양에서 1년간 윤작물 재배 후 연작한 2년생 인삼의 뿌리썩음병 발생율과 토양이화학성과의 상관관계를 분석한 결과(Table 8) 뿌리썩음병 발생율은 칼륨함량과 유의적인 정의상관을 보여 칼륨 함량이 높으면 뿌리썩음병 발생이 증가하는 경향을 보였다. 그리고 뿌리썩음병 발생율은 유기물, 질산태질소 함량과 정의상관을 보였고 아연함량과 부의 상관을 보였지만 통계적 유의성은 없었다. Oh 등 (2012)은 두과작물인 헤어리벳치를 재배하면 화본과 작물인 호밀에 비해 토양의 질소함량이 증가하고 병원성 곰팡이의 밀도가 높아져 뿌리썩음병 발생이 증가한다고 하였다.
논 연작지에서 1년간 윤작물 재배에 따른 2년생 인삼의 지하부 생육 및 뿌리썩음병 발생율을 조사한 결과 (Table 7) 지하부 생존율은 고구마 재배구가 가장 높고 수단그라스 재배구가 가장 낮았는데, 무처리와 유의적인 차이를 보이지 않았다. 근장과 동체직경은 들깨 재배구가 가장 크고 땅콩 재배구가 가장 작았으나 무처리와 유의적인 차이를 보이지 않았다. 주당근중은 들깨 재배구가 무처리보다 유의적으로 뚜렷이 증가되었으며, 수단그라스와 콩 재배구는 증가되었고 땅콩과 고구마 재배구는 감소되었으나 통계적 유의성은 없었다.
논 연작지에서 1년간 윤작물 재배에 따른 2년생 인삼의 지하부 생육 및 뿌리썩음병 발생율을 조사한 결과 (Table 7) 지하부 생존율은 고구마 재배구가 가장 높고 수단그라스 재배구가 가장 낮았는데, 무처리와 유의적인 차이를 보이지 않았다. 근장과 동체직경은 들깨 재배구가 가장 크고 땅콩 재배구가 가장 작았으나 무처리와 유의적인 차이를 보이지 않았다.
논토양에서 1년간 윤작물 재배 후 연작한 2년생 인삼의 뿌리썩음병 발생율과 토양 미생물상과의 상관관계를 분석한 결과 (Table 9) 곰팡이 밀도가 증가하거나 세균에 대한 곰팡이의 비율이 증가하면 뿌리썩음병 발생율은 증가되는 경향을 보였으나 유의성은 없었다. Chung 등 (1989)과 Park 등(2011)은 참깨, 작약 등 연작장해가 심한 작물을 연작할수록 곰팡이의 밀도가 크게 증가된다고 하였다.
논토양에서 1년간 윤작물 재배 후 연작한 2년생 인삼의 뿌리썩음병 발생율과 토양이화학성과의 상관관계를 분석한 결과(Table 8) 뿌리썩음병 발생율은 칼륨함량과 유의적인 정의상관을 보여 칼륨 함량이 높으면 뿌리썩음병 발생이 증가하는 경향을 보였다. 그리고 뿌리썩음병 발생율은 유기물, 질산태질소 함량과 정의상관을 보였고 아연함량과 부의 상관을 보였지만 통계적 유의성은 없었다.
논토양에서 6년근 인삼 수확후 1년간 윤작물을 재배한다음 재작한 2년생 인삼의 생육특성을 조사한 결과 (Table 6) 초장, 경장, 엽장, 엽폭 등 지상부 생육은 윤작물을 재배했을 때 무처리에 비해 모두 증가되는 결과를 보였는데, 엽장에서만 유의적인 차이가 인정되었다. 경직경은 콩, 땅콩 재배구가 가장 크고 고구마 재배구에서 가장 작았는데, 고구마 재배구에서만 무처리와 유의적인 차이를 보였다.
논토양에서 초작 (처녀재배)과 6년근 인삼 수확 후 연작에 따른 2년생 인삼의 생육과 수량성을 비교한 결과 (Table 2) 인삼을 연작함에 따라 지상부 및 지하부 생육은 크게 감소되었는데, 감소 정도를 보면 경장, 엽장, 엽폭 등 지상부 생육은 30% 내외로 감소되어 감소폭이 상대적으로 크지 않았으나 근수량성은 80% 감소되었고 주당근중은 56% 감소되어 큰 감소 폭을 보였다. 지상부 생존율과 지하부 생존율은 각각 33%, 37% 감소되었고 근장도 21% 감소되었는데, 주당근중이나 근수량성의 감소폭 보다는 작았다.
고구마 재배는 질산태 질소 70% 증가되고 유효인산 24%, 칼륨 46%, 망간 25% 감소되는 효과를 보였다. 들깨 재배는 유의적으로증가되는 양분은 없었고 염류농도 46%, 질산태 질소 73%, 유효인산 19%, 칼륨 23%, 마그네슘 20%, 망간 19%, 구리 22% 감소되는 효과를 보였다.
콩 재배는 질산태 질소 57% 증가되고 염류농도 38%, 유효인산 30%, 칼륨 31%, 마그네슘 26% 감소되는 효과를 보였다. 땅콩 재배는 칼륨 15% 증가되고 염류농도 51%, 유효인산 23%, 망간 37% 감소되는 효과를 보였다. 고구마 재배는 질산태 질소 70% 증가되고 유효인산 24%, 칼륨 46%, 망간 25% 감소되는 효과를 보였다.
곰팡이/세균의 비율은 윤작물을 재배하면 모두 증가되었는데, 수단그라스와 들깨에서 유의적으로 증가하였으며, 이는 수단그라스와 들깨에서 곰팡이의 증가 정도가 컸기 때문이었다. 방선균은 윤작물을 재배하면 모두 유의적으로 감소되었다.
곰팡이는 윤작물을 재배하면 모두 증가되었는데, 수단그라스와 들깨에서 유의적인 차이를 보였다. 세균은 윤작물을 재배하면 들깨를 제외하고 모두 증가되었는데, 수단그라스, 콩, 고구마에서 유의적인 차이를 보였다. 곰팡이/세균의 비율은 윤작물을 재배하면 모두 증가되었는데, 수단그라스와 들깨에서 유의적으로 증가하였으며, 이는 수단그라스와 들깨에서 곰팡이의 증가 정도가 컸기 때문이었다.
인삼 지하부의 이병주율은 고사된 개체와 이병된 개체를 합하여 재식주수로 나누어 구했다. 시험구 배치는 난괴법 3반복이었고 시험구 면적은 반복당 6.6 ㎡이었다.
위 결과를 요약해 보면 윤작물 재배에 의해 그램 음성균,곰팡이, 세균, 총미생물 생체량, 호기성/혐기성 미생물의 비율이 증가되었으며, 방선균과 포화/불포화 지방산의 비율이 감소하였다.
유기물 함량은 콩, 수단그라스의 경우 각각 10%, 8% 증가되었고 고구마, 땅콩, 들깨는 각각 7%, 5%, 2% 감소되어 큰 변화를 보이지 않았다. 질산태 질소는 식물체를 토양에 환원해준 수단그라스의 경우 318% 증가되었으며, 식물체를 토양에 환원해 주지 않은 윤작물의 경우 고구마는 70%, 콩은 57%, 땅콩은 7% 증가되었으나 들깨는 73% 감소되었는데, 수단그라스만 무처리와 유의적인 차이를 보였고 나머지 윤작물은 유의적인 차이를 보이지 않았다.
유효인산은 윤작물 재배에 따라 모두 감소되었는데, 콩 30%, 고구마 24%, 땅콩 23%, 들깨 19%, 수단그라스 14% 감소되어 콩의 감소폭이 가장 컸다.
윤작물별 무기양분의 증감정도를 종합해 보면 수단그라스 재배는 질산태 질소 318%, 칼륨 31%, 마그네슘 25% 증가되고 염류농도 27%, 유효인산 14%, 망간 22% 감소되는 효과를 보였다. 콩 재배는 질산태 질소 57% 증가되고 염류농도 38%, 유효인산 30%, 칼륨 31%, 마그네슘 26% 감소되는 효과를 보였다.
인삼 재배 후 질산태 질소는 91% 감소하여 가장 큰 감소폭을 보였고, 칼륨과 염류농도도 각각 48, 47% 감소하여 비교적 큰 감소폭을 보였다. 그 외 칼슘과 인산은 각각 18%, 11% 감소하여 약간 감소되는 특징을 보였으며, 유기물 함량은 변화가 없었고 마그네슘 함량도 5% 증가되는 수준에 그쳤다.
Chung 등 (1989)과 Park 등(2011)은 참깨, 작약 등 연작장해가 심한 작물을 연작할수록 곰팡이의 밀도가 크게 증가된다고 하였다. 인삼뿌리의 수량성은 방선균과 고도로 유의한 부의 상관을 보여 방선균 밀도가 증가할수록 수량성은 감소되는 경향을 보였다. Moon 등 (2012)도 고추 재배에 키토산을 토양관주 처리한 결과 토양 중 세균과 방선균의 밀도는 증가하였으나 고추 수량은 감소하였다고 하였다.
인삼뿌리의 이병주율은 고구마 재배에서 약간 감소되고 수단그라스, 땅콩, 들깨 재배에서 다소 증가되었는데, 윤작물 모두 무처리와 유의적인 차이를 보이지 않았다. 따라서 연작지에서 윤작물을 1년간 재배하여도 인삼뿌리썩음병 억제에는 유의적인 효과를 나타내지 않았다.
근장과 동체직경은 들깨 재배구가 가장 크고 땅콩 재배구가 가장 작았으나 무처리와 유의적인 차이를 보이지 않았다. 주당근중은 들깨 재배구가 무처리보다 유의적으로 뚜렷이 증가되었으며, 수단그라스와 콩 재배구는 증가되었고 땅콩과 고구마 재배구는 감소되었으나 통계적 유의성은 없었다. 적변율은 윤작물 처리간에 유의적인 차이가 없었다.
논토양에서 초작 (처녀재배)과 6년근 인삼 수확 후 연작에 따른 2년생 인삼의 생육과 수량성을 비교한 결과 (Table 2) 인삼을 연작함에 따라 지상부 및 지하부 생육은 크게 감소되었는데, 감소 정도를 보면 경장, 엽장, 엽폭 등 지상부 생육은 30% 내외로 감소되어 감소폭이 상대적으로 크지 않았으나 근수량성은 80% 감소되었고 주당근중은 56% 감소되어 큰 감소 폭을 보였다. 지상부 생존율과 지하부 생존율은 각각 33%, 37% 감소되었고 근장도 21% 감소되었는데, 주당근중이나 근수량성의 감소폭 보다는 작았다. 이와 같이 연작지에서 수량이 감소되는 원인은 엽장, 엽폭 등 엽면적의 감소와 조기낙엽과 같은 지상부 생존율 저하로 광합성량이 감소되어 뿌리의 비대가 약해지고 뿌리썩음병으로 인한 결주로 지하부 생존율이 감소하여 수확주수가 크게 감소하였기 때문으로 보인다.
유기물 함량은 콩, 수단그라스의 경우 각각 10%, 8% 증가되었고 고구마, 땅콩, 들깨는 각각 7%, 5%, 2% 감소되어 큰 변화를 보이지 않았다. 질산태 질소는 식물체를 토양에 환원해준 수단그라스의 경우 318% 증가되었으며, 식물체를 토양에 환원해 주지 않은 윤작물의 경우 고구마는 70%, 콩은 57%, 땅콩은 7% 증가되었으나 들깨는 73% 감소되었는데, 수단그라스만 무처리와 유의적인 차이를 보였고 나머지 윤작물은 유의적인 차이를 보이지 않았다. Yang 등 (2011)은 4종의 녹비작물을 재배하여 토양에 환원한 결과 질산태질소는 42-76% 감소되었다고 하였다.
철 함량은 토양산도와 고도의 유의한 부의상관을 보여 토양산도가 높아지면 철 함량이 감소되는 특징을 보였다. Lee 등(2015c)은 토양산도가 낮은 논토양에서 석회를 시용하여 토양산도를 올려주면 철의 불용화로 철 흡수가 억제되어 논재배에서 많이 발생하는 갈반형 황증의 발생이 감소된다고 하였다.
칼슘은 윤작물 재배에 따라 모두 약간씩 감소되었는데, 들깨는 12%, 수단그라스는 10%, 콩은 8%, 땅콩은 6%, 고구마는 3% 감소되어 그 감소폭은 작았으며, 윤작물 간에도 유의적인 차이를 보이지 않았다. 마그네슘의 경우 수단그라스는 25%, 고구마는 10% 증가되었고 콩은 26%, 들깨는 20%, 땅콩은 7% 감소되어 윤작물에 따라 서로 다른 양상을 보였다.
윤작물별 무기양분의 증감정도를 종합해 보면 수단그라스 재배는 질산태 질소 318%, 칼륨 31%, 마그네슘 25% 증가되고 염류농도 27%, 유효인산 14%, 망간 22% 감소되는 효과를 보였다. 콩 재배는 질산태 질소 57% 증가되고 염류농도 38%, 유효인산 30%, 칼륨 31%, 마그네슘 26% 감소되는 효과를 보였다. 땅콩 재배는 칼륨 15% 증가되고 염류농도 51%, 유효인산 23%, 망간 37% 감소되는 효과를 보였다.
6년근 인삼 수확후 1년간 윤작물을 재배한 다음 토양의 미생물 함량을 분석한 결과는 Table 4와 같다. 토양의 그램 음성균과 그램 양성균의 비율은 윤작물 재배구에서 모두 무처리보다 유의적으로 증가하였다. 그램 음성균은 신선 유기물이 투여된 토양에서 우세하고 분해가 진전됨에 따라 번성하는데(Kramer and Gleixner, 2008), Kim과 Lee (2011)도 청보리 녹비투입으로 그램 음성균이 증가되었다고 하였다.
호기성/혐기성 미생물의 비율과 포화/불포화 지방산의 비율은 윤작물을 재배하면 모두 유의적으로 증가되었다. Bossio와 Scow (1998)에 의하면 토양에 유기물이 투입되면 불포화 지방산 함량이 증가된다고 하였는데, 본 시험에서도 윤작물을 재배함에 따라 불포화 지방산 함량이 증가되어 포화/불포화 지방산의 비율이 감소된 것으로 보인다.

후속연구

Oh 등 (2012)은 두과작물인 헤어리벳치를 재배하면 화본과 작물인 호밀에 비해 토양의 질소함량이 증가하고 병원성 곰팡이의 밀도가 높아져 뿌리썩음병 발생이 증가한다고 하였다. 금후 무기양분의 조절을 통한 뿌리썩음병 억제에 대해 자세한 연구가 필요할 것으로 보인다.
이와 같이 연작지에서 수량이 감소되는 원인은 엽장, 엽폭 등 엽면적의 감소와 조기낙엽과 같은 지상부 생존율 저하로 광합성량이 감소되어 뿌리의 비대가 약해지고 뿌리썩음병으로 인한 결주로 지하부 생존율이 감소하여 수확주수가 크게 감소하였기 때문으로 보인다. 본 실험에서 6년근 인삼 수확후 연작할 때 유기물 시용 등 시비를 전혀 하지 않아 질소와 칼륨 등이 적정치보다 상당히 부족한 상태이었는데 (Table 1), 이로 인해 경장, 엽장과 엽폭이 감소되었다고 볼 수도 있으나 다른 한편으로는 연작으로 페놀산 (phenolic acid)과 같은 생육억제물질이 축적되어 경장, 엽장과 엽폭이 감소되었다고 볼 수 있기 때문에 (Lee et al.,2012; Suh and Lee, 1993), 향후 이에 대한 보완적 시험이 필요할 것으로 보인다.
이와 같은 사실을 고려했을 때 작물을 연작하면 동종의 생육을 억제하는 물질 (alleochemicals)이 존재하며 (Lee et al.,2012; Suh and Lee, 1993), 윤작물을 재배함에 따라 생육억제물질이 감소되거나 토양 미생물상이 개선되어 자가중독(autotoxicity) 증상이 완화되는 것으로 보이는데 (Farooq etal., 2011; Kang et al., 2007), 향후 이에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 생각된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	인삼은 어떤 작물인가?	A. Meyer)은 수확 후 10년이 경 과된 포장에서도 연작하면 뿌리썩음병이 발생하여 연작장해가 심한 작물로 알려져 있는데 (Kang et al., 2007), 이는 뿌리썩 음병원균 (Cylindrocarpon destructans, Fusarium solani)이 단단한 후벽포자를 만들어 인삼을 재배하지 않는 토양에서도 10년 이상 생존할 수 있기 때문이다 (Cho et al.
	인삼의 연작장해를 경감하기 위한 다양한 방법들 중에서 토양훈증 방법은 어떤 단점을 갖는가?	현재 일부 농가에서 훈증제를 이용한 토양소독,작토층을 깎아내는 절토, 50 ㎝ 정도의 복토, 표토와 심토를뒤집는 심토반전 등이 이용되고 있다. 토양훈증 방법은 뿌리 썩음병원균을 사멸시킬 수 있는 가장 확실한 방법이나 토양수분이 적으면 가스 발생이 적어지고 점질토양에서는 흙덩이 발생으로 완전한 살균이 어려운 단점이 있다 (Ahn et al.,1982).
	인삼의 연작장해는 주로 무엇때문에 일어나는가?	인삼의 연작장해는 주로 뿌리썩음병에 의한 결주 증가 때문 에 일어나는데 (Kang et al., 2007; Rahman and Punja, 2005), 연작함에 따라 염류축적 등 토양 이화학성이 악화되며, 토양미생물상의 단순화로 병원성 미생물이 증가되고 감자썩이 선충 등에 의한 피해가 증가되어 뿌리썩음병에 의한 결주가 늘어나게 된다 (Lee et al.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

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용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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