서 론

백합과 식물은 전 세계에 250속 4,000종이 분포하고, 우리나라에는 29속 123종이 분포하고 있으며, 주로 양파, 부추, 마늘 등 식용하는 식물이 많다(Jeon 등, 2015; Park, 2010). 뿌리부추(Allium hookeri L.)도 백합과 식물 로써 해발 1,400-4,200m의 초원지대에 자생하며 중국 남부, 인도, 부탄, 스리랑카 등에 분포하고 있는 파속 식 물로 뿌리, 잎, 꽃 모두 식용 가능하여 고대 중국인들은 식용과 약용으로 사용해오고 있는 식물이다(Won 등, 2013; Ayam VS, 2011). ‘Allium’이란 고대 라틴어로 ‘맵 다’, ‘냄새 난다’를 의미하며, 부추에 휘발성 향기 성분 이 함유되어 있는 것으로 보고되었다(Lee와 Chung, 2001; Oh 등, 2012; Jeon 등, 2015). 단맛, 쓴맛, 매운맛 이 난다고 하여 삼채(三菜)라 불리우며, 인삼의 맛이 난 다고 하여 삼채(蔘菜)라 부르기도 한다. 인도 등 자생지 역에서는 민간요법으로 다양한 염증 질환과 암 질환 등 에 식용과 약용으로 사용되고 있다(Kim 등, 2013; Bae 등, 2012; Ayam VS, 2011). 뿌리부추는 단백질, 당, 섬 유소, ascorbic acid, phytosterol, total phenol 등이 양파 보다 많이 함유되어 있고, 식이 유황화합물이 마늘보다 6배 많다고 알려져 있다(Kim 등, 2013; Kim 등, 2012). 유황 화합물이 많이 포함되어 있는 Allium속 식물은 항 산화, 항균작용, 항암, 항 혈액응고, 항 콜레스테롤 및 혈당 강하에 도움이 되는 등 다양한 생리활성을 가지고 있다(Kim 등, 2013; Kim 등, 2012; Welch 등, 1992; Kim 등, 2012; Banerjee 등, 2002; Vazquez-Prieto 등, 2010). 최근 건강에 대한 관심이 고조되면서 뿌리부추 수요는 증가하고 있으나, 관련 재배기술은 거의 전무한 실정이다. 고산지대가 자생지인 뿌리부추를 국내에서 재 배할 경우 하고현상(Summer depression)이 발생하며 이 를 해결하기 위한 기술 개발이 필요하다. 따라서, 본 연 구는 중부지역 시설하우스에서 뿌리부추를 안정적으로 생산하고자 차광 정도가 뿌리부추의 생육에 미치는 영향 에 대한 연구를 수행하였다.

재료 및 방법

본 연구는 뿌리부추(Allium hookeri L.)를 시설재배 할 경우 차광 정도에 따른 생육정도를 조사하기 위하여 충 청북도 청주시 오창읍 가곡길에 위치한 시험포장에서 수 행되었다. 뿌리부추의 공시품종은 미얀마산(청원삼채법인, 한국)을 이용하여 1본당 생장점이 4촉, 길이 5cm 정도 의 종근을 20×15cm로 3월 31일에 정식했으며, 검정색 비닐을 이용하여 멀칭하였다. 시험시설은 폭 6m, 높이 4m, 길이 35m의 일중 플라스틱하우스로 투명한 PE비닐 (0.1mm)로 피복하였으며, 30°C 이상, 18°C이하일 때는 자동으로 측창이 개폐되도록 설정하였다. 2015년 6월 2 일부터 9월 2일까지 하우스 내부에 2m 강선으로 된 활 대를 휘어서 너비 1m로 만들고 활대에 35%, 55%, 75%, 95% 차광막 및 무차광(대조구)을 난괴법 3반복으 로 설치하였다. 2016년에는 전년도 시험연구 결과를 바 탕으로 무차광(대조구), 55%, 75%, 95% 차광막을 하우 스 외부에 같은 기간 동안 설치하였다. 무차광 하우스의 경우 여름철 고사현상이 심하여 지상부(초장 등)는 조사 대상에서 제외하였다. 차광은 6월 2일부터 9월 2일까지 3개월간 설치 후 제거하였으며, 시중에서 흔히 구입할 수 있는 검정색 차광막으로 제품의 차광 정도를 직접 측정하여 오차범위 ±10% 이내에서 가장 적합한 제품을 사용하였다. 차광막 양쪽 끝을 적당히 잡아주고 설치 및 고정하여 차광율 변화가 최소화 되도록 하였으며, 설치 후 차광정도를 광량자속밀도계(LI-250A, LI-COR, USA) 로 14시 경에 처리당 3지점을 측정하여 평균을 냈다. 정 식 전 시험포장의 토양분석을 하였으며, 토성은 관능법, 유기물은 Tyurin법, NO₃-N는 켈달 분석법으로 분석하였 다. 유효인산(Av.P₂O₅)측정은 미국의 VARIAN사의 Cary 100 Cone모델로 720nm에서 분석하였고, 치환성 양이온 (Ex. Cations; K, Ca, Mg)는 ICP(700 Series, Agilent Technologies, USA)로 각각 766.491nm, 317.933nm, 285.213nm에서 측정하였다. pH 측정기(FR/PHM250, Radiometer Analytical, Denmark), EC측정기(3200, YSI, USA)를 사용하여 각각의 항목을 측정하였다. 뿌리부추 의 출현율은 차광처리별로 50개체씩 선정하여 정식 후 매일 조사하였다. 엽 수확은 2015년 6월 8일, 8월 21일, 10월 26일 세 번 실시하였고, 뿌리는 이듬해 2월 20일 에 수확하였다. 2016년에는 2월에 수확된 뿌리부추 종근 을 이용하여 4월 4일에 정식하였으며, 엽 수확은 6월 16일, 8월 22일, 10월 20일 세 번 실시하였고, 뿌리는 11월 1일에 수확하였다. 지상부 생육조사는 2일 간격으 로 버니어캘리퍼스, 자(50cm)를 이용하여 초장과 엽폭을 조사하였고, 엽수와 분얼수는 엽폭 7mm, 엽장 10cm 이 상인 것을 기준으로 조사했으며, 근장과 근경은 뿌리부 분 수확 시 1회 조사하였다. 엽록소 측정은 엽두께 1.2mm까지 측정가능하고, -9.9~199.9 SPAD 표시범위의 간이엽록소 측정기(SPAD-502, Minolta Camera Co., Japan)를 사용하여 임의로 채택된 3개의 엽의 평균값을 측정하였다. 생중량 및 건중량은 최대 측정 4,100g, 측 정 오차 10mg인 저울(EOD120, OHAUS사, USA)로 측 정하였고, 건중량은 Drying oven(Venticell, MM Medcenter)에서 105°C로 72시간 건조하여 측정하였으며, 건물율은 생중량과 건중량의 비율을 엑셀수식을 이용하 여 계산하였다. 광합성 광량자속 밀도는 광량자속밀도계 (LI-250A, LI-COR, USA)로 13시 30분에 처리당 3지점 을 측정하여 평균을 냈다. 온도는 데이터로거(RC-5, S&G, CHINA)로, 습도는 습도기록계(SVA-600NH, S&G, CHINA)로 지상 1.5m 높이에 설치하고 3시간 간격으로 8회/1일 측정된 온도를 측정하였고, 기록된 온도값의 평 균값, 최고값 및 최저값 등의 자료를 활용하였다. 또한, 모든 측정값의 통계분석은 SPSS Ver. 20을 사용하였다.

결과 및 고찰

시험 전 뿌리부추 재배지 토양의 물리화학적 분석결과 토성은 사양토였으며, 뿌리부추는 적정 토양화학성 범위 가 규정되지 않아 농촌진흥청에 등록된 시설부추의 적정 토양 화학성과 비교하였을 때 적정 pH는 6.0-6.5인 반면 시험포장 토양의 pH는 6.7로 다소 높게 조사되었고, EC 는 적정범위 0-2.0dS·m^-1 보다 높은 2.6dS·m^-1로 측정되었 고, OM(Organic Matter)은 25-35mg·kg^-1가 적정 범위지 만 약간 높게 조사되었으며, 유효인산(P₂O₅)은 350- 450mg·kg^-1이 적정범위인데 705mg·kg^-1로 상당히 높게 측 정되었다. 치환성 양이온(K, Ca, Mg)의 적정범위는 각각 0.70-0.80cmol·kg^-1, 5.0-6.0cmol·kg^-1, 1.5-2.0cmol·kg^-1이 적정 범위지만 분석결과 약간 높았다. 2016년 시험포장 토양분석 결과 유기물(OM)과 칼륨(K)을 제외한 모든 부 분에서 2015년보다 수치가 감소하여 뿌리부추 재배에 큰 영향이 없는 것으로 생각되어 연구를 진행하였다 (Table 1).

2015년 5월 28일 뿌리부추 재배하우스의 외부 기온은 31.8°C이었고, 광합성 광량자속 밀도(PPFD)는 1,012μmol·m^-2·s^-1으로 조사되었다. 하우스 내부의 광량을 측정하기 위해서 출입구 및 반대편 출입구에서 각각 5m 안쪽 내부 2지점, 하우스 중간 1지점 등 총 3지점의 광 량을 측정하여 평균값을 구했다. 하우스 내부 무차광은 792μmol·m^-2·s^-1이었으며, 35%, 55%, 75%, 95% 차광은 각각 515, 351, 182, 78.2μmol·m^-2·s^-1로 조사되었다. 2016년 5월 22일에 PPFD 측정결과 35%, 55%, 75%, 95% 차광은 각각 502, 348, 191, 76.7μmol·m^-2·s^-1로 2015년과 유사하게 조사되어 PPFD는 차광이 높아질수 록 낮아지는 결과를 얻었다(Table 2).

재배기간 동안 비가림하우스 내의 최고기온은 8월 7일 무차광일 때 51°C였으며, 35% 차광에서 48°C, 55%차광 46°C, 75%차광 44°C, 95% 차광 40°C로 차광정도가 높 아질수록 온도가 낮아졌으며, 35% 차광과 무차광에서 하고현상이 발생되었으므로, 35% 차광 및 무차광 처리 에서 낮 최고기온이 46°C를 초과하였고, 뿌리부추 생육 이 감소하였으므로 생육의 한계온도라고 생각된다(Fig. 1; Table 5). 6월 26일은 무차광에서 32°C로 재배기간 동안 최고기온이 가장 낮았으며, 차광정도가 높아질수록 31-27°C까지 낮아졌다(Fig. 1). 2015년 6월 8일 하루 중 기온변화는 무차광에서 14시경 37°C로 가장 높았으며, 35-95%로 차광정도가 높아질수록 35-29°C까지 낮아졌다. 차광재료별 지온은 무차광에서 15시경 28°C로 가장 높 았으며, 35-95%로 차광정도가 높아질수록 26-21°C까지 낮아졌다(Fig. 2). 기온과 지온은 차광정도가 높아질수록 낮아지는 결론을 얻었다.

Fig. 1.

Change in high air temperature during the shading period of Allium hookeri in rain shielding plastic house from June 2 to September 2.

Fig. 2.

Change in air temperature (left) and soil temperature (right) during the shading period of Allium hookeri in June 8th 2015.

정식 후 20일째 출현율은 대조구, 35%, 55%, 75%, 95% 차광시 각각 98%, 98%, 100%, 98%, 100% 출현하 여 출현율은 차광재 종류에 영향을 받지 않았다. 처리별 50개체를 조사한 결과 대조구, 35%, 75% 차광에서 각 1 개체만 출현하지 않아 불출현율은 2%로 조사되었다 (Table 3). Lee 등(2012)의 보고에 따르면 투명비닐하우스 무차광을 대비로 차광율 75% 하우스 상단 100% 피복, 50% 피복, 25% 피복 및 35% 차광율 하우스상단 100% 피복 처리구 중 차광율 35% 하우스 상단의 100% 피복 처리구가 가장 발아율이 높았다고 하였다. 이러한 결과는 본 시험과는 상반되는 결과를 보이는 것으로, 종자를 파 종하는 작물과 달리 뿌리부추는 종근을 정식하는 것으로 최종 출현은 광과 무관한 것으로 생각되었다.

2015년 뿌리부추의 생육특성을 각 처리별로 조사한 결 과, 초장(Plant height)은 55%, 75% 차광에서 각 60.7cm, 62.2cm로 대조구, 35%, 95% 차광 대비 길게 조사되었다. 초장이 무차광 및 35% 차광 처리보다 55% 및 75%차광에서 생육이 왕성한 것은 차광으로 뿌리부추 의 생육에 적합한 광량이 투과되었기 때문으로 생각된다 (Lee 등, 2012; Park 등, 2014; Jeon 등, 2015). 참나물 은 50% 차광에서 생육이 왕성한 것으로 보고되어(Jeon 등, 2014) 본 연구의 뿌리부추 차광과 유사한 결과를 보 이는 것으로 나타났다. 엽수(No. of leaves)는 75%, 55% 차광에서 각각 308개, 286개로 가장 많았고, 분얼 수(No. of branches)도 각각 87.5, 85.4로 많았다. 엽폭 (Leaf width)은 55%, 75% 차광에서 각각 1.7cm로 넓었 으며, 95% 차광에서 엽폭이 0.9cm로 좁게 측정된 이유 는 과도한 태양광 차광으로 광합성이 원활하지 못했던 것이 원인으로 생각된다. 조사결과 무차광보다 55%, 75% 차광이 엽생장에는 가장 좋은 결과를 나타내었고 특히 75% 차광에서 가장 생육이 좋았으며(Table 4), 이 러한 결과는 적절한 차광으로 잎끝이 말라죽는 고사현상 이 발생되지 않으면서, 생육에 적합한 태양광이 투과된 것으로 생각된다(Kim 등, 2010; Lee 등, 2012). 식물의 근경(Root diameter)은 차광율이 높아질수록 가늘어지는 것으로 알려졌지만(Ha 등, 2012; Lee 등, 2007), 본 시 험에서 근경은 차광정도별로 2.9-3.3mm로 조사되었으며 55% 차광에서 3.3mm로 가장 굵어 상반되는 결과를 보 였다. 근장(Root length)은 무처리를 제외한 모든 처리에 서 차광 정도에 따라 증가 또는 감소하는 경향은 없었 다. Kim 등(2000) 보고에 의하면 차광율이 높아질수록 뿌리의 생장이 저조한 것은 뿌리로 분배되는 광합성 산 물의 비율이 상대적으로 낮아졌기 때문이라고 했고, 산채 의 뿌리 생장의 경우 참나물은 35% 차광에서(Jeon 등, 2014), 잔대는 25% 차광에서(Kim 등, 2012), 곰취는 전 광(non-shadiong)에서(Song 등, 2014) 가장 왕성한 것으 로 보고되어 식물의 뿌리생장 또한 각기 적정한 차광이 다르며, 차광을 통한 광조절은 뿌리의 좋은 생육을 위해 서는 필수 요건이라고 했지만(Jeon 등, 2015), 뿌리부추 의 뿌리 생장은 다르게 조사되었다(Table 4). 추가적으로 뿌리부추 지상부생육과 뿌리발달 관계는 더 연구해 볼 필요가 있다. 엽록소 함량은 처리별 각각 37.2-45.3으로 차광정도와 무관하였다. Jeon 등(2015) 보고에 의하면, 산부추의 생중량은 50%에서 가장 좋았고, 지상부를 식 용하는 곤달비의 경우 차광보다 무차광으로 재배할 경우 생중량이 증가한다고 보고되었지만(Park 등, 2012), 본 시험에서는 75% 차광의 생중량이 6,408kg/10a으로 다른 처리보다 유의하게 높게 측정되어 상반되는 결과를 보였 다(Table 5). 한편, 무처리 및 35% 차광은 하고현상이 발생되어 하우스 재배에 적합하지 않았다. 시험결과 뿌 리부추를 시설재배 할 경우 75% 차광에서 가장 좋은 생육환경이 조성된다고 생각되었다. (Fig. 3).

Fig. 3.

Growth of Allium hookeri in 75% shading net (left) and harvest of A. hookeri by shading degrees (right).

2015년 7월 27일에서 9월 26일까지 뿌리부추의 일별 생장량을 조사한 결과 모든 처리에서 초기 17-20일간 급격한 생장을 하였으며, 중기 15-18일간은 생육이 느려 졌고, 말기 15-20일간 다시 생장율이 높아졌다(Fig. 4). 초기 생장이 좋아진 이유는 뿌리에서 저장양분이 지상부 로 공급되고 광합성이 활발해져서 초장이 급격하게 증가 한 것으로 생각되며, 중기는 분얼 증가 또는 뿌리로의 영양분 공급 등의 원인으로 초장의 증가율이 감소하는 것으로 생각되고, 말기 초장이 다시 증가하는 것은 뿌리 및 분얼 등의 조건이 갖추어진 상태에서 잎의 생장이 다시 증가한 것으로 생각된다. 뿌리부추의 초장, 분얼수, 뿌리의 상관관계는 추가적으로 연구할 필요성이 있다고 판단되었다.

Fig. 4.

Daily growth of plant height at Allium hookeri.

2016년 차광정도별 생육조사 결과, 초장은 55%, 75%, 95% 차광에서 각각 59.4cm, 58.3cm, 42.7cm로 75% 차 광이 가장 길었으며, 엽수는 55%, 75% 차광에서 각각 211개, 215개로 가장 많았고, 분얼수도 55%, 75% 차광 에서 각각 83.5개, 81.6개로 95%차광할 때보다 엽의 생 육이 좋았다. 엽폭은 95% 차광할 경우 1.0cm로 55% 및 75% 차광 대비 생육이 저조하였다. 이러한 결과는 하우스 내부에 차광망을 설치한 경우와 유사했으며, 뿌 리부추의 엽 생육은 75% 차광이 가장 적합한 것으로 조사되었다. 한편, 대조구를 제외한 모든 처리에서 근장, 근경, 엽록소함량은 유의한 차이를 보이지 않았다(Table 6; Table 7). 산부추의 경우 생중량은 50%에서 가장 좋 았지만(Jeon 등, 2015), 본 시험에서는 75% 차광의 생중 량이 6,238kg/10a으로 다른 처리보다 유의하게 높게 측 정되어 상반되는 결과를 보였다(Table 7). 이러한 결과는 뿌리부추의 경우는 75%의 차광이 적합하여 각 작물마다 적합한 태양광 정도가 요구되는 것으로 생각된다. 중부 지역(충북 청주)에서 2015년과 2016년에 차광 재료를 하우스 내부 또는 외부에 처리하여 시험한 결과 75% 차광이 가장 적합하였다. 75%의 적정한 차광으로 뿌리 부추 광합성에 필요한 광량이 투입되면서, 온도 감소를 통한 과호흡이 방지되어 수량이 증가되어 하고현상 (summer stress)도 발생되지 않았던 것으로 판단된다. 반 면, 95%의 과도한 차광은 온도저하에는 도움이 되었지만 광합성에 필요한 광량이 부족하였고, 35% 차광은 온도상 승으로 하고현상이 발생되어 수량이 급감된 것으로 생각 된다. 기존에는 뿌리부추 재배 시 55% 차광이 가장 적 합하다고 했지만(Lee 등, 2014), 기후변화, 재배지역 및 재배방법 변경의 원인으로 중부지역에서 뿌리부추를 시 설하우스에서 재배할 경우 75% 차광이 가장 적합한 것 으로 생각된다.