비모란_접목선인장과_다육식물을_합식한_분화의_실내위치_및_LED_조명에_따른_식물의_생장_변화.pdf1.42MB

• 서 언
• 재료 및 방법
• 결과 및 고찰
• 선인장과 다육식물 합식 상품의 관상 위치에 따른 생존율
• 선인장과 다육식물 합식 상품의 관상 위치에 따른 생육

서 언

 선인장과 다육식물을 우리나라에서는 단일 화종으로 관상하기도 하지만 한 개의 화분에 여러 종을 합식하여 관상하기도 한다. 최근에는 이러한 상품이 다양하게 개발되고 있고, 생산자와 소비자가 부담을 덜 가질 수 있는 소품으로 유통이 많이 되고 있다. 합식된 선인장 상품을 실내에 들여 놓게 되면, 가장 심하게 변화되는 환경조건은 광도가 된다. 선인장 재배 시설의 광은 실내의 광보다 월등히 강하지만, 소비자는 식물을 구입하여 관상하기 위해 실내에 들여 놓는다. 일반적으로 관엽식물을 구입하여 실내에 들여 놓았을 경우 광도가 현저하게 낮은 실내에서는 광합성율이 저하되고, 엽록체의 양도 줄어든다(Son and Yeam, 1988). 실내에 칼랑코에를 두면 저광도(10 μmol·m^-2·s^-1 이하)로 인하여 엽록소 함량이 낮아지고 화색이 선명하지 못하며 분화수명이 매우 단축된다(Kwon et al., 2003)고 하였다. 선인장 및 다육식물 합식 상품을 실내에 두어도 식물의 고사율을 경감시키고 관상가치를 높이기 위해서는 생산자는 출하하기 전에 화분이 놓일 곳을 감안하여 순화시키는 것이 바람직하다. 혼합 식재한 선인장과 다육식물을 실내에 들여 놓기 전에 95% 차광에 한달 정도 순화시킨 것이 고사율이 낮고, 식물 생육이 양호하고(Song et al., 2006a), 관엽식물 입실 전에는 80%의 차광에서 충분히 순화시킨 것이 실내 가스를 교환하기에 효과적이다(Park and Lee, 1997)고 하였다.

 한편 최근에 광질 환경 제어기술의 하나인 LED(발광다이오드, light-emitting diode)를 이용한 식물 생장에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 실제로 LED등은 공간에 구애 받지 않고 쉽게 탈·부착하는 인공조명으로 램프부피가 작고 가벼우며 수명이 길고 에너지 효율이 높아 반영구적 사용이 가능하다. 뿐만 아니라 기존 인공조명과 달리 열선을 방사하지 않아 열에 의한 작물의 피해가 적어 안전하며 식물생장에 이상적인 빛을 지속적으로 공급함으로써 집약재배가 가능한 장점이 있다(Bula et al., 1991). LED는 양과 음의 성질을 띠는 두 개의 화합물을 이용 접합하여 전기가 흐르면 빛이 발생하는 원리를 이용한 것으로 접합하는 화합물의 종류에 따라 빛의 파장이 달라져 이론적으로는 모든 파장대의 빛을 만들어 낼 수 있다. 따라서 식물재배에 있어서 LED는 단색광의 조명이 가능하여 파장별로 식물체 처리 효과를 검정할 수 있고 근접조사로 고광도 조명이 가능한 장점을 가지고 있다. 또한 특정 단색광을 이용하여 광합성 촉진, 개화조절, 착색증진, 당도와 사포닌 증가, 곰팡이 발생억제 등의 기능을 수행할 수 있다(Lee, 2010). 이러한 LED의 사용으로 기존 실내에서의 식물 재배에 있어 다양한 시도를 하고 있다(Yeh and Chung, 2009). 본 실험은 합식된 선인장과 다육식물 상품을 실내의 위치 및 LED 등을 사용하여 관상가치를 높일 수 있는지를 구명하기 위해서 수행하였다.

재료 및 방법

 선인장다육식물 합식 상품 유통 실태 조사를 바탕으로 대중화와 대량생산이 가능한 품목인 선인장 중의 비모란Gymnocalycium mihanovichii var. friedrichii Werd.)과 다육식물 중의 월토이(Kalanchoe tomentosa), 미니 염좌(Crassula portulacea), 청솔(Sedum corynephyllum) 과 같은 4종에서 비모란 2개와 다육식물 1개를 모둠 심기하였다. 2011년 5월 11일에 이들을 3개씩 8 cm 사기분(화분규격: 4 × 4 × 3.14 × 8 cm=400mL/개, 배양토: 370 mL/개)에 정식하여 식물의 입실 장소는 3곳으로, 남향인 사무실의 햇빛이 잘 들어오는 창가와 햇빛이 닿지 않는 실내 및 유리온실 조건에 2011년 11월 11일까지 재배하면서 생육 조사를 하였다. 배양토는 피트모스 혼합 상토(Sunshine #2, SunGro Horticulture Co., Canada)를 사용하였고, 배양토의 유실을 방지하기 위하여 화분의 상단은 유색 돌(직경 3 mm 정도)을 화공풀로 교착시켜 1 cm 정도(30 mL/개)를 덮었다. 각 생육장소에서도 LED 광(다인바이오㈜, 적청 혼합광 고휘도 LED, 파장: 적색 630 nm, 청색 460 nm, 100mm 거리 PPFD값: 290 μmol·m⁻²·s⁻¹, Flux: 5,400 lm, 규격: 950W× 80 D × 30 Hmm)을 설치한 곳과 별도의 인공광을 설치하지 않은 곳에 화분 10개씩을 3반복하여 처리해 두었다. LED 광 처리는 오전 6시부터 오후 8시까지 하였고, 처리 식물은 LED 광 50 cm 아래에 위치하였다. 3주일에 1회 관수를 하였고 흐린 날(2011년 9월 19일) 및 맑은 날(2011년 9월 22일)을 기준으로 광도 및 온도를 정오에 측정하였다. 위치에 따라 광도의 변화는 뚜렷하게 차이가 났으나 온도의 변화는 그다지 크지 않았다. 실내 안쪽의 광은 재배환경의 광에 비하여 2.0% 정도로 50배의 차이를 보였다(Table 1).

Table 1. Light intensity and temperature of noon at the day in the ornamental position.

 생육이 균일한 식물을 선택하여 실험에 사용하였으며, 이들 식물의 초기 생육은 입실일인 2011년 5월 11일에 조사된 내용과 같다(Fig. 2). 조사 횟수는 처리 시작일과 2개월에 한차례씩 하여 4회 조사하였다. 매조사마다 고사한 주를 파악하였고, 초장은 식물체의 지제부에서 상단부까지의 길이를, 엽수는 엽장이 1 cm 이상 되는 것을 측정하였다.

결과 및 고찰

선인장과 다육식물 합식 상품의 관상 위치에 따른 생존율

 합식 선인장과 다육식물을 실내에 입실한 후 시기별로 고사율을 조사한 결과는 Table 2와 같다. 비모란과 다육식물에 해당하는 월토이 및 청솔의 생존율은 온실에서 창가, 실내로 들어 올수록 현저히 낮아지는 것을 알 수 있었다(Table 2, Fig. 1). 온실 조건에서 처리후 조사가 종료되기까지 6개월 동안 모든 식물에서 고사된 식물이 발생하지 않았지만, 창가조건에서 처리 후 4개월만에 비모란(적)은 13.3%, 비모란(황) 16.7%, 월토이 39.3%, 미니 염좌 5.7%, 청솔은 50.0%가 고사 되었다. 그러나 이보다 광량이 적은 실내에서는 2개월만에 비모란(적)은 13.3%, 비모란(황) 6.7%, 월토이 40.0%, 미니 염좌 10.0%, 청솔은 43.3%가 고사되었다. 따라서 선인장 비모란과 다육식물을 월토이나 청솔로 합식한 상품은 창가에서 4개월 정도, 실내에서 2개월 정도 관상할 수 있었고, 다육식물을 미니염좌로 사용한 경우는 이보다 관상기간이 오래 유지되었다. 하지만 광도가 현저히 낮은 실내조건에서도 LED 광에서는 고사된 식물체가 거의 없었다. 따라서 선인장의 생존율을 높이기 위해서는, 실내에 들여 놓을 때 적어도 햇빛이 잘 드는 창가에 위치하는 것이 바람직하고, 가능한 경우 LED 광 밑에 두면 관상기간이 오래 유지되는 것을 확인할 수 있었다.

Table 2. Effect of ornamental position and blue plus red LED on plant mortality(%) of two grafted cacti and one succulent planted in a pot.

Fig. 1. Plant growth by ornamental position(inside indoor, greenhouse, near to window) and blue plus red LED in a pot of two grafted cacti and one succulent after 6 months treatment.

선인장과 다육식물 합식 상품의 관상 위치에 따른 생육

 LED 광 처리에 따른 실내 위치 별 6개월만에 월토이와 미니 염좌의 생장은 재배온실에서 창가나 실내보다 초장이 길고, 엽수가 많은 경향을 보였다(Fig. 2).

Fig. 2. Effect of plant position on the plant height and the number of leaf treated blue plus red LED. Bars represent standard error of the mean from ten replicates.

 청솔도 위치에 따라 유사한 생장 경향을 보였으나 재배온실, 창가, 실내의 처리 모든 구간에서 초장이 지나치게 길게 자라서 합식된 비모란의 생장과 비교하여 볼 때, 미관적으로 어울리지 않는 결과를 초래하였다(Fig. 2). 선인장을 실내에 들여 놓는 위치에 따라 생장이 다르게 나타나는데, 이들 위치의 광도 및 온도의 차이를 살펴보면 온도의 차이는 크지 않으나 광도가 크게 다르다는 것을 알 수 있다(Table 1). 실내에 위치한 다육식물의 초장이 재배온실과 비교하여 작게 나타난 것은, 재배온실의 강한 광에서 광합성이 활발히 일어나 정상적인 생육이 된 반면 실내에서는 광 부족에 따라 줄기 및 잎의 생장이 지연된 것으로 판단된다.

 선인장과 다육식물을 혼합 식재하여 실내에 들여 놓았을 때, 식물이 이렇게 고사하는 이유는 실내의 광도가 식물이 생육하기에는 절대적으로 낮다는 것이다. 자연광의 80-90% 정도가 차광되어 재배되는 선인장 온실의 광도는 맑은 날 기준으로 832. 5μmol·m^-2·s^-1 정도를 나타내지만, 실내 안쪽은 17.0 μmol·m^-2·s^-1 로서 재배온실의 2.0% 정도의 광도밖에 안 된다(Table 1). 이러한 광 조건에서는 식물이 정상적인 광합성을 할 수 없게 되어 고사되는 것으로 본다. 합식된 한 화분에서 일정한 식물만 죽고, 전염되지는 않았으므로 병으로 인한 것이 아니라 광도가 지나치게 낮은 환경에 따른 식물 생리 현상으로 판단된다. 따라서 합식된 선인장 비모란과 다육식물의 고사율을 낮추기 위해서는 실내에 들여 놓을 때 최대한 광이 많이 들어오는 위치에 놓는 것이 좋을 것으로 본다.

 본 연구에서 월토이 및 청솔 다육식물이 온실보다 저 광도인 창가나 실내에서는 2-4개월 정도밖에 생육을 못했다는 결과가 나왔다. 반면 창가 및 실내 환경에서도 LED 등 아래에 둔 것은 온실에 둔 것과 마찬가지로 6개월이 지나도 고사되지 않고 생육이 좋았다. 식물 생육에 관여하는 광의 요인은 광의 길이, 광도 및 광질이 작용한다. 본 실험에서는 식물에 영향을 미친 요인을 광도 및 광질로 보았을 때, 맑은 날의 LED 등 밑의 실내 광도는 66.5 μmol·m^-2·s⁻¹로 재배 온실 832.5 μmol·m⁻²·s⁻¹의 8.0%에 불과했다. 따라서 식물 생장에 미친 영향을 광도만으로 볼 수가 없고, 광질이 크게 식물의 생장에 영향을 미친 것으로 볼 수 있다. 본 실험에서 실내의 낮은 광도에도 불구하고 LED 적+청색 혼합광에서는 거의 모든 식물이 생존한 것은 LED 등에서 방출되는 적색광과 청색광의 기능으로 볼 수 있다. 이러한 사실은 다른 연구결과에서도 쉽게 알 수 있다. 광중단 광원으로 LED 적색광은 들깨(Choi, 2003)에서 광합성률의 증가에 의해서 식물체의 생장을 촉진시키고, 청색광은 형태적으로 식물의 건전한 생장에 필수적이다(Okamoto et al., 1996). 시클라멘 재배시 광 중단의 광원으로 적색 및 청색을 혼합한 LED는 가장 효율적으로 시클라멘의 생육 및 개화를 촉진시켰고(Shin et al., 2010), 아마란서스 새싹의 발아에서 LED 청색과 적+청색 광처리구에서 총페놀함량과 총플라보노이드 함량이 대조구보다 높았다(Cho et al., 2008). 또한 관엽식물 디펜바키아와 인도 고무나무를 온실 재배시 보광 광원으로 LED 적+청색 혼합광은 인도고무나무의 건물중 및 체내전분 함량을 증가시켰고, 디펜바키아의 분지수를 증가시키는 등 식물의 생육을 촉진시켰다(Heo et al., 2010)고 하였다. 본 실험에서도 조도가 낮은 실내 및 창가에서 LED 청색 및 적색 혼합 광에서 식물이 죽지 않고 생장이 잘 된 것은 이와 같은 결과와 유사하다.

 식물의 광합성은 광합성 유효광량자속(PPFD), 광합성유효방사 등의 단위로 표시하고, 최적 광합성 유효광량자속은 식물마다 차이가 있다(Lee, 2010). 대부분의 관엽 식물의 광 포화점이 낮은 편이나 실내는 재배온실보다 광 조도가 현저히 낮기 때문에 실내조건에서 광이 최대한 비치는 곳에 놓는 것이 바람직하다. 관엽식물 파키라(Pachira acqatica)는 광도가 0, 800, 1,600 lux의 조건에서 광도가 증가할수록 광합성량과 증산량이 증가하였다(Son and Kim, 1998). 몇 가지 관엽 식물을 실내에 입실하였을 경우 식물의 엽면적은 최고 광도인 6,700-10,000 lux의 창가에서 가장 컸고, 340-900 lux가 되는 실내에서는 가장 작았다. 칼랑코에를 실내에 들여 놓을 경우 지나친 저광도(10 μmol·m⁻²·s⁻¹)는 엽록소 함량이 현저히 낮아지고 화색이 선명하지 못하여 꽃의 수명이 매우 단축된다(Kwon et al., 2003)고 하였다. 이와 같이 관상식물을 광도가 낮은 실내 깊숙이 들여 놓는 것은 식물 생육에 많은 문제가 있다. 그러므로 관상식물을 실내에 들여놓기 전에 실내 광 환경에 적응하도록 순화시키는 경우도 있다. 합식 선인장 및 다육식물을 한 화분에 심은 것은 95%의 차광에서 1개월 정도 순화시키는 것이 바람직하다(Song et al., 2006b). 관엽식물 스파티필름 파티니, 몬스테라, 싱고디움 및 벤자민 고무나무 등을 실내에 들여놓기 전에 실내 공간의 광도가 50 μmol·m⁻²·s⁻¹ 정도인 것을 감안하여 80%의 차광에서 충분히 순화시킨 것이 실내 가스를 교환하기에 효과적이다(Park and Lee, 1997)고 하였다. 이와 같이 실내에서 이용되는 분화식물을 순화시켰다 할지라도 실내 안쪽의 광도는 10-40μmol·m⁻²·s⁻¹ 내외로 워낙 낮기 때문에 실내에 식물을 들여 놓을 때는 햇빛이 최대로 비치는 위치에 식물을 놓는 것이 바람직하다. 본 실험에서도 혼합 식재한 합식 선인장 비모란과 다육식물을 실내에 들여놓을 때 실내위치에서 최대한 햇빛이 들어오는 창가에 놓는 것이 식물의 고사율을 감소시키고 식물 생육을 양호하게 유지시켜 오래 관상할 수 있다는 것이 확인되었다.