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문제 정의
- 위와 같은 내용을 배경으로 산성 혼합상토를 조제하고, pH 조절을 위해 기비로 혼합되는 고토석회의 시비수준을 변화시킨 후 ‘싼타’ 딸기를 재배하면서 중탄산 피해 경감에 미치는 영향을 구명하고자 본 연구를 수행하였다.
- 중탄산이 고농도인 수경재배용 원수의 피해를 경감시키기 위한 목적으로 혼합상토의 pH를 조절할 때 영양번식중인 ‘싼타’ 딸기의 생장에 미치는 영향을 구명하기 위하여 본 연구를 수행하였다.
제안 방법
- 2주간관수 후 3매의 신엽을 남긴 채 하위엽을 제거하고, 중탄산 농도를 240mg·L-1로 조절한 Hoagland 용액(Raviv와 Lieth, 2008)을 조제하여 점적호스로 공급하였다.
- 모주의 지상부 생육조사를 위한 항목 및 조사 방법은 Lee 등(2014)과 Lee 등(2016)의 방법에 준하여 초장, 초폭, 엽장, 엽폭, 엽수, 엽록소 함량, 관부직경, 지상부 생체중 및 건물중 이었다. 관부직경은 지제부 상단 1cm를 측정하였고, 지상부 생체중을 측정한 후 건조기에서 80℃, 48시간 말린 후 건물중을 측정하였다. 엽록소 함량은 완전히 전개된 3번째 신엽을 기준으로 엽록소 측정계(Model SPAD-502, Minolta, Japan)를 사용하여 측정하였다.
- 2주간관수 후 3매의 신엽을 남긴 채 하위엽을 제거하고, 중탄산 농도를 240mg·L-1로 조절한 Hoagland 용액(Raviv와 Lieth, 2008)을 조제하여 점적호스로 공급하였다. 기상환경 조건에 따라 타이머로 급액 횟수와 급액량을 조절하였으며 배양액을 관주처리할 때 배수율(leaching percentage)을 20-30%로 유지하였다. 연구기간 중 평균 주/야간 온도는 26℃/16℃였고, 상대습도는 30-70%, 오후 2시를 기준으로 한 광도는 330-370μmol·m-2·s-1, 평균일장은 약 15h·day였다.
- 상토의 화학성 분석을 위해 매 2주 간격으로 양액처리 2시간 후 상토 표면을 제거하고 식물체 근부 주변의 3곳을 채취, 혼합하여 포화추출법(Warncke, 1986)으로 추출하였다. 이 용액의 pH와 EC를 측정(WM-22EP,DKK-TOA, Japan)하고, 이온 크로마토그래피(883 Basic IC Plus Metrohm, Switzerland)를 사용한 무기이온 농도를 분석하였다.
- 생체중과 건물중을 포함한 모주의 생육은 1, 2 및 3g·L-1 처리구가 우수하였고, 0(무처리) 및 4g·L-1 처리구에서 저조하였다.
- 은 비료로서의 역할을 한다. 실험 시작 전 관개수에 존재하는 중탄산이 상토의 pH를 높이므로 Ca과 Mg을 공급하기 위한 최소한의 고토석회를 혼합하여도 작물 생육에 큰 문제가 없을 것으로 예상하고 본 실험을 시작하였었다. 즉, pH가 낮은 혼합상토로 인해 잠산성과 활산성의 양이 높게 유지되고, 배양액에 중탄산 농도가 높아도 pH가 과도하게 상승하지 않을 것이라고 예상한 바 있다.
- 연구수행을 위해 피트모스와 수피를 5:5(v/v)로 혼합한 산성상토를 조제하였고, 조제된 상토의 pH를 교정하기 위해 혼합하는 고토석회[CaMg(CO3)2]의 양을 0(무처리), 1, 2, 3 및 4g·L-1로 조절하였다.
- 관부직경은 지제부 상단 1cm를 측정하였고, 지상부 생체중을 측정한 후 건조기에서 80℃, 48시간 말린 후 건물중을 측정하였다. 엽록소 함량은 완전히 전개된 3번째 신엽을 기준으로 엽록소 측정계(Model SPAD-502, Minolta, Japan)를 사용하여 측정하였다. 자묘의 생장은 모주에서 발생한 런너의 길이, 런너의 개수, 모주 당 발생한 총 자묘수, 그리고 첫번째 자묘의 생체중과 건물중을 측정하여 처리구간 차이를 비교하였다.
- 예상했던 바와 같이 본 연구의 0g·L-1 처리구는 고토석회가 혼합되지 않아 pH가 생육에 적절한 범위까지 상승하지 못하였을 뿐만 아니라 Ca와 Mg도 공급되지 않아 생육이 저조하였다.
- 상토의 화학성 분석을 위해 매 2주 간격으로 양액처리 2시간 후 상토 표면을 제거하고 식물체 근부 주변의 3곳을 채취, 혼합하여 포화추출법(Warncke, 1986)으로 추출하였다. 이 용액의 pH와 EC를 측정(WM-22EP,DKK-TOA, Japan)하고, 이온 크로마토그래피(883 Basic IC Plus Metrohm, Switzerland)를 사용한 무기이온 농도를 분석하였다. 추출한 용액의 중탄산 농도는 0.
- 이 후 중탄산 농도가 240mg·L-1로 조절된 Hoagland 용액을 공급하면서 모주와 자묘의 생육, 상토의 화학성 변화, 그리고 식물체의 무기원소 함량을 조사 및 분석하였다.
- 엽록소 함량은 완전히 전개된 3번째 신엽을 기준으로 엽록소 측정계(Model SPAD-502, Minolta, Japan)를 사용하여 측정하였다. 자묘의 생장은 모주에서 발생한 런너의 길이, 런너의 개수, 모주 당 발생한 총 자묘수, 그리고 첫번째 자묘의 생체중과 건물중을 측정하여 처리구간 차이를 비교하였다.
- 정식한 유묘는 2주간 비료를 포함하지 않은 지하수만 관수하였으며, 지하수는 EC 0.23dS·m-1, pH 6.7, HCO3-90mg·L-1, 그리고 주요 무기원소 농도(mg·L-1)는 K 0.5, Ca 22.8, Mg 2.2, Na 11.8, NO3-N 10.2, SO4 12.6였다.
- 조제된 상토의 pH 조절을 위한 고토석회[CaMg(CO3)2] 혼합량을 0(무처리), 1, 2, 3 및 4g·L-1로 수준을 다르게 조절하였고, 고토석회 이외의 필수원소를 공급하기 위한 비료의 종류 및 양은 Lee 등(2014)이 보고한 바와 같이 다량원소(mM: 12 NO3--N, 3 NH4+-N, 1 PO4--P, 6 K+, 5Ca2+, 2 Mg2+ 및 2 SO42--S)와 미량원소(μM: 20 B, 0.5 Cu, 20 Fe, 10 Mn, 0.5 Mo 및 4 Zn)로 동일하였다.
대상 데이터
- 5g을 정량하여 Kjeldahl 방법(Eastin, 1978)으로 분석하였다. Ca, Mg, Fe, Mn, Zn 및 Cu 함량을 분석하기 위해 500℃의 회화로에 시료를 정량한 후 건식회화시키고, 0.01N HCl로 회화된 시료를 포집하였다. 이들 원소는 원자흡광분석계(AA-7000, Shimadzu, Japan)로 분석하였고, P는 포집된 시료를 이용하여 Carter (1993)의 방법을 따라 분광광도계(UVMINI-1240, Shimadzu, Japan)를 사용하여 470nm에서 비색정량하였다.
- 식물체의 무기원소 함량분석은 정식 140일 후에 수확한 지상부 전체를 대상으로 하였다. 분석시료는 수확한 식물체를 세척하고 건조한 후 분쇄하여 사용하였다. 전질소(T-N) 함량은 분쇄된 시료 0.
- 비료를 포함한 상토는 충남대학교에 위치한 유리온실 내에 설치된 딸기재배용 고설베드에 충전하고, 본엽 3매의 ‘싼타’ 딸기(Fragaria × ananassa Duch.)를 정식하였다.
- 식물체의 무기원소 함량분석은 정식 140일 후에 수확한 지상부 전체를 대상으로 하였다. 분석시료는 수확한 식물체를 세척하고 건조한 후 분쇄하여 사용하였다.
- 실험을 위해 강산성 물질인 피트모스(Shinsung Mineral, Jincheon, Korea)와 소나무 수피(Keumjeongwon, Yeongi, Korea)를 5:5(v/v)로 혼합한 상토를 조제하였고, 고토석회를 혼합하기 전 화학적 특성을 분석한 결과 EC0.46dS·m-1, pH 4.07, CEC 91.3cmol+·kg-1였다.
데이터처리
- 식물 생육 조사 및 무기물 함량의 분석결과는 Duncan의 다중검정으로 처리구간 차이를 비교하였다. 통계분석은 CoStat 프로그램 Ver.
- 식물 생육 조사 및 무기물 함량의 분석결과는 Duncan의 다중검정으로 처리구간 차이를 비교하였다. 통계분석은 CoStat 프로그램 Ver. 6.3(CoHort Software, CA, USA)으로 수행하였다.
이론/모형
- 모주의 지상부 생육조사를 위한 항목 및 조사 방법은 Lee 등(2014)과 Lee 등(2016)의 방법에 준하여 초장, 초폭, 엽장, 엽폭, 엽수, 엽록소 함량, 관부직경, 지상부 생체중 및 건물중 이었다. 관부직경은 지제부 상단 1cm를 측정하였고, 지상부 생체중을 측정한 후 건조기에서 80℃, 48시간 말린 후 건물중을 측정하였다.
- 01N HCl로 회화된 시료를 포집하였다. 이들 원소는 원자흡광분석계(AA-7000, Shimadzu, Japan)로 분석하였고, P는 포집된 시료를 이용하여 Carter (1993)의 방법을 따라 분광광도계(UVMINI-1240, Shimadzu, Japan)를 사용하여 470nm에서 비색정량하였다.
- 분석시료는 수확한 식물체를 세척하고 건조한 후 분쇄하여 사용하였다. 전질소(T-N) 함량은 분쇄된 시료 0.5g을 정량하여 Kjeldahl 방법(Eastin, 1978)으로 분석하였다. Ca, Mg, Fe, Mn, Zn 및 Cu 함량을 분석하기 위해 500℃의 회화로에 시료를 정량한 후 건식회화시키고, 0.
성능/효과
- 고토석회 0 및 4g·L-1 처리구에서 생리장해 증상이 나타났으나, 1, 2 및 3g·L-1 처리구에서는 비교적 우수한 생육을 보였다.
- 즉, 고토석회에서 용해된 Ca2+ 및 Mg2+의 농도가 증가하므로써 K+의 흡수량이 감소해 근권부의 K 농도가 높아진 원인이 되었다고 판단한다. 고토석회 시비량이 증가할수록 Ca2+ 및 Mg2+ 농도가 증가하였는데, 이는 고토석회에서 용해된 Ca2+ 및 Mg2+ 이온의 양이 증가했기 때문이라고 판단하나 음이온인 PO43-와 SO42-의 농도는 일정한 경향을 보이지 않았다.
- 4와 같다. 근권부의 K+ 농도는 모든 처리구에서 완만하게 상승하였으며, 고토석회 시비량이 증가할수록 높아지는 경향을 보였다. 이는 혼합상토의 양이온교환 부위에 흡착되어있던 K+이 고토석회로부터 용해된 Ca2+에 의해 치환되었고(Bunt, 1988), 식물체에 의한 흡수과정에서 양이온 간 길항작용(Marschner, 2012)이 발생하였다고 판단하였다.
- 상토의 중탄산 농도는 모든 처리구에서 상승하는 경향을 보였으며, 특히 4g·L-1 처리구가 가장 높았다.
- 이상의 결과를 요약하면 중탄산 농도가 높은 원수를 이용하여 ‘싼타’ 딸기를 수경재배할 때 피트모스+수피(5:5, v/v)의 산성 혼합상토에 고토석회 1 및 2g·L-1을 기비로 혼합하는 것이 모주 및 자묘의 생장, 식물체 무기물 함량 그리고 상토의 화학성 변화에 유리하다고 판단하였다.
- 이상의 내용을 종합할 때 원수의 중탄산 농도가 높아 발생하는 피해를 경감하기 위해서는 pH가 약 4인 산성 상토를 조제한 후 기비로서 고토 석회를 2g 혼합한 후 ‘싼타’ 딸기를 육묘하는 것이 바람직하다고 판단하였다.
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