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문제 정의
- 이상과 같은 상황을 고려하여 중탄산이 고농도인 관개수에 다양한 종류의 산을 혼합한 후 양액을 조제하고 ‘설향’ 딸기 모주를 재배하면서 모주생육, 자묘 발생, 그리고 식물체내 무기원소 함량에 미치는 영향을 분석하여 고농도 중탄산 피해 경감에 관한 자료를 확보하고자 본 연구를 수행하였다.
제안 방법
- 근권부 화학성 분석을 위하여 관비 2시간 후 상토 시료를 채취하였고, 시료를 포화추출법(Warncke, 1986)으로 추출한 다음 용액의 pH와 EC를 측정하였다. 추출한 용액은 0.
- 모주의 지상부 생장과 자묘 발생량은 정식 126일 후 조사하였다. 모주의 생장 조사항목은 초장, 초폭, 엽장, 엽폭, 엽수, 엽록소함량, 관부직경, 지상부 생체중 및 건물중였다.
- 처리용액은 점적호스로 공급하였으며, 기상환경 조건에 따라 타이머로 급액 횟수와 급액량을 조절하였다. 배양액 관주처리시 배수율(leaching percentage)을 20-30%로 유지하여 상토내 무기염 집적을 방지하였다. 연구기간 중 유리온실의 평균 온도는 주/야간 26°C/16°C였고, 상대습도 50-70%, 광도 330-370μmol·m-2·s-1, 그리고 평균 일장은 약 15h/day였다.
- 지제부 상단 1cm의 관부직경을 측정하였고, 생체중(지상부)을 측정한 후 80°C 건조기에서 48시간 건조시킨 후 건물중을 측정하였다. 신엽을 기준으로 3번째 잎의 엽록소 함량(엽록소 측정계: ModelSPAD502,Minolta, Japan)을 측정하였고, 모주에서 발생한 런너 길이와 개수, 그리고 런너에 착생한 첫번째와 두번째 자묘의 생체중과 건물중을 조사하여 처리구간 비교를 하였다. 전반적으로 Choi and Lee(2013)가 설명한 방법을 따라 생육을 조사하였다.
- 실험을 위한 배양액 조제에서 HCO3- 농도를 240mg·L-1으로 조절한 Hoagland 용액(Hoagland and Arnon, 1950)을 –대조구로 삼았고, 지하수와 동일한 농도의 중탄산을 포함한 처리를 +대조구(90mg·L-1)로 삼았다.
- 지제부 상단 1cm의 관부직경을 측정하였고, 생체중(지상부)을 측정한 후 80°C 건조기에서 48시간 건조시킨 후 건물중을 측정하였다.
- 처리용액은 점적호스로 공급하였으며, 기상환경 조건에 따라 타이머로 급액 횟수와 급액량을 조절하였다. 배양액 관주처리시 배수율(leaching percentage)을 20-30%로 유지하여 상토내 무기염 집적을 방지하였다.
- 추출한 용액은 0.01N 황산으로 pH가 4.5에 도달할 때까지 적정하였고, 소요된 황산 용액에 중탄산 상수인 6.1을 곱하여 중탄산 농도(mg·L-1)를 구하였다(Styer and Koranski, 1997).
- )를 대상작물로 하여 충남대학교에 위치한 유리온실에서 본 연구를 수행하였다. 코이어 더스트와 펄라이트를 7:3(v/v)으로 혼합하여 조제한 혼합상토를 가로 300cm, 세로 25cm 및 높이 20cm인 고설베드에 충진한 후 3엽기의 유묘를 상토에 정식하였다. 유묘 정식 후 60일간 지하수만 관수하여 근권부에 잔존하는 무기염을 용탈시키고, 식물체 무기원소 함량을 최저 수준으로 낮추었다.
대상 데이터
- ‘설향’ 딸기(Fragaria × ananassa Duch.)를 대상작물로 하여 충남대학교에 위치한 유리온실에서 본 연구를 수행하였다.
- 관주 시작 126일 후에 식물체의 지상부 전체를 수확하여 무기원소 함량에 대한 분석 시료로 삼았다. 식물체는 Jeong(2008)의 방법과 동일하게 수확 후 수세, 건조 및 분쇄과정을 거쳤다.
데이터처리
- 작물 생육 및 식물체내 무기물 함량에 관한 조사 및 분석결과는 Duncan의 다중검정으로 처리구간 차이를 비교하였으며, CoStat 프로그램(Ver. 6.3, CoHort Software, CA, USA)으로 통계분석을하였다.
이론/모형
- 01 NHCl 용액으로 회화된 시료를 포집한 후 K, Ca, Mg, Fe, Mn, Zn 및 Cu 함량을 분석하였다. 또한 포집된 시료에 포함된 인산농도는 Chapman and Pratt(1961)의 방법을 따라 분석하였다. 무기원소 함량은 흡광분석계(AA-7000, Shimadzu, Japan)와 분광광도계(UV MINI- 1240, Shimadzu, Japan)를 사용하여 분석하였으며, 무기물 분석의 전반적인 과정은 Choi(1994)의 방법을 따랐다.
- 또한 포집된 시료에 포함된 인산농도는 Chapman and Pratt(1961)의 방법을 따라 분석하였다. 무기원소 함량은 흡광분석계(AA-7000, Shimadzu, Japan)와 분광광도계(UV MINI- 1240, Shimadzu, Japan)를 사용하여 분석하였으며, 무기물 분석의 전반적인 과정은 Choi(1994)의 방법을 따랐다.
- 분쇄된 시료는 Kjeldahl 방법(Eastin, 1978)으로 전질소(T-N) 함량을, 그리고 500°C의 회화로에서 건식회화시키고, 0.01 NHCl 용액으로 회화된 시료를 포집한 후 K, Ca, Mg, Fe, Mn, Zn 및 Cu 함량을 분석하였다.
- 신엽을 기준으로 3번째 잎의 엽록소 함량(엽록소 측정계: ModelSPAD502,Minolta, Japan)을 측정하였고, 모주에서 발생한 런너 길이와 개수, 그리고 런너에 착생한 첫번째와 두번째 자묘의 생체중과 건물중을 조사하여 처리구간 비교를 하였다. 전반적으로 Choi and Lee(2013)가 설명한 방법을 따라 생육을 조사하였다.
성능/효과
- 9 개체로 조사되었고, 관개수에 대한 산처리가 자묘 발생에 뚜렷한 효과가 있음을 알 수 있었다. 1차 자묘 생체중은 질산+인산 처리구에서 68.6g으로 가장 무거웠으며, +대조구, 질산, 인산, 황산 및 salicylicacid 처리가 각각 53.3, 57.2, 56.3, 57.9 그리고 56.1g으로 조사되었지만 이들 처리들은 통계적인 차이가 인정되지 않았다. 그러나 –대조구는 1차 자묘 생체중이 45.
- Table 2에 나타낸 바와 같이 –대조구에 비해 모든 산 처리구에서 자묘의 생육이 우수하였으며, 특히 질산+인산 처리구에서 가장 우수한 생육을 보였다.
- 모주의 지상부 생장과 자묘 발생량은 정식 126일 후 조사하였다. 모주의 생장 조사항목은 초장, 초폭, 엽장, 엽폭, 엽수, 엽록소함량, 관부직경, 지상부 생체중 및 건물중였다. 지제부 상단 1cm의 관부직경을 측정하였고, 생체중(지상부)을 측정한 후 80°C 건조기에서 48시간 건조시킨 후 건물중을 측정하였다.
- 본 실험을 위한 지하수는 pH 6.7, EC 0.23dS·m-1, HCO3- 90mg·L-1, 그리고 무기이온 농도는(mg·L-1) NO3-N 10.2, Na 11.8, K 0.5, Ca 22.8, Mg 2.2 및 SO4 12.6의 화학적 특성을 갖는 것으로 분석되었다.
- 본 연구에서 Hanan(1998)과 Nelson(2003)이 제시한 혼합상토의 적정 pH 영역(5.6-6.2) 보다 산을 처리한 구의 pH가 약간 낮았지만 모주 생육과 자묘의 발생 및 생장이 –대조구 보다 우수하였다.
- 산 처리 2주 후부터 처리구간 차이가 나타나기 시작하였으며, 처리 126일 후 –대조구와 살리실산 처리구는 8.2와 7.3으로 상승하였지만 질산, 인산, 황산 및 질산+인산 처리구는 각각 5.5, 5.4, 5.3 및 5.5로 낮아졌다.
- 산을 처리한 120일 동안 모주 1식물체당 발생한 자묘수는 –대조구가 13개체였지만 질산, 인산, 황산, 질산 + 인산 및 살리실산 처리구에서는 각각 19.4, 20.1, 18.6, 22.4 및 18.9 개체로 조사되었고, 관개수에 대한 산처리가 자묘 발생에 뚜렷한 효과가 있음을 알 수 있었다.
- K 함량은 질산 + 인산 처리구에서 가장 높았지만 –대조구, 질산, 인산 및 황산 처리구에서 비슷했으나 살리실산과 +대조구에서 통계적으로 유의하게 낮았다. 식물체 Ca 함량은 +대조구와 질산 처리구에서 높았고, 인산, 황산, 질산+인산, 그리고 살리실산 처리구 간에는 유사한 함량으로 분석되었으며, -대조구에서 가장 낮았다. Mg 함량은 +대조구, 질산+인산, 그리고 살리실산 처리구가 높았고, 나머지 처리구에서는 비슷한 함량으로 분석되었다.
- 코이어 더스트와 펄라이트를 7:3(v/v)으로 혼합하여 조제한 혼합상토를 가로 300cm, 세로 25cm 및 높이 20cm인 고설베드에 충진한 후 3엽기의 유묘를 상토에 정식하였다. 유묘 정식 후 60일간 지하수만 관수하여 근권부에 잔존하는 무기염을 용탈시키고, 식물체 무기원소 함량을 최저 수준으로 낮추었다. 본 실험을 위한 지하수는 pH 6.
- 이상의 결과는 ‘설향’ 딸기 모주와 자묘의 생육이 –대조구(240mg·L-1 HCO3-) 비해 모든 산 처리구에서 우수하였으며, 특히 질산+인산 처리구의 생육이 가장 우수할 뿐만 아니라, 식물체내 다량 및 미량원소 함량이 높음을 나타낸다.
- 잎의 엽록소 함량은 +대조구와 질산+인산 처리구가 다른 산 처리구 또는 –대조구 보다 통계적으로 유의하게 높았으며, 질산, 인산 및 황산의 세 처리간에는 차이가 인정되지 않았고, -대조구는 다른 모든 처리를 보다 유의하게 낮았다.
- 중탄산 농도가 240mg·L-1인 –대조구에 비해 관개수에 산을 처리한 모든 처리구에서 초폭이 상대적으로 넓었지만 산 처리구 중 황산처리구는 질산+인산 처리구보다 유의하게 엽폭이 좁았다.
후속연구
- 살리실산 처리구는 중탄산을 중화시키기 위한 산의 양을 정확하게 조절하였음에도 불구하고 pH가 상승하였고, 이는 다른 산에 비해 입상형인 살리실산의 효과가 낮음을 의미한다. 그러나 구체적인 원인에 관해서는 보완 연구가 필요하다고 판단한다.
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