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문제 정의
- 본 연구에서는 민간에서 유기농자재로 많이 사용하고 있으나 그 효능이나 특성에 대해서 잘 알려져 있지 않은 휴믹산과 풀빅산을 고추 육묘에서부터 생육기까지 처리하였을 때 고추의 생육과 수량에 미치는 영향을 조사하여 휴믹물질의 유기농업적 활용 연구에 기초자료를 제공하고자 한다.
제안 방법
- 시험에 사용한 고추 품종은 본 실험실에서 실내 및 농가포장시험을 통해 유기농 적합 고추 품종 중의 하나로 선발한 극조생종이며, 역병과 바이러스 저항성 품종인 역강홍장군 고추(신젠타종묘, 한국)를 종자회사에서 구입하여 사용하였다. 2016년 2월 20일경 고추종자를 72공 육묘포터에 파종 전 휴믹산 원액(Canadian HNC, 캐나다)을 0.05%, 0.1%, 0.2%, 0.4%, 1.0%로 희석하여 ㈜ 서울바이오의 원예용 바로커 상토(코코피트 40%, 피트모스 30%, 펄라이트, 버미쿨라이트, 제올라이트는 각각 10%로 조성)에 5분간 침지 처리하였다. 고추종자 파종 후, 4월 10일경 본엽이 4~5매 정도 되었을 때 50공 육묘포터에 이식하여 발근을 촉진하였으며, 육묘시 생육단계를 나누어 4회에 걸쳐 일반시비방법에 준하여 관리하였다.
- 5 m 넓이로 이랑을 만들었고, 5월 초에 다시 경운하여 이랑을 만든 후 흑색비닐로 피복하였다. 5월 10일에 1.5 m 간격으로 만들어진 이랑 위에 2열로 80일간 육묘한 역강홍장군 고추(Capsicum annuum L.)를 주간거리 40 cm로 정식하였다.
- 휴믹산 농도별 고추종자 파종 전 상토처리에 의한 고추발아율 및 유묘기간의 생육은 각 휴믹산 농도별로 20주씩 3반복으로 조사하였다. 고추의 초장은 지제부에서 최장엽의 선단까지의 길이, 과수는 수확된 고추의 개수를 조사하였다.
- 고추재배 토양에 휴믹산 처리 후 토양내 세균의 밀도변화에 미치는 영향을 조사하고자 휴믹산처리농도별로 토양을 채취하여 1g당 세균의 밀도를 조사하였다, 세균의 밀도 조사방법은 생토 10g을 일정한 고추재배 토양의 근권에서 채취한 다음 그늘에서 건조한 후 그 중 10g을 90 mL의 멸균 증루수가 들어 있는 삼각플라스크에 넣고 150 rpm에서 1시간 정도 교반한 후 10분간 정체하였다.
- 0%로 희석하여 ㈜ 서울바이오의 원예용 바로커 상토(코코피트 40%, 피트모스 30%, 펄라이트, 버미쿨라이트, 제올라이트는 각각 10%로 조성)에 5분간 침지 처리하였다. 고추종자 파종 후, 4월 10일경 본엽이 4~5매 정도 되었을 때 50공 육묘포터에 이식하여 발근을 촉진하였으며, 육묘시 생육단계를 나누어 4회에 걸쳐 일반시비방법에 준하여 관리하였다. 5월 20일(70일 묘)에 충남 서산 농가포장에 재식거리는 40cm 이량 넓이 120㎝, 주간거리 65cm로 2열로 대조식으로 심었다.
- 고추재배 토양에 휴믹산 처리 후 토양내 세균의 밀도변화에 미치는 영향을 조사하고자 휴믹산처리농도별로 토양을 채취하여 1g당 세균의 밀도를 조사하였다, 세균의 밀도 조사방법은 생토 10g을 일정한 고추재배 토양의 근권에서 채취한 다음 그늘에서 건조한 후 그 중 10g을 90 mL의 멸균 증루수가 들어 있는 삼각플라스크에 넣고 150 rpm에서 1시간 정도 교반한 후 10분간 정체하였다. 그 중에서 1ml를 1/10씩 멸균증류수에 희석한 다음 TSA(Typtic Soy Agar, Difco, USA)배지와 NA(Nutrient Agar, Difco, USA)배지에 200 uL씩 배지 표면에 4 플레이트씩 도발하였다. 도말한 후 25℃ 항온인큐베이터(VS-3250Di, Vision Scientific Co.
- 도말한 후 25℃ 항온인큐베이터(VS-3250Di, Vision Scientific Co., Korea)에서 48시간 배양한 후에 형성된 균의 균총수를 계수하였다.
- 토양의 EC와 pH 및 미생물상 분석을 위한 토양시료는 고추 생육 성기인 7월 하순에 직경 10 cm 토양 시료 채취기를 이용하여 고추 포기 사이의 중간 위치에서 10 cm 깊이로 채취하였으며, 시험구당 3개 지점에서 채취된 시료를 완전히 혼합한 다음 2 mm 체로 걸러서 거친 유기물과 자갈을 제거한 후 일부는 -80℃ 냉동고 및 4℃ 냉장고에 보관하고, 나머지는 상온에 보관하면서 분석에 사용하였다. 상온에 보관된 토양 시료를 이용하여 화학 특성을 분석하였다. 풍건한 토양과 증류수를 1:5의 비율로 혼합하여 30분간 진탕시킨 후, pH 미터(Radiometer M-92, Denmark)와 전기전도도(YSI-32, Yellow Springs, OH, USA)로 pH와 EC를 측정하였다.
- 유기농 고추 건전 육묘 기술을 개발하고자 천연광물 추출물인 휴믹산을 0.05~1%를 희석하여 바로 커상토에 처리한 후, 시험에 사용한 역강홍장군 품종에 대한 유묘기 생육촉진효과를 조사하였다. 휴믹산 희석농도별로 역강홍장군 고추의 발아율에 미치는 영향을 조사하였더니, 무처리에 비해 휴믹산 0.
- 유기농 고추 건전 육묘 기술을 개발하고자 천연광물 추출물인 휴믹산을 0.05~1%를 희석하여 바로커상토에 처리한 후, 역강홍장군 품종에 대한 발아율 및 유묘기, 생육기, 수확기의 생육과 수량을 조사하였다.
- 상온에 보관된 토양 시료를 이용하여 화학 특성을 분석하였다. 풍건한 토양과 증류수를 1:5의 비율로 혼합하여 30분간 진탕시킨 후, pH 미터(Radiometer M-92, Denmark)와 전기전도도(YSI-32, Yellow Springs, OH, USA)로 pH와 EC를 측정하였다.
- 휴믹산 농도별 고추종자 파종 전 상토처리에 의한 고추발아율 및 유묘기간의 생육은 각 휴믹산 농도별로 20주씩 3반복으로 조사하였다. 고추의 초장은 지제부에서 최장엽의 선단까지의 길이, 과수는 수확된 고추의 개수를 조사하였다.
- 2로 나타났다. 휴믹산 희석용액을 상토에 처리시 각 농도별로 육묘트레이를 휴믹산 희석액에 5분간 침지하여 처리하였으며, 고추 정식 후 30일 간격으로 4회에 걸쳐 토양에 관주 처리하였으며 처리량은 고추 한주 당 30 mL 씩 분주하였다.
대상 데이터
- 2016년 4월 15일경에 미리 경운·정지가 된 시험포장에 농가에서 자가제조한 유기물 퇴비(수피 50,000 kg, 우분 200,000 kg, 왕겨훈탄 50,000 kg)를 3,000 kg 10a -1 만큼 기비로 전면살포하고 다시 로타리 정지를 한 다음 1.5 m 넓이로 이랑을 만들었고, 5월 초에 다시 경운하여 이랑을 만든 후 흑색비닐로 피복하였다.
- 고추종자 파종 후, 4월 10일경 본엽이 4~5매 정도 되었을 때 50공 육묘포터에 이식하여 발근을 촉진하였으며, 육묘시 생육단계를 나누어 4회에 걸쳐 일반시비방법에 준하여 관리하였다. 5월 20일(70일 묘)에 충남 서산 농가포장에 재식거리는 40cm 이량 넓이 120㎝, 주간거리 65cm로 2열로 대조식으로 심었다.
- 시험에 사용한 고추 품종은 본 실험실에서 실내 및 농가포장시험을 통해 유기농 적합 고추 품종 중의 하나로 선발한 극조생종이며, 역병과 바이러스 저항성 품종인 역강홍장군 고추(신젠타종묘, 한국)를 종자회사에서 구입하여 사용하였다. 2016년 2월 20일경 고추종자를 72공 육묘포터에 파종 전 휴믹산 원액(Canadian HNC, 캐나다)을 0.
- 시험에 사용한 순도 70% 수용성 휴믹산(Humic acid X, Shenzhou Humate Biotech Co., LTD, Tianjin, China)을 구입하여 물에 농도(0.05%, 0.1%, 0.2%, 0.4%, 1.0% (v/v))별로 희석하여 사용하였다. 휴믹산 희석용액의 pH와 EC범위는 Table 1과 같으며 pH의 범위는 5.
- 시험포장은 충남 서산시 강수리에 위치하였으며 전작으로 마늘을 재배한 후 녹비작물인 헤어리벳치를 15 kg 10a -1 만큼 2015년도 가을에 추파하여 이듬해 전량 예취기로 예초 후 토양에 환원하였다. 2016년 4월 15일경에 미리 경운·정지가 된 시험포장에 농가에서 자가제조한 유기물 퇴비(수피 50,000 kg, 우분 200,000 kg, 왕겨훈탄 50,000 kg)를 3,000 kg 10a -1 만큼 기비로 전면살포하고 다시 로타리 정지를 한 다음 1.
- 토양의 EC와 pH는 농업과학기술원 토양 및 식물체 분석법에 준하여 실시하였다. 토양의 EC와 pH 및 미생물상 분석을 위한 토양시료는 고추 생육 성기인 7월 하순에 직경 10 cm 토양 시료 채취기를 이용하여 고추 포기 사이의 중간 위치에서 10 cm 깊이로 채취하였으며, 시험구당 3개 지점에서 채취된 시료를 완전히 혼합한 다음 2 mm 체로 걸러서 거친 유기물과 자갈을 제거한 후 일부는 -80℃ 냉동고 및 4℃ 냉장고에 보관하고, 나머지는 상온에 보관하면서 분석에 사용하였다. 상온에 보관된 토양 시료를 이용하여 화학 특성을 분석하였다.
데이터처리
- 시험별 통계분석은 휴믹산 희석농도별로 처리하였을 경우, 고추 발아율, 고추유묘의 생육 및 수량에 비치는 영향을 비교분석하기 위해 SAS ver. 8.2(SAS Institute, Inc. 2003, Cary, NC) program을 이용하여 ANOVA분석을 하였으며, 처리평균간 비교를 위하여 Turkey’s test(P = 0.05)를 실시하였다.
이론/모형
- 토양의 EC와 pH는 농업과학기술원 토양 및 식물체 분석법에 준하여 실시하였다. 토양의 EC와 pH 및 미생물상 분석을 위한 토양시료는 고추 생육 성기인 7월 하순에 직경 10 cm 토양 시료 채취기를 이용하여 고추 포기 사이의 중간 위치에서 10 cm 깊이로 채취하였으며, 시험구당 3개 지점에서 채취된 시료를 완전히 혼합한 다음 2 mm 체로 걸러서 거친 유기물과 자갈을 제거한 후 일부는 -80℃ 냉동고 및 4℃ 냉장고에 보관하고, 나머지는 상온에 보관하면서 분석에 사용하였다.
성능/효과
- 1% 처리구가 유의적으로 역강홍장군 고추의 평균 발아율이 높은 것으로 나타났다. 0.2% 휴믹산은 무처리와 동일한 발아율을 보였으며 고농도인 0.4%와 1.0% 휴믹산 처리구의 평균 발아율은 각각 90.0%와 86.7%로 무처리보다 낮게 조사되었다[Fig. 1].
- 3) 휴믹물질의 특성은 토양이 형성된 지역의 식생, 기후, 지질 특성이나 토양층의 깊이 등에 따라 매우 다양한 조성과 물리·화학적 특성을 지닌다.
- 3),5) 피트모스로부터 추출·분리한 휴민, 휴믹산 및 풀빅산의 상대분포함량은 총유기물함량을 기준으로 각각 76%, 18%, 3%인 것으로 보고되었다.
- 고추 한 주당 평균 풋고추의 생체중은 정식 30일 후와 동일하게 0.2% 휴믹산(203.5 g plant-1) 처리구가 무처리(92.0 g plant -1)에 비해 평균 111.5 g 더 무거운 것으로 나타났다[Table 4].
- 휴믹산을 희석농도별로 처리하여 육묘한 역강홍장군 고추 유묘를 유기재배 농가 포장에 정식한지 30일 후, 각 처리별로 풋고추의 특성을 조사하였더니, 휴믹산을 처리한 고추의 초장과 풋고추의 두께와 과중이 무처리에 비해 유의적으로 더 높은 것으로 나타났다. 고추의 초장은 0.2% 휴믹산 처리구가 무처리에 비해 평균 20.7 cm 이상 생육이 우수한 것으로 나타났다. 풋고추의 두께는 휴믹산 희석농도별로 유의한 차이는 없었으나 무처리에 비해 두꺼운 것으로 나타났다.
- 선행된 연구결과들에 의하면 휴믹산이 추출된 모재의 성분에 따른 종자의 발아에 서로다른 결과를 보여주는 것으로 판단된다. 그러나 본 연구결과에서는 고추 발아 촉진을 위해 상토에 휴믹산을 분주한 후 고추 종자를 파종했을 때 고추의 발아가 촉진되는 것으로 나타나 유묘기에 적은 양의 휴믹산만으로도 고추종자의 발아를 향상시킬 수 있을 것으로 생각한다.
- 36) 혐기성 환경에서 휴믹산은 다양한 박테리아에 의한 전자 수용체 또는 전자 셔틀로 사용되는 것으로 보고하였다. 또한 호기성 환경의 경우, 휴믹물질에 대한 노출은 일반적으로 신진 대사 활동 및 유기 오염 물질 화합물의 생분해에 다양한 영향을 미치는 것으로 나타났다.37),38),39)
- 본 연구결과에서도 고추 발아에서 유묘기간 동안 휴믹산의 처리농도에 따라 고추의 생육기간 중에 생육 촉진 및 억제를 하는 효과를 관찰할 수 있어 한번의 휴믹산 처리가 오랜 기간 동안 작물의 생리나 생육에 작용할 수 있으며 휴믹산의 농도에 따라 유묘기 기간에도 생육에 영향을 주는 것으로 생각된다.
- 특히 0.4%와 1.0% 휴믹산 처리구의 풋고추 평균 과수가 각각 35.2개와 29.1개로 가장 많은 것으로 나타났다[Table 3].
- 특히 1.0% 휴믹산을 토양관주 처리한 토양의 EC는 2.84±0.4 dS m -1로 무처리(0.92±0.5 dS m-1)에 비해 평균 1.92 dS m -1 만큼증가한 것으로 조사되어 휴믹산 처리가 토양의 EC변화에 크게 영향을 주는 것으로 나타났다[Table 5].
- 0%)에서는 무처리에 비해 생육이 오히려 감소하는 것으로 조사되었다. 특히, 0.2% 휴믹산 처리구가 유의적으로 역강홍장군 고추의 평균 초장(97.6 cm), 엽수(84.7개) 및 생체중(128.1 g plant -1)이 가장 높은 것으로 나타났다[Table. 2].
- 특히, 고추 한 주당 평균 풋고추의 무게는 0.2% 휴믹산(50.3 g plant -1) 처리구가 무처리(28 g plant -1)에 비해 78.5% 더 무거운 것으로 조사되어 수량 증가의 요인으로 작용할 것으로 생각된다[Table 3].
- 4 kg plant -1)가 높은 것으로 나타났다. 특히, 휴믹산 처리농도 중에서 0.2%와 0.1% 휴믹산 처리구의 고추 총무게가 각각 9.3 kg plant -1, 8.6 kg plant -1로 다른 처리농도에 비해 높은 것으로 나타났다[Fig. 2].
- 7 cm 이상 생육이 우수한 것으로 나타났다. 풋고추의 두께는 휴믹산 희석농도별로 유의한 차이는 없었으나 무처리에 비해 두꺼운 것으로 나타났다. 특히, 고추 한 주당 평균 풋고추의 무게는 0.
- 2% 휴믹산 처리구의 고추 초장이 유의적으로 가장 길었다[Table 4]. 풋고추의 평균 과수는 무처리에 비해 모든 농도의 휴믹산 처리구에서 유의적으로 높았으며 0.2%, 0.1%, 0.05% 휴믹산 처리구의 풋고추 과수는 유의적으로 차이가 없었다. 특히 0.
- 휴믹산 처리 고추 유묘 정식 30일 후 고추 유묘 생육에 미치는 영향을 조사하였더니, 저농도(0.05%)이거나 고농도(1.0%)에서는 무처리에 비해 생육이 감소되었으나 0.2% 휴믹산 처리구는 유의적으로 고추의 평균 초장(97.6 cm), 엽수(84.7개) 및 생체중(128.1 g/plant)이 증가하였다. 휴믹산을 처리한 고추의 초장과 풋고추의 두께와 과중이 무처리에 비해 유의적으로 높은 것으로 나타났다.
- 휴믹산 희석농도별 토양관주 처리 60일 후, 0.2% 휴믹산 처리구의 고추 초장이 유의적으로 가장 길었다. 풋고추의 평균 과수는 0.
- 휴믹산 희석농도별 토양관주 처리 60일 후, 각 처리별로 풋고추의 특성을 조사하였더니, 고추의 초장은 1.0% 고농도의 휴믹산 처리구를 제외하고 무처리에 비해 고추의 평균 초장이 모두 길었다. 휴믹산 처리농도 중에서 0.
- 휴믹산 희석농도별 토양관주 처리 후, 4회 수확한 고추의 무게와 처리별 평균 무게를 비교하였더니, 고농도의 1.0% 휴믹산 처리구를 제외하고 무처리에 비해 고추의 총무게(5.8 kg plant-1)와 평균 무게(1.4 kg plant -1)가 높은 것으로 나타났다.
- 휴믹산 희석농도별 토양관주 처리 후, 고농도의 1.0% 휴믹산 처리구를 제외하고 무처리에 비해 고추의 총무게(5.8 kg plant-1)와 평균 무게(1.4 kg plant-1)가 높은 것으로 나타났으며 0.2%와 0.1% 휴믹산 처리구의 고추 총무게가 각각 9.3 kg plant -1, 8.6 kg plant -1로 다른 처리농도에 비해 높았다.
- 휴믹산 희석농도별로 역강홍장군 고추 유묘 생육에 미치는 영향을 조사하였더니, 무처리에 비해 휴믹산 희석 농도가 0.1~0.4%에서 고추유묘의 생육이 유의적으로 증가하였으며, 저농도(0.05%)이거나 고농도(1.0%)에서는 무처리에 비해 생육이 오히려 감소하는 것으로 조사되었다. 특히, 0.
- 휴믹산 희석농도별로 역강홍장군 고추의 발아율에 미치는 영향을 조사하였더니, 0.2% 휴믹산은 무처리와 동일한 발아율을 보였으며 고농도인 0.4%와 1.0% 휴믹산 처리구의 평균 발아율은 각각 90.0%와 86.7%로 무처리보다 낮게 조사되었다.
- 05~1%를 희석하여 바로 커상토에 처리한 후, 시험에 사용한 역강홍장군 품종에 대한 유묘기 생육촉진효과를 조사하였다. 휴믹산 희석농도별로 역강홍장군 고추의 발아율에 미치는 영향을 조사하였더니, 무처리에 비해 휴믹산 0.05~0.1% 처리구가 유의적으로 역강홍장군 고추의 평균 발아율이 높은 것으로 나타났다. 0.
- 1 g/plant)이 증가하였다. 휴믹산을 처리한 고추의 초장과 풋고추의 두께와 과중이 무처리에 비해 유의적으로 높은 것으로 나타났다.
- 휴믹산을 희석농도별 토양관주 처리 60일 후, 토양 pH와 EC에 미치는 영향을 조사하였더니, 휴믹산의 농도가 0.05%에서 1.0%로 증가함에 따라 고추재배 토양의 pH와 EC도 증가하는 것으로 나타났다[Table 4]. 특히 1.
- 휴믹산을 희석농도별 토양관주 처리 60일 후, 토양내 세균의 밀도에 미치는 영향을 조사하였더니, 분리 배지에 따라 차이는 있으나 휴믹산을 토양관주 처리한 토양의 세균 밀도가 무처리에 비해 유의적으로 더 증가하였다. 특히 휴믹산 처리 중에서 0.
- 휴믹산을 희석농도별 토양관주 처리 60일 후, 휴믹산 처리 중에서 0.2% 휴믹산 처리구에서 토양의 세균 밀도가 3.5배 더 높게 나타났다. 휴믹산을 희석농도별 토양관주 처리 60일 후, 휴믹산의 농도가 0.
- 5배 더 높게 나타났다. 휴믹산을 희석농도별 토양관주 처리 60일 후, 휴믹산의 농도가 0.05%에서 1.0%로 증가함에 따라 고추재배 토양의 pH와 EC도 증가하는 것으로 나타났다.
- 휴믹산을 희석농도별로 처리하여 육묘한 역강홍장군 고추 유묘를 유기재배 농가 포장에 정식한지 30일 후, 각 처리별로 풋고추의 특성을 조사하였더니, 휴믹산을 처리한 고추의 초장과 풋고추의 두께와 과중이 무처리에 비해 유의적으로 더 높은 것으로 나타났다. 고추의 초장은 0.
후속연구
- 본 연구결과에서도 휴믹산의 처리농도와 시간의 경과에 따라 고추의 생육 및 수량에 차이가 있는 것으로 나타나 휴믹산의 다양한 작용기작에 대한 추가적인 연구가 필요하지만 휴믹산의 적정한 처리농도에 따라 작물별의 생육기별로 작물의 생육 촉진 및 수량증가에 기여할 것으로 생각한다.
- 본 연구에서 처리한 휴믹산의 농도가 증가할 수로 고추재배 포장의 물리·화학적 특성에 의해 토양의 완충능력이 개선되어 휴믹산 처리구의 토양내 세균의 밀도증가뿐만 아니라 pH와 EC도 유의적으로 증가하여 휴믹물질을 다량 포함한 유기물 자원을 처리하는 것이 토양의 생물상, 물리성 및 이화학성 개선으로 고추생육 개선에 도움이 될 것으로 생각된다.
- 본 연구에서도 너무 낮은 농도이거나 고농도의 휴믹산을 처리했을 때 고추의 생육이 감소하는 것으로 나타나 유기성 혼합물인 휴믹산이 작물생육조절제로 사용될 수 있으므로 작물별로 처리농도에 대한 연구가 필요할 것으로 생각된다.
- 본 연구에서도 휴믹산의 처리농도에 따라 처리구 토양내 세균의 밀도가 증가하는 것으로 나타났으나 유용미생물이 증가한 것인지 전체적인 세균의 종 다양성이 증가한 것인지 부가적인 연구가 필요할 것으로 생각된다.
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