Original Articles

Journal of Bio-Environment Control. 31 October 2024. 417-426
https://doi.org/10.12791/KSBEC.2024.33.4.417

ABSTRACT


MAIN

  • 서 론

  • 재료 및 방법

  •   1. 공시품종 및 조직배양묘 증식

  •   2. 조직배양묘 순화 및 삽수 채취

  •   3. 경삽묘 육묘 및 광도

  •   4. 분무경재배

  •   5. 생육 및 수량조사

  •   6. 통계분석

  • 결과 및 고찰

  •   1. 씨감자 경삽묘 생육

  •   2. 분무경재배 씨감자 생육 및 수량

서 론

감자(Solanum tuberosum L.)는 세계적으로 중요한 식량작물로, 조선시대 실학자 이규경이 1850년경에 지은 당시의 백과사전격인 ‘오주연문장전산고’에 따르면, 대한민국에 감자가 전래된 시기는 조선 순조 24년인 1824년에 함경도 명천 김씨 또는 중국 청나라의 채삼자(採蔘者)에 의해 처음으로 전래된 것으로 기록하고 있다(Cho 등, 2003; Kim, 1982; Son, 1941).

영양번식작물인 감자는 바이러스가 한번 감염되면 종자번식과 달리 후대작물에도 계속적으로 전염되어 수량을 감소시키는 감자의 병리적 퇴화의 주원인이 되고 있어서(Hahm, 2003), 바이러스 없는 건전한 씨감자를 생산 공급하는 것이 중요하다.

바이러스가 없는 씨감자를 생산하기 위하여 Kim 등(1993)이 수경재배로 씨감자 생산 가능성을 구현한 이후, 씨감자 생산을 위한 양액재배 방식으로 담액경, 박막순환식보다 분무경 재배가 적합하다고 하였다(Kang 등, 1996). 뿌리의 전부 또는 일부가 공기 중에 노출된 상태로 배양액을 분무하거나 안개와 같이 포화시켜 재배하는 분무경 재배는 용존산소를 충분히 공급할 수 있는(Massantini, 1985; Maxwell, 1986) 장점을 갖고 있으며, 폐쇄형식물생산시스템에서 생장점 배양한 조직배양묘를 순화하여 경삽하고, 경삽묘를 이용한 분무경 재배로 최상위단계의 씨감자를 생산하고 있다(Jo 등, 2020; Kang 등, 2005, 2017).

분무경 재배에 이용되는 감자묘는 폐쇄형식물공장시스템을 이용하여 경삽묘를 육성할 수 있는데, 폐쇄형식물공장시스템은 최적생육조건에서 광이용 효율을 2-3배 향상시켜 식물생육을 촉진할 수 있으며, 병해충 및 외기의 영향을 받지 않기 때문에 균일한 생육조건하에서 고품질묘를 생산할 수 있다(Kozai, 2007).

폐쇄형식물공장시스템에서는 인공광원으로 형광등이 주로 사용되였는데, 형광등은 식물에 근접조사할 수 있고, 광량조절이 가능하여 우수한 품질의 작물생산이 가능하기 때문이었다(Kim 등, 2008). 그러나 1W 이상의 고휘도 발광다이오드(LED, Light emitting diodes)가 개발되면서 식물재배에 널리 이용되기 시작하였다(Bourget, 2008).

식물재배에서 이용되는 LED 광원의 장점은 광합성 효율이 높은 단색광만을 선택적으로 사용할 수 있고, 열 발생이 적어 근접조명이 가능하므로 조직배양실이나 폐쇄형식물공장에서 활용이 가능하며, 전력 소모가 적고 수명이 길어 경제적이고(Bourget, 2008; Kurilcik 등, 2008; Nhut 등, 2003), LED 광질이 여러 식물의 기내배양에서 광 형태형성 및 생장에 유리하다고 알려져 있다(Li 등, 2010; Nhut 등, 2003; Poudel 등, 2008).

씨감자 생산에 이용할 경삽묘를 육묘할 때 이용한 인공광원이 분무경재배의 생육과 씨감자 수량에 미치는 영향을 품종별로 비교 평가한 연구 보고가 없다. 따라서 본 연구는 감자 품종과 조직배양묘를 이용하여 경삽묘를 육묘할 때 이용한 인공광원이 분무경재배에서 감자 생육 특성과 씨감자 생산에 어떤 영향을 미치는지 구명하고자 수행하였다.

재료 및 방법

1. 공시품종 및 조직배양묘 증식

공시 품종은 충청남도에서 무병 씨감자를 보급하고 있는 봄 재배용 일기작 감자 품종 ‘수미’, ‘두백’, ‘다미’, 그리고 봄·가을에 모두 재배할 수 있는 이기작 감자 ‘추백’, ‘금선’을 이용하였다.

시험재료는 생장점 배양묘를 증식하여 이용하였는데, ‘수미’, ‘다미’, ‘추백’, ‘금선’은 고령지농업연구소에서 생장점 배양묘를 분양받았으며, ‘두백’은 충청남도농업기술원 종자관리소에서 생장점 배양하여 이용하였다.

생장점 배양묘는 계대배양 하기 전에 PVY ImmunoStrip Kit(ISK 20001/0025, Agdia, Inc, USA)를 이용하여 PVY 감염 여부를 확인하였다. 확인된 PVY 무병묘는 온도 22℃, 습도 60%, CO2 485ppm, 광도 60μmol·m-2·s-1(LED 하방광)에 광주기를 16/8(명기/암기) 시간으로 조절한 배양실에서 식물생장조절제가 첨가되지 않은 MS gelrite배지(Murashige와 Skoog, 1962)에 잎 1장을 포함한 마디를 하나씩 잘라서 치상하고 증식하였다.

2. 조직배양묘 순화 및 삽수 채취

배양실에서 21일 배양한 조직배양묘를 순화상자(W 366 × D 550 × H 120mm, 농산물상자, 엔피씨주식회사, 대한민국)에 흰 부직포(40g·m-2)를 깔고 펄라이트(입자크기 2-5mm, 파라트, (주)경동원, 대한민국) 10L를 넣은 다음, 물을 넣어 표면을 평탄하게 하고 상자당 225개체를 2023년 6월 7일 정식하였다.

조직배양묘의 순화는 온도 23±1℃, 습도 73±2%, CO2 465±82ppm, 광도 80μmol·m-2·s-1(LED 하방광), 그리고 광주기를 16/8(명기/암기)시간으로 조절한 폐쇄형식물생산시스템 형태의 경삽실에서 제4종 복합비료(제4종복합-양액·관주용, (주)조비, 대한민국)를 이용한 배양액(pH 6.6, EC 0.8-1.2dS·m-1)을 충전식 분무기(HP-2010, (주)한일에스피, 대한민국)로 매일 순화 상자마다 200ml씩 두상관비 하였다.

조직배양묘 순화 33일 후 삽수를 채취하였는데, 잎 2장을 남기고 나머지 잎을 제거하고 5cm 길이로 다듬어서 경삽용 삽수로 이용하였다.

3. 경삽묘 육묘 및 광도

경삽용 삽수는 수조형 배양대에 인공광원이 하방광으로 설치된 경삽실에서 온도 23±1℃, 습도 73±2%, CO2 465±82ppm, 그리고 광주기 16/8(명기/암기)시간으로 조절하면서 Jo 등(2020)의 방법으로 43일 동안 육묘하였다.

경삽묘 육묘에 사용한 인공광원은 LED(STW8C2PA, Warm white, Wave length: 430-660nm, Mid-Power LED 3030, 서울반도체)와 형광등(TL-D 32W RS 865, Philips, 중국)을 이용하였는데, 광도는 분광광도계(HD 2102.2, Delta OHM, Italy)를 이용하여 광합성유효광양자속밀도(PPFD, Photosynthetic Photon Flux Density)가 80μmol·m-2·s-1 되도록 LED는 디밍으로, 형광등은 3개를 점등하여 조정하였다.

시험구는 반복당 225개체씩 3반복으로, 총 675개체를 정식하여 완전임의배치하였다.

4. 분무경재배

종서를 생산하기 위한 분무경재배는 충청남도농업기술원 종자관리소내 온실(농촌진흥청 표준설계 08-자동화-I형)에서 온도 18±7℃, 습도 88±22%, CO2 470±62ppm의 환경에서 2023년 8월 23일부터 11월 22일까지 재배하였다.

분무경재배에 사용한 베드는 스치로폼 성형베드(가로, 세로, 높이: 520 × 1,000 × 310mm, (주)가화텍, 대한민국)로 2열씩 배치하고, 베드 내부는 두께 0.15mm의 검은색 LDPE 필름(폴리에틸렌필름, 우진산업(주), 대한민국)으로 피복하고, 급액관은 30mm HDPE 파이프(PE 100)로 설치하였다. 베드 내에는  40cm 간격으로 노즐(pore size: 1.02 ± 0.03mm, 분무입자크기: 67µm, 물샘관수자재, 대한민국)을 설치한 다음, 분무경 2호 정식판(두께 35mm)을 덮고 두께 0.029mm 고강도 반사필름(특허 제10-1229926호, 삼창산업(주), 대한민국)으로 피복하였다.

경삽묘는 43일간 육묘한 후 잎 3장만 남기고 다듬어서 1개체씩 스폰지(28 × 28 × 30mm, (주)가화텍, 대한민국)에 끼워 정식판 위로 3cm 나오게 하였고, 재식거리 25 × 25cm 간격으로 시험구 반복당 30개체씩 완전임의배치 3반복 으로 정식하고, 90일 후에 수확하였다.

배양액은 농촌진흥청 감자전용액(Chang 등, 2000)으로 매일 새로운 배양액(EC 1.0-1.2 dS·m-1, pH 6.5)을 보충하였고, 2023년 9월 26일부터 황산칼륨을 추가하여 새로운 배양액으로 조제하고 교체하였다. 배양액의 온도는 20℃로 조절하다가 9월 29일부터 17℃로 낮추어 관리하였다.

배양액은 주간(05:30-19:30)과 야간(19:30-05:30)으로 구분하여 공급 및 휴지시간은 달리 조정하였는데, 2023년 8월 23일부터 9월 11일까지는 주간 및 야간에 20초 공급 300초 휴지, 9월 12일부터 10월 4일까지 주간 20초 공급 300초 휴지, 야간에는 20초 공급 600초 휴지로 공급하였다. 10월 5일부터 10월 31일까지 주간 20초 공급 420초 휴지, 야간에는 20초 공급 1200초 휴지, 11월 1일부터 11월 22일까지 주간 20초 공급 600초 휴지, 야간에는 20초 공급 1800초 휴지로 공급하였다.

5. 생육 및 수량조사

경삽묘의 생육조사는 43일간 육묘한 다음, 처리별 10개체씩 3반복으로 표본을 채취하여 경장, 줄기 직경, 마디수, 엽수, 경엽 생체중 및 건물중, 지하부 생체중 및 건물중(줄기, 뿌리, 복지, 괴경), 경삽묘 생산율(%)을 조사하였다.

경장은 배지 표면에서 식물체 최상단절 생장점까지의 길이를 측정하였으며, 줄기 직경은 경정부에서 아래로 3마디의 중앙 부위를 버어니어캘리퍼스(Digimatic Caliper, Mitutoyo Corpration, Japan)로 측정하였다. 마디수는 배지 표면에서 경정부 아래 마디가 명확히 구분되는 부분까지 측정하였고, 엽수는 1cm 이상의 잎을 계측하였다. 건물중은 건조기(Drying oven, HB-502LP, 한백과학, 대한민국)로 70℃에서 120시간 건조한 후 전기식지시저울(Mettler Toledo / XPE 205V, Mettler-Toledo AG Laboratory & Weighing Technologies, Switzerland)로 계측하였다.

경삽묘 생산율은 정상적으로 생장을 하면서 분무경재배에 이용할 수 있는 건전 경삽묘 비율을 조사하였다.

분무경재배 생육조사는 수확 후 처리별 10개체씩 3반복으로 표본을 채취하여 지상부의 경장,  줄기 직경,  마디수,  경엽생체중,  지하부의 경장, 마디수, 지하부 생체중(줄기, 뿌리, 복지, 괴경),  괴경중을 5가지 계급(0.5-3g, 3-50g, 50-80g, 80-120g, 120g 이상)으로 나눈 괴경수의 백분율(%), 괴경수, 괴경중,  T/R율(경엽 생체중과 지하부 생체중의 비율)을 조사하였으며, ha당 114,000주 재배 기준으로 ha당 괴경수 및 괴경중을 환산하였다.

6. 통계분석

통계처리는 SPSS Version 27(IBM Corp., Armonk, NY, USA)을 이용하여 Two-way ANOVA를, 처리간 평균 차이는 Duncan의 다중검정을  p < 0.05수준에서 유의성을 분석하였다.

결과 및 고찰

1. 씨감자 경삽묘 생육

조직배양묘를 43일간 육묘한 후 감자 품종 및 인공광원에 따른 경삽묘의 생육을 비교한 결과는 Fig. 1Table 1과 같다.

https://cdn.apub.kr/journalsite/sites/phpf/2024-033-04/N0090330425/images/phpf_33_04_25_F1.jpg
Fig. 1

Comparison of growth characteristics in a closed-type plant production system of 5 potato cultivars grown for 43 days after stem cuttings according to artificial light sources (FL, fluorescent lamp; LED, light emitting diodes; 80 μmol·m-2·s-1) using perlite hydroponic system.

Table 1.

Comparison of growth characteristics and productivity of 5 potato cultivars grown for 43 days after stem cuttings according to artificial light sources in a closed-type plant production system.

Cultivar Artificial
light
sourcesz
Stem
length
(cm)
Stem
diameter
(mm)
Number
of nodes
per plant
Number
of leaves
per plant
Fresh weight (g / plant) Dry weight (g / plant) Production
ratex (%)
Stem
and
leaves
Stemy Root Stolon Micro
tuber
Stem
and
leaves
Stem Root Stolon Micro
tuber
Sumi FL 16.7w 2.1a 10.1a 9.4a 1.346b 0.101ab 0.023bc 0.020ab 0.001c 0.119ab 0.008bc 0.005c 0.002a 0.000c 97.0b
LED 19.5b 1.9b 9.4b 8.9a 1.045c 0.112a 0.017c 0.022a 0.001c 0.091bcd 0.008bc 0.005c 0.002a 0.000c 99.3a
Doobaek FL 17.2c 1.5d 8.2d 7.3c 0.934cd 0.058c 0.043bc 0.002d 0.000c 0.081cd 0.005d 0.007bc 0.000b 0.000c 100.0a
LED 22.7a 1.5d 8.6cd 7.9bc 1.026c 0.066c 0.028bc 0.001d 0.000c 0.095bcd 0.006cd 0.007bc 0.000b 0.000c 100.0a
Dami FL 17.5c 1.8b 8.6cd 8.5ab 1.343b 0.076bc 0.083a 0.001d 0.000c 0.115ab 0.008bc 0.012a 0.000b 0.000c 100.0a
LED 23.7a 1.8b 9.6ab 8.9a 1.581a 0.078bc 0.056ab 0.000d 0.000c 0.127a 0.007bc 0.011ab 0.000b 0.000c 100.0a
Chubaek FL 17.9c 1.6cd 8.5cd 7.7bc 1.097c 0.069c 0.052ab 0.012c 0.025b 0.117ab 0.011a 0.010abc 0.002a 0.004b 99.9a
LED 19.9b 1.5d 8.2d 7.3c 0.987cd 0.058c 0.024bc 0.015bc 0.053a 0.101abc 0.009ab 0.009abc 0.003a 0.010a 100.0a
Geumsun FL 20.0b 1.7bc 9.4b 4.7d 0.949cd 0.081bc 0.033bc 0.002d 0.000c 0.082cd 0.006cd 0.005c 0.000b 0.000c 100.0a
LED 23.8a 1.5d 8.7c 4.4d 0.747d 0.068c 0.010c 0.001d 0.000c 0.067d 0.007bcd 0.005c 0.000b 0.000c 99.9a
Significance Cultivar 0.000*** 0.000*** 0.000*** 0.000*** 0.000*** 0.000*** 0.001*** 0.000*** 0.000*** 0.001*** 0.000*** 0.000*** 0.000*** 0.000*** 0.000***
Light
source
0.000*** 0.001*** 0.948ns 0.822ns 0.255ns 0.902ns 0.007** 0.801ns 0.093ns 0.274ns 0.790ns 0.751ns 0.588ns 0.035* 0.014*
C × L 0.007** 0.057ns 0.000*** 0.226ns 0.013* 0.401ns 0.800ns 0.816ns 0.035* 0.121ns 0.417ns 0.994ns 0.968ns 0.005** 0.001***

zFL, fluorescent lamp; LED, Light emitting diodes; 80 ㎛m-2s-1.

yStem of stem cuttings in underground parts.

xRate of healthy stem cuttings production.

wMean differences within columns by Duncan’s multiple range test at P < 0.05.

ns, *, **, ***Represent nonsignificant; significant at P < 0.05, 0.01, 0.001, respectively.

경삽묘의 경장은 ‘금선’이 LED 조명에서 가장 길어 23.8cm이었으며, 전 품종 모두 LED 조명에서 길었는데, 품종의 영향뿐만 아니라 경삽묘 육묘시의 광원에 따라 차이를 보였으며, 품종과 광원의 상호작용 효과에도 유의성이 인정되었다. 이와 같은 결과는 폐쇄형식물생산시스템의 80μmol·m-2·s-1(하방광)에서 LED가 형광등보다 바이러스 무병 감자 경삽묘의 경장이 길었다(Jo, 2023)는 보고와, 고구마에서도 바이러스 무병주의 기내 소식물체 생장은 LED에서 형광등보다 증가하였다(Yoo와 Lee, 2017)는 보고와도 일치하였다. 감자묘의 생장은 품종특성에 따라 다르지만 형광등 광원보다 LED 광원에서 자란 경삽묘의 생장이 빠르므로 육묘기간을 단축시킬 수 있다고 판단한다.

줄기 직경은 광원의 종류보다는 품종간 차이가 더 컸는데, ‘수미’가 형광등 조명에서 2.1mm, LED 조명에서 1.9mm로 가장 굵었으며, ‘두백’ 과 ‘다미’는 인공광원에 따른 차이가 없었고, 나머지 품종은 형광등에서 더 굵었다. 그러나 고구마의 경우는 배양 4주 후의 줄기 두께는 LED 광원과 형광등에서 차이를 보였지만 품종 간에는 차이는 없었는데(Yoo와 Lee, 2017), 이는 작물별로 광에 대한 반응이 다르기 때문으로 생각된다.

경삽묘의 마디수는 품종간에 차이가 있어 일기작 품종인 ‘수미’가 두 가지 광원 모두에서 많았는데, 형광등 조명에서 10.1개로 가장 많았으나, 같은 일기작 품종인 ‘두백’이나 ‘다미’에서는 LED 조명에서 더 많았다. 반면 이기작 품종인 ‘추백’ 과 ‘금선’은 ‘수미’와 같이 형광등 조명에서 더 많았다. 이것으로 보아 광원에 대한 반응보다는 품종 고유특성에 따른 차이가 더 크다는 것을 알 수 있다. 이와 같은 결과는 잎 수에서도 같았으며, ‘금선’의 잎 수가 형광등 조명에서 4.7개, LED 조명에서 4.4개로 마디수에 비해 가장 적었는데, 이는 줄기가 신장하고 새로운 잎이 전개되면서 하위엽이 낙엽이 되는 품종특성(Jo, 2023)인 것으로 보인다.

개체당 경엽 생체중은 ‘다미’가 형광등에서 1.343g, LED에서 1.581g으로 가장 무거웠고, 품종 내에서 광원에 따른 차이는 있었으나 일정한 경향은 없었으며, 지하부의 줄기 생체중이 가장 무거웠던 ‘수미’가 형광등 광원에서 0.101g, LED 광원에서 0.112g이었던 것과 같이 일기작 품종은 LED 광원에서 무거웠다. 뿌리 생체중은 품종뿐만 아니라 품종 내에서는 광원에 따라서도 차이를 보였는데, 품종 전부에서 형광등 조명하에서 생육한 경우가 높았으며, ‘다미’가 0.083g으로 가장 무거웠다. 그러나 건물중에서는 광원에 따른 차이는 크지 않았으나 품종간에는 유의성이 인정되었다.

경삽 43일묘에서 복지와 마이크로튜버는 주로 ‘수미’와 ‘추백’에서 생성되었으며, 복지 생체중은 두 품종 모두 LED 광원에서 무거워서 ‘수미’ 0.022g, ‘추백’ 0.015g이었다. 마이크로튜버의 생체중도 LED 광원에서 무거워서 ‘추백’의 경우 0.053g이었고, 건물중도 같은 경향이었다. 이와 같은 결과는 ‘수미’, ‘추백’은 조생종이고 ‘두백’, ‘다미’, ‘금선’은 중생종으로서 숙기가 다른 품종적 특성이 복지와 마이크로튜버 형성시기에 영향을 주는 것으로 판단된다. Jo 등(2020)이 60μmol·m-2·s-1 LED 하방광에서 경삽 40일묘에서는 마이크로튜버가 형성되지 않았다고 보고하였으나, 본 실험에서는 80μmol·m-2·s-1 LED 하방광에서 경삽 43일묘에서 마이크로튜버가 형성되었다. 이런 결과로 볼 때 마이크로튜브 형성에는 숙기와 같은 품종특성 뿐만 아니라 광도와 육묘기간 등도 영향을 주는 것으로 판단된다. 경삽묘에서 복지와 마이크로튜버가 형성되면 생식생장 단계로 변환되는 것으로 분무경 재배에 영향을 줄 수 있기 때문에, 씨감자 생산에는 복지와 마이크로튜버가 없으면서 적합한 경장의 묘소질을 갖춘 경삽묘가 씨감자 생산에 매우 중요하다. 따라서 경삽묘의 육묘시에는 품종특성, 인공광원과 광도, 경삽묘의 크기, 육묘일수 등을 종합적으로 고려해야 한다.

경삽묘 생산율은 ‘수미’에서 형광등 97.0%보다 LED 광원에서 ‘수미’가 2.3% 많은 것을 제외하고 큰 차이를 보이지 않았다.

2. 분무경재배 씨감자 생육 및 수량

감자 품종과 경삽묘 육묘시의 인공광원에 따른 생육특성을 분무경재배 90일 후에 조사한 결과는 Table 2와 같다.

Table 2.

Comparison of growth characteristics of 5 potato cultivars grown for 90 days after planting of stem cuttings according to artificial light sources in aeroponics.

Cultivar Artificial
light
sourcesz
Aboveground parts Underground parts T/R
(%)
Stem
length
(cm)
Stem
diameter
(mm)
Nodes
of plant
Fresh weight
of stem
and leaves
(g / plant)
Stem
length
(cm)
Nodes of
plant
Fresh weight (g / plant)
Stem Root Stolon Total
weighty
Sumi FL 42.9gx 4.1d 20.8bc 113.6e 14.6e 7.7de 1.9def 7.3de 7.2ef 297.8cd 0.382c
LED 42.5g 4.0d 18.8d 105.4e 16.5cd 7.5de 1.8f 6.3e 5.1f 268.7d 0.392c
Doobaek FL 75.9b 4.3abc 20.1c 170.3cd 15.9de 7.6de 1.8ef 7.5d 11.7d 281.5cd 0.604a
LED 72.2c 3.9d 20.2c 153.7d 22.4a 9.8a 2.0def 6.2e 15.1c 271.2d 0.569a
Dami FL 90.9a 4.5ab 23.0a 221.3a 18.0bc 7.3e 2.6abc 12.6a 21.0b 365.9a 0.604a
LED 88.0a 4.6a 21.3b 204.2ab 23.8a 8.7bc 2.9ab 9.7b 24.8a 321.9bc 0.634a
Chubaek FL 66.2de 4.5ab 23.4a 146.2d 17.8bc 7.3e 2.4bcd 8.6c 8.8de 323.5abc 0.452bc
LED 69.2cd 4.6a 23.3a 169.9cd 18.9b 7.6de 3.0a 10.5b 6.5ef 357.0ab 0.476b
Geumsun FL 62.2f 4.0d 21.5b 163.9cd 19.0b 8.1cd 1.9ef 10.4b 9.7de 286.0cd 0.577a
LED 64.2ef 4.2bcd 20.5c 184.7bc 22.6a 9.0b 2.3cde 11.9a 9.4de 305.9cd 0.607a
Significance Cultivar 0.000*** 0.000*** 0.000*** 0.000*** 0.000*** 0.000*** 0.000*** 0.000*** 0.000*** 0.000*** 0.000***
Light
source
0.566ns 0.863ns 0.000*** 0.925ns 0.000*** 0.000*** 0.019* 0.138ns 0.470ns 0.498ns 0.441ns
C × L 0.025* 0.132ns 0.001*** 0.048* 0.000*** 0.000*** 0.233ns 0.000*** 0.014* 0.053ns 0.622ns

zFL, fluorescent lamp; LED, Light emitting diodes; 80 ㎛m-2s-1.

yTotal fresh weight of underground parts includes stem, root, stolon, and tubers.

xMean differences within columns by Duncan’s multiple range test at p < 0.05.

ns, *, **, ***Represent nonsignificant; significant at p < 0.05, 0.01, 0.001, respectively.

지상부 경장은 ‘다미’가 형광등 광원에서 육묘한 경우가 90.9cm, LED 광원에서 육묘한 경우 88.0cm로 가장 길었고 ‘금선’은 두 가지 광조건 모두에서 가장 작았다. 일기작 품종인 ‘수미’, ‘두백’, ‘다미’는 모두 형광등 광원에서 경장이 길었던 반면 이기작 품종인 ‘추백’, ‘금선’은 LED 광원에서 육묘한 경우가 길어 품종간 차이를 보였다. 지하부의 경장은 품종간의 차이 뿐만 아니라 광원에 따른 차이와 상호작용도 인정되었는데, 모든 품종에서 LED 광원에서 육묘한 경우가 길었다. 줄기 직경은 품종간에만 차이를 보였는데, LED 광원에서 자란 ’다미‘와 ’추백‘이 4.6mm로 상대적으로 굵었다.

지상부의 마디수는 ‘추백’이 가장 많아 형광등 및 LED 광원에서 육묘한 경우 각각 23.4개 및 23.3개로 가장 많았으며, ‘수미’, ‘다미’, ‘금선’은 형광등에서 육묘한 경삽묘가 더 많았다. 지하부의 마디수에서는 LED 광원에서 육묘한 ‘두백’이 9.8개로 가장 많았으며, 광원별 반응은 지상부 마디수와 같은 경향이었다.

개체당 지상부의 경엽중과 지하부의 총 생체중 모두 형광등에서 육묘한 ‘다미’가 221.3g 및 365.9g으로 가장 무거웠고, 뿌리 생체중은 ‘다미’가 형광등에서 육묘한 경삽묘 12.6g으로 가장 무거웠다. 개체당 지상부의 경엽중과 지하부의 총 생체중 및 뿌리 생체중은 모두 일기작 품종에서는 형광등에서 육묘한 경삽묘가, ‘추백’, ‘금선’과 같은 이기작 품종에서는 LED에서 육묘한 경삽묘가 더 무거웠다. 지하부의 줄기 생체중은 품종별 차이 뿐만 아니라 광원에 따른 차이도 보였다. 복지 생체중은 LED에서 육묘한 ‘다미’에서 24.8g으로 월등히 무거웠다.

T/R율은 품종간에만 차이를 보였는데, ‘다미’가 LED에서 육묘한 경삽묘가 0.634으로 가장 높았으며, ‘수미’가 형광등 광원에서 육묘한 경삽묘가 0.382, LED 광원에서 육묘한 경삽묘가 0.392로 낮아 지상부보다 지하부의 비중이 높았다. 이와 같이 경삽묘 육묘시의 광원에 따른 차이는 보이지 않고 품종에 따른 차이를 보이는 것은 Im 등(2013)이 T/R율은 지역에 영향을 받지 않고 품종에 의한 것이라는 보고와 같았다.

Table 3Fig. 2는 분무경 재배 90일 후의 감자 품종과 경삽묘 육묘시의 인공광원에 따른 종서수 및 종서중을 조사한 결과이다.

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Fig. 2

Comparison of growth and tuber yield per plant of 5 potato cultivars grown for 90 days after planting of stem cuttings according to artificial light sources (FL, fluorescent lamp; LED, light emitting diodes; 80 μmol·m-2·s-1) in aeroponics.

Table 3.

Comparison of tuber number and tuber weight of 5 potato cultivars grown for 90 days after planting of stem cuttings according to artificial light sources in aeroponics.

Cultivar Artificial
light sourcesz
Number of tubers Weight of tubers
tubers / plant tubers / ha g / tuber g / plant ton / ha
Sumi FL 11.7bcy 1,333,800.0bc 24.2c 281.4bc 32.1bc
LED 7.1de 813,200.0de 36.1a 255.5c 29.1c
Doobaek FL 8.6de 984,200.0de 30.2b 260.5bc 29.7bc
LED 10.2cd 1,162,800.0cd 24.4c 247.9c 28.3c
Dami FL 13.7ab 1,565,600.0ab 24.2c 329.8a 37.6a
LED 14.5ab 1,649,200.0ab 19.7c 284.8bc 32.5bc
Chubaek FL 14.3ab 1,634,000.0ab 21.5c 303.7ab 34.6ab
LED 15.6a 1,778,400.0a 22.5c 337.0a 38.4a
Geumsun FL 6.7e 760,000.0e 39.9a 263.9bc 30.1bc
LED 7.8de 885,400.0de 36.3a 282.4bc 32.2bc
Significance Cultivar 0.000*** 0.000*** 0.000*** 0.000*** 0.000***
Light source 0.975ns 0.975ns 0.867ns 0.456ns 0.456ns
C × L 0.027* 0.027* 0.000*** 0.046* 0.046*

zFL, fluorescent lamp; LED, Light emitting diodes; 80 ㎛m-2s-1.

yMean differences within columns by Duncan’s multiple range test at p < 0.05.

ns, *, **, ***Represent nonsignificant; significant at p < 0.05, 0.01, 0.001, respectively.

주당 생산된 종서수를 살펴보면 품종간에 차이를 보여 ‘추백’이 형광등 광원에서 육묘한 경삽묘에서 14.3개, LED 광원에서 육묘한 경삽묘에서 15.6개로 가장 많아 ha당 1,778,400개를 생산할 수 있었다. ‘수미’를 제외하고 LED 광원에서 육묘한 경삽묘에서 많은 경향으로 품종에 따라 경삽묘 육성시의 광원에 따른 반응도 다른 것을 알 수 있었다.

분무경 재배 90일 후에 생산된 평균 종서중을 보면 주당 생산된 종서수가 가장 적었던 ‘금선’이 경삽 육묘시의 광원에 관계없이 36.3g 이상으로 가장 무거웠다. 주당 생산된 종서중도 품종간의 차이를 보였는데, 주당 종서수가 가장 많았던 ‘추백’이 형광등 광원에서 육묘한 경삽묘 303.7g, LED 광원에서 육묘한 경삽묘에서 337.0g으로 가장 많았으며, ha당 38.4ton을 생산할 수 있었다. 종서중은 품종의 영향이 컸으며, 일기작 품종은 형광등 광원하에서 육묘한 경삽묘에서, 이기작 품종은 LED 광원하에서 육묘한 경삽묘에서 무거운 경향이었다.

Iwama 등(1979)은 개화시 및 전엽전개기에 있어서 근건물중과 괴경수량간에는 유의미한 정의 상관관계가 인정되었다고 보고한 바 있고, Chloupek(1970)는 조만성이 다른 3 품종을 이용하여 3년간 시험해서 품종 모두 근중과 괴경수량간에 유의미한 정의 상관관계가 있는 것을 확인하고, 근계의 크기는 수량의 안정성과 밀접하게 관계한다고 하였는데, 본 연구에서도 경삽묘 육묘시의 인공광원에 따른 반응은 품종에 따라 다르기는 하지만 지하부의 생체중이 무거웠던 ‘다미’와 ‘추백’이(Table 2) 주당 종서수가 많고 종서중이 무거웠다.

Fig. 3Fig. 4는 경삽묘를 90일간 분무경 재배하여 수확한 종서를 무게별 5계급(0.5-3g, 3-50g, 50-80g, 80-120g, 120g ≦)으로 분류하고, 품종 및 경삽묘 육묘시의 인공광원별 생산된 종서수의 비율을 비교한 결과이다. 품종에 따라 차이는 있으나 3-50g의 종서 생산 비율이 가장 높았는데 이는 육묘할 때 광도를 달리한 경삽묘를 분무경재배하여 수확한 10-50g의 괴경비율이 대부분(Jo 등, 2020)이었다는 연구 결과와 비슷한 경향이었다. ‘두백’과 ‘다미’에서 분무경 재배 후 생산된 0.5-3g의 종서 비율은 타 품종에 비해 적었으나 3-50g의 종서 비율은 타 품종에 비해 많았다. 감자 채종단계 원원종의 종자검사 규격은 괴경중량 30-330g이나 인공씨감자를 재배하여 생산된 종자 또는 양액재배로 생산된 종자를 씨감자로 사용하는 경우는 괴경중량을 3-50g으로 할 수 있으며(국립종자원, 2019), 괴경중량 0.5-3g은 그늘싹틔우기해서 육묘하여 묘소질이 좋은 맹아묘로 분무경재배에 이용할 수 있으므로, 감자 종서 생산시에는 50g이하의 생산비율도 중요한 검토 요인이 될 수 있다. 50-80g의 종서 생산 비율은 ‘수미’의 경우 형광등하에서 육묘한 경삽묘가 8.4%인 반면, LED 조명하에서 육묘한 경삽묘는 17.1%로 다른 품종에 비해 차이가 크고 비율이 높았는데 이런 경향은 80-120g의 종서 생산비율도 같은 경향이었다.

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Fig. 3

Comparison of tuber count proportions by tuber weight (5 classes: 0.5-3 g, 3-50 g, 50-80 g, 80-120 g, 120 g ≦) of 5 potato cultivars grown for 90 days after planting of stem cuttings grown under different artificial light sources (FL, fluorescent lamp; LED, light emitting diodes; 80 μmol·m-2·s-1) in aeroponics.

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Fig. 4

Comparison of tuber yield (5 classes: 0.5-3 g, 3-50 g, 50-80 g, 80-120 g, 120 g ≦; 10 plants) of 5 potato cultivars grown for 90 days after planting of stem cuttings grown under different artificial light sources (FL, fluorescent lamp; LED, light emitting diodes; 80 μmol·m-2·s-1) in aeroponics.

이상의 결과를 살펴보면 경삽묘를 이용한 종서의 생산은 품종의 영향이 지배적이며, 경삽묘 육묘시에 사용된 인공광원에 대한 반응은 품종에 따라 다르게 나타났다. 따라서 앞으로 품종에 따른 분무경재배용 경삽묘의 적정묘령, 광량에 따른 적정 배양액 공급방법, 재배기간 및 수확시기 등 적합한 조건을 구명하여 씨감자 생산성을 높일 수 있는 면밀한 연구가 필요하다.

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