서 론
재료 및 방법
1. 시험 재료, 장소 및 수행 시기
2. 맹아묘 생산을 위한 지베렐린 이용 휴면타파 방법 구명
3. 소괴경 휴면타파 후 파종 전 산광기간 구명
4. 맹아묘 생산을 위한 적정 광도 구명
5. 맹아묘 생산을 위한 적정 양액 농도 구명
6. 통계분석
결과 및 고찰
1. 맹아묘 생산을 위한 지베렐린 이용 휴면타파 방법 구명
2. 소괴경 휴면타파 후 파종 전 산광기간 구명
3. 맹아묘 생산을 위한 적정 광도 구명
4. 맹아묘 생산을 위한 적정 양액 농도 구명
결 론
서 론
감자(Solanum tuberosum)는 남아메리카 안데스산맥을 원산지로 하여 유럽을 거쳐 18세기에 우리나라에 도입된 작물로, 현재 전 세계 약 150개국, 2,000만 ha 이상의 면적에서 재배되고 있는 주요 식량작물이다(Jennings et al. 2020). 제주특별자치도에서는 2024년 기준 1,638 ha에서 재배되어 약 277억 원의 조수입을 기록하는 등 지역 농업에서 중요한 경제 작물로 자리 잡고 있다(Jeju Special Self-Governing Province 2025).
감자는 영양번식 작물로 바이러스 등 병해에 취약하다는 특성이 있어, 안정적인 씨감자 생산을 위해 무병묘 이용이 필수적이다. 제주특별자치도 농업기술원에서는 virus-free 조직배양묘를 줄기꺾꽂이한 경삽묘를 이용하여 씨감자를 생산해 왔으나(Hyun et al. 1998; Kim 2014), 경삽묘는 사용 배지 처리 문제와 높은 생산비, 노동력 투입 등의 한계가 지적되어 왔다(Lee 2005; Kang et al. 2006; Un et al. 2025).
이러한 문제를 보완하기 위한 대안으로, 농업기술원에서는 2022년부터 맹아묘 방식(Kim et al. 1998)을 도입하여 씨감자를 공급하고 있다. 맹아묘는 경삽묘에 비해 단위면적당 생산량이 높고 생산비와 노동력이 절감되는 장점이 있으나(Buckseth et al. 2023; Un et al. 2025), 괴경의 휴면 특성으로 인해 균일한 묘 생산이 어렵고, 대량 생산을 위한 표준화된 육묘 기술이 확립되지 않았다는 한계가 있다(Kim 2014).
균일한 맹아묘 생산을 위해서는 소괴경의 휴면타파 기술이 핵심적이다. Cho(1963)는 ‘남작’ 품종에서 GA3 2ppm 처리 시 휴면이 타파된다고 보고하였으며, Rehman et al.(2003)은 여러 품종에서 GA3 처리가 휴면타파를 촉진하고 수량을 증가시킨다고 하였다. 또한 저장 온도와 습도 조건 역시 휴면타파에 중요한 영향을 미치는 것으로 보고되었다(Gong et al. 2021). 한편, 산광 최아 및 광도 조건은 맹아묘의 형태 형성과 직결되며, Chang et al.(2002)은 소괴경의 적정 산광기간을 14－42일로 제시한 바 있다. 그러나 최근 인공광 조건에서 광질과 광도가 맹아 발생과 생육에 미치는 영향에 대한 연구 필요성이 제기되고 있다(Mølmann and Johansen 2019).
맹아묘의 수경재배 과정에서 양액 농도 또한 중요한 관리 요인이다. Kang et al.(1996)은 수경재배 베드에서 질소 공급 수준에 따라 괴경 형성과 수량이 달라진다고 보고하였으며, Kim et al.(1998)은 맹아묘가 경삽묘에 비해 지상부 생육이 왕성하므로 상대적으로 낮은 양액 농도가 적절하다고 제안하였다. 그러나 맹아묘 육묘 단계에서의 적정 양액 농도에 대한 체계적인 연구는 아직 미흡한 실정이다.
따라서 본 연구는 수경재배 씨감자용 맹아묘의 안정적이고 균일한 대량 생산을 위하여, GA3를 이용한 소괴경 휴면타파 효과와 파종 전 산광기간, 육묘 시 적정 광도 및 양액 농도가 맹아묘의 생육 특성에 미치는 영향을 구명하고자 수행하였다.
재료 및 방법
1. 시험 재료, 장소 및 수행 시기
본 시험은 제주특별자치도 농업기술원 농산물원종장 내 감자육묘실에서 수행하였다. 시험에 사용된 감자 품종은 제주지역에서 주로 재배되는 ‘탐나’, ‘대지’이며, 직전 작기에 배양순화묘에서 생산된 기본종 소괴경(1－7g)을 시험재료로 활용하였다. 지베렐린 이용 휴면타파와 산광기간 시험은 각각 2022년 8월부터 9월까지와 2023년 2월부터 3월까지, 2023년 8월부터 9월까지와 2024년 2월부터 3월까지 2회에 걸쳐 실시하였다. 광도 및 양액 농도 시험은 2023년 10월부터 2024년 4월까지 가을 작기와 봄 작기로 구분하여 실시하였다.
2. 맹아묘 생산을 위한 지베렐린 이용 휴면타파 방법 구명
시험 처리는 무처리구를 포함하여 GA3(유일 지베레린, 주식회사 유일, 경상북도, 대한민국, 3.1%) 2, 4, 6ppm 농도로 희석한 용액에 소괴경을 45분간 침지 처리한 소괴경을 각 처리·반복별로 20개씩 바구니에 넣어 처리 다음날부터 맹아 발생을 관찰하였다.
육묘실 내 환경 조건은 항온항습기(PA006-A2HS-U, 주식회사 에이알, 경기도, 대한민국)를 이용하여 온도 20±1℃, 상대습도 50－60%로 유지하였으며, 광도는 형광등을 사용하여 66.47μmol·m-2·s-1, 일장은 주간 16시간, 야간 8시간으로 설정하였다.
생육 조사는 처리 다음 날부터 시작하여, 각 처리구의 모든 괴경에서 맹아가 발생할 때까지 수행하였다. 조사 항목은 맹아율과 휴면타파 소요일수를 조사하였으며, 조사 기준을 농촌진흥청 농업과학기술 연구조사 분석기준을 참고하였다.
3. 소괴경 휴면타파 후 파종 전 산광기간 구명
시험 처리는 소괴경에 GA3(유일 지베레린, 주식회사 유일, 경상북도, 대한민국, GA3 함량 3.1%) 2ppm을 45분 동안 침지 후 1, 7, 14, 21일 산광 처리한 후 펄라이트상에 파종하였다.
육묘실 내 환경 조건은 항온항습기(PA006-A2HS-U, 주식회사 에이알, 경기도, 대한민국)를 이용하여 온도 20±1℃, 상대습도 50－60%로 유지하였으며, 광도는 형광등을 사용하여 66.47μmol·m-2·s-1, 일장은 주간 16시간, 야간 8시간으로 설정하였다.
생육 조사는 농촌진흥청 농업과학기술 연구조사 분석기준을 참고하여 각 처리별 묘 길이, 마디수 등을 조사하였다.
4. 맹아묘 생산을 위한 적정 광도 구명
시험 처리는 소괴경에 GA3(유일 지베레린, 주식회사 유일, 경상북도, 대한민국, GA3 함량 3.1%) 4ppm을 45분 동안 침지 후 펄라이트상에 소괴경을 펄라이트 상에 파종하여 0, 32.2, 55.2, 66.47μmol·m-2·s-1의 광도의 처리로 25일간 진행하였다. 육묘실 내 환경 조건은 항온항습기(PA006-A2HS-U, 주식회사 에이알, 경기도, 대한민국)를 이용하여 온도 20±1℃, 상대습도 50－60%로 유지하였으며, 일장은 주간 16시간, 야간 8시간으로 설정하였다.
생육 조사는 농촌진흥청 농업과학기술 연구조사 분석기준을 참고하여 각 처리별 묘 길이, 마디수 등을 조사하였다.
5. 맹아묘 생산을 위한 적정 양액 농도 구명
시험 처리는 소괴경에 GA3(유일 지베레린, 주식회사 유일, 경상북도, 대한민국, GA3 함량 3.1%) 4ppm을 45분 동안 침지 후 펄라이트상에 소괴경을 펄라이트 상에 파종하여 0.40, 0.82, 1.68, 2.97dS·m-1의 양액(하이라이브W, 글로벌아그로, 서울, 대한민국)을 주 3회 공급하여 25일간 진행하였다. 육묘실 내 환경 조건은 항온항습기(PA006-A2HS-U, 주식회사 에이알, 경기도, 대한민국)를 이용하여 온도 20±1℃, 상대습도 50－60%로 유지하였으며, 광도는 형광등을 사용하여 66.47μmol·m-2·s-1, 일장은 주간 16시간, 야간 8시간으로 설정하였다.
생육 조사는 농촌진흥청 농업과학기술 연구조사 분석기준을 참고하여 묘 길이, 마디수 등을 조사하였다.
6. 통계분석
모든 시험은 완전임의배치법 3반복으로 수행하였다. 각 처리의 통계분석은 R 프로그램(R version 4.5.2)을 이용하여 수행하였다. 품종(C), 계절(S), 처리요인(T)(예: GA3 또는 산광기간, 광도, 양액 농도)을 고정요인으로 하는 삼요인 분산분석(three-way ANOVA)을 실시하였고, 유의성은 p ≤ 0.05 수준에서 판단하였다.
처리 수준 간 평균 비교는 Tukey의 HSD 검정을 이용하여 사후검정(post-hoc test)을 수행하였다. 또한 처리수준(예: GA3 농도, 산광기간)과 반응변수 간 관계를 확인하기 위해 선형회귀분석을 실시하였으며, 회귀식의 적합도는 결정계수(R2)로 제시하였다.
결과 및 고찰
1. 맹아묘 생산을 위한 지베렐린 이용 휴면타파 방법 구명
두 품종 모두 가을 및 봄 작기에서 GA3 처리 시 무처리구 대비 휴면타파 소요일수가 유의하게 단축되었으며, 처리 농도가 증가할수록 소요일수가 감소하는 경향을 보였다(Table 1). ‘탐나’는 GA3 6ppm 처리에서 가을 19일, 봄 32일로 나타났고, ‘대지’는 GA3 6ppm 처리에서 가을 17일, 봄 26일로 가장 짧았으며, 전반적으로 GA3 4ppm, 2ppm 순으로 휴면타파 소요일수가 단축되는 경향을 보였다. 이러한 결과는 Cho(1963)가 ‘남작’ 품종을 절단한 뒤 GA3 2ppm에 침지 처리 후 휴면이 타파된다고 보고한 내용과 일치하며, Rehman et al.(2003)이 ‘Atlantic’, ‘Desiree’, ‘Diamant’ 품종에서 GA3처리로 휴면타파가 촉진되고 수확량이 증가한다고 보고한 결과와 같은 맥락에서 해석될 수 있다. 또한 Bruinsma and Swart(1970)은 감자 괴경 눈에서 GA3가 생장 촉진 작용 뿐만 아니라 휴면을 직접 타파하는 능력을 가진다고 보고하였다. Alexopoulos et al.(2007)은 수확 후 GA3처리에 의해 감자 괴경의 휴면이 더 빠르게 타파되고, 이후 맹아 생장도 촉진된다고 보고된 바, 본 시험 결과도 외생 GA3 처리가 감자 괴경의 휴면타파를 촉진한다는 기존 보고를 맹아묘 생산 조건에서도 확인한 것으로 판단된다.
삼요인 분산분석 결과, 품종(C), 계절(S), GA3 농도(T)의 주효과는 모두 고도로 유의하였으며, 품종(C)×농도(T) 상호작용은 유의하지 않았다. 반면 품종(C)×계절(S), 계절(S)×농도(T), 품종(C)×계절(S)×농도(T) 상호작용은 유의하게 나타났다(Table 1). Esztergályos and Polgár(2021)는 감자 괴경의 휴면 기간과 화학적 처리 효과가 품종과 재배 시기에 따라 유의한 영향을 미치며, 품종에 따라 감수성이 다르게 나타난다고 보고하였다. 또한 Wróbel et al.(2017)은 휴면의 깊이와 기간은 유전자형에 의해 주로 결정되고 계절 또한 휴면 정도에 유의한 영향을 미친다고 하였다. 따라서 본 시험에서 확인된 상호작용은 감자 괴경의 휴면 반응이 품종과 계절에 따라 달라질 수 있음을 보여준다.
Table 1
Effects of GA3 concentration on dormancy breaking days of potato cultivars under autumn and spring conditions
| Cultivar | Season | Control | GA3 2ppm | GA3 4ppm | GA3 6ppm | |||||||
| Tamna | Autumn | 41 ± 0.0z ay | 22 ± 0.3 b | 21 ± 0.3 b | 19 ± 0.3 c | |||||||
| Spring | 43 ± 0.3 a | 38 ± 0.3 a | 33 ± 1.5 b | 32 ± 1.5 b | ||||||||
| Daeji | Autumn | 40 ± 0.0 a | 20 ± 0.3 b | 19 ± 0.0 c | 17 ± 0.0 d | |||||||
| Spring | 31 ± 0.3 a | 30 ± 0.7 ab | 26 ± 1.2 ab | 26 ± 2.0 b | ||||||||
| Source | Cx | S | T | C×S | C×T | S×T | C×S×T | |||||
|
Dormancy Breaking days | ***w | *** | *** | ** | ns | *** | * | |||||
두 품종 모두 가을 및 봄 조건에서 GA3 농도가 증가할수록 휴면타파 소요일수가 감소하는 음의 기울기가 확인되어, GA3 농도 증가에 따라 휴면타파가 촉진되는 경향을 보였다(Fig. 1). 회귀식의 설명력(R2)은 ‘탐나’의 봄 작기에서 0.87로 가장 높았고, ‘대지’의 봄 작기에서 0.61로 가장 낮았다. 이러한 품종 및 계절 간 반응 차이는 Table 1에서 계절(S)×농도(T) 및 품종(C)×계절(S)×농도(T) 상호작용이 유의하게 나타난 결과와 연계하여 해석할 수 있다. Asalfew(2016)은 감자 괴경의 휴면이 유전적 요소, 수확 전 후 조건, 성숙도, 저장 조건 등에 따라 달라질 수 있다고 하였으며 Salimi et al.(2010)은 괴경의 생리적 연령에 따라 GA3 처리에 대한 반응이 달라질 수 있다고 보고하였다. 이러한 점을 고려 시 동일한 GA3 처리를 하더라도 품종과 작기에 따라 반응 강도와 설명력이 다르게 나타날 수 있다고 보인다. 이는 수확 직후 소괴경의 생리적 상태와 휴면의 깊이가 품종 및 계절에 따라 달랐기 때문이라고 해석한다. 특히 동일한 GA3 농도에서 휴면상태가 얕은 괴경은 빠르게 반응할 수 있으나 휴면이 깊은 괴경은 처리 효과가 상대적으로 제한될 수 있어 품종 및 작기별 반응 차이가 나타난 것으로 판단된다. 또한 GA3 처리에 따른 휴면타파 촉진은 괴경 내 저장 탄수화물의 이용 가능성을 높이고 맹아 생장 개시를 유도한 결과로 볼 수 있다.
다만 Choudhuri and Ghose(1963), Struik et al.(1989), Caliskan et al.(2021), Ok et al.(2020)은 감자에 GA3를 처리할 경우 생육 및 괴경 형성 과정에서 기형서 발생 등 부정적 영향이 나타날 수 있음을 보고한 바 있다. 따라서 GA3 처리는 휴면타파 촉진에 유효한 기술이지만, 처리 농도 및 처리 조건에 따라 부작용이 발생할 가능성이 있으므로 수경재배 조건에서도 기형서 발생 여부와 정도를 함께 검토할 필요가 있다. 나아가 맹아묘 생산 현장에서는 휴면타파 소요일수의 단축만의 기준으로 처리 효과를 평가하기보다, 맹아 발생의 균일성, 후속 생육 안정성 및 기형서 발생 가능성을 고려하여 품종 및 작기별 적정 GA3 처리 기준을 설정할 필요가 있다.
2. 소괴경 휴면타파 후 파종 전 산광기간 구명
소괴경 휴면타파 후 산광기간에 따른 생육 반응을 분석한 결과, 봄 재배 ‘대지’의 경장을 제외한 대부분의 처리에서 산광기간이 길어질수록 묘 길이와 마디수가 증가하는 경향이었다. 가을 재배에서 묘 길이는 ‘탐나’가 1일 처리 10cm에서 14－21일 처리 15－17cm로, ‘대지’는 1일 처리 9cm에서 14－21일 처리 16－20cm로 증가하여 유의적인 차이를 보였다. 반면 봄 재배에서는 ‘탐나’의 묘 길이가 산광기간 증가에 따라 증가하는 경향을 보였으나, ‘대지’에서는 통계적 유의성이 확인되지 않았다. 이는 시험 기간 중 관수 장치 이상으로 처리구 간 수분 공급이 균일하지 않았을 가능성과 관련이 있을 것으로 판단되며, 향후 관수 균일도를 확보한 조건에서 반복시험을 통해 재현성을 검토할 필요가 있다. 마디수는 두 품종과 두 재배시기 모두에서 산광기간 증가에 따라 증가하는 경향을 나타냈다. 가을 재배에서 ‘탐나’는 1일 처리 5개에서 21일 처리 10개로, ‘대지’는 1일 처리 5개에서 21일 처리 9개로 증가하였고, 봄 재배에서도 ‘탐나’는 1일 처리 7개에서 14－21일 처리 10개로, ‘대지’는 1일 처리 7개에서 14－21일 처리 9－10개로 증가하였다(Table 2.) 이러한 결과는 산광기간의 증가가 맹아묘의 초기 생육과 형태 형성에 긍정적으로 작용할 가능성을 보여준다. Chang et al.(2020)은 파종 전 최아 기간의 증가는 씨감자의 생리적 연령을 높여 출현, 괴경형성 및 지상부 생육을 촉진한다고 보고하였으며, Johansen and Mølmann(2017) 또한 최아 처리가 출현과 초기 생육을 촉진한다고 하였다. 본 연구에서도 산광기간이 증가할수록 묘 길이와 마디수가 전반적으로 증가하거나 비교적 안정적으로 확보되는 경향이 확인되어, 산광최아가 맹아묘의 초기 생육 확보에 중요한 관리요인으로 작용할 가능성이 있는 것으로 판단된다. 특히 14일 이상 처리구에서 생육이 비교적 안정적으로 나타난 점은 일정 수준 이상의 파종 전 산광기간 확보가 필요할 수 있음을 시사한다. 따라서 실제 생산 현장에서는 품종 특성과 작기 조건을 함께 고려한 적정 산광관리 기준의 설정이 필요할 것으로 판단된다.
삼요인 분산분석 결과, 묘 길이에 따른 품종(C), 계절(S)간 유의성은 존재하지 않았으며, 처리(T)간 유의성은 고도로 유의하였다. 이는 산광기간에 따라 묘의 길이를 변화하는 주요인임을 보여주며, 상호작용의 경우 계절(S) × 처리(T), 품종(C) × 계절(S) × 처리(T)가 유의하게 나타나 산광 기간 효과의 크기가 계절 및 품종 조합에 따라 달라질 수 있다고 판단된다. 마디수의 경우 품종(C)은 유의하게 나타났고, 계절(S), 처리(T)는 고도로 유의하게 나타나 마디수 형성이 품종 고유 특성과 재배시기, 산광기간의 영향을 동시에 받는 것으로 판단된다(Table 2). 계절(S) × 처리(T) 상호작용이 유의하게 나타난 점은 산광기간 연장에 따른 마디수 증가 효과가 가을·봄 재배 조건에 따라 달라질 수 있음을 의미한다. 반면 품종(C) × 처리(T) 및 품종(C) × 계절(S) 상호작용은 유의하지 않아, 산광기간에 대한 반응 양상 자체는 품종 간에 크게 다르지 않을 가능성이 있으며, 세 요인의 삼중 상호작용(C×S×T)도 유의하지 않아 산광기간 효과의 계절적 차이는 품종에 따라 극단적으로 달라지기보다는 비교적 공통된 경향을 보였던 것으로 해석된다(Table 2).
산광기간이 증가할수록 맹아묘의 묘 길이와 마디수는 전반적으로 증가하는 양의 기울기를 보였다(Fig. 2). 가을 재배에서는 두 품종 모두 비교적 높은 설명력을 나타내어 산광기간에 따른 생육 변이를 잘 설명하는 것으로 판단된다(Fig. 2A, 2B). 반면 봄 재배의 묘 길이는 품종 간 차이를 보였는데, ‘탐나’는 산광기간 증가에 따라 묘 길이가 증가하고 비교적 높은 설명력(R2 = 0.65)을 보인 반면, ‘대지’는 기울기가 완만하고 설명력도 매우 낮아(R2 = 0.04) 선형 관계가 뚜렷하지 않았다. 이는 Table 2에서 봄 재배 ‘대지’의 묘 길이에 대해 처리 간 유의성이 나타나지 않은 결과와도 일치한다. 한편, 마디수는 가을·봄 재배 모두에서 산광기간 증가에 따른 증가 경향이 비교적 일관되게 나타났으며, 대부분 조건에서 중간 이상의 설명력이 확인되어 산광기간이 마디수 확보에 비교적 안정적으로 기여하는 것으로 해석된다(Fig. 2B). 다만 일부 조건에서 R2가 묘 길이에 비해 낮게 나타난 것은 마디수가 정수형 형질로서 변동 폭이 제한되고 개체 간 생육 편차의 영향을 함께 받기 때문으로 판단된다. 또한 Chang et al.(2002)은 소괴경을 단기 저장한 ‘수미’, ‘조풍’, ‘대서’ 품종에서 적정 산광최아 기간을 14－42일 범위로 제시하였고, Knowles and Botar(1992)는 단기 재배 환경에서 종서의 생리적 연령 조절이 이후 생산성에 영향을 줄 수 있다고 보고하였다. 본 연구에서도 산광기간이 14일 이상으로 증가할 때 묘 길이와 마디수가 전반적으로 증가하거나 비교적 안정적으로 확보되는 경향이 확인되었다. 따라서 일정 수준 이상의 파종 전 산광기간 확보는 맹아묘의 초기 생육과 형태 형성에 긍정적으로 작용할 가능성이 있으며, 실제 생산 현장에서는 품종 특성과 작기 조건을 함께 고려한 적정 산광관리 기준의 설정이 필요하다.
Table 2
Stem height and no. of node of potato cultivars under pre-sprouting periods in autumn and spring cultivation
| Trait | Cultivar | Season | 1d | 7d | 14d | 21d | |||||||
|
Plant height (cm) | Tamna | Autumn | 10 ± 0.2z by | 12 ± 1.0 b | 15 ± 0.2 a | 17 ± 1.0 a | |||||||
| Spring | 9 ± 0.9 b | 14 ± 1.3 ab | 15 ± 2.0 ab | 17 ± 1.0 a | |||||||||
| Daeji | Autumn | 10 ± 0.9 c | 12 ± 1.6 bc | 16 ± 0.4 ab | 20 ± 0.9 a | ||||||||
| Spring | 12 ± 1.0 a | 13 ± 1.0 a | 15 ± 0.6 a | 12 ± 0.8 a | |||||||||
|
No. of nodes (ea) | Tamna | Autumn | 5 ± 0.2 c | 6 ± 0.1 c | 8 ± 0.3 b | 10 ± 0.3 a | |||||||
| Spring | 7 ± 0.1 b | 8 ± 0.1 b | 10 ± 0.2 a | 10 ± 0.6 a | |||||||||
| Daeji | Autumn | 5 ± 0.8 c | 6 ± 0.2 bc | 8 ± 0.5 ab | 9 ± 0.6 a | ||||||||
| Spring | 7 ± 0.3 b | 7 ± 0.3 b | 10 ± 0.3 a | 9 ± 0.1 a | |||||||||
| Trait | Cx | S | T | C×S | C×T | S×T | C×S×T | ||||||
| Plant height | nsw | ns | *** | ns | ns | ** | ** | ||||||
| No. of nodes | * | *** | *** | ns | ns | ** | ns | ||||||
3. 맹아묘 생산을 위한 적정 광도 구명
서로 다른 광도 처리에 따른 맹아묘의 생육 특성을 분석한 결과, 두 품종 모두에서 광도가 증가할수록 묘의 길이는 감소하는 경향을 보였으며, 마디수는 재배 시기와 품종에 따라 다소 차이는 있었으나 전반적으로 증가하는 경향을 보였다. (Table 3) 가을 재배에서 ‘탐나’의 묘 길이는 0μmol·m-2·s-1 처리에서 42cm였으나 66.47μmol·m-2·s-1 처리에서는 14cm로 감소하였다. ‘대지’ 또한 0μmol·m-2·s-1 처리에서 54cm였던 묘 길이가 66.47μmol·m-2·s-1 처리에서는 17cm로 감소하였다. 봄 재배에서도 유사한 반응이 나타나, ‘탐나’는 0μmol·m-2·s-1 처리에서 52cm였던 묘 길이가 66.47μmol·m-2·s-1 처리에서는 15cm로 감소하였으며, ‘대지’ 역시 49cm에서 19cm로 길이가 감소하였다. 반면 가을 재배에서 ‘탐나’는 광도 처리에 따른 마디수의 변화가 통계적으로 유의하지 않았으나, ‘대지’는 광도 증가에 따라 마디수가 증가하는 경향을 나타냈다. 반면 봄 재배에서는 두 품종 모두에서 광도 수준이 증가함에 따라 마디수가 증가하는 경향이 관찰되었다(Table 3). 이러한 결과는 저광도 또는 무광 조건에서 도장 생육이 촉진되는 반면, 광도가 증가할수록 줄기 신장이 억제되어 보다 건전한 묘 형성이 유도되고, 동시에 형태 형성 반응은 품종과 재배 시기에 따라 다르게 나타날 수 있다고 보인다. Seabrook(2005)은 감자 조직 배양에서 광이 생장과 형태형성의 중요한 조절요인이라고 정리하였다. 또한 Jo et al.(2020)은 감자 경삽묘를 LED 광도 60, 120, 180, 240μmol·m-2·s-1에서 육묘한 결과, 광도가 높아질수록 초장이 감소한다고 하였으며, Kozai et al.(1995) 역시 감자 조직배양묘에서 광도 증가가 줄기 신장을 억제한다고 보고하였다. 따라서 본 연구에서 광도 증가에 따라 묘 길이가 감소한 결과는 기존 보고와 같은 경향으로 이해할 수 있으며, 마디수 반응은 광도가 묘의 길이뿐 아니라 형태 형성에도 영향을 미치되 그 반응 양상은 품종과 재배 시기에 따라 달라질 수 있음을 보여주는 것으로 판단된다.
삼요인 분산분석 결과, 묘 길이는 품종(C), 계절(S), 광도 처리(T)의 주효과 모두에서 유의한 차이가 나타났으며, 품종(C)×계절(S)×처리(T)의 삼중 상호작용 또한 유의하였다 (Table 3B). 마디수의 경우에도 품종(C), 계절(S), 처리(T)에서 유의한 차이가 확인되었고, 품종(C)×계절(S), 계절(S)×처리(T), 품종(C)×계절(S)×처리(T) 상호작용에서 모두 유의성이 나타났다. 이러한 결과는 광도가 맹아묘의 생육을 조절하는 중요한 환경 요인이며, 그 효과의 크기는 품종과 재배 시기 조건에 따라 달라질 수 있음을 보여준다. Jo et al.(2020)도 감자 경삽묘 육묘 시 광도 수준에 따라 초장, 마디수 및 이후 괴경 생산성이 달라질 수 있음을 보고하였다. 따라서 본 연구에서 확인된 주효과와 상호작용은 광도 효과가 품종과 재배 시기와의 상호작용 속에서 달라질 수 있음을 시사한다.
Table 3
Stem height and node number of potato cultivars under different light intensity in autumn and spring cultivation
| Trait | Cultivar | Season | 0 | 32.2 | 55.2 | 66.47 | |||||||
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Plant height (cm) | Tamna | Autumn | 42 ± 0.9z ay | 21 ± 1.4 b | 18 ± 0.2 bc | 14 ± 0.8 c | |||||||
| Spring | 52 ± 3.9 a | 23 ± 3.4 b | 19 ± 0.7 b | 15 ± 1.7 b | |||||||||
| Daeji | Autumn | 54 ± 0.6 a | 25 ± 0.7 b | 18 ± 0.9 c | 17 ± 0.7 c | ||||||||
| Spring | 49 ± 0.7 a | 23 ± 1.1 bc | 24 ± 0.6 b | 18.6 ± 1.2 c | |||||||||
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No. of nodes (ea) | Tamna | Autumn | 7 ± 0.0 a | 7 ± 0.0 a | 7 ± 0.2 a | 7 ± 0.3 a | |||||||
| Spring | 8 ± 0.4 b | 9 ± 0.1 ab | 10 ± 0.1 a | 9 ± 0.3 a | |||||||||
| Daeji | Autumn | 5 ± 0.8 c | 6 ± 0.2 bc | 8 ± 0.5 ab | 9 ± 0.6 a | ||||||||
| Spring | 7 ± 0.3 b | 7 ± 0.3 b | 10 ± 0.3 a | 9 ± 0.1 a | |||||||||
| Trait | Cx | S | T | C×S | C×T | S×T | C×S×T | ||||||
| Plant height | ***w | * | *** | * | ns | ns | *** | ||||||
| No. of nodes | ** | *** | *** | * | ns | *** | *** | ||||||
광도 처리에 따른 묘 길이(A)와 마디수(B)의 선형 회귀 관계를 보면, 광도가 증가할수록 묘 길이는 감소하는 음의 기울기 형태를 보였다(Fig. 3). 가을 재배에서는 ‘탐나’와 ‘대지’의 설명력(R2)이 각각 0.91, 0.90으로 높게 나타났고, 봄 재배에서도 각각 0.85, 0.82로 비교적 높은 설명력을 보여 광도에 따른 묘 길이 변화가 일관되게 설명되었다. 반면 마디수의 경우 재배 시기에 따라 다른 회귀 양상이 나타났는데, 가을 재배에서는 두 품종 모두 광도 증가에 따른 기울기가 완만하고 설명력도 매우 낮아(R2 = 0.08－0.09) 광도 처리에 따른 변이를 충분히 설명하지 못하였다. 그러나 봄 재배에서는 광도 증가에 따라 마디수가 증가하는 양의 기울기가 비교적 뚜렷하게 나타났으며, 특히 ‘탐나’에서는 비교적 높은 설명력(R2 = 0.78)이 확인되었다. 본 연구의 맹아묘에서도 광도 증가에 따라 묘 길이가 감소하는 점에서는 선행 연구와 유사한 경향을 보였으나, 마디수의 경우에는 품종 및 재배 시기에 따라 반응이 달라 뚜렷한 일관성은 나타나지 않았다. 따라서 수경재배 씨감자 맹아묘 육묘 시, 단순한 도장 억제를 넘어 건실한 묘소질과 적정 마디수를 동시에 확보하기 위해서는 품종 특성과 작기(가을/봄) 조건을 복합적으로 고려할 필요가 있다. 특히 본 시험에서는 무광 또는 저광도 조건에 비해 66.47μmol·m-2·s-1 처리에서 줄기 신장 억제 효과가 뚜렷하게 나타났으므로, 과도한 도장을 방지하기 위한 광도 수준으로 활용 가능할 것으로 판단된다. 이는 Jo et al.(2020)이 60μmol·m-2·s-1 광도 조건에서 건전한 묘 생산율이 가장 높다고 보고한 결과와 유사한 경향이며, Khalil et al.(2023)이 약 75μmol·m-2·s-1 수준에서 줄기 직경과 묘의 건물중이 유의하게 증가한다고 보고한 결과와 맥락을 같이 한다.
4. 맹아묘 생산을 위한 적정 양액 농도 구명
양액 농도에 따른 맹아묘의 생육 특성을 분석한 결과, 양액 농도가 증가할수록 묘 길이와 마디수는 전반적으로 증가하는 경향을 보였다(Table 4A). 묘 길이의 경우 가을 재배에서 ‘탐나’는 0.40dS·m-1에서 8cm였으나 2.97dS·m-1에서 32cm로 증가하였고, ‘대지’ 역시 0.40dS·m-1에서 10cm였으나 2.97dS·m-1에서 24cm로 증가하였다. 봄 재배에서도 ‘탐나’는 0.40dS·m-1에서 8cm였으나 2.97dS·m-1에서 35cm로 증가하였고, ‘대지’도 0.40dS·m-1에서 11cm, 2.97dS·m-1에서 32cm로 가을 재배와 유사한 경향을 보였다. 마디수 역시 가을·봄 재배 모두에서 양액 농도가 증가함에 따라 증가하는 경향을 나타냈다. 가을 재배에서 ‘탐나’는 0.40dS·m-1에서 4개였으나 2.97dS·m-1에서 9개까지 증가하였고, ‘대지’ 역시 0.40dS·m-1에서 5개였으나 2.97dS·m-1에서 8개로 증가하였다. 봄 재배에서도 두 품종 모두 양액 농도가 증가함에 따라 마디수가 증가하는 경향을 보였다.
삼요인 분산분석 결과, 묘 길이는 품종(C), 계절(S), 처리(T)의 주 효과 모두에서 고도로 유의하였으며, 품종(C)×처리(T), 계절(S)×처리(T) 상호작용에서도 유의한 차이가 나타났다. (Table 4B)이는 양액 농도에 대한 묘 길이 반응이 재배 시기 및 품종에 따라 달라질 수 있음을 시사한다. 마디수의 경우에는 계절(S)과 처리(T)에서 유의한 차이가 나타났으나, 대부분의 상호작용은 유의하지 않았다. 이러한 결과는 양액 농도가 맹아묘 생육의 중요한 조절 요인으로 작용하지만, 마디수의 경우에는 묘 길이에 비해 반응 양상이 상대적으로 단순할 수 있음을 보여준다.
Table 4
Stem height and node number of potato cultivars under different nutrient solution concentration in autumn and spring cultivation
| Trait | Cultivar | Season | 0.4 | 0.82 | 1.68 | 2.97 | |||||||
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Plant height (cm) | Tamna | Autumn | 8 ± 0.5 z c y | 20 ± 0.9 b | 29 ± 1.1 a | 32 ± 1.1 a | |||||||
| Spring | 8 ± 0.4 c | 21 ± 2.8 b | 30 ± 0.5 a | 35 ± 1.5 a | |||||||||
| Daeji | Autumn | 10 ± 0.3 c | 19 ± 0.5 b | 24 ± 0.4 a | 24 ± 0.6 a | ||||||||
| Spring | 11 ± 1.3 d | 20 ± 0.9 c | 26 ± 0.6 b | 32 ± 0.6 a | |||||||||
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No. of nodes (ea) | Tamna | Autumn | 4 ± 0.2 c | 7 ± 0.1 b | 8 ± 0.1 a | 9 ± 0.3 a | |||||||
| Spring | 5 ± 0.1 c | 8 ± 0.4 b | 9 ± 0.2 a | 10 ± 0.2 a | |||||||||
| Daeji | Autumn | 5 ± 0.1 c | 7 ± 0.2 b | 8 ± 0.1 ab | 8 ± 0.2 a | ||||||||
| Spring | 6 ± 0.4 b | 8 ± 0.2 b | 9 ± 0.2 ab | 10 ± 0.1 a | |||||||||
| Trait | Cx | S | T | C×S | C×T | S×T | C×S×T | ||||||
| Plant height | ***w | *** | *** | ns | *** | ** | ns | ||||||
| No. of nodes | ns | *** | *** | ns | *** | ns | ns | ||||||
양액 농도에 따른 맹아묘의 묘 길이(A)와 마디수(B) 변화의 선형 회귀 관계를 보면, 양액 농도가 증가할수록 두 형질 모두 증가하는 양의 기울기 형태를 보였다(Fig. 4). 묘 길이의 경우 가을 재배에서 ‘탐나’와 ‘대지’의 설명력(R2)은 각각 0.78, 0.64였고, 봄 재배에서는 각각 0.79, 0.86으로 비교적 높은 설명력을 나타내어 양액 농도 변화가 묘 길이 증가를 잘 설명하는 것으로 판단된다. 마디수의 경우에도 가을 재배에서 ‘탐나’와 ‘대지’의 R2은 각각 0.64, 0.70이었고, 봄 재배에서는 각각 0.68, 0.78로 나타나 양액 농도 변화가 마디수 증가에도 일정하게 기여하는 것으로 해석된다.
이러한 결과는 양액 농도 증가에 따라 양분 공급이 충분해지면서 지상부 생장이 촉진된 결과로 해석된다. 특히 맹아묘는 초기에는 괴경의 저장 양분에 의존하지만, 뿌리 형성 이후에는 외부 양분 공급에 대한 반응성이 증가하므로, 일정 수준 이상의 양액 농도는 묘 길이 신장과 마디 형성을 동시에 촉진하는 것으로 판단된다. Kim et al.(2003)은 감자 플러그묘에서 배양액의 전기전도도(EC)가 초장과 마디수에 유의한 영향을 미치며, EC 증가에 따라 초장이 증가하는 경향을 보고하였고, 엽면적과 엽록소함량 역시 EC의 영향을 받는다고 하였다. 또한 Kim et al.(1998)은 수경재배 베드에 정식한 맹아묘가 경삽묘보다 지상부 생육이 더 왕성하므로 과도한 생장을 방지하기 위해 양액 농도를 낮출 필요가 있다고 하였다. 이와 유사하게 Cho et al.(2014)은 파프리카 육묘기에서 EC 1.5－3.0dS·m-1 범위가 묘소질과 초기 생육에 적합하다고 보고하였고, Kim et al.(2018)은 딸기 ‘매향’ 육묘기에서 양액 EC 수준이 모주의 생육과 자묘 발생에 영향을 미친다고 하였다. Jang et al.(2019)도 오이 종이포트 묘 육묘기에서 양액 농도 증가에 따라 경장과 건물중이 증가하는 경향을 보고하였다. 따라서 본 연구에서 나타난 양액 농도 반응은 감자뿐 아니라 다른 원예작물의 육묘기에서도 확인된 바와 같이, EC 관리가 묘소질 형성에 중요한 역할을 한다는 점에서 이해할 수 있다. 다만 맹아묘는 지상부 생육이 왕성한 특성이 있으므로 육묘 단계에서는 단순히 생육량을 높이는 것보다 계절적 환경 변화와 품종별 생장 특성을 고려하여 과도한 도장을 억제하고 건실한 묘소질을 확보할 수 있는 0.82 dS·m-1 내외로 양액 농도를 관리하는 것이 바람직할 것으로 판단된다. 이는 마이크로포닉(Microponic) 시스템을 이용한 감자 소식물체 육묘 시 양액 농도를 0.6－1.0dS·m-1 수준으로 조절했을 때 건실한 식물체가 생산되었다는 Ko et al.(2014)의 연구 결과와도 정확히 일치하며, 수경재배 맹아묘의 안정적인 초기 생육을 위해 1.0dS·m-1 이하의 세밀한 저농도 양액 관리가 필수적임을 뒷받침한다.
결 론
결론적으로 수경재배 씨감자 맹아묘를 안정적으로 생산하기 위해서는 수확 후 소괴경에 GA3를 처리하여 휴면을 단축하고, 파종 전 일정 기간의 산광최아를 실시한 뒤, 육묘기에는 과도한 도장을 억제할 수 있는 광도 수준과 건실한 묘소질을 확보할 수 있는 적정 양액 농도를 함께 고려한 관리가 필요하다. 본 시험 결과를 종합할 때, 산광최아는 14일 이상 확보하는 것이 유리하였고, 광도는 66.47μmol·m-2·s-1 수준에서 줄기 신장 억제 효과가 뚜렷하였다. 양액 농도의 경우에는 0.82dS·m-1 처리에서도 비교적 안정적인 생육이 확인되어, 향후 정식 후 활착 및 괴경 생산성과 연계한 추가 검토를 통해 적정 범위를 보다 구체화할 필요가 있다.
