서 론
더덕은 초롱꽃과의 다년생 초본식물로, 특유의 향기와 식감을 가지고 있으며, 거담, 해열 등의 약효가 있어 한 방재료로 이용되어 오고 있다(Kim 등, 2010). 또한 소비 자들의 건강기능성 식품에 대한 관심이 증가함에 따라 더덕을 이용한 기능성식품에 대한 많은 연구가 진행되고 있다(Kim 등, 2014; Byeon 등, 2009). 통계자료에 따르 면 더덕은 고소득 작물로서 생산면적이 2010년 1,647ha 에서 2016년 2,555ha로 55% 증가 되고 있으며, 향후 지속적으로 늘어날 전망에 있다(MAFRA, 2017). 또한 황 기는 콩과에 속하는 다년생 초본식물로 예로부터 한방에 서 인삼과 함께 인체의 기운을 북돋워주는 주요한 약재로 사용해 오고 있다(Lee 등, 2008). 특히 triterpenoids, isoflavonoids, polysaccharides 등의 다양한 기능성 성분 을 포함하고 있는 것으로 알려져 있다(Lin 등, 2000). 황 기의 isoflavonoids 성분은 phytoestrogen의 일종으로 여 성호르몬인 에스트로겐과 유사한 천연 대체물질로 알려 져 있으며, 미백, 주름개선 등의 노화방지 효과도 뛰어 나 화장품의 원료로 사용되고 있다(Kim 등, 2004). 이처 럼 더덕과 황기는 다양한 건강 기능성 성분으로 인해 한방약재, 건강 기능성식품, 의약품과 화장품의 원료 등 으로 사용되어 소비가 증가하고 있다.
그러나 대부분의 더덕과 황기의 연구는 약리적 특성 (Kim 등, 2015; Im 등, 2010)에 관한연구가 진행되어 왔을 뿐, 육묘를 통한 고품질의 균일묘 대량생산과 같은 공정육묘 체계화에 관한 재배적 측면에서의 연구는 거의 진행되지 않았다. 또한 더덕과 황기는 발아율이 50% 이 하로 극히 낮아 발아율 향상을 위한 연구가 일부 진행 된 바 있으나(Ghimire 등, 2006; Kang 등, 2001), 발아 저하 원인, 휴면과 춘화처리 유무 등에 대한 생리기작 구명에 관한 구체적인 연구가 미흡하고, 묘소질이 우수 한 고품질, 대량생산 및 균일한 공정육묘 생산체계 확립 에 관한 연구 또한 진행되지 않은 실정이다.
공정육묘는 원예작물의 생산 시 노동력 절감, 균일한 묘의 대량생산, 고품질의 작물, 생산시기와 생산량의 제 어 등의 장점을 가지고 있으며(Shin 등, 2000), 작물에 따른 적절한 묘의 생산을 통해 정식 후 수확량 및 품질 을 증대 시킬 수 있다. 현재는 국내 공정 육묘 산업의 확대로 과채류 위주로 묘의 규격화와 체계화 연구가 진 행되고 있지만, 약용작물의 공정육묘 체계화에 대한 연 구는 거의 이루어지지 않았다.
공정육묘에 있어 배지의 선택은 생산성 향상과 고품질 균일묘, 규격묘 생산을 위한 주요 요인 중 하나이다. 국 내에서 주로 사용되고 있는 공정육묘용 배지는 암면, 코 이어, 버미큘라이트, 펄라이트, 피트모스 등이 있으며, 배지의 이화학적 특성을 최적화하기 위하여 혼합하여 사 용하기도 한다. 이러한 배지는 육묘 시 작물에 따라 광 합성률, 지하부의 생장 등 생육의 차이가 생길 수 있어 적정 배지를 선택하는 것은 육묘의 성공을 결정짓는 중 요한 요인이 된다(Jeong, 1998).
암면과 우레탄스펀지는 수경재배용 배지로 주로 사용 되며, 몇몇 작물에서는 육묘시기 부터 사용되고 있다. 시금치 육묘 시 입상암면을 이용할 경우 묘소질이 증가 하는 경향을 보였으며(Seo 등, 2007), Choi 등(2011)은 우레탄스펀지 배지의 수분조절을 이용하여 청경채와 상추 를 육묘하였을 경우 암면배지에 비해 발아율을 높일 수 있고, 묘소질 또한 암면과 차이가 없었다고 하였다. 이러 한 암면과 우레탄스펀지 배지를 이용하면 더덕과 황기의 발아증진 및 생육의 증가가 가능할 것으로 판단된다.
따라서 본 연구는 더덕과 황기의 대량생산을 위한 발 아와 육묘기 생육에 적절한 배지를 구명하기 위해 수행 되었다.
재료 및 방법
1. 실험재료 및 재배환경
실험 재료는 강원도 횡성군 횡성읍 더덕농장에서 채종 한 더덕(Codonopsis lanceolata)종자와 황기(Astragalus membranaceus, Danong Co., Seoul, Korea)종자를 사용 하였으며, 각각 2017년 7월 27일과 2017년 8월 18일에 4종류의 배지인 토실이(Tosilee, ShinanGro Co. Ltd., Korea, 코코피트 50%, 피트모스 25%, 질석 10%, 펄라 이트 10%, 제오라이트 5%), 코이어(Coir, ShinanGro Co. Ltd., Korea), 암면(Rockwool, Grodan Co. Ltd., Denmark), 그리고 우레탄스펀지(W×L×H: 30mm×30mm ×40mm, Gafatec Co., Ltd., Korea)를 128구 플러그 트 레이(21mL/cell, 54×28×4.8cm)에 충진 하여 각각 1구당 1립씩 파종하였다. 파종 후 경상대학교 시설원예학연구 실의 밀폐형 식물 생산 시스템(C1200H3, FC Poibe Co. Ltd., Korea)내에서 발아 하였다. 더덕은 유근돌출까지 온도 18±1°C, 광주기 0/24시간(명기/암기)으로 관리 하였 고, 파종 후 9일째 유근돌출이 시작된 이후부터 온도 18±1°C, 광도 150±10μmol·m-2·s-1 PPFD (Photosynthetic photon flux density, 광합성유효광량자속밀도), 광주기 10/14시간(명기/암기), 광원으로 형광등(FHF32SSEX-D, Osram Co. Ltd., Germany) 5개를 이용하여 관리하였으 며, 2017년 8월 16일까지 파종 후 22일간 발아하였다. 황 기는 온도 20±1°C, 광도 150±10μmol·m-2·s-1 PPFD, 광주기 10/14시간(명기/암기), 광원으로 형광등(FHF32SSEX-D, Osram Co. Ltd., Germany) 5개를 이용하여 관리 하였으 며, 2017년 9월 8일 까지 파종 후 22일간 발아하였다. 최종 발아 이후 경상대학교 부속농장 양지붕형 유리온실 에서 온도 30±1°C로 13일간 육묘 하였다. 양액은 육묘 기간 동안 최초 발아일로부터 2일 간격으로 온실다용도 액비(Table 1)를 이용하여 EC 1.0dS·m-1, pH 6.5로 맞추 어 관주하였다.
2. 조사항목
배지 종류에 따른 더덕과 황기의 초기발아율(initial germination)은 파종 후 7일 까지 발아된 종자 수를 조 사하였으며, 최종발아율(final germination)은 파종 후 22 일 까지 발아된 종자 수를 조사하여 계산하였다. 평균발 아수(MDG, mean daily germination)는 발아된 종자수를 조사한 날의 수로 나누어 계산하였으며, T50은 최종발아 수의 50% 발아까지 소모된 일수를 조사하였다. 묘의 생육은 파종 후 35일째에 더덕과 황기의 초장, 엽장, 엽폭, 최대근장, 엽수, 엽면적, 지상부와 지하부의 생체중 과 건물중, SPAD 값을 측정하였고, 엽면적은 엽면적 측 정기(LI-3000, LI-COR Inc., USA)를, 지상부와 지하부의 생체중과 건물중은 전자저울(EW220-3NM, Kern&Sohn GmbH., Germany)을 이용하여 측정하였다. 건물중은 시 료를 70°C 항온 건조기(Venticell-222, MMM Medcenter Einrichtungen GmbH., Germany)에서 72시간 건조한 후 측정하였다. SPAD 값은 엽록소 측정기(SPAD-502, Konica Minolta Inc., Japan)를 이용하여 측정하였다. 묘 의 스트레스 지수를 확인하기 위해 처리별 6개체를 선발 하여 30분간 암적응 후 엽록소 형광분석기(PAM-2100, Heinz Walz GmbH Co. Ltd., Effeltrich, Germany)를 이 용하여 엽록소형광 값(Fv/Fm)을 측정하였다. 최소 형광 값(Fo)은 0.6kHz의 측정 광을 광섬유로 하여 0.1mol·m-2·s-1 보다 낮은 PPFD로 LED광을 이용하여 조사하고 측 정하였으며, 최대 형광 값(Fm)은 20kHz로 7,000mol·m-2·s-1의 포화 광을 0.8초 동안 조사하여 측정하였다. Fv/ Fm값은 Fv/Fm = (Fm-Fo)/Fm 공식으로 산출되었다(Genty et al., 1989). 육묘배지의 수분함수량은 배지를 플러그 트 레이에 충진시키고 포수 후 24시간동안의 무게변화를 측 정하여 계산하였다.
결과 및 고찰
더덕의 발아율은 배지의 종류에 따라 유의적인 차이를 나타내었다(Table 2). 더덕은 최초발아까지 10일 이상 소 모되어 파종 후 7일 이내의 발아율을 표현하는 초기발 아율의 조사가 불가하였다. 더덕의 최종발아율, 평균발아 수, T50은 배지의 종류에 따라 유의적인 차이를 나타내 었으며, 최종발아율은 코이어와 암면배지에서 각각 68.5%와 67.9%를 타나내었고, 평균발아수는 각각 4.2립 과 4.1립으로 다른 배지에 비교하여 우수하였다. 최종발 아율의 50%까지 도달하는 일수를 표현하는 T50은 토실 이와 코이어 배지에서 각각 12.7일 12.3일로 다른 처리 구에 비교하여 2-3일 정도 단축되었으며, 우레탄스펀지 를 배지로 사용하였을 때 15일로 가장 길었다.
Table 2. Germination percentage of Codonopsis lanceolata and Astragalus membranaceus in different media at 22 days after sowing.
| Plant (A) | Media (B) | Initial germinationz (%) | Final germinationy (%) | MDGx | T50w |
|---|---|---|---|---|---|
| Codonopsis lanceolata | Tosilee | - | 60.7 av | 3.7 a | 12.7 b |
| Coir | - | 68.5 a | 4.2 a | 12.3 b | |
| Rockwool | - | 67.9 a | 4.1 a | 14.0 ab | |
| Urethane sponge | - | 26.0 c | 1.2 c | 15.0 a | |
| Astragalus membranceus | Tosilee | 3.1 b | 37.5 b | 2.3 b | 13.0 b |
| Coir | 5.7 a | 47.4 b | 2.9 b | 10.3 c | |
| Rockwool | 5.9 a | 46.6 b | 2.9 b | 9.7 c | |
| Urethane sponge | 6.3 a | 43.8 b | 2.7 b | 9.7 c | |
| F-tset | A | *** | *** | *** | *** |
| B | NS | *** | *** | NS | |
| A × B | NS | *** | *** | ** | |
우레탄스펀지 배지에서 다른 처리구에 비해 유의적으 로 발아율이 낮고 발아 소요일수가 긴 것은 우레탄스펀 지 배지 수분이 중력에 의해 하부로 이동하면서 배지 상층부가 급격히 건조하여 발아율이 떨어지는 것으로 판 단되며, Choi 등(2011)의 연구에서도 우레탄스펀지에 상 추를 파종 하였을 때 지속적인 수분관리를 하지 않을 경우 발아율이 감소한다고 보고 하였다.
황기의 초기발아율, 최종발아율, 평균발아수는 배지의 종류에 따른 유의적인 차이를 나타내지 않았지만, 코이 어 배지에서 최종발아율이 47.4%로 가장 높았다. 최종 발아율의 50%까지 도달하는 일수를 표현하는 T50은 코 이어, 암면, 우레탄스펀지에서 각각 10.3일, 9.7일, 9.7일 로 조사되어 13.0일의 토실이 배지에서 가장 저조했다 (Table 2). 황기의 발아에 관한 연구는 Choi 등(2013)과 Kim 등(2001)이 저장기간과 저장 및 발아온도에 따른 발아특성에 관한 연구만 진행 되었을 뿐 육묘 시 발아 를 위한 배지에 따른 황기의 발아특성에 관한 연구는 이루어진 바가 없었다.
더덕과 황기의 배지 종류에 따른 초기발아율, 최종발 아율, 평균발아수, 그리고 T50의 F-test로 유의성을 검증 한 결과, 초기발아율은 작물에 따른 유의성이 높게 나타 났으며, 최종발아율과 평균발아수는 작물과 배지의 종류 에서 유의적으로 높은 차이를 보였다. 하지만 T50은 배 지 종류에 있어 유의적인 차이가 나타나지 않았다.12
파종 35일째의 더덕의 생육은 암면 배지에서 가장 우 수하게 나타났다(Table 3). 더덕의 초장은 코이어와 암면 배지에서 각각 11.4cm와 11.5cm로 유의성 있게 길었고, 엽장과 엽폭, 엽수, 엽면적, SPAD 값은 다른 처리구에 비해 암면배지에서 가장 유의성 있게 높았다. 이와 관련 한 연구는 Seo 등(2007)의 연구에서 시금치의 육묘시 입 상암면, 펄라이트, 입상암면과 펄라이트를 혼합한 배지, 우레탄스폰지 등을 이용하였을 경우 암면배지를 이용하 였을 때 초장과 잎의 생육이 증진 되었다는 결과와 유 사하다. 하지만 배지 종류에 따른 더덕 육묘에 관한 연 구는 이루어진 바가 없었다. 반면 최대근장은 토실이와 코이어 배지에서 높은 값을 나타내었다. 본 실험에 사용 된 육묘 배지 중 암면배지가 가장 높은 수분함량을 보 였으며(Fig. 1), 이는 배지 내 수분함량이 높아 통기성이 부족하여 근권부의 생육이 감소된 것으로 판단된다. 엽 록소형광 분석은 식물의 생리 상태를 비 파괴적으로 분 석 할 수 있고, 수치가 높을수록 식물이 효율적인 광합 성을 하고 있다는 것을 나타낸다(Calatayud 등, 2006). 더덕의 엽록소형광 값은 다른 처리에 비해 우레탄스펀지 배지에서 유의적으로 낮은 값을 보였으며, 우레탄스펀지 배지에서자란 묘가 스트레스를 받아 묘소질이 저조한 경 향을 보인 것으로 판단된다. 이는 더덕의 육묘기간 동안 온실내부의 온도가 높아 우레탄스펀지 배지의 상층부의 수분 손실이 높아져 배지의 수분 함수율이 낮아 식물체 의 스트레스 지수가 높은 것으로 판단되며, 이로 인해 광합성이 원활하지 못하고 묘의 생육이 저조한 것으로 사료된다. 따라서 우레탄스펀지 배지를 사용하기 위해서 는 배지 상층부의 집중적인 수분관리가 필요한 것으로 판단된다.
Table 3. Plug seedling quality of Codonopsis lanceolata and Astragalus membranaceus as affected by different media type at 35 days after sowing.
| Plant (A) | Media (B) | Plant height (cm) | Leaf length (cm) | Leaf width (cm) | Longest root length (cm) | No. of leaves | Leaf area (cm2/ plant) | SPAD | Chlorophyll fluorescence (Fv/Fm) | Fresh weight (g) | Dry weight (g) | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Shoot | Root | Shoot | Root | ||||||||||
| Codonopsis lanceolata | Tosilee | 10.6 dz | 2.4 d | 1.8 bcd | 6.1 c | 4.3 d | 8.6 d | 24.3 de | 0.775 bc | 0.28 bc | 0.07 c | 0.03 d | 0.005 d |
| Coir | 11.4 c | 2.4 d | 1.7 d | 5.8 c | 4.5 cd | 8.9 d | 22.7 e | 0.778 b | 0.34 b | 0.07 c | 0.03 d | 0.004 d | |
| Rockwool | 11.5 c | 2.8 bc | 2.0 b | 3.7 d | 5.2 bc | 11.3 c | 29.6 bc | 0.773 bc | 0.32 b | 0.06 c | 0.04 cd | 0.006 cd | |
| Urethane sponge | 8.7 f | 1.9 e | 1.6 e | 4.2 d | 4.3 d | 6.7 e | 26.9 cd | 0.758 c | 0.16 e | 0.10 bc | 0.02 e | 0.004 d | |
| Astragalus membrana- ceus | Tosilee | 11.3 cd | 2.5 cd | 1.8 cd | 7.8 b | 5.3 b | 9.0 d | 31.4 ab | 0.805 a | 0.21 de | 0.07 c | 0.04 c | 0.007 cd |
| Coir | 14.0 a | 3.1 b | 2.3 a | 9.3 a | 6.8 a | 16.9 a | 29.3 ab | 0.799 a | 0.41 a | 0.15 b | 0.07 a | 0.014 b | |
| Rockwool | 12.8 b | 3.5 a | 2.0 bc | 5.5 c | 6.6 a | 14.6 b | 34.6 a | 0.801 a | 0.33 b | 0.09 c | 0.06 a | 0.010 bc | |
| Urethane sponge | 9.7 e | 2.9 b | 1.8 bcd | 8.5 ab | 6.5 a | 11.6 c | 34.4 a | 0.817 a | 0.26 cd | 0.34 a | 0.05 b | 0.030 a | |
| F-test | A | *** | *** | *** | *** | *** | *** | *** | *** | * | *** | *** | *** |
| B | *** | *** | *** | *** | *** | *** | *** | NS | *** | *** | *** | *** | |
| A×B | ** | * | ** | *** | * | *** | NS | * | *** | *** | *** | *** | |
파종 35일째의 황기의 생육은 코이어 배지에서 가장 우수하게 나타났다(Table 3). 특히 황기의 초장, 엽면적, 지상부의 생체중은 코이어 배지에서 유의적으로 높게 나 타났다. 엽장은 암면 배지에서 유의적으로 높았으며, 이 는 더덕의 결과와 유사한 것으로 판단된다. SPAD 값과 엽록소형광 값은 각 처리구간 유의적인 차이는 나타나지 않았다. 황기의 배지 실험에서 우레탄스펀지 처리는 발 아 이후 육묘기간 동안 배지상부의 건조를 막기 위해 Choi 등(2011)의 방법에 따라 플러그 트레이가 70%이상 물에 잠기게 처리하였다. 그 결과, 지하부의 생체중과 건물중이 다른 처리에 비해 유의적으로 증가하는 경향을 보였다. 이와 관련한 연구는 Kang 등(2006)과 Kim 등 (2002)이 감자의 육묘시 담액시스템을 이용 하면 뿌리의 상처 없이 재배될 수 있어 뿌리생육이 양호하다는 결과 와 유사하다.
본 연구결과를 종합해보면 더덕은 암면과 코이어 배지 에서 가장 우수한 최종발아율과 평균발아수를 나타내었 으며, 황기의 발아율은 배지 종류에 따른 유의적인 차이 가 나타나지 않았다. 더덕의 생육은 암면 배지에서 가장 우수하게 나타났으며, 황기는 코이어 배지에서 생육이 증가하는 모습을 보였다. 하지만, 본 실험에 사용된 배 지인 암면과 코이어는 물리적 성질이 반대되는 특성이 있어 향후 더덕과 황기의 육묘 시 배지의 물리적 성질 에 부합한 관수방법을 적용한 육묘방법의 연구가 필요할 것으로 판단된다.
