서 언

바위솔국속(Delosperma)은 번행초과(Aizoaceae)에 속해있 는 식물군의 일종으로 현재 전세계에 약 175종이 분포되어 있 는 것으로 알려져 있다(RBGK and MBG 2021). 이 중 바위솔 국(Delosperma cooperi)은 레소토(Lesotho)와 남아프리카 공 화국(Republic of South Africa)에 자생하는 다년생 초본성 다 육식물의 일종으로 매해 봄마다 보라색 꽃을 개화하며 포복 성으로 생육하는 것이 특징이다(WOS 2021). 화훼시장에서 널리 유통되며 옥상녹화의 재료 및 생체모방 자가복구 소재 (biomimetic self-repairing material)의 연구재료로써 사용되어 지고 있다(Klein and Coffman 2015;Speck et al. 2013). 뿐만 아니라 비교적 재배가 쉽고 특이한 외형을 가지고 있기 때문 에 충분히 실내 관상식물로 활용될 수 있는 가능성이 있는 식 물이다.

바위솔국은 일반적으로 지붕녹화에 주로 적용되고 있는 세 덤류(Sedum spp.)와 비교해 가혹한 환경에서 상대적으로 더 우수한 적응력과 생명력을 보이며(Klein and Coffman 2015), 건조 스트레스에 대해 높은 저항성을 나타내는 것이 특징이다 (Provenzano et al. 2010). 뿐만 아니라 한랭 스트레스에 대한 저항성 또한 우수하여 USDA hardiness zones 5a(-28.9°C)에 서 9b(-1.1°C)까지의 범위 내에서도 노지재배가 가능하며 (WOS 2021), 대한민국의 남부지방과 제주도에서 옥상녹화 재 료 및 조경용 지피식물로 사용하기 알맞을 것으로 전망된다. 각 줄기 마다 다수의 마디가 형성되며 주로 경삽으로 번식하 기 때문에 한 번에 많은 수의 식물을 생산 하는 것이 용이하 며 토양에 대한 적응성이 광범위 한 것으로 추측된다. 또한 실외에서 뿐 아니라 비교적 고온의 온실에서도 쉽게 재배할 수 있는 것 또한 장점이다. 앞서 언급한 것과 같이 바위솔국 은 여러 스트레스 환경에 대한 높은 적응성을 가지고 있으며 피복률 또한 우수하기 때문에 옥상녹화의 재료로써 크게 주목 받고 있어 장래 시장의 수요가 높아지는 것이 기대되는 식물 이다. 그러나 이러한 이점에도 불구하고 어떤 생육 조건에서 재배해야하는지에 대한 연구 자료는 전무한 실정이다. 식물을 생산하기에 앞서 노동력 낭비를 줄이기 위해 그 식물이 선호 하는 환경조건을 충분히 이해해야할 것이며 최적의 번식 방법 과 알맞은 관리 방법을 적용해야한다(Cabahug et al. 2018).

과거 연구 중에서 Jeong et al.(2015)은 노루귀(Hepatica asiatica)의 분화재배를 위한 적정광도, 분용토, 시비수준에 관 해 조사하였고, Kwon et al.(2020)은 차광수준에 따른 섬꼬리 풀(Veronica nakaiana)과 큰구와꼬리풀(V. pyrethrina)의 생장 에 대하여 보고하였다. 그리고 Lee et al.(2020)는 산꼬리풀(V. rotunda var. subintegra)의 분화재배를 위한 차광 및 시비량 에 따른 생육 평가에 관한 연구를 수행하였다. 같은 다육식물 군에서는 차광수준이 돌나물(S. sarmentosum)의 수량과 품질 에 미치는 영향에 대한 조사가 수행되었으며(Lee et al. 2007), 석연화류(Echeveria spp.)에 관한 차광 실험도 있었다(Cabahug et al. 2017). 뿐만 아니라 몇 가지 바위솔속(Orostachys) 식물 의 분화재배를 위한 적정 광도, 분용토 및 시비수준에 관한 연 구보고가 있었다(Chon et al. 2011;Jeong et al. 2012;Jeong et al. 2013). 이처럼 다양한 연구에서 각 식물 종에 따라 각각 의 상이한 결과 보고들이 있었는데 바위솔국도 적절한 차광수 준, 분용토, 시비량에 관한 연구가 시급히 수행되어야할 실정 이다.

따라서 이 연구는 바위솔국을 분화재배할 때 각기 다른 차 광수준, 분용토 그리고 시비량에 따른 생육차이를 비교하고 그 기초자료를 수립하기 위해 수행하였다.

재료 및 방법

식물재료

식물재료는 국립농업과학원 농업유전자원센터의 식물유전자 원 중 바위솔국(Delosperma cooperi, 유전자원번호 IT317326) 을 이용하였으며 그 중 초장 3.5cm 크기의 균일한 삽목묘만 을 선발하였다. 이때, 모든 삽목묘의 생산은 성묘에서 채취된 정아를 이용해 삽목한 것으로 삼육대학교 실험온실에서 35% 차광수준 하에서 육묘하였다.

각 처리별 설정과 실험환경

실험은 차광수준, 분용토, 시비량 별로 바위솔국에 어떤 영 향을 미치는지 알아보기 위해 여러 단계 및 종류로 나누어 처 리하였고 실험은 2021년 6월 5일부터 2021년 8월 12일까지 삼육대학교 환경원예학과 실험온실에서 총 10주간 진행하였다.

실험환경의 환기수준과 온도 및 습도를 최대한 균일하게 유지하기 위해 차광수준 실험에서는 모든 처리구에 일렬로 각기 다른 차광수준을 가진 차광막을 설치하였으며 각각 50%, 65%, 80%, 95%, 98% 수준으로 나누어 처리하였다. 이때, 50%(1,100~1,270μmol m^-2 s^-1) 차광수준은 실험온실 유리 벽과 투명 차광막 1겹의 차광 정도를 합친 수준이며 65% (710~820μmol m^-2 s^-1)는 유리벽과 흰색 차광막 1겹, 80% (470~540μmol m^-2 s^-1)는 유리벽과 흰색 차광막 2겹 그리고 95%(65-110μmol m^-2 s^-1)는 유리벽과 검은색 차광막 1겹의 차 광수준이며 과거 몇 가지 실험에서 수행되었던 실내 환경 수 준의 광도로 설정하였다(Park et al. 2010;Lee et al. 2021a). 98%(18~35μmol m^-2 s^-1) 처리구는 Jeong et al.(2015)이 수행했 던 방법과 동일하게 베드 하단(under-bed)에서 수행하였다. 이 때 온실 내부와 외부의 광도는 2021년 7월 26일부터 31일까지 매일 오후 1시에 휴대용 분광복사계(SpectraPen mini, Photon Systems Instruments, Czech Republic)를 이용하여 측정 및 비 교하였다.

분용토 실험에서 용토는 마사토(DG), 펄라이트(PL)(New Pearl Shine No. 1, GFC, South Korea), 강모래(RS), 유비상토 (FM)(Hanareumsangto, Shinsung Mineral, South Korea), 버 미큘라이트(VL)(Verminuri, GFC, South Korea)를 사용했다. 각 분용토의 토양 배합은 다음과 같다. 마사토:펄라이트:강모 래[DG:PL:RS(4:2:4, v/v/v)], 마사토:유비상토:강모래[DG:FM:RS (6:1:3, v/v/v)], 버미큘라이트:유비상토:펄라이트[VL:FM:PL(3:2:5, v/v/v)], 유비상토:펄라이트[FM:PL(5:5, v/v)].

시비량에 관한 실험은 양액관주용 액체비료(New Raysio 6-10-5, HYPONeX, Japan)를 사용하여 각 단계별로 나누어 처리하였다. 시비량의 각 단계는 다음과 같이 control(0ppm), 500, 750, 1000, 2000ppm으로 나누어 진행하였다. 대조구는 정수 처리된 물을 한 포트 당 50mL를 매주 1회 처리하였고 나머지 500, 750, 1000, 2000ppm 처리구 또한 각 농도에 맞 게 액체비료를 희석 한 후 한 포트 당 50mL를 매주 1회 처리 하였다. 이때, 500ppm은 액체비료의 희색 비율이 2000배, 750ppm은 1500배, 1000ppm은 1000배, 2000ppm은 500배다. 모든 식물은 지름과 높이가 각각 11cm, 10.5cm인 원형화분에 식재하였고 차광수준 실험을 제외한 모든 처리구는 50% 차광 수준에서 진행되었으며 추가로 분용토 선발을 위한 실험을 제 외한 모든 처리구는 마사토:모래:유비상토[DG:RS:FM(50:30:20, v/v/v)]가 섞인 분용토를 사용하였다. 관수는 매주 2회 살수관 수하였다.

실험 기간 동안 실험온실의 평균 온도와 평균 상대습도는 각각 29.3±5.4°C, 70.2±14.7% 그리고 베드 하단의 평균 온도 와 평균 상대습도는 각각 28.6±5.4°C, 71.6±15.2%였다(Fig. 1). 실험은 완전임의배치법(Completely randomized design)으로 각 처리 별 24반복 배치하였다.

조사항목

각각의 차광수준, 분용토, 시비량에 따른 생육 결과를 평가 하기 위하여 식물의 초장, 초폭, 근장, 지상부와 지하부 생체 중, 지상부와 지하부 건물중, CIELAB L*, a*, b* 값을 측정하였 다. 초장은 지면으로부터 식물의 정단부까지의 길이를 측정하 였고 초폭은 식물의 폭 중 가장 넓은 부분을 기준으로 길이를 측정하였다. 바위솔국이 옥상녹화 재료로써 충분히 주목받고 있다는 점을 반영하여 대략적인 피복률을 알아보기 위해 식물 의 초폭을 제곱하여 식물체 면적(plant cover)을 추가로 분석 하였다. CIELAB 값은 분광광도계(CM-2600d, Konica Minolta, Japan)를 CIELAB(set to L*a*b*, ΔE*), UV 100% 그리고 D65/ 10°로 설정 후 24반복 측정하여 정반사광(SCI)을 포함한 각각 의 L*, a*, b* 값을 얻었다. 색상은 각 L*, a*, b* 값을 Royal Horticultural Society Colour Chart 시스템(RHSCCS 2021)에 적용 및 대조하였고 가장 근사치의 RHS 고유번호를 각 2개씩 을 선정해 평가하였다. 각 처리 별 식물의 엽색은 Zettl(2022) 이 고안한 Converting Colors를 활용하여 CIELAB L*, a*, b* 값을 평가 색상으로 변환시켰다. 생체중과 건물중은 전자저울 (FA-2000, AND, Japan)을 사용하여 측정하였고 이때 건물중 은 건조기(HK-DO135F, HANKUK S&I, South Korea)을 85°C 로 설정한 후 2일간 건조시킨 뒤 측정하였다. 이때 식물이 가 진 수분함량에 대한 분석은 각각의 개체 별 생체중과 건물중 을 대조하여 얻었으며 계산식은 아래와 같다.

(이때, χ 는 수분함량, A 는 생체중, B 는 건물중을 나타낸다.)

통계처리

실험 결과의 분석은 SAS 9.1(SAS Institute, USA)을 사용하 여 분산분석(analysis of variance)을 수행하였다. 각 처리별 평 균간 비교는 p<0.05 수준의 DMRT(Duncan’s multiple range test)로 통계분석 하였다. 추가로 Pearson 상관 계수 분석을 통해 차광수준 및 시비량에서 바위솔국의 초장, 초폭, 근장, 지상부와 지하부 생체중, 지상부와 지하부 건물중, CIELAB L*, a*, b* 값 간의 상관관계를 분석하였다.

결과 및 고찰

생존률과 생육에 미치는 영향

각각의 차광수준, 분용토, 시비량이 바위솔국의 생존률과 생육에 미치는 효과는 Table 1에 나타내었고 차광수준에 따른 식물체 생육평가를 위한 사진자료는 Fig. 2와 같다. 생존률은 95~98% 차광처리에서 저조한 생존률을 나타내었는데 95% 차 광수준에서는 54.1%의 생존률을 타나내었으며 특히 98% 차 광수준에서는 모든 식물체가 고사하였다. 바위솔국은 저광도 조건에 적응시키기 어려운 것으로 보이며 따라서 80% 이하의 차광수준에서 재배하는 것이 바람직한 것으로 판단된다. Jeong et al.(2012)의 연구에서 울릉연화바위솔(Orostachys iwarenge f. magnus)은 97%와 80%의 차광수준에서 각각 0%와 50%의 생존률을 나타내어 이 실험의 결과와 매우 유사하였다. 차광 수준 실험에서 초장과 근장은 50% 수준에서 각각 10.77, 19.63cm로 가장 높게 나타났으며 초폭과 식물체 면적은 80% 차광수준에서 각각 20.43, 440.81cm로 나타났다. 섬꼬리풀 (Veronica nakaiana)과 큰구와꼬리풀(V. pyrethrina)은 차광수 준이 낮을수록 식물체 뿌리의 길이가 늘어나는 것으로 나타났 다(Kwon et al. 2020). 광도가 높을수록 식물체가 건실하게 생육하여 초장이 높게 나타나는 것으로 보이며 반대로 광도가 낮을수록 식물체가 줄기 연화되어 무게를 견디지 못하고 조금 더 포복성을 띄는 것으로 생각되어진다. Lee et al. (2021b)의 연구에서 속리기린초(Sedum zokuriense)는 65% 차광수준에 서 초장, 초폭, 지상부와 지하부의 생체중이 가장 높게 나타났 다. 바위솔국의 자생지의 환경은 일조를 방해하는 수목이 없 는 곳으로 차광이 없는 곳에서 생육하기 때문에 광도가 강해 지는 것에 비례하여 초장이 늘어나고 반대로 초폭은 오히려 반비례하여 줄어들 것으로 예상되며, 바위솔국이 사용된 옥상 녹화 시스템에서 태양광 패널에 의한 차광이 발생되는 경우 식물의 피복률이 줄어드는 것으로 보고되었다(Bousselot et al. 2017).

분용토 실험 결과로 볼 때 바위솔국은 버미큘라이트나 유비 상토와 같이 보수력과 보비력이 우수한 인공배지가 혼합된 분 용토를 선호하는 것으로 생각된다. 특히 그 중 VL:FM:PL 처리 구에서 가장 건실하게 생육 하였는데 초장과 초폭은 각각 11.12, 15.80cm였으며 근장은 25.11cm였다. 이 연구와 유사 하게 속리기린초 또한 버미큘라이트나 유비상토가 혼합된 분용토에서 가장 우수한 생육수준을 나타내었다(Lee et al. 2021b). 바위솔국은 건조 스트레스에 상당한 저항성을 가지고 있기도 하지만(Provenzano et al. 2010), 토양에 수분이 많은 경우 왕성한 생육과 우수한 수형을 나타내는 것으로 보인다 (Fig. 3). Shroll(2009)의 조사에 따르면 바위솔국은 무관수 옥 상녹화 환경에서도 생존이 가능하나 식물의 수형이나 미학적 인 측면에서는 상당히 불량해지는 것으로 나타났다. 커피나무 (Coffea arabica)의 경우에도 이와 유사하게 유비상토가 혼합 된 분용토에서 가장 우수한 생육 결과를 나타내었다(Yun et al. 2007).

시비량에서는 가장 관행적으로 사용되어져 온 희석 농도인 1000ppm 농도에서 가장 우수한 생육을 나타내었다(Fig. 4). 특히나 초폭과 식물체 면적이 각각 19.62, 398.2cm로 가장 높 은 것으로 나타났다. 이 결과를 토대로 바위솔국을 옥상녹화 소재로써 식재하는 경우나 유통을 위한 분화재배 생산 시 왕 성한 생육 유도하기 위해 1000ppm의 농도를 시비하는 것이 가장 바람직할 것으로 판단된다.

생체중과 수분함량에 미치는 영향

Table 2에 나타난 것과 같이 바위솔국은 50% 차광수준에서 가장 높은 생체중과 건물중을 나타내었는데 지상부와 지하부 의 생체중은 각각 28.61, 0.69g를 타나내었으며 지상부와 지 하부의 건물중은 1.35, 0.28g을 나타내었다. Jeong et al.(2013) 의 연구에서 둥근바위솔(O. malacophyllus)은 52%의 차광 수준에서 생체중이 가장 높게 나타나는 것으로 나타났다. 또 한 이와 유사하게 Lee et al.(2011)의 연구에서 팔레놉시스 (Phalaenopsis Hybrid)는 50% 차광수준에서 가장 높은 생체 중과 건물중을 나타내었다. 개불알풀류(Veronica spp.)는 차 광수준이 낮아질수록 생체중과 건물중은 높아지는 것으로 나 타났다(Song et al. 2020). 낮은 차광수준인 50% 수준에서 높 게 나타난 생체중 및 건물중과 달리 수분함량은 95%의 높은 차광수준에서 가장 높게 나타났는데 95% 차광수준에서 지상 부와 지하부의 수분함량은 각각 96.9, 66.2%로 나타났다. 이 를 비추어볼때 바위솔국은 광도가 현저히 낮은 경우 상대적으 로 수분을 더 많이 보유하는 것으로 보인다.

분용토 실험에서는 VL:FM:PL에서 가장 높은 지상부 생체중 과 건물중을 타나내어 각각 19.52, 1.24g이었으며 지하부 수 분함량도 57.9%로 가장 높게 나타났다. 이어서 DG:FM:RS와 FM:PL이 순서대로 높게 나타났는데 지상부 생체중은 각각 17.53, 17.21g이었고 지상부 건물중은 각각 1.10, 1.09g으로 나타났다. 따라서 건실한 식물체를 얻기 위해서는 버미큘라이 트와 유비상토의 함량이 높은 분용토를 배합하여 식재하는 것 이 좋을 것으로 판단된다. 시비량 실험에서는 1000ppm이 가 장 높은 중량을 나타내었는데 지상부와 지하부 생체중은 각 각 36.16, 1.32g으로 나타났으며 건물중은 각각 1.89, 0.68g 로 나타났다. 이때 지상부의 수분함량은 1000ppm 처리에서 가장 높게 나타나 94.7%로 나타났으나 지하부의 수분함량은 500ppm에서 56.2%로 가장 높게 나타났으며 그 다음으로는 750ppm과 1000ppm 순으로 높아 각각 51.6, 47.9%였다.

엽색에 미치는 영향

CIELAB라고도 불리는 L*a*b* 색 공간은 3가지 값으로 나뉘 어져 표현된다. L* 은 명도를 나타내며 a*는 양수일 경우 붉은 색을, 음수일 경우 초록색을 나타내고 b*는 양수일 경우 노란 색을, 음수일 경우 파란색임을 나타낸다. Table 3에 나타난 것 처럼 바위솔국은 95% 차광수준에서 가장 높은 L* 값과 b* 값 을 나타내었는데 그 값은 각각 50.81, 23.28이었으며 그 다 음으로는 80% 차광수준에서 L* 값은 36.96, b* 값은 17.21 로 나타났다. Chon et al.(2011)의 연구에 따르면 능유바위솔 (O. ‘Nungyu bawisol’)은 실험에서 가장 높은 차광수준인 97% 수준에서 L*, b* 값이 가장 높게 나타나 이 실험의 결과와 유 사한 경향을 보였다. Lee et al.(2021b)의 연구에서 속리기린 초는 L* 값이 차광수준에 따라 비례하지는 않았으나 b* 값은 98% 차광수준에서 가장 높게 나타나는 것으로 보고하였다.

일반적으로 식물은 과도한 스트레스를 받거나 장기간 일조 량이 부족한 경우 잎이 황화 되는데 이러한 요인들로 인하여 엽색이 변하는 경우 대체로 L* 값과 b* 값이 함께 비례하여 높 아지는 경향이 있다. 따라서 엽색에 관한 CIELAB 색체 분석 은 그 활용과 방법에 따라 식물의 스트레스 정도를 평가하는 좋은 방법이 될 수 있을 것으로 생각된다.

바위솔국의 엽색에 미치는 효과에서 분용토 실험과 시비량 실험에서는 어떤 유의성도 나타나지 않아 다양한 분용토와 시 비량을 적용하더라도 균일한 엽색을 유지할 수 있을 것으로 기대된다. 대부분의 처리에서 RHS 고유번호가 N137A, 147A 로 평가되었으나 특별하게 80% 차광수준과 95% 차광수준에 서 각각 146A, 147A와 147B, 148A로 평가되어 일조량 부족으 로 잎이 황화 된 것으로 판단되었다. 따라서 이러한 엽색에 관한 평가로 미루어 볼 때 바위솔국은 65% 이하의 차광수준 에서 재배하는 것이 활력 있는 엽색을 가진 식물체를 생산하 기에 적합할 것으로 보인다.

조사항목별 상관관계 분석

차광수준에 관한 실험에서 바위솔국의 생육, 생체중과 건물 중 그리고 엽색을 간의 상관관계를 분석한 결과, 초장, 초폭, 근장, 지상부와 지하부 생체중 그리고 지상부와 지하부 건물 중은 전부 상호 간에 양의 상관관계 가졌으며 고도의 유의성 을 나타냈다(Table 4). 이때 CIELAB L* 과 b* 값은 초장, 초폭, 근장, 생체중 및 건물중에 대하여 음의 상관관계를 나타냈으 며 일조량이 풍부해 식물이 건실하게 생육할수록 L* 과 b* 값 이 상대적으로 낮게 나타나는 것으로 보이며 반대로 일조량 부족으로 식물의 생육이 불량할 경우에는 L* 과 b* 값이 높아 질 수 있다는 것을 암시하였다. 추가로 L* 과 b* 는 상호간에 양의 상관관계(r=0.840)를 가져 서로 간 밀접한 관계가 있음 을 나타냈다. 녹색과 직접적인 연관이 있는 a* 값은 바위솔 국의 생육과 크게 밀접 관계가 있지는 않은 것으로 나타났 다. 그러나 특별히 지하부 생체중과 지하부 건물중은 각각 r=0.250, 0.252로 a* 와 양의 상관관계를 나타내었고 a* 와 L* 은 r=–0.260으로 음의 상관관계를 나타냈다.

Table 5에 나타난 시비량에 관한 상관관계 분석에서 초장 은 근장(r=0.264)과 지하부 생체중(r=0.205)과 양의 상관관계 를 가진 것으로 나타났다. 초폭, 근장, 지상부와 지하부 생체 중, 지상부와 지하부 건물중은 상호간의 양의 상관관계를 가 진 것으로 나타났으며 이때 대부분 고도의 유의성을 나타내었 다. 이때 L* 과 지하부 건물중(r=0.185) 간의 상관관계를 제외 하고는 엽색과 생육간의 상관관계는 없는 것으로 나타났다. 이 로 하여금 다양한 시비 조건에서도 균일한 엽색의 식물체를 생산할 수 있다는 것을 암시하였다. 결론적으로 바위솔국을 재 배할 때 50% 차광수준, 분용토는 VL:FM:PL, 시비량은 1000ppm 수준에서 생육이 가장 좋은 것으로 나타나 해당 조건에서 재 배하는 것이 바람직할 것으로 판단된다.