서 언

접목선인장은 삼각주(Hylocereus trigonus Haw.) 대목 에 비모란(Gymnocalycium mihanovichii var. friedrichii Werd.), 산취(Chamaecereus silvestrii f. variegate Hort.) 등을 접목한 것을 말한다. 우리나라 선인장 재배면적은 64ha로 그 중 접목선인장은 21ha를 차지하고 있으며 (MIFAFF, 2012), 연간 383만$ 정도가 네덜란드, 미국 등 23개국으로 수출되고 있다(KATC 2013). 수출용 접 목선인장은 관행적으로 모래와 축분을 혼합한 상토를 이 용하여 재배하는데, 지하부 줄기썩음병, 무름병 등 연작 피해(Chang et al. 1998; Hyun et al. 1998)로 상품화 율이 낮고 많은 노동력이 투입되어 생산비 증가의 원인 이 되고 있다. 그 동안 접목선인장의 생산성 향상과 생 력화를 위해 경기도농업기술원 선인장연구소에서 생력트 레이를 개발함으로써 토경재배의 문제점을 어느 정도는 해소하는데 기여해왔다(Cho et al. 2005). 그러나 생력 트레이를 이용한 토경재배는 재배노력 절감과 연작피해 방지 등의 문제점들을 완전히 해결하지 못하여 그 대안 으로 수경재배기술 연구가 수행되었는데, 초기에는 접목 선인장 비모란에 적합한 배양액과 배지선발 및 적정 배 양액 공급횟수 구명 등을 통해 고형배지경 재배기술이 개발된 바 있다(Hong et al. 1998; Park 1998). 고형배 지경은 줄기썩음병이 거의 발생하지 않는 장점이 있으 나, 배지비용, 배지 조제 및 교체, 수확노력 및 배지의 염류집적과 배지 재사용을 위한 살균방법 등 문제점을 가지고 있었다(Hong et al. 1998; Park et al. 1999; Yoo et al. 2008). 이러한 수경재배의 문제점을 보완하 기 위한 방법으로 기 개발된 토경재배용 생력트레이를 활용해 무배지 수경재배 연구가 수행되었다(Hong et al. 2009). 생력트레이는 식재공 주변에 지지봉이 있어 식물 을 상토에 심지 않고도 식물체를 지지할 수 있어 Ebb & flow (EBB) 베드와 샌드위치 판넬 베드에서 배지 없 이 양액을 공급하면서 재배할 수 있다(Gu et al. 2007). 관수공이 존재하는 8mm 높이의 생력트레이를 이용한 비 모란 무배지 수경재배시 배양액은 1일 3회 15분씩 담 액공급하는 것이 발근에 양호하며 생육에 유리하였다고 하였으나(Hong et al. 2009), 생력트레이와 베드가 밀착 되어 생력트레이 하부의 좁은 공간에 뿌리가 밀생하여 발달을 저해하고 배양액 저면공급시 배양액의 신속한 이 동이 어려우며 토경재배시 용수공급 통로로 활용되는 관 수공이 수경재배시 필요한 것인지에 대한 문제가 제기 되었다. 따라서 본 연구에서는 수출용 접목선인장 비모 란을 무배지 수경재배할 경우 적합한 생력트레이의 형 태를 구명하기 위한 목적으로 생력트레이의 적정 높이 와 관수공의 필요성을 검토하였다.

재료 및 방법

수출용 접목선인장 비모란 무배지 수경재배에 적합한 생력트레이의 적정 형태 구명을 위해 현재 보급되고 있 는 토양재배용 중형규격 및 대형규격 생력트레이를 변 형하여 시험에 사용하였다(Fig. 1). 트레이 높이는 베드 윗면에서 생력트레이 지지대까지의 높이를 보급형 생력 트레이의 높이인 8mm부터 5mm 단위로 높여 13mm, 18mm 및 23mm로 조절하였다(Fig. 1A). 트레이의 관수 공 유무 처리를 위해 보급형 생력트레이의 관수공의 형 태를 그대로 유지하거나 폐쇄하여 생력트레이를 사용하 였다(Fig. 1B). 중형 및 대형규격 비모란 접목묘는 9cm 및 14cm 삼각주 대목에 접목하여 접목후 활착기간이 7 일이 경과된 것을 사용하여 중형규격과 대형규격 생력 트레이에 각각 98주와 36주씩 2009년 9월 13일 정식하 였다. 시험구는 자동화비닐하우스의 수경재배 베드를 생 력트레이 높이별로 처리구를 구분하여 난괴법 3반복으 로 배치하였는데, 한 구(베드)의 크기는 1.2 × 2m로 구 당 중형규격 2개와 대형규격 4개의 생력트레이를 사용 하였고, 그 중 절반은 관수공이 없는 생력트레이를 사 용하였다(Fig. 1C). 배양액은 접목선인장에 적합한 것으 로 선발된 선시액 표준양액(Park et al. 1998)을 제조하 여 매일 오전 9시, 오후 1시 및 5시에 1일 3회 저면 관수 방식으로 공급하였다. 양액공급시 배양액이 베드 상에 머무르는 시간은 매회 15분이 되도록 조절하였다. 배양액을 공급해주는 높이는 생력트레이 지지대의 높 이와 일치되도록 처리구별로 8mm, 13mm, 18mm 및 23mm로 조정하였으며, 15 ~ 20일간 사용한 배양액은 새 로운 배양액으로 교체하여 사용하였다. 접목선인장 정 식후 활착기간 중 접목묘의 일소방지를 위해 35% 차광 망을 이중으로 설치하여 30일간 차광해 주었고 이후부 터 수확기까지는 35% 차광망 1겹으로 차광하여 재배하 였다. 하우스의 내부온도는 15℃ 이상 30℃ 이하가 되 도록 관리하였다. 비모란 접수의 구직경 평균 크기가 중 형규격 3cm 및 대형규격 5cm에 근접하였을 때인 2010 년 3월 22일(정식후 190일)과 2010년 5월 7일(정식후 236일)에 수확하여 생육조사를 실시하였다. 생육조사는 접 수의 구직경과 구고, 자구수를 처리구당 30개체씩 조사 하였고, 생체중, 건물중 및 경도는 각각 10개체씩 측 정하였다. 뿌리건물중은 생력트레이에 식재한 모든 개체 에서 분리하여 측정한 건물중으로 개체당 평균값을 산 출하였다. 뿌리분포는 수확기에 생력트레이 하부의 뿌 리분포 상태를 육안으로 조사하였고, 접목선인장의 삼 각주 대목의 경도는 경도계(FHM-5, Takemura, Japan)로 측정하였다. 상품화율은 수확기에 일시 수확한 모든 개 체에 대해 중형 및 대형규격 비모란의 수출규격인 3cm 와 5cm를 기준으로 상품화가 가능한 구직경 기준으로 2.8cm와 4.7cm 이상인 개체의 비율을 산출하였다. 통계 분석은 SAS 프로그램(SAS 9.1, SAS Institute Inc., USA)을 이용하여 던컨의 다중범위검정으로 분석하였다.

결과 및 고찰

중형규격 생력트레이 관수공 유무와 높이에 따른 생육

생력트레이의 관수공 존재 유무에 따른 높이별 중형 규격 접목선인장 비모란의 생육특성을 수확기에 조사한 결과는 Table 1 및 2와 같았다. 관수공이 존재하는 높 이 8mm와 13mm의 생력트레이에서 재배한 접목선인장 비모란의 접수 구직경과 구고는 각각 3.4cm와 2.1cm였 고 주당 자구수는 1.3개 이상이었다. 접수 및 총 생체 중(접수와 대목)은 8mm에서 12.5g 및 29.8g, 13mm에 서 11.6g 및 29.4g으로 양호하였으나, 18mm와 23mm의 생력트레이 높이에서 재배한 접목선인장 비모란은 8mm 와 13mm에 비해 구직경, 구고, 자구수, 접수 및 총 생 체중이 유의하게 감소되었다. 그러나, 대목의 생체중과 경 도는 생력트레이 높이 간에 차이가 없었다. 이는 관수 공이 있는 생력트레이를 사용하는 경우 18mm 이상의 높이는 접목선인장 비모란의 생육에 유의한 감소를 유 발하므로 적정 높이는 13mm 이하가 되어야 생육에 유 리함을 나타내는 결과였다(Table 1). 반면, 관수공이 없 는 생력트레이는 지지대 높이 8mm, 13mm 및 18mm 처리간에 접목선인장 비모란의 접수 구직경, 구고, 자구 수 및 접수 생체중의 차이가 없었으나 생력트레이 지지 대 높이 23mm 처리는 8 ~ 18mm 높이의 생육에 비해 구직경, 구고, 자구수 및 접수 생체중이 유의하게 감소 된 것으로 나타나 관수공이 없는 생력트레이는 8~18mm 높이가 비모란 생육에 유리하였다(Table 2). 따라서 생 력트레이에 관수공이 있는 경우에는 13mm까지 관수공 이 없는 경우에는 18mm까지 생력트레이의 높이를 높 여서 재배하더라도 기존 8mm 높이의 생력트레이에서 재 배한 것과 생육 차이가 거의 없는 것으로 판단되었다. 이러한 생육차이는 생력트레이의 높이에 따라 달라지는 생력트레이와 베드 사이의 공간의 미세환경조건의 변화 에 기인하는 것으로 판단되는 데, 특히 관수공의 유무 에 따라 달라질 수 있는 근권의 습도 및 광환경과 관 련이 있는 것으로 생각된다.

대형규격 생력트레이의 관수공 유무와 높이에 따른 생육

대형규격 생력트레이의 관수공 유무와 높이에 따른 접 목선인장 비모란의 생육특성을 수확기에 조사한 결과는 Table 3 및 4와 같았다. 생력트레이에 관수공이 있는 경 우 접목선인장 비모란의 구직경에서는 생력트레이 높이 간에 차이가 없었으나, 구고에서는 8mm와 13mm 높이 의 생력트레이에서 모두 3.1cm로 18mm 이상의 높이에 서 재배한 비모란의 구고 3.0cm에 비해 유의하게 증가 하였다. 접수의 생체중은 8~18mm 높이의 생력트레이에 서 재배한 접목선인장 비모란이 48.3 ~ 44.7g으로 23mm 높이의 생력트레이에서 재배한 비모란에 접수 44.0g에 비 해 증가하는 경향이었다(Table 3). 반면, 관수공이 없는 생력트레이에서 재배한 접목선인장 비모란은 모든 생육 조사 항목에서 생력트레이의 높이에 따른 차이가 없었다 (Table 4). 비모란 수경재배시 배양액의 공급방법에 관한 연구결과에서는 대형규격 접목선인장 비모란에 관한 결 과가 보고되지 않았으나(Hong et al. 2009), 접목선인장 의 대목크기에 따라서 생력트레이 높이가 생육에 미치 는 영향이 다르게 나타날 수 있는 결과였다. 본 연구에 서는 대형규격 접목선인장 비모란의 무배지 수경재배시 생력트레이의 높이를 관수공이 있는 경우는 13mm까 지, 관수공이 없는 경우는 23mm까지 높여서 사용하여 도 기존 8mm 높이의 생력트레이를 사용하였을 때와 생 육의 차이가 없는 것으로 나타났다. 대형규격 접목선인 장은 생력트레이의 형태에 따른 생육차이가 중형규격에 비해 적은 경향이었는데, 관수공이 있는 경우에도 구고 를 제외한 타 조사항목에서는 트레이 높이에 따른 차이 가 거의 없어 접목선인장 대목의 크기에 따라 생육에 미 치는 영향도 달라지는 것으로 판단되었다.

생력트레이의 관수공 유무와 높이에 따른 상품화율과 뿌리생장

생력트레이의 관수공 존재 유무와 생력트레이의 높이 에 따른 접목선인장 비모란의 상품화율과 뿌리건물중을 비교한 결과는 Table 5와 같았다. 접목선인장 비모란의 상품화율은 중형규격의 경우 관수공이 있는 8mm 높이 의 생력트레이에서 96.9%로 13 ~ 23mm 높이의 생력트 레이에 비해 높았고, 관수공이 없는 8 ~ 18mm 높이의 생 력트레이는 상품화율이 97.0% 이상으로 23mm 높이의 생력트레이에 비해 유의하게 높았다. 반면 대형규격 접 목선인장 비모란은 관수공이 없는 생력트레이는 모든 높 이의 처리와 관수공이 있는 생력트레이의 8mm 및 13mm 높이의 생력트레이에서 상품화율이 87.7% 이상으로 다 른 처리에 비해 유의하게 높았다. 생력트레이 높이에 따 른 접목선인장 비모란 상품화율의 변화는 관수공이 없 는 대형규격 생력트레이를 제외한 모든 처리에서 나타 났는데, 생력트레이의 높이가 높아질수록 상품화율이 감 소되었으며 상품화율의 감소는 대형규격에 비해 중형규 격이 컸고 생력트레이에 관수공이 있는 경우에 더 크게 나타났다. 접목선인장의 뿌리건물중은 생력트레이의 관 수공 존재 유무에 관계없이 23mm 높이에서 가장 높았 는데, 중형규격은 23mm 높이에서 뿌리건물중이 0.18g 으로 가장 높았으며 생력트레이의 높이가 낮아질수록 뿌 리건물중의 유의한 감소가 나타나 8mm 높이에서는 0.14g을 나타내었다. 대형규격의 뿌리건물중은 관수공이 있는 23mm 높이의 생력트레이가 0.28g으로 8 ~ 18mm 높이의 0.24 ~ 0.25g에 비해 높았으며, 관수공이 없는 23mm 높이의 생력트레이의 뿌리건물중이 0.26g으로 8 ~ 18mm 높이의 0.22 ~ 0.24g에 비해 유의하게 높았다. 한편 생력트레이의 높이에 따른 뿌리건물중의 감소정도 는 대형규격 접목선인장에 비해 중형규격 접목선인장에 서 더 크게 나타났다. 생력트레이의 관수공 유무와 높 이에 따른 중형규격 접목선인장 비모란의 상품화율과 뿌 리건물중을 종합적으로 고려해볼 때 상품화율이 높고 건 전한 뿌리생장이 유도될 수 있는 생력트레이는 관수공 이 없는 높이 18mm의 형태로 판단되었고, 대형규격 접 목선인장 비모란은 관수공이 없는 생력트레이는 높이에 따라 상품화율에 차이가 없었으나 뿌리건물중을 고려하 면 생력트레이의 높이를 올려주는 것이 유리한 것으로 판단되었다.

접목선인장 비모란의 지상부 생육과 뿌리의 분포 상 태를 수확기에 관찰한 결과(Fig. 2), 지상부의 생육상태 는 8mm 높이의 생력트레이 사용이 23mm 높이의 생 력트레이 사용에 비해 좋았다. 또한, 8mm 높이의 생력 트레이 사용시 관수공 유무에 따른 생육의 차이는 없었 으나 23mm 높이의 생력트레이는 관수공이 없으면 관 수공이 있는 경우에 비해 생육의 저하가 적었다. 접목 선인장 비모란의 뿌리분포 상태를 수확기에 생력트레이 하부에서 관찰한 결과는 관수공이 있는 생력트레이 사 용시 Fig. 2B와 같이 원형의 관수공 주변으로는 뿌리가 분포하지 않았다. 반면 관수공이 없는 생력트레이 하부 의 뿌리는 2D와 같이 고르게 분포되었다. 이는 관수공 을 통과한 빛의 청색광으로부터 유발된 피토크롬 활성 화 효소와 관련된 기작으로 음의 주광성을 가지는 뿌리 의 생장을 제한하기 때문인 것으로 판단되었다(Boccalandro et al. 2008; Winslow 2014). 생력트레이의 높이에 따른 뿌리의 생력트레이 하부 분포는 8mm 높이의 생력트레 이(Fig. 2B)에 비해 23mm 높이의 생력트레이의 뿌리분 포(Fig. 2D)가 적었다. 그러나 생력트레이 높이가 높아 짐에 따라 뿌리건물중이 증가하는 경향(Table 5)을 감안 하면 생력트레이의 높이가 높아짐에 따라 생력트레이 하 부와 베드 상부간 뿌리가 수직공간상에 분포할 수 있는 공간이 확보되어 뿌리생육이 양호해진 것으로 판단할 수 있었다. 이는 접목선인장 무배지 수경재배시 생력트레이 하부에 뿌리가 밀생하여 저면관수에 의한 균일한 양액 공급이 어려웠던 점을 생력트레이의 높이를 높혀서 해 결할 수 있음을 시사한다. 대형 및 중형규격 접목선인 장을 동일한 벤치에서 재배하기 위해서는 대형규격과 중 형규격 생력트레이의 높이를 모두 18mm로 높이고, 뿌 리의 생장을 저해하는 관수공을 없애는 것이 무배지 수 경재배에 적합한 생력트레이 형태로 판단할 수 있었다. 이상의 결과는 Hong et al.(2009)이 배양액을 1일 3회 공급해 주는 것이 수출용 접목선인장 비모란의 무배지 수경재배에 적합한 배양액 공급방법이라는 판단에 기초 한 것으로 배양액 공급횟수와 함께 생력트레이의 형태 도 접목선인장의 생육에 큰 영향을 미친다는 결과였다. EBB 시스템은 분화생산에서 시비, 관수, 농약사용 등을 쉽게 조절할 수 있어 생산성 향상을 위해 널리 사용되 는 방식이지만(Barret 1991; Dole et al. 1994; Won et al. 2011), 접목선인장 무배지 수경재배시 생력트레이가 높아짐에 따라 배양액 공급량이 많아져야 하므로 경제 적인 배양액 공급을 위한 생력트레이 재배방식에 적합 한 배지의 사용과 저면관수 방법 등에 관한 연구가 필 요할 것이다.

초 록

본 연구는 접목선인장 비모란(Gymnocalycium mihan ovichii var. friedrichii)의 무배지 수경재배에 이용되는 생력트레이의 적합한 형태를 구명하고자 수행하였다. 높 이를 8, 13, 18, 23mm로 조정한 생력트레이의 관수 공 존재 여부에 따른 시험처리 결과는 다음과 같다. 관수공이 있는 경우, 중형규격 접목선인장의 구직경, 구 고 및 생체중은 생력트레이의 높이가 8mm와 13mm 에서 다른 처리보다 증가하였으나, 18mm 이상으로 높 아지면 생육이 감소되었다. 그러나, 관수공이 없는 경 우 8, 13, 18mm 높이의 생력트레이에서 중형규격 접 목선인장의 구직경, 구고, 접수생체중이 크고 자구수가 많았으나, 23mm 높이의 생력트레이는 다른 처리에 비 해 접수 생육이 감소되었다. 관수공이 있는 생력트레 이를 사용한 대형규격 접목선인장의 구고는 8mm와 13mm 높이에서 접수생체중은 8 ~ 18mm 높이에서 컸 던 반면에 관수공이 없는 생력트레이는 높이에 따른 접수의 생육 차이가 없었다. 중형규격 접목선인장의 경우 상품화율은 8, 13, 18mm 높이의 생력트레이가 23mm에 비해 높았는데, 뿌리건물중은 23mm 높이의 생력트레이에서 가장 무거웠다. 반면 대형규격 접목선 인장의 경우는 관수공이 없는 생력트레이는 높이에 관 계없이 상품화율이 높았으나 뿌리건물중은 23mm에서 높았다. 또한 관수공이 없는 경우 생력트레이 하부에 뿌리가 균일하게 분포되며 트레이의 높이가 높아지면 뿌리가 분포할 수 있는 공간이 넓어질 수 있으므로 관 수공이 없는 높이 18mm 정도의 트레이가 접목선인장 무배지 수경재배에 적합한 형태인 것으로 판단되었다.

추가 주요어:

수경재배, 자구, 접수, 무배지 재배, 저면관수