서 언

숙근 안개초는 18℃, 16시간 일장에서는 100% 개화하지만 14시간 이하의 일장과 12℃의 저온에서는 활력이 크게 저하되 어 개화가 지연되고, 8시간 이하의 단일조건에서는 개화하지 못하는 장일식물이다(Kusey et al. 1981;Shillo 1985;Tsukada et al. 1983). 안개초의 개화 반응은 계절에 따라 달라 봄~초 여름에는 생육 온도가 높고 일장이 길어질수록 개화가 촉진되 는 양적인 반응을 나타낸 반면, 생장활성이 낮은 가을철 이후 에는 장일 조건에서만 개화하는 거의 질적인 반응을 나타낸다 (Shillo and Halevy 1982). 또한 일장이 길어질수록 개화 소요 일수는 짧아지고, 절간 신장률, 마디수와 분지수는 증가한다 (Kusey et al. 1981;Shillo 1985;Tsukada et al. 1983). 그래서 안개초는 가을철 이후 단일조건에서는 로젯트 발생을 억제하고 개화를 촉진하기 위해 전조를 권장하는데 광원으로는 백열등 과 고압나트륨등이 효과적이다(Sakamoto 1994). 백열등의 광 도, 전조 방법 및 전조시 야간 온도에 따른 안개초 개화 반응 에 대한 다양하고 깊이 있는 연구가 수행되었지만(Hicklenton 1986;Shillo and Halevy 1982), light emitting diode(LED)나 삼파장등에 대한 안개초 개화반응 연구는 전무하다. 삼파장등 은 광도가 높고 열 발생이 적으며 내구성이 우수하여 현재 국 화 등 일부 화훼류 개화조절에 이용되고 있다. LED도 열 발생 이 적고 내구성이 우수하며 엽록소가 흡수하는 청색과 적색 파장을 가졌다는 큰 장점이 있다. LED는 상추 밀폐 공장형 생 산시스템에 도입되었고, 상추와 몇몇 작물을 대상으로 광질이 식물 생장과 품질에 미치는 요인에 관한 연구가 다각도로 수 행되었으며, 새싹 채소의 기능성과 파프리카의 색도 증진 등 다양한 농업분야에서 적용 가능성이 밝혀지고 있다(Lee et al. 2010). 한편 안개초는 ‘Bristol Fairy’를 대상으로 한 다양한 연 구를 통하여 계통이나 품종에 따라 생육 온도, 일장 및 일사량 에 대한 생장과 개화 반응이 다르고, 휴면타파에 필요한 저온 요구량도 다르다(Doi et al. 1984, 1990, 1991; Sakamoto 1994) 고 밝혀졌으며, 또한 재배시기별로 장일처리 효과가 달라 겨 울~이른 봄 절화 재배에서는 밤샘 전조(연속조명)가 개화 촉 진 효과가 가장 우수하고, 다음은 심야 전조, 새벽 전조 순이 라고 보고되었다(Hicklenton 1986, 1987;Shillo and Halevy 1982). 반면 Tsukada et al.(1983)은 봄 절화 작형에서는 일장 연장이, 가을 절화 작형에서는 광중단이 개화 촉진 효과가 크 다고 하였다. 따라서 본 연구는 ‘Bristol Fairy’보다 만생종인 국내 육성 안개초 ‘Dream Song’(Cheong et al. 2014)의 평난 지 안정적인 확대 보급을 위하여 백열등, 삼파장등 및 LED 등 다양한 전조 광원에 대한 생육 및 개화 반응을 조사하여 가 을~초겨울 개화 촉진 및 생산성 향상에 적합한 광원을 구명하 고, 삼파장등과 LED의 안개초 재배 활용 가능성에 대하여 검 토하고자 한다.

재료 및 방법

국내 육성 안개초 ‘Dream Song’의 저온 단일기 전조 광원 별 생육 및 개화 반응을 검토하고자 2017년 전라북도농업기술 원 비가림 비닐 하우스에서 시험을 수행하였다. 시험재료는 전라북도농업기술원에서 육성한 ‘Dream Song’ 품종의 발근된 삽아묘를 이용하였고, 폭 6.5m, 길이 40m의 시설하우스에 폭 150cm(골 너비 60cm) 이랑을 4개 세우고, 흑색 부직포로 칸 막이를 설치하여 광원별로 빛이 차단되도록 하였다. 종묘 정 식은 7월 28일 광원별로 200주씩 재식거리 30cm×40cm 교호 로 실시하였다. 정식 시부터 8월 11일까지 50% 흑색 한랭사 를 이용하여 차광하였고, 8월 23일 하위 5마디를 남기고 적심 을 실시하였으며, 적심 후 발생된 줄기는 숫자를 정하지 않고 모두 재배하였다. 전조용 광원은 백열등(incandescent lamps), 고압나트륨(high pressure sodium lamps, 이하 HPS), 삼파장 (three wave fluorescent lamps) 및 LED(light emitting diode) 를 이용하였다. 백열등은 3㎡당 100W 전등 1개를, 삼파장등은 3㎡당 60W 전등 1개를 식물체 정단으로부터 50cm 높이에 유 지되도록 설치하였고, HPS는 6㎡당 150W 전등 1개를 지상에 서 400cm 높이에 고정 설치하였으며, LED는 적색광과 청색광 의 비율을 8:2로 혼합하여 식물체 정단으로부터 30cm 높이에 3열로 길게 설치하였다. 전조는 8월 30일부터 심야 광중단 (22:00~02:00 전조) 형태로 실시하였다. 광원별 식물체에 도달 하는 빛 세기는 백열등이 2.2~3.4μmol･m^-2 ･s^-1(110~173lux)이 었고, HPS는 14.1~37.7μmol･m^-2 ･s^-1(720~1930lux), 삼파장은 2.5~3.7μmol･m^-2 ･s^-1(130~187lux), LED는 0.8~1.2μmol･m^-2 ･s^-1 (40~60lux)이었다. 시설하우스 온도 관리는 최저 14℃ 이하로 내려가면 환기창이 닫히도록 조절하였고, 양·수분 관리는 일 반적인 안개초 재배법(JBARES 2007)에 준하였다. 광원별 광 질은 분광 복사계(RPS-900, International Light, US)를 이용하 여 파장별 상대적 빛 세기로 나타냈다(Fig. 1). 광원에 따른 안개초의 엽록소 형광 반응(Fv/Fm), 생육상황, 개화 및 절화 특성과 절화량을 조사하였다. 엽록소 형광 반응은 Fluore Pen (FP-100, Czech)을 활용하여 주간(10월 28일 13시)과 야간(10 월 27일 23시, 전조 1시간 경과 후)에 각각 조사하였다. 개화 특성 중 개화시는 전조 광원별로 최초 개화하는 식물체를 기 준으로 하였으며, 개화율은 11월 24일 기준 전조 광원별로 전 체 발생 분지수 대비 개화한 분지수의 비율을 백분율로 나타 냈다. 분지수는 식물체 개체 당 지제부에서 발생한 전체 줄기 의 수(총 분지수)와 화아 분화하여 절화 가능한 줄기 수(출뢰 분지수)로 조사하였다. 화경장은 적심 후 발생한 줄기 중 가 장 세력이 강한 줄기의 지제부에서 최정단까지 길이를, 경경 은 지제부에서 10cm 상부 줄기 직경을, 그 밖에 분화한 마디 의 수, 줄기 당 발생한 1차 측지의 수를 각각 조사하였다. 그 리고 절화특성 중 절화장과 생체중은 최정단에서 12번째 절간 의 중간 부위에서 절화하여 조사하였다.

결과 및 고찰

전조 광원별 파장대, 즉 광질을 상대적 빛 세기로 조사한 결 과, 백열등은 대부분의 가시광선 파장 영역이 모두 조사되었으 며, 특히 적색광과 원적외선인 600~800nm 파장이 상대적으로 높게 나타났다(Fig. 1). HPS의 최대 파장 영역은 560~620nm 로 다른 광원보다 광도가 월등히 높고 적색광인 600~620nm 파장이 일부 조사되었다. LED 광원의 경우 적색광과 청색광을 8:2 비율로 혼합하였는데, 실제 조사된 파장은 청색광의 빛 세 기가 적색광보다 높게 나타났다. 또한 청색광은 450nm에서 최대값으로 조사되었으나 적색광은 660nm가 아닌 620nm에서 최대로 조사되어 LED 광원 혼합 비율에 따른 광질과 상대적 빛 세기는 추가 검토가 필요하다고 생각되었다. 삼파장등도 최대 파장은 광합성 작용에는 유효하지 않지만 540~560nm, 610~620nm 파장이 일부 조사되었다. 일반적으로 식물이 흡수하 는 가시광선은 엽록소 a가 630~700nm, 엽록소 b가 430~460nm 이고, 광합성에 유효한 파장은 이보다 넓은 400~500nm와 600~700nm이며 가장 효율이 높은 파장은 450nm와 660nm이 다(Salisbury and Ross 1992). 또한 파장대별로 식물에 작용하 는 기능이 달라 적색광은 광합성 촉진과 개화조절에 유효하고, 원적색광은 과실수의 당도 증가, 특용작물의 사포닌과 비타민 등 기능성 증가에 유의하며, 청색광은 생육과 관련 있는 광합 성 작용에 유효하고 웃자람 방지에 효과적이라고 보고되었다 (Hwang and Ko 2014).

전조 여부와 광원에 따른 식물체 생장 활력을 조사하고자 광원별 엽록소 형광 반응(Chlorophyll fluorescence, Fv/Fm) 을 주간(13:00)과 야간(23:00)에 측정한 결과는 Fig. 2와 같았 다. Fv/Fm 값은 야간에 0.85 정도, 주간 0.78~0.79로 광원에 따른 차이는 없어 전조 여부나 광원 차이에 의해 생장 활력 차이는 없는 것으로 판단되며, 야간보다 주간의 Fv/Fm 값이 낮은 것은 한 낮의 높은 온도와 일사량의 영향으로 생각된다. Fv/Fm은 엽록소 광계Ⅱ(PSⅡ)의 활성을 나타내는 값으로 광 합성을 수행할 수 있는 최대값 즉, 잠재력을 의미하며 스트레 스 여부를 판단하는 지표로 활용되고 있어, 건강한 잎은 0.83 정도이고 이보다 낮으면 고온 등 스트레스를 유발하는 요인에 노출되었을 경우이다(Bjorkman and Demming 1987;Gorbe and Calatayud 2012).

전조 4주 경과 후인 9월 25일 광원별 초장, 분지수, 마디수 등의 생육상황 조사 결과, 초장은 백열등과 HPS 전조가 무처 리보다 11cm 이상 더 신장하였으며, 삼파장등과 LED 전조의 경우도 5cm 이상 더 커졌다. 마디수와 분지수도 초장과 동일 한 경향으로 백열등과 HPS 전조가 무처리보다 약간 많았으나 유의한 차이는 아니었다. 반면 LED 전조의 경우 분지수가 무 처리보다 식물체 당 1개 정도 증가되는 유의한 차이를 나타냈 다. 10월 18일 조사한 출뢰율은 무처리 28.1% 대비 백열등과 HPS는 23% 이상 향상되었고, LED와 삼파장등 전조도 10% 정도 증가하였으며, 10월 27일 조사 결과는 전조 처리구와 무 처리 간의 출뢰율 차이가 더 커져, 모든 광원에서 전조 실시 기간이 길어짐에 따라 화아분화가 촉진된다는 것을 알 수 있 었다(Table 1).

전조 광원에 따른 ‘Dream Song’의 개화특성을 조사한 결과 Table 2와 같았다. 광원별 최초 개화시는 백열등 전조가 무처 리 대비 10일 빨랐고, HPS가 8일, 삼파장등과 LED 전조도 각 각 3일과 2일 빨랐으며, 11월 24일 조사한 개화율에서도 백열 등 51.7%, HPS 51.5%, 삼파장등과 LED 전조가 각각 32.8%와 32.7%로 무처리 20.1%보다 향상되었다. 광원별 식물체 당 분 화된 총 분지수는 LED 전조가 9.4개로 가장 많았고, 백열등이 8.6개 그리고 HPS, 삼파장등, 무처리 순으로 적었다. 절화량 과 직접 연관되는 출뢰 분지수는 LED 전조가 9.0개로 가장 많 았고 백열등이 8.3개, 그리고 HPS가 7.9개로 무처리보다 향상 되었고, 삼파장등은 7.4개로 무처리와 큰 차이가 없었다. 화경 장의 경우 백열등 전조가 가장 커 무처리 93.3cm보다 7.3cm 더 신장되었으며, HPS와 삼파장등은 무처리 대비 각각 4cm, 2.4cm 신장되었다. 이상의 결과 국내 육성 안개초 ‘Dream Song’의 가을~초겨울 절화재배시 개화 촉진과 화경장 신장 효 과는 백열등이 가장 높고, 다음은 HPS 전조가 우수하였으며, LED와 삼파장등도 무처리 대비 13% 정도의 개화촉진 효과가 있는 것으로 조사되었다. 안개초 ‘Bristol Fairy’의 경우 다른 장일식물과 마찬가지로 적색과 원적외선 파장을 가지는 백열 등과 HPS 광원이 개화 촉진과 로젯트 발생 억제 효과가 있다 (Hicklenton 1987;Shillo and Halevy 1982). Hicklenton (1987) 에 따르면 12월 3일부터 전조하는 재절화 재배에서 원적외선 파장이 없는 백색 형광등(cool white fluorescent lamps)은 개 화촉진 효과가 없지만, 일장이 길고 일사량이 많을수록 안개 초 개화가 촉진된다고 하였는데 본 시험에서는 8월~10월 주 간의 높은 일사량을 받아 누적 일사량이 많아진 상태였기 때 문에 삼파장등 전조에 의해서도 개화가 촉진된 것으로 생각된 다. 안개초 ‘Bristol Fairy’는 재배시기에 따라 전조 효과가 달 라 겨울~이른 봄 절화 재배에서 밤샘 전조(연속조명)가 개화 촉진 효과가 가장 우수하고, 심야 전조, 새벽 전조 순이며 (Hicklenton 1986, 1987;Shillo and Halevy 1982), 봄 절화 작 형에서는 일장 연장이, 가을 절화 작형은 광중단이 개화 촉진 효과가 크며, 안개초 이외 금낭화, 나팔나리 및 석무초 등도 심야 광중단이 개화 촉진에 효과적이라고 하였다(Tsukada et al. 1983). 이러한 결과도 재배시기에 따라 낮 동안 받는 일사량 의 차이에서 기인한 것으로 생각된다. 한편 광합성 이용 효율이 가장 높은 적색광과 청색광이 8:2 비율로 혼합된 LED 전조의 경우 상대적으로 개화촉진 효과가 적었던 것은 광도가 20W로 식 물체까지 조사되는 빛 세기가 0.8~1.2μmol･m^-2 ･s^-1(40~60lux) 로 안개초 개화 반응에 최적 광도인 1.2~2.0μmol･m^-2 ･s^-1 (60~100lux)에 충분하지 않았기 때문으로 생각된다(Shillo and Halevy 1982). 한편 분지수는 LED 전조 처리에서 높게 조사 되었는데 추후에 LED 광도와 광질의 혼합 비율별로 안개초 생장 및 개화 반응은 세부적인 연구가 필요할 것으로 생각된 다. 광원별 마디수는 백열등 전조가 다른 광원보다 0.6개 정 도 많았으나 거의 차이가 없었고, 측지수도 유사하였으며, 줄 기 굵기는 개화까지의 생육기간이 긴 무처리가 1mm 정도 더 굵었다(Table 2).

전조 광원에 따른 ‘Dream Song’의 절화특성 및 절화량를 조사한 결과 Table 3과 같았다. 전조 광원별 절화장은 화경장 과 동일한 경향으로 백열등 전조가 79.0cm로 가장 컸으며, HPS와 삼파장, LED와 무처리 순으로 작았다. 백열등과 HPS 전조 처리구는 정단부 화수장과 절간장 증가에 따른 화경장 신장으로 절화장도 커졌다. 정단부 화수장이 지나치게 신장되 어 줄기가 가늘어지면 절화 상품성이 저하되기 때문에 전조는 화아가 분화되면 종료하는 것이 적절하다(JBARES 2007). 절 화중, 화수폭 및 소화 크기는 광원별로 차이가 없었으며, 엽장 은 백열등과 HPS가 가장 크고 다음은 LED 전조 처리구가 컸 다. 꽃잎수는 생육기간이 긴 무처리가 전조 처리구보다 많았 다. 개화시부터 12월 30일까지 조사한 총 절화량은 개화 촉진 효과가 우수한 백열등과 HPS가 다른 처리보다 월등히 많았 다. 이상의 결과들을 종합하면 국산 안개초 ‘Dream Song’의 전조 재배 시 개화 촉진 및 절화 생산성 향상 효과는 백열등 과 HPS 광원이 유사하였지만, 설치비와 전력 소모량 등의 경 영비를 고려하면 백열등 전조가 가장 효율적이라고 생각된다. 한편 LED 전조에 의해 개화 촉진 효과가 있었고, 분지 발생수 도 많아 저온 단일기 절화 재배시 활용 가치가 있으며, 농가 활용도를 높이기 위해서는 전술한 바와 같이 광도와 광질에 대한 추가 연구가 필요하다고 생각된다. 삼파장등 전조도 안 개초 ‘Dream Song’의 가을철~초겨울 전조 재배에서는 개화 촉진 효과가 있는 것으로 조사되었다.

초 록

국산 안개초 ‘Dream Song’ 가을~초겨울 절화 재배시 개화 촉진 및 절화 생산성 향상에 적절한 광원 선발을 위해 전조 광원별 생육 및 개화특성을 조사하였다. 백열등의 광질은 청 색, 적색 및 원적외선 파장 모두 높고 고압나트륨등(HPS)은 적색 파장이 약간 높았으며, LED는 청색이 적색 파장보다 높 았고 삼파장등은 청색과 적색 파장이 낮게 조사되었다. 주간 (13:00)과 야간(전조 1시간 후, 23시)에 측정한 엽록소 형광 반응은 광원별로 차이가 없었다. 백열등과 고압나트륨등이 생 육 진전이 빨라 출뢰 및 개화가 촉진되었으며, 화경장과 절화 장이 길고 분지수와 개화율이 높아 절화량도 많았다. LED 전 조는 개화 촉진 효과는 적었으나 분지수가 향상되었다. 따라 서 경영비를 고려한 국산 안개초 ‘Dream Song’ 전조 재배 시 광원은 백열등이 적정하다고 생각된다.