KR100472961B1 - 우량 감자 플러그묘의 대량생산 방법 - Google Patents

우량 감자 플러그묘의 대량생산 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 계절과 기후 변화에 관계없이 감자 배양묘의 삽수를 이용하여 감자 플러그묘를 생산하는 방법에 있어서: 조직배양된 감자 기내묘를 소정의 폐쇄형 묘생산 장치 내에서 인공상토가 충전된 플러그트레이에 옮겨 심어 삽수를 확보할 수 있는 묘로 생장시키는 제 1 단계; 생장된 묘에서 삽수를 절단하여 인공상토가 충전된 플러그트레이에 옮겨 심어 감자 플러그묘를 생산하고, 삽수가 절단된 감자묘의 하단부에 있는 측아로부터 새로운 슈트(shoot)를 발생시켜 삽수모주를 생장하는 제 2 단계; 및 상기의 단계를 반복하여 삽수모주로부터 삽수를 대량으로 확보한 후 우량 감자 플러그묘를 생산하는 제 3 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 폐쇄형 묘생산 장치를 이용하여 조직배양된 감자 배양묘로부터 우량 플러그묘를 양산할 수 있는 효과가 있다.

Description

우량 감자 플러그묘의 대량생산 방법 {Method for massive production of high quality potato plug seedlings}
본 발명은 플러그묘의 대량생산에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폐쇄형 묘생산 장치를 이용하여 조직배양된 감자 배양묘로부터 우량 플러그묘를 양산할 수 있는 우량 감자 플러그묘의 대량생산 방법에 관한 것이다.
도 1은 종래의 씨감자 생산 체계를 나타내는 플로우차트가 도시된다. 종래의 씨감자 생산 체계는 조직배양으로부터 기본종→기본식물→원원종→원종→보급종의 5단계로 구성되며, 인공씨감자 또는 양액재배에 의한 씨감자 생산(국내특허 공개번호 제1996-36908호)이 이루어지고 있다. 이러한 씨감자 생산 체계를 적용하는 경우 채종 환경의 불량으로 보급종을 제외한 단계, 즉 기본종에서 원종에 이르는 채종을 망실내에서 실시하여야 한다.
국내특허 공개번호 제2001-37370호 "감자 플러그묘를 이용한 감자재배 방법"은 씨감자를 트레이에 파종하여 온실내의 자연광 조건에서 감자묘를 생산하고, 국내특허 공개번호 제1997-14554호 "감자묘의 새로운 생산방법"은 감자 삽수를 채취하여 육묘상자에 삽목하여 묘를 생산하는 방식이 제안되고 있다. 그러나 우량 감자 플러그묘의 생산에 필요한 적정 환경조건이 제시되지 않았으며, 자연광 조건에서 생산되어 묘의 생육과 품질이 불균일한 단점이 있다.
이와 같이 5단계로 이루어지는 씨감자 생산 체계를 도입하면 보급종을 생산하는 데 많은 시일과 관리노력이 투입된다. 최상위 단계에 이용되는 인공씨감자의 경우 크기가 작아 직파 재배시 환경에 대한 적응력이 약하고, 초기생육이 불량하며, 생산원가가 높아 채종 단계의 단축에 어려움이 따르게 된다.
또한, 양액재배에 의한 씨감자 생산의 경우 생산기간이 120일 정도로 길게 소요되고, 수확 지연시 괴경의 부패가 우려되며, 수확후 표피상태 불량으로 괴경의 품질이 저하된다. 이에 따라 종래의 씨감자 생산 체계의 생산성 저하로 우량종서 보급율이 20∼25%로서 낮은 실정이다.
또한, 온실 내에서 이루어지는 종래의 감자묘 생산에 있어서 외부 환경 변화에 따라 온실내의 환경이 수시로 변동하여 묘의 생육과 품질이 불균일할 뿐 아니라, 배양묘 순화 단계에서 상대습도ㆍ광ㆍ기류속도ㆍ기온 등 환경조절의 정확성이 결여되면 묘가 고사되거나 도장되어 묘소질이 떨어진다. 이에 따라 묘의 계획적 생산이 불가능하다.
그러므로 식물묘의 대량 생산 과정에 투입되는 자원과 에너지를 절감하고, 생력화하여 생산비를 낮추려면 온실과 같이 자연광 조건에서 묘를 생산하는 방법보다 묘소질 향상에 크게 기여하면서 완전하게 제어되는 환경하에서 우량묘를 생산할 수 있는 폐쇄형 묘생산 장치의 개발이 요구된다.
본 발명은 폐쇄형 묘생산 장치를 이용한 우량 플러그묘 생산 기술을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적으로서, 감자 플러그묘를 이용하여 씨감자 생산 체계의 단계를 5→3단계로 축소하고, 투입되는 관리 노력을 절감하고자 한다.
본 발명의 또 다른 목적으로서, 기내 배양묘로부터 감자 플러그묘의 대량생산 체계를 제공한다.
본 발명의 또 다른 목적으로서, 재배 환경 변화에 대한 적응력이 우수하면서 묘소질이 균일한 감자 플러그묘를 대량생산하기 위해 필요로 되는 최적환경 조건을 제안한다.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 계절과 기후 변화에 관계없이 감자 배양묘의 삽수를 이용하여 감자 플러그묘를 생산하는 방법에 있어서: 조직배양된 감자 기내묘를 소정의 폐쇄형 묘생산 장치 내에서 인공상토가 충전된 플러그트레이에 옮겨 심어 삽수를 확보할 수 있는 묘로 생장시키는 제 1 단계; 생장된 묘에서 삽수를 절단하여 인공상토가 충전된 플러그트레이에 옮겨 심어 감자 플러그묘를 생산하고, 삽수가 절단된 감자묘의 하단부에 있는 측아로부터 새로운 슈트(shoot)를 발생시켜 삽수모주를 생장하는 제 2 단계; 및 상기의 단계를 반복하여 삽수모주로부터 삽수를 대량으로 확보한 후 우량 감자 플러그묘를 생산하는 제 3 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 단계는 기내묘의 적정 순화조건으로 상대습도 90%, 광합성유효광량자속 50μmolㆍm-2ㆍs-1를 유지한다.
상기 제 2 단계는 상대습도 90% 이상, 광합성유효광량자속 100μmolㆍm-2ㆍs-1 이내의 환경조건에서 감자 삽수의 발근이 이루어지도록 한다.
상기 제 2 단계와 제 3 단계는 감자 플러그묘의 생장시 광합성유효광량자속 250μmolㆍm-2ㆍs-1을 유지한다.
또한, 기계적 강도가 허용하는 범위에서 구멍수를 최대로 유지한 플러그트레이를 사용한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 방법의 구현에 사용되는 장치의 구성도가 도시된다. 폐쇄형 묘생산 장치(Closed transplant production apparatus)는 묘소질이 균일한 우량묘를 대량으로 생산하는 데 투입되는 에너지 절감, 자원 절감 및 생력화를 이루고자 자연광이 투과되지 않도록 단열재로 둘러 쌓인 장치로서 구현된다. 벽체(10), 덕트(12), 다공판(14)으로 구성되는 이중의 공간 중 내부 공간에 플러그트레이용 선반(16)을 배치하여 장치 내외부의 공기ㆍ물ㆍ열 등의 교환이 기본적으로 제한하는 동시에, 인공광원(18), 공기조화기(22), 실외기(24), 가습기(26) 및 제어기(20)를 이용하여 기온ㆍ상대습도ㆍ광ㆍ기류속도ㆍCO2 농도 등의 환경 요소를 완전하게 제어한다.
기구적 구성에 있어서, 벽체(10)는 열손실을 극소화하고 장치의 폐쇄도를 증가시키고자 폴리우레탄을 단열재로 충전한 강판을 사용한다. 덕트(12)의 상류단 및 하류단에 각각 하방향으로 연장되는 다공판(14)은 입구와 출구에 유공비(opening ratio)가 서로 다른 다공철판(perforated steel plate)을 사용한다. 이에 따라 내부의 기류속도(0∼1.0±0.1mㆍs-1), 기온(5∼40±0.3℃) 및 습도(0∼100±3%RH) 분포를 균일하게 유지되도록 한다. 이동이 가능한 묘 생산용 다단 선반(16)을 포함한 주요 부분은 스테인레스강 또는 아연도금 철판 소재를 사용한다.
3파장 형광등을 사용하는 인공광원(18)은 다단 선반(16)의 표면에서 균일한 광합성유효광량자속(0∼500±50μmolㆍm-2ㆍs-1) 분포를 갖도록 한다. 공기조화기(22)는 가열기, 유닛쿨러, 송풍기를 포함하며 실외기(24)와 배관/배선 연결된다. 제어기(20)는 PID controller와 인버터를 사용하며 공기조화기(22), 가습기(26) 등과 연계되어 시스템 내의 기온ㆍ상대습도ㆍ광ㆍ기류속도ㆍCO2 농도 등의 환경 요소를 효과적으로 제어한다. 벽체(10) 및 선반(16)의 하단에는 이동용 캐스터를 부착하여 이동의 편리성을 도모한다.
도 3은 본 발명에 따라 우량 플러그묘를 이용한 씨감자 생산 체계를 나타내는 플로우차트,
도 4는 우량 감자 플러그묘의 대량 생산을 나타내는 개념도이다.
본 발명의 감자 플러그묘를 이용한 새로운 생산 체계에서는 전술한 폐쇄형 묘생산 장치 내에서 조직배양된 감자 기내묘로부터 플러그묘를 생산하는데 이때의 플러그묘는 기본식물에 해당한다. 다음으로 플러그묘를 정식한 후 수확한 괴경으로부터 원종을 생산한다. 종래의 씨감자 생산 체계의 경우 조직배양 후 5단계를 거쳐 보급종이 생산되나, 새로운 생산 체계의 도입으로 씨감자 생산 체계가 5→3단계로 축소되며 이에 따라 투입되는 관리 노력이 크게 절감된다.
도 4를 이용하여, 폐쇄형 묘생산 장치 내에서 조직배양에 의한 기내배양묘로부터 감자 플러그묘를 대량으로 생산하기 위한 본 발명의 기술을 상술한다.
본 발명의 제 1 단계로서, 무병 괴경의 shoot 생장점을 이용하여 8주간 MS+GA 0.1ppm에 Kinetin 0.1ppm이 첨가된 배지에서 생장점 배양을 실시한 후 250mL 삼각 플라스크를 이용하여 액체 진탕 배양을 실시한다. 액체 진탕 배양중 기온과 광합성유효광량자속을 각각 20℃, 40μmolㆍm-2ㆍs-1로 유지하면서 연속 조명을 실시한다. 다음으로 액체증식배양을 위해서 유식물체를 1cm 정도의 크기로 절단하여 100mL 삼각플라스크에 치상한다. MS배지에 Sucrose를 3% 첨가하여 증식한 후 액체증식배양에서 생산된 유식물을 발근 배양으로 옮기는데, 이때 증식된 유식물을 1.5cm 정도 절단하여 직경 1.0cm×길이 10cm 시험관 내에서 IAA 0.1 mLㆍL-1이 첨가된 발근 배지에 14일간 발근시킨다. 배양환경 조건으로 기온 18∼22℃, 상대습도 60∼70%, 광주기 16/8h, 광합성유효광량자속 30∼40μmolㆍm-2ㆍs-1을 유지한다.
다음으로 시험관 내에서 발근 배양된 감자 기내묘를 꺼내어 인공상토가 충전된 플러그트레이에 옮겨 심는다. 여기에서 인공상토는 피트모쓰(70%), 펄라이트(5%), 버미큘라이트(25%) 외에 limestone, non-ionic wetting agent, potassium sulfate, magnesium sulfate 및 trace elements가 적합하게 조성된 것을 사용한다. 플러그트레이에 옮겨 심은 기내묘는 폐쇄형 묘생산 장치의 인공광하에서 기온ㆍ상대습도ㆍ기류속도ㆍCO2 농도 등 환경요소의 제어가 가능한 상태로 생장이 이루어진다.
도 5는 폐쇄형 묘생산 장치 내에서 14일간 생장된 감자 기내묘에서 생장점을 포함한 삽수를 절단하여 인공상토가 충전된 플러그트레이에 옮겨 심은 모습을 나타낸다. 조직배양된 기내 배양묘로부터 우량 감자 플러그묘를 대량으로 생산할 때 증식 효율의 제고가 우선적으로 고려되어야 한다.
이때, <실시예 1>을 통하여 감자 기내묘의 증발산속도에 미치는 상대습도와 광합성유효광량자속의 영향을 검토하고, <실시예 2>를 통하여 감자 삽수의 증발산속도에 미치는 상대습도와 광합성유효광량자속의 영향을 검토한다.
<실시예 1>
폐쇄형 묘생산 시스템 내에서 감자 기내묘의 적정 순화조건을 결정하고자 50공 플러그트레이에 기내묘를 옮겨 심은 후 묘생산 시스템내의 상대습도와 광합성유효광량자속을 다르게 설정한 조건에서 기내묘의 증발산속도를 표 1에 나타낸다. 이때 광주기, 기온 및 기류속도는 각각 16/8h, 20℃, 0.1mㆍs-1로 설정한다. 표 1로부터 기내묘의 적정 순화조건은 상대습도 90%, 광합성유효광량자속 50μmolㆍm-2ㆍs-1 임을 알 수 있다.
처 리 상대습도(%) 광합성유효광량자속 (μmolㆍm-2ㆍs-1) 평균증발산속도 (gㆍm-2ㆍh-1) 고사율(%)
SHP10SHP20SHP30SHP11SHP21SHP31SHP12SHP22SHP32 859095859095859095 505050757575100100100 15.412.310.617.916.415.821.319.218.1 0.00.00.02.00.00.06.03.52.5
<실시예 2>
폐쇄형 묘생산 장치 내에서 절단된 감자 삽수의 발근 단계에서의 적정 환경조건을 결정하고자 50공 플러그트레이에 삽수를 옮겨 심은 후 묘생산 시스템내에서 5일간 상대습도와 광합성유효광량자속을 다르게 설정한 조건에서 삽수의 증발산속도를 측정하고 표 2에 나타낸다. 이때 광주기, 기온 및 기류속도는 각각 16/8h, 20℃, 0.1mㆍs-1로 설정한다. 표 2로부터 상대습도 90% 이상, 광합성유효광량자속 100μmolㆍm-2ㆍs-1 이내의 환경조건에서 감자 삽수의 발근이 이루어질 때 생존율이 100%로서 발근이 정상적으로 이루어짐을 알 수 있다.
처 리 상대습도(%) 광합성유효광량자속 (μmolㆍm-2ㆍs-1) 평균증발산속도 (gㆍm-2ㆍh-1) 생존율(%)
CHP10CHP20CHP30CHP11CHP21CHP31CHP12CHP22CHP32CHP13CHP23CHP33 859095859095859095859095 505050757575100100100125125125 37.732.831.438.333.932.739.835.134.843.637.235.9 100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.096.899.0100.0
본 발명에 따른 제 2 단계에서, 삽수가 절단된 감자묘의 하단부를 폐쇄형 묘생산 장치 내에 입고한 후 15일 동안 광주기, 기온, 상대습도, 광합성유효광량자속, 기류속도를 각각 16/8h, 20℃, 70%, 70μmolㆍm-2ㆍs-1, 0.1mㆍs-1로 조절하면 감자묘의 하단부에 있는 측아로부터 새로운 슈트(shoot)가 발생되어 플러그묘의 대량 생산에 필요한 삽수모주로 생장한다.
이하, <실시예 3>에서 감자 플러그묘의 생장에 미치는 광합성유효광량자속의 영향을 규명하고, <실시예 4>에서 감자 플러그묘의 묘소질에 미치는 플러그트레이 구멍수의 영향을 규명한다.
<실시예 3>
폐쇄형 묘생산 장치 내에서 정상적으로 발근된 감자 삽수를 플러그묘로 완성하는 단계에서 플러그묘의 생장에 미치는 광합성유효광량자속의 영향을 표 3에 나타낸다. 발근된 후 9일 동안 폐쇄형 묘생산 장치 내의 광주기, 기온, 상대습도 및 기류속도는 각각 16/8h, 20℃, 70%, 0.1mㆍs-1로 설정한다. 전체적으로 모든 처리에서 묘소질이 균일한 플러그묘를 생산할 수 있었으며, 표 3에서 250μmolㆍm-2ㆍs-1의 광합성유효광량자속에서 감자 플러그묘의 생장이 가장 양호하게 이루어짐을 알 수 있다. 도 6은 광합성유효광량자속에 따른 감자 플러그묘의 생장을 비교한 사진을 나타낸다.
광합성유효광량자속 (μmol·m-2·s-1) 줄기길이(mm) 줄기직경(mm) 절수 뿌리길이(mm) 주당 지상부 생체중 (g)
100150200250300 75.474.067.050.246.4 3.153.193.323.453.24 6.86.46.46.86.4 188.8158.6170.6174.6167.4 2.993.363.744.063.96
광합성유효광량자속 (μmolㆍm-2ㆍs-1) 주당 지상부 건물중 (g) 주당 지하부 생체중 (g) 주당 지하부 건물중 (g) 엽수 SPAD
100150200250300 0.1850.2180.2660.3310.323 0.2480.4660.6980.9780.926 0.0360.0510.0670.0950.087 16.616.821.823.219.8 35.838.942.244.248.2
<실시예 4>
폐쇄형 묘생산 장치 내에서 생산된 감자 플러그묘의 묘소질에 미치는 플러그트레이 구멍수의 영향을 규명하고자 72, 105, 128, 162, 200, 288공의 플러그트레이에 삽수를 옮겨 심는다. 이때 폐쇄형 묘생산 장치 내의 광주기, 기온, 상대습도, 광합성유효광량자속 및 기류속도는 각각 16/8h, 20℃, 70%, 200μmolㆍm-2ㆍs-1, 0.1mㆍs-1로 설정한다. 표 4에서 플러그트레이의 구멍수가 클수록 줄기직경, 뿌리길이, 생체중 및 건물중이 작게 나타나지만, 전체적으로 모든 처리에서 이식용 묘로 사용하기에 적합한 묘소질을 구비한 플러그묘가 생산된다. 도 7은 플러그트레이의 구멍수에 따른 감자 플러그묘의 생장을 비교한 사진으로서, 구멍수가 큰 플러그트레이를 사용할지라도 플러그묘의 대량 생산이 가능함이 확인된다.
플러그트레이 구멍수 줄기길이(mm) 줄기직경(mm) 절수 뿌리길이(mm) 주당 지상부 생체중 (g)
72105128162200288 42.255.042.240.041.042.2 3.192.782.962.702.592.34 4.25.04.64.04.23.8 178.4159.2156.0114.488.090.0 1.981.441.471.080.960.77
플러그트레이 구멍수 주당 지상부 건물중 (g) 주당 지하부 생체중 (g) 주당 지하부 건물중 (g) 엽수 SPAD
72105128162200288 0.1810.1160.1370.0920.0870.070 0.5740.2960.4760.2620.2580.216 0.0520.0270.0410.0220.0230.020 5.65.85.45.24.84.8 49.346.150.147.450.552.3
마지막으로, 본 발명에 따른 제 3 단계에서, 상기의 과정을 반복하여 삽수모주로부터 삽수를 대량으로 확보한 후 묘소질이 균일한 우량 감자 플러그묘를 생산한다.
본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.
이상의 구성 및 작용에 따르면 본 발명은 폐쇄형 묘생산 장치 내의 기온ㆍ상대습도ㆍ광ㆍ기류속도ㆍCO2 농도 등의 미기상 요소를 완전하게 제어할 수 있으므로, 삽수를 이용한 증식 또는 육묘 단계에서 과도한 증발산을 억제하여 고사됨없이 최적 환경조건에서 건전한 감자 플러그묘를 생산할 수 있다.
폐쇄형 묘생산 장치에서는 선반을 이용한 다단 재배와 근접조명이 가능하여 재배공간을 최대로 활용할 수 있으며, 적은 에너지 투입으로 묘소질이 균일한 우량묘의 대량 생산이 가능하다.
폐쇄형 묘생산 장치에서 광량, 광질, 광주기, 광조사 방향 등 광환경조절에 의한 식물의 생장과 광형태형성 제어가 가능한 바, 광환경조절에 의해서 묘소질이 향상된다.
묘소질이 균일한 우량 감자 플러그묘를 생산하여 정식하면 재배과정에서 농약, 비료 등의 투입이 경감되어 환경 오염을 방지하고 수확량이 증대된다.
도 1은 종래의 씨감자 생산 체계를 나타내는 플로우차트,
도 2는 본 발명에 따른 방법의 구현에 사용되는 장치의 구성도,
도 3은 본 발명에 따라 우량 플러그묘를 이용한 씨감자 생산 체계를 나타내는 플로우차트,
도 4는 우량 감자 플러그묘의 대량 생산을 나타내는 개념도,
도 5는 플러그트레이에 감자 삽수를 이식한 모습을 나타내는 사진,
도 6은 광합성유효광량자속에 따른 감자 플러그묘의 생장을 비교한 사진,
도 7은 플러그트레이의 구멍수에 따른 감자 플러그묘의 생장을 비교한 사진.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *
10: 벽체 12: 덕트
14: 다공판 16: 선반
18: 인공광원 20: 제어기
22: 공기조화기 24: 실외기
26: 가습기

Claims (5)

  1. 계절과 기후 변화에 관계없이 감자 배양묘의 삽수를 이용하여 감자 플러그묘를 생산하는 방법에 있어서:
    조직배양된 감자 기내묘를 소정의 폐쇄형 묘생산 장치 내에서 인공상토가 충전된 플러그트레이에 옮겨 심어 삽수를 확보할 수 있는 묘로 생장시키는 제 1 단계;
    생장된 묘에서 삽수를 절단하여 인공상토가 충전된 플러그트레이에 옮겨 심어 감자 플러그묘를 생산하고, 삽수가 절단된 감자묘의 하단부에 있는 측아로부터 새로운 슈트(shoot)를 발생시켜 삽수모주를 생장하는 제 2 단계; 및
    상기의 단계를 반복하여 삽수모주로부터 삽수를 대량으로 확보한 후 우량 감자 플러그묘를 생산하는 제 3 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 폐쇄형 묘생산 장치를 이용한 우량 감자 플러그묘의 대량생산 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 단계는 기내묘의 적정 순화조건으로 상대습도 90%, 광합성유효광량자속 50μmolㆍm-2ㆍs-1를 유지하는 것을 특징으로 하는 폐쇄형 묘생산 장치를 이용한 우량 감자 플러그묘의 대량생산 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 단계는 상대습도 90% 이상, 광합성유효광량자속 100μmolㆍm-2ㆍs-1 이내의 환경조건에서 감자 삽수의 발근이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 폐쇄형 묘생산 장치를 이용한 우량 감자 플러그묘의 대량생산 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 단계와 제 3 단계는 감자 플러그묘의 생장시 광합성유효광량자속 250μmolㆍm-2ㆍs-1을 유지하는 것을 특징으로 하는 폐쇄형 묘생산 장치를 이용한 우량 감자 플러그묘의 대량생산 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    기계적 강도가 허용하는 범위에서 구멍수를 최대로 유지한 플러그트레이를 사용하는 것을 특징으로 하는 폐쇄형 묘생산 장치를 이용한 우량 감자 플러그묘의 대량생산 방법.
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