서 론
우리나라 오이재배 면적은 1993년에 8,744ha로 가장 많았고, 이후 점차 재배면적이 감소하고 있다. 2012년 노지오이의 주생산지는 경기, 충북, 강원으로 약 76%인 1,062ha이며, 시설오이는 충남이 22%, 경기가 21% 등으 로 3,478ha의 면적을 차지한다. 특징적인 것은 노지재배 면적이 크게 감소하는 반면 시설재배 면적은 증가세를 나타내고 있다는 것이다. 또한 오이는 시설재배로 주년 생산이 가능한 장점이 있다. 최근 3년간(2008-2011) 오 이의 평균생산량은 660톤/ha이며, 이 중 노지재배 생산 량은 400톤/ha, 시설재배 생산량은 760톤/ha으로 단위면 적당 생산량은 노지재배에 비해 시설재배가 약 2배에 달하는 것으로 조사되었다(RDA, 2012).
오이의 노지재배에서는 적정 양수분관리가 어려우며, 물과 양분의 손실이 커서 오이농가의 경영에도 부담을 주므로(Lee 등, 2011), 수경재배로의 전환이 요구되고 있다. 수경재배는 작물에게 제공되는 양분과 수분을 재 배자의 의도에 따라 자유롭게 조절이 가능하며, 작물의 양수분 요구도에 적극적인 대응이 가능한 재배방법이다 (Hutchon 등, 1991; Schnitzler 등, 2004; Sung 등, 2010). 또한 수경재배는 양수분의 이용효율이 매우 높고, 정밀한 관리가 가능한 재배법이다(Bradley와 Marulanda, 2000; Grewal 등, 2011; Parks 등, 2009; Sheikh, 2006). 특히 고형배지경은 여러 가지 수경재배법 중에서도 가장 양분 이용효율이 높은 재배법으로 알려져 있다 (Valenzano 등, 2008).
오이는 생장속도가 빠르며, 천근성으로 불량한 환경에 민감하여 영향을 많이 받는 경향을 가졌으며, 토마토에 비해 비료요구도가 낮으며, 양분 및 수분의 흡수양상도 다른 것으로 알려져 있다(Ward, 1967). 양분에 대한 작 물의 반응은 주로 양액의 EC, pH 및 양분간의 비율로 결정되는데(Steiner, 1961; De Rijck와 Schrevens, 1998), 오이의 생육단계별 양분에 대한 반응을 분석하여 양수분 흡수패턴을 구명한다면 양수분 이용효율을 높일 수 있으 며, 세계적 추세인 순환식 수경재배를 구현하는데 기초 자료로 활용할 수 있을 것이다(Carmassi 등, 2005; Bar- Yosef, 2008).
따라서 본 실험은 오이 고형배지경에서 배액을 분석하 여 생육단계에 따른 pH, EC 변화와 주요 영양소의 흡수 변화를 구명하고, 이를 적용하여 오이의 생육단계에 적절 한 양분관리방안을 제시함으로써 순환식 수경재배에 적 용할 수 있는 기초자료로 활용하기 위하여 수행하였다.
재료 및 방법
본 연구는 2013년 9월 23일부터 2014년 1월 20일까 지 세론농기술실용화센터(충남 천안시 성거읍 석교리 260)의 플라스틱 온실에서 수행되었다. 공시재료로는 시 중에 판매되는 ‘백봉다다기(농우바이오, 한국)’를 사용하 였다. 육묘상토(튼튼이, 농우바이오)가 담긴 40공 트레이 에 종자 1립씩 파종하여 주야온도 28/22°C로 관리한 경기 도 농업기술원 벤로형 유리온실에서 25일간 육묘하였다. 육묘기간 중에는 1일 1회(오전 11시30분) 급액 했으며, 비 료는 시비하지 않았다. 본엽 1~2매 전개한 2013년 10월 17일에 재식간격 0.3m, 줄 간 간격 1.8m로 배지당 3주씩 정식하였다. 배지는 코이어 자루배지(Chip:dust=70:30, 코 코믹스, 서원양행)를 이용하였으며, 배양액은 야마자키 오이배양액으로 급액하였다. 배양액의 공급은 자동공급 장치(Agronic 4000, Spain)를 이용하였고, 급액제어는 타 이머 제어법으로 1회 급액량 150mL, 11회/1일로 급액하 였다. 전체 실험기간동안 시설내 온도는 주/야간 18-28/ 12-20°C로 제어되었다.
오이의 생육단계별 양수분 흡수양상에 대한 조사 및 분석은 다음과 같다. 정식 1주일 후부터 9주 동안 매일 오전 10시-11시에 채집한 급액과 배액의 양과 pH 및 EC를 조사하였다. 그리고 매주 목요일 오전 10시-11시 에 발생한 첫 배액을 채취하여 배액분석에 사용하였다. 배액채집 방법은 Warncke(1986)의 방법을 이용하였다. 분석한 원소는 NO3-N, P, K, Ca, Mg, Fe, B 등이었다. pH 측정은 pH-meter(Toledo S20 Seven Easy pH Meter, Mettler, 미국), EC 측정은 EC-meter(HI-8733N Multi-Range Conductivity Meter, Hanna, 이탈리아)를 사 용하였고, 이온분석은 유도결합플라즈마 발광광도기 (ICP-9000, Shimadzu, 일본)를 사용했다. 원수에는 Ca 14.1, K 5.02, Na 8.7, Mg 5.62mg·L−1가 포함되었다.
조사된 데이터는 사분위수 범위(IQR: InterQuartile range)를 검사하여 오차범위 내의 값을 SAS 패키지를 이용하여 통계처리 하였으며, 표현은 시그마플롯 ver.10(Systat Software Inc, UK)을 이용하였다.
결과 및 고찰
저온기에 가온시설 내에서 오이를 재배한 본 실험에서 는 정식 후부터 첫 번째 꽃의 개화까지는 15일, 착과되 기까지는 약 3주의 시간이 소요되었고, 착과 후부터 첫 수확까지 소요일수는 약 7~10일로 조사되었다. 개화속도 는 약 3~4일정도 차이였고(data not shown), 착과와 수 확에 소요되는 일수는 대체로 일정했다(Table 1).
Table 1.
Average number of days needed in flowering, fruit setting, and harvest of cucumber in the winter season.
| Growth Stage | Planting | Flowering | Fruit setting | Harvest |
|---|---|---|---|---|
| Number of days | 35 | 15 | 6~8 | 7~10 |
오이는 영양생장과 생식생장을 동시에 하는 작물이므 로 생육과 개화, 착과 및 수확이 재배기간 중에 계속 반 복되는 것을 고려하여 생육단계의 분류에 주의가 필요하 다. 본 실험에서는 배액의 pH와 EC 변화양상 및 배액 분석을 통하여 오이의 생육단계는 정식 후부터 착과기, 착과 후부터 수확기로 분류하는 것이 적당한 것으로 판 단하였다(Fig. 1, Fig. 2와 Table 2).
Table 2.
The nutrient concentrations contained in supplied and drained nutrient solutions in two growing stages of cucumber.
급액과 배액의 pH는 착과기까지는 0.3~0.4 정도 차이 가 있다가 이후에 급액에 비해 배액의 pH가 약 1.0 이 상 낮아지는 것으로 나타났다(Fig. 1). 오이 배지경에서 생육단계별 pH 관리기준을 서울시립대에서 제안하였는 데, 이에 따르면 육묘기에는 5.5~6.5, 정식 후부터 수확 기까지는 6.0~7.0, 수확기 이후에는 5.5~6.5로 관리하는 것이 적당하다고 하였다(Lee 등, 1996; Choi 등, 2000). 본 실험에서도 급액의 pH는 6.0-7.0 수준에서 공급하였 고, 배액은 5.0-7.0 수준으로 나타나, 다른 연구자들의 결과와 유사한 양상을 나타내었다.
EC의 변화도 pH와 비슷한 시기에 나타났다(Fig. 2). 정식 후부터 착과기 사이에는 급액과 배액의 EC값이 0.1~0.3dS·m−1 정도의 차이를 보이며 급액보다 배액의 EC가 낮게 나타났으나, 첫 수확일인 11월29일 이후부터 상위 마디로 수확이 진행되는 기간 동안에는 배액의 EC 가 0.3~0.5 dS·m−1 정도 높게 조사되었다. 오이는 1번 암 꽃의 과실이 착과하기 전까지는 영양생장을 주로 하고, 이후에는 영양생장과 생식생장을 동시에 한다. 또한 영 양생장기에는 양분 요구도가 매우 높고, 이 시기가 지나 면 양분 요구도가 낮아져 배액의 EC가 증가하는 경향을 보인다고 알려져 있는데(Kim 등, 1997; Kim 등, 1997), 본 실험에서도 같은 경향을 보였다. 따라서 정식 후부터 1~2번 암꽃의 착과 전까지는 EC를 서서히 증가시켜 3.0dS·m−1까지 높였다가, 초기수확 이후부터 서서히 감소 시켜 2.0~2.5dS·m−1 정도로 관리하는 것이 양분이용효율 (FUE)을 높이는 적정 EC관리방법으로 사료된다.
작물의 양분 흡수양상은 EC의 변화와 비슷한 경향을 나타냈다(Table 2). 오이는 양분의존성이 크지 않은 작물 로 분류되기는 하지만 질소는 결핍이 잘 발생하며, 칼륨과 마그네슘의 결핍도 자주 발생하는 것으로 알려져 있다. 또 한 과채류 작물이므로 칼슘, 붕소, 철의 결핍현상도 종종 나타난다는 보고가 있다(Lee 등, 1996; Choi 등, 2000).
최 등(2000)은 오이의 암면재배에서 근권을 대상으로 무기이온을 조사한 결과, 영양생장기에는 질소가 30 ~100mg·L−1 정도 소요되고, 생식생장기 이후 수확기까지 는 60~100mg·L−1정도 소요되었다고 보고하였다. 그러나 배액을 분석하여 질소의 흡수양상을 확인한 본 실험에서 는 정식 후 첫 개화까지는 배액의 질소농도가 5~50mg·L−1 정도로 낮다가, 1번 암꽃의 착과 전후로 급액에 비해 배 액의 질소농도가 100mg·L−1까지 높아지며 급액과 배액 의 질소농도가 역전되고 그 차이도 커지는 것으로 조사 되었다(Fig. 3). 이는 착과 전 영양생장기에는 질소의 필 요도가 높았으나, 착과 이후 과실이 비대하는 시기에는 수분 요구도가 높아지는 것으로 판단된다. 따라서 질소 이용효율을 높이려면 착과기 전후로 급액의 질소농도를 조정하는 것이 필요할 것으로 사료된다.
본 실험에서 인(P)과 칼슘(Ca)은 질소(N)와 비슷한 흡 수경향으로 조사되었다(Fig. 4). 즉 착과기 전에는 공급 보다 흡수가 많다가 착과 후 과실 비대기에는 역전되는 양상을 나타냈다. 인(P)과 칼슘(Ca)도 영양생장기에 필요 량이 많은 것으로 판단된다. 따라서 생육단계에 따른 양 액조성을 조정할 때에는 질소와 칼슘 및 인의 균형을 고려하는 것이 중요할 것으로 판단된다.
칼륨(K)은 전 실험기간동안 급액보다 배액에서 같거나 높은 농도인 것으로 조사되었다(Fig. 5). 또한 다른 양분 들과 같이 착과기를 전후로 흡수패턴의 변화가 구분되어 진다. 착과 전에는 급액에 비해 배액의 칼륨농도가 같거 나 약 20~30mg/L 정도 높았고, 착과기 이후에는 차가 급격히 커져서 100~400mg·L−1까지 높게 나타났다. 따라 서 칼슘과의 균형을 고려하여 칼륨농도는 조정하는 양액 조성이 필요할 것으로 사료된다.
마그네슘(Mg)은 칼륨과 비슷한 경향으로 급액보다 배 액의 비슷하다가 높아지며 큰 차이를 보였는데, 특이한 점은 급액과 배액의 농도차가 다른 양이온보다 1주일 빨리 나타났다(Fig. 6). 이는 배양액 속에 마그네슘보다 상대적으로 많은 질소와 칼륨 및 칼슘 등과 길항작용으 로 흡수량이 저하된 것으로 판단된다.7
미량원소인 철은 급액에 포함된 양이 소량이기 때문에 급액과 배액의 차이는 0.5~2mg·L−1정도이며, 흡수양상은 양이온 다량원소와 비슷한 경향을 보였다(Fig. 8). 오이 수경재배에서 철의 영양장해는 큰 문제가 되지 않는 것 으로 알려져 있으며, 농도조성을 조절하는 것이 필요치 않을 것으로 판단된다.
붕소는 세포막을 만드는 펙틴의 구성 물질로 미량원소 중에서는 결핍증상이 뚜렷하게 나타나며, 생육에 주요한 영향을 주는 원소로 알려져 있다. 붕소는 수분과 칼슘의 흡수와 체내이동을 돕는 기능을 하므로 작물이 어릴 때 많이 필요한 양분이다(Cho 등, 2004; Choi 등, 2000). 본 실험에서도 작물이 어린 정식 후 한 달 동안은 붕소 의 흡수가 많은 것으로 분석되었다(Fig. 8). 붕소는 다량 원소 양이온과 길항작용을 하므로, 배액으로 인한 손실 이 발생하더라도 충분히 공급하는 것이 좋을 것으로 사 료된다.
정식후 5~6주 후부터 양분의 흡수양상이 크게 변화하 는 것을 확인하였다. 따라서 영양생장과 생식생장을 함 께 하는 오이에서 양분의 흡수양상의 분석 결과, 착과기 를 전후로 생육단계를 구분하는 것이 타당할 것으로 판 단되었다. 오이의 코이어 자루재배 시, 전체 재배기간 중에서 착과 전에는 EC 농도를 3.0dS·m−1 정도로 높게 관리하다가 착과 후에는 2.3dS·m−1 정도로 낮추어 관리 하고, 과실이 비대하면서 수분요구도가 증가하므로 일일 급액량을 늘려주는 급액 스케줄 관리가 필요할 것으로 사료된다. 원소별로는 질소(N), 인(P), 칼슘(Ca)은 착과 전에는 공급량보다 흡수량이 많고, 후에는 공급량보다 흡수량이 적어졌으므로 착과 전에 공급 농도를 높여주는 양액농도조절이 필요할 것으로 사료된다. 칼륨(K)과 마 그네슘(Mg)은 착과 전기에는 현재의 공급양이 적당하나, 후기에는 공급을 조금 줄여주는 것이 비료이용효율 (FUE)을 높일 수 있는 방법이 될 것이다.
