KR100476854B1 - 쌈채류 수경재배용 범용배양액 - Google Patents

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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01GHORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G31/00Soilless cultivation, e.g. hydroponics

Abstract

본 발명은 쌈채류 수경재배용 범용배양액에 관한 것으로, 보다 상세하게는 여러 종류의 쌈채류를 재배할 때 한 가지 적정한 조성농도의 배양액을 사용하여 동시에 재배할 수 있고, 생육을 증대시키며 근권내(根圈內) pH와 전기전도도를 안정적으로 유지시킬 수 있는 쌈채류 수경재배용 범용배양액에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 국내 시설재배 환경에 적합하고 환경오염을 최소화하며 우리나라에서 최근에 수요가 증가하고 있는 쌈채류의 동시수경재배에 적합한 범용배양액을 개발하여 한 가지 양액으로 여러 쌈채류를 동시에 재배하고 작물들이 필요로 하는 적정비료량을 사용하여 최대 수량 증수효과를 얻을 수 있도록 다량원소의 이온조성이 NO3-N 9.0~9.5 me/ℓ, NH4-N 0.8~1.0 me/ℓ, PO4-P 2.4~2.9 me/ℓ, K 4.5~5.0 me/ℓ, Ca 4.5~5.0 me/ℓ, Mg 2.0~2.5 me/ℓ로 구성되어 있는 것에 그 특징이 있다.

Description

쌈채류 수경재배용 범용배양액 {A general purpose cultural medium for water culturing of wrapping vegetables}
본 발명은 쌈채류 수경재배용 범용배양액에 관한 것으로, 보다 상세하게는 여러 종류의 쌈채류를 재배할 때 한 가지 적정한 조성농도의 배양액을 사용하여 동시에 재배할 수 있고, 생육을 증대시키며 근권내(根圈內) pH와 전기전도도를 안정적으로 유지시킬 수 있는 쌈채류 수경재배용 범용배양액에 관한 것이다.
일반적으로, 양액재배는 시설작물의 연작장해(連作障害)를 경감시킬 수 있고, 저농약 청경채소를 생산할 수 있으며, 작물을 생산할 때에 물 및 비료를 효율적으로 이용할 수 있는 장점이 있다. 또한, 면적당 수확량이 증가하고 품질을 인위적으로 향상시킬 수 있으며, 주년 계획생산이 가능하여 농가소득 증대에 기여할 수 있으므로 양액재배 농가는 매년 증가추세에 있는 실정이다. 우리나라에서는 엽채류 수경재배 작물로 상추가 주류를 이루고 있었으나 요즈음은 도입채소인 엔디브, 치커리류등 쌈채류가 다양하게 수입되어 재배 및 유통되고 있으며 국민들의 소득 수준이 향상됨에 따라 육류소비의 증가와 더불어 다양한 쌈채류의 수요가 더욱 늘어나고 있는 바, 이에 대한 연구가 다방면으로 이루어지고 있다. 이에 본 발명에서는 국내에 도입되어 많이 재배되고 있는 청경채, 겨자채, 레드치커리, 비트, 상추 등의 쌈채류에 대한 수경재배용 범용배양액을 개발하기 위하여 본 발명의 공시작물로 채택하게 된 것이다.
청경채(Brassica campestris var. Chinensis.)는 생장기간이 짧은 십자화과 채소로 잎과 잎줄기가 붙어 자라며, 특히 몸 전체가 녹색일 경우 청경채라 부르고 잎줄기가 백색일 경우 백경채라 부른다. 이것은 중국채소지만 현재 전 세계적으로 식용화되어 있으며 비닐하우스에서 재배한 것은 잎이 연해 먹기 쉽고 비타민C와 비타민A 효력을 지닌 카로틴이 다량 함유되어 있다.
겨자채(Brassica juncea L.)는 십자화과 채소로 잎 모양이 장타원형이며 잎 주변이 곱슬거리고 잎을 씹었을 때 강한 매운 맛을 느낄 수가 있는데, 매운맛은 배당체인 시니그린에 의한 것이다. 겨자채의 종류는 매우 다양하며 일본에서는 열무잎모양을 한 잎겨자채와 황겨자채가 식용으로 많이 이용되고 있으며, 우리나라에서는 잎의 주변이 많이 오글거리는 곱슬겨자채가 식용되고 있고 노란색의 겨자는 황겨자채의 씨앗을 분말로 해서 만든다. 비타민A 및 비타민C가 풍부하고 칼슘과 철분을 많이 함유하고 있다.
레드치커리(Cichorium intybus L. 별명 : 위트루프, 치콘)는 잎이 둥글고 백색의 잎줄기와 붉은색 잎이 조화를 이뤄 아름답게 보이는 눈요기 채소로 국화과에 속한다. 서양에서는 결구되어 수확한 포기를 '라디초'라 부르며 국내의 경우 잎을 하나씩 떼어내 레드치커리라 부르고 있다. 쓴맛이 나는 인터빈이 들어 있어 소화를 촉진하고 혈관계를 강화시킨다. 칼륨, 인, 나트륨, 칼슘의 함량이 많고 비타민A, 비타민C, 비타민E가 많이 함유되어 있다.
비트(Beta vulgaris var. crunta)는 붉은색 채소로서 잎은 쌈채로, 뿌리는 녹즙으로 이용되는 채소이다. 16세기에 독일에서 재배가 시작된 빨간 비트는 모양이 우리나라 강화순무와 같다. 잎은 은은한 단맛과 특유의 먹는 맛, 선명한 진홍색을 즐기는 채소로 잎에는 사포닌이 함유되어 있다.
상추(Lactuca sativa L.)는 저온성작물로 장일(長日)에 의해 추대되고 모양에 따라 잎상추, 반결구상추, 결구상추로 구분된다. 우리나라에서는 상추의 양액재배에 이용되는 것은 주로 잎상추로서 치마상추와 축면상추가 주류를 이루고 있으나 앞으로는 인건비 절감면에서 축면계통의 포기상추재배로 전환 될 것으로 보인다. 대표적인 엽채류인 상추의 양액재배에 가능한 재배 시스템은 담액수경(DFT: deep flow technique), 박막수경(NFT: nutrient film technique), 분무경(Aeroponics)이 있으며, 재배시스템중 잎상추(Grand Rapids)에서 초기 생육은 분무경이 가장 높고 담액수경과 박막수경에는 큰 차이를 보이지 않는다. 수확기의 생육은 분무경이 가장 높은 생육을 나타내며 다음은 박막수경이고 담액수경이 가장 낮게 나타난다. 분무경은 생육을 향상시킬 수 있는 시스템이지만 시설비 및 운영비가 많이 소요되므로 경제성이 없다. 그러므로, 상추의 엽채류 양액재배는 시설비와 운영비가 적게들고 대규모재배시 경영비가 유리한 박막수경(NFT)방식이 현재로는 가장 바람직하다고 하겠다.
그 동안 일본의 야채시험장 배양액과 야마자키(山崎)배양액 등 여러 작물에 관한 배양액 개발이 이루어져 있으며 채소중에서 과채류 재배용 배양액개발 위주로 이루어졌고 그 대부분은 역경재배나 담액재배에 적합한 배양액들이다(Sonneveld, 1993 ; Adams, 1992 ; 倉石, 1982).
1970년대 유럽의 수경재배 방식은 박막수경으로서 1965년 영국의 글래스하우스 크로스 연구소(Glasshouse Cross Reserch Institute)에서 쿠퍼(Allen Cooper) 박사가 개발한 것이다. 이것은 간이시설과 배양액의 순환을 이용하여 적은 물량으로도 수경재배가 가능하게 한 것이다.
최근에 양액재배후 폐기되는 배양액 중 식물이 흡수하지 못한 양분이 토양과 수질로 유입되면서 환경오염과 비료의 손실 등 경제적 문제가 크게 대두되고 있어 점차 순환식 수경재배로 전환되고 있는 추세이며 이런 측면에서 박막수경방식에 의한 재배기술 및 연구가 지속적으로 이루어져야 한다.
우리나라는 1954년부터 중앙기술연구원에서 양액재배에 관한 기초 실험이 시작되어 최초로 농시표준액이 만들어져 엽채류, 과채류에 이용되었으며 1960년대, 1970년대에 들어 연구가 중단되었다가 1987년에 시설원예의 연작장해가 대두되기 시작하면서 농촌진흥청 원예시험장에서 엽채류 및 과채류에 사용될 수 있는 원시표준액이 개발되었고 그 후 1990년대에 이르러 본격적으로 한국형 전용배양액이 주요작물에 따라 개발되어 시금치 수기경('93), 상추 수기경('94), 풋고추 배지경('94), 오이 배지경('94~'95), 쑥갓 수기경('95), 실파 수기경('95), 토마토 배지경('96), 수박 배지경('98) 전용배양액등이 개발되었으며 대규모 육묘에 이용할 수 있는 공정육묘전용배양액도 개발되었다. 또한 1990년대에는 순환식 배양액으로 서울대에서 미나리전용배양액이, 서울시립대에서는 앤디브, 딜, 바실등의 전용배양액이 개발되어 있었으며 국내특허 제0363684호에는 엽채류 특히, 상추를 재배하기 위한 배양액(상추원시액)의 조성이 개발되어 있었다.
그러나, 종래의 수경재배용 배양액은 한 가지의 작물만을 재배하는데 적합한 조성을 가지도록 개발되어 있었을 뿐이어서 여러 종류의 작물을 동시에 재배하는 경우에 적합하도록 개발되어 있는 수경재배용 범용배양액이 없었으므로 효율적인 수경재배가 이루어지지 못하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 국내 시설재배 환경에 적합하고 환경오염을 최소화하며 우리나라에서 최근에 수요가 증가하고 있는 쌈채류 중 청경채, 레드치커리, 겨자채, 비트, 상추 등의 동시수경재배에 적합한 범용배양액을 개발하여 한 가지 양액으로 여러 쌈채류를 동시에 재배하고 작물들이 필요로 하는 적정비료량을 사용하여 최대 수량 증수효과를 얻을 수 있는 수경재배용 범용배양액을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 쌈채류 수경재배용 범용배양액은 다량원소인 NO3-N, NH4-N, PO4-P, K, Ca, Mg 이온의 조성을 달리하여 제조한 수경재배용 배양액에 수종의 쌈채류를 동시에 재배하면서 양분/수분 흡수율과 근권내 pH 및 전기전도도 변화를 조사하여 여러 쌈채류를 동시에 재배 가능하고 수경재배에 가장 적합한 배양액을 개발하고자, 일본야채시험장의 일본원시표준배양액을 농도에 따라 처리하고 양분/수분흡수특성이 우수한 것을 기초로 하여 범용배양액으로 선정한 다음 선정된 범용배양액과 기존의 상추원시액에 대하여 생육 및 수량증수 효과에 대한 비교실험을 실시하였으며, 또한 이를 토대로 하여 농가현장에서 실증시험을 실시하고 근권내 pH 및 전기전도도를 조사하고 쌈채류의 생육 및 수량과 식물체의 성분변화를 비교, 조사하였다.
이와 같은 과정을 통하여 완성된 본 발명의 쌈채류 수경재배용 범용배양액은 다량원소의 이온조성이 NO3-N 9.0~9.5 me/ℓ, NH4-N 0.8~1.0 me/ℓ, PO4-P 2.4~2.9 me/ℓ, K 4.5~5.0 me/ℓ, Ca 4.5~5.0 me/ℓ, Mg 2.0~2.5 me/ℓ로 구성되어 있는 것에 그 특징이 있다.
본 발명의 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 일본야채시험장의 일본원시액을 1배액(1S), 1/2배액(1/2S), 3/2배액(3/2S), 2배액(2S)으로 만든 후 각각의 배양액에 여러 종류의 쌈채류를 1개 베드 내에 동시에 정식하여 재배하면서 양분/수분흡수율을 측정하고 근권내 pH와 전기전도도 변화와 생육 및 수량을 조사하여 쌈채류 수경재배에 적합한 범용배양액의 조성을 결정하게 되는 것이다. 상기 일본원시액의 다량원소 이온조성은 NO3-N 16.0 me/ℓ, NH4-N 1.3 me/ℓ, PO4-P 4.0 me/ℓ, K 8.0 me/ℓ, Ca 8.0 me/ℓ, Mg 4.0 me/ℓ이며 상기 쌈채류는 청경채, 레드치커리, 겨자채, 상추, 비트, 엔디브, 트레비소, 향나물, 샐러리, 로켓트 등이 적용될 수 있다.
< 쌈채류 수경재배용 범용배양액 조성 결정 >
상기 쌈채류 중 국내 수요 및 재배, 유통되는 수량이 가장 많은 청경채, 레드치커리, 겨자채를 공시작물로 하여 충북농업기술원 음성시설농업시험장 내의 이중비닐하우스에서 수경재배를 하였다. 쌈채류의 종자는 아시아종묘(주)에서 구입하여 128공 육묘트레이에 파종하고 35일 동안 관수와 온도조절을 통해 육묘하였으며, 재배시설은 이중비닐하우스 내부에 4개의 고단식 철제 베드(0.9×17×1m:L×W×H)를 설치하고 하우스 외부에는 50% 차광망을 설치하였으며 재배상은 엽채류전용 압축성형스티로폼 정식판(60×50cm, 세기교역)을 사용하였다.
쌈채류를 동시에 재배하는데 적합한 배양액의 조성 및 농도를 알아보기 위해 일본야채시험장의 일본원시표준배양액의 농도를 1배액(1S), 1/2배액(1/2S), 3/2배액(3/2S), 2배액(2S)으로 처리하여 재배하였다. 각각의 베드별로 청경채, 레드치커리, 겨자채를 본엽이 3~4매가 되었을 때 한 베드 내에 동시에 정식하고 수경방식은 박막수경 형태로 재배하였으며 배액구 쪽에는 500ℓ의 급배액 양액통을 지하에 설치하였고 일정한 기간동안 식물이 흡수한 양을 측정하기 위하여 지름 25mm, 길이 2m인 PVC 파이프에 눈금을 그려 사용하였다. 각각의 베드 별로 0.5마력 순환모터펌프를 설치하여 양액처리에 따라 배양액이 항상 순환되어 용존산소량을 공급할 수 있게 하였다. 한편, 적절한 범용배양액의 조성을 결정하기 위해서는 양액재배에 사용되는 원수가 일정 기준치 이하의 무기성분을 함유하고 있어야 하는 바, 유럽 및 우리나라 서울시립대에서 정한 양액재배 적정용수의 무기성분 기준치와 본 실험 배양액개발에 사용한 지하수의 수질을 분석한 결과는 아래의 표1과 같이 모든 무기성분이 적정치를 나타내어 양액재배에 문제가 없었다.
양액재배에 사용된 지하수인 원수의 성분조사 결과
구분 유럽기준치 서울시립대 기준치 본 발명을 위한 연구에 사용된 원수
pH 5.0~7.5 5.0~7.5 7.29
전기전도도 <0.5 <0.5 0.09
NO3-N - 10.0 <0.01
PO4-P - <1~2.0 0.743
K - <10.0 0.104
Ca <80 <40 0.334
Mg <12.2 <15 0.112
Na <11.5 <30 8.74
HCO3- <244 <100 47.58
Fe <0.03 <0.03 0.029
Mn <0.54 <0.6 0.003
Zn <0.32 <0.5 0.033
Cu <0.06 <0.001 <0.001
여러 종류의 쌈채류 재배에 적합한 배양액의 조성 및 농도를 알아보기 위하여 14일동안 양분/수분흡수율(n/w)을 측정하되 쌈채류의 생육이 모든 쌈채류에서 1배액(1S)보다 8~21%의 수량감소를 보인(표 4참조) 3/2배액(3/2S)은 제외하고 일본야채시험장 일본원시표준액을 1/2배액(1/2S), 1배액(1S), 2배액(2S)의 수준으로 하여 측정한 값만을 표 2에 나타내었다.
이때, 양분/수분흡수율(n/w)계산법은 재배용기로부터의 수분감소량인 w(ℓ)는 용기내의 배양액 전량(a)과 측정때 잔량의 용량차로 측정하였고 배양액내 각 양분의 흡수량인 n(me/ℓ)은 처음의 농도(y)와 a가 줄어들었을 때의 농도(y1)에 의하여 야마자키의 방법으로 측정하였다. 즉, 양분/수분흡수율인 n/w은 y가 y1보다 크면 「a/w(y-y1) + y1」을 이용하여 계산하고 y가 y1보다 작으면「 y1 - a/w(y1-y)」를 이용하여 계산함으로서 다량원소를 조성하였다.
그리고, 정식 후부터 양액통 내 배양액의 pH와 전기전도도를 조사하였는데 pH 및 전기전도도는 자동수질검사기(WQC-20A, 일본 TOA社 제조)로 측정하였고 모든 배양액에서 기준치를 만족하도록 pH는 5.5~7.0로 조절하였다.
재배용기로부터의 수분감소량(w)은 식물체가 흡수한 배양액량과 같은 것으로서 임의로 제작한 PVC파이프(지름 25mm)에 눈금을 새겨 수위차를 측정하였으며 식물체가 흡수한 배양액량(w)을 측정한 다음 줄어든 양만큼을 같은 농도로 조성하여 배양액에 농도조건별로 각각 공급하였다. 이상과 같이 측정한 일본원시액 농도별 양분/수분흡수율은 다음의 표 2와 같다.
일본원시액 농도별 양분/수분흡수율(n/w) 계산
양액농도 측정항목 수분(ℓ) 측정항목 N PO4-P K Ca Mg
(me/ℓ)
1/2S a 500 y 10.60 2.20 4.40 4.45 2.00
w 400 y1 14.00 1.31 4.16 4.18 1.79
a/w 1.25 n/w 9.75 2.42 4.46 4.50 2.05
1S a 500 y 16.90 3.80 9.00 8.90 4.20
w 325 y1 15.44 2.99 6.22 8.15 4.07
a/w 1.54 n/w 17.69 4.23 10.50 9.31 4.27
2S a 500 y 31.00 7.60 15.70 13.30 7.40
w 240 y1 34.47 7.10 16.55 17.15 9.16
a/w 2.08 n/w 27.27 9.68 14.78 9.14 5.50
※n/w : 규칙적인 간격의 수경재배동안 양분/수분흡수량을 결정하기 위해 야마자키에 의해 고안된 식에서 유도한 것으로서 y〉y1 이면 n/w=a/w(y-y1)+y1 , y1〉y 이면 n/w=y1-a/w(y1-y)※ a : 각 베드내 배양액의 초기부피(ℓ), w : 식물에 의해 흡수된 수분의 양(ℓ), y : 배양액내 양분의 초기농도(me/ℓ), y1 : 배양액내 양분의 최종농도(me/ℓ)
각 농도에 따른 성분분석을 함에 있어서 배양액은 300㎖정도씩 채취하고 여과지(No.2)로 걸러서 무기성분들을 분석하였고, 식물체는 열풍건조기에 넣어 60℃에서 완전히 건조시킨후 분쇄하여 분석시료로 사용하였다. 각 성분에 대한 분석 방법은 다음과 같다.
식물체내의 모든 질소는 시료를 0.5g씩 평량하여 진한 황산 10㎖씩을 가하고 분해촉진제(CuSO4:K2SO4 = 1:9)를 넣어 360℃에서 2시간 동안 분해한 후 질소증류기(모델명:Buchi 323)로 자동 증류한 후 0.005N 황산으로 적정하여 건물(乾物) 중 100g에 대한 g으로 환산하였고, 식물체 및 배양액의 인산은 배너데이트법(Vanadate法)으로 470nm에서 비색계(Shimadzu UV 2100, 일본 Shimadzu社 제조)를 사용하여 측정하였으며, 칼슘, 칼륨, 마그네슘 함량은 시료를 0.5g씩 평량하여 터널리 용액(Ternaly Solution, HNO3:H2SO4:HClO4 = 10:1:4)을 10㎖씩 가하여 350℃에서 6~7시간 동안 분해한 후 원자흡광도계(모델명:Perkin Elmer 3100)를 사용하여 측정하였다.
쌈채류의 생육은 각각 작물별로 엽장, 엽폭, 엽수 및 엽의 지상부 생체중을 조사하였으며 1배액에서의 생체중을 100으로 하여 각 농도별 지수를 환산하였다.
이상과 같이 분석 및 측정한 결과는 아래의 표 3 및 표 4와 같다.
일본원시액 농도별 쌈채류의 엽중 무기성분 함량(%)
양액별 쌈채명 N P K Ca Mg
1/2S 청경채 0.92 0.85 9.29 3.04 0.65
레드치커리 0.89 0.88 9.79 1.04 0.16
겨자채 0.96 0.56 9.61 0.97 0.21
1S 청경채 1.03 0.70 6.01 2.24 0.48
레드치커리 0.92 0.94 6.62 1.12 0.20
겨자채 1.15 0.65 5.17 2.47 0.53
3/2S 청경채 1.11 0.67 8.35 1.95 0.50
레드치커리 1.03 1.03 7.10 0.82 0.18
겨자채 1.11 0.58 5.45 1.53 0.35
2S 청경채 1.06 0.41 8.63 1.05 0.53
레드치커리 1.04 0.74 7.96 0.59 0.23
청경채 1.13 0.62 6.58 1.39 0.43
일본원시액 농도별 평균생육 및 수량 (3회 측정 평균값)
양액별 쌈채명 엽장 (cm) 엽폭 (cm) 엽수 (매) 생체중 (g) 지수
1/2S 청경채 23.2 14.6 8.8 34.0 118
레드치커리 19.9 7.9 9.6 63.0 148
겨자채 26.2 9.9 4.9 26.6 141
1S 청경채 23.5 13.6 7.7 28.8 100
레드치커리 18.3 7.1 8.6 42.7 100
겨자채 23.6 8.8 4.8 18.9 100
3/2S 청경채 18.2 12.2 8.3 22.7 79
레드치커리 15.3 6.5 9.4 36.9 86
겨자채 20.2 7.8 5.1 17.4 92
2S 청경채 24.7 15.0 8.0 32.6 113
레드치커리 18.0 7.2 6.1 44.1 103
겨자채 24.4 8.6 5.2 19.2 102
측정결과, 쌈채류 생육기간 동안 배양액 근권부의 무기성분 함량변화를 보면 1/2S, 1S에서 PO4-P, K, Ca, Mg함량은 처음 공급된 양보다 감소하였으나, 2S에서는 PO4-P를 제외하고 모두 증가하였다(표 2). 그리고, 도 1에 나타난 바와 같이 재배기간 동안 근권내의 pH는 1/2S에서 대체로 변화의 폭이 적었으며, 도 2에 나타난 바와 같이 전기전도도는 1/2S, 2S에서는 안정적이었으나 1S 및 2/3S는 양액처리후 일주일간 불안정한 경향을 보였다.
배양액 처리농도에 따른 쌈채류 엽중 무기성분에서 N은 3/2S, 2S, 1S, 1/2S순으로 많이 함유되었고, P와 Mg는 처리간 비슷한 경향을 보였으며, K는 1/2S에서, Ca는 1S에서 각각 가장 많은 함량을 나타내었다(표 3). 또한, 쌈채류의 작물별 생육에 있어서 청경채는 일본원시표준액처리(1S)보다 엽폭, 엽수가 많은 1/2S, 2S에서 13~18% 증수되었고, 생육이 제일 부진한 3/2S은 21%정도 감소하였다. 그리고, 레드치커리와 겨자채의 생육 및 수량은 1/2S가 엽장, 엽폭, 엽수에서 모두 일본원시표준액보다 많아 41~48% 증수되었지만 2S처리에서는 모두 비슷한 경향을 보였으며, 3/2S에서는 8~14% 수량 감소를 보였다. 즉, 일본원시표준액(1S)보다 1/2S에서 생육이 가장 좋았으며 3/2S에서는 가장 감소하였다(표 4).
일반적으로 여러종류의 쌈채류를 동시에 수경재배할 경우 많은 영양분이 소요될 것으로 예상되었으나 본 실험과 같이 1/2S의 낮은 조성 농도에서도 생육이 우수함을 알수 있었다.
따라서, 일본야채시험장의 일본원시액으로 양분/수분흡수율(n/w)을 조사한 결과 pH 및 전기전도도가 가장 안정적이고 쌈채류의 생육이 가장 우수한 1/2S에서의 양분/수분흡수율(n/w)을 선택하여 새로운 배양액의 기초자료로 하였다.
이상과 같이 여러종류의 쌈채류를 동시에 재배할 때 생육이 가장 좋은 1/2S가 일본원시액의 표준액보다 청경채, 겨자채, 레드치커리 등 모든 쌈채류에서 18~48%의 증수효과를 보여 1/2S의 양분/수분흡수율을 기준으로 신조성액을 조성할 수 있었다. 즉, 본 발명에 따른 쌈채류 수경재배용 범용배양액의 다량원소 이온조성은 NO3-N 9.0 me/ℓ, NH4-N 0.8 me/ℓ, PO4-P 2.4 me/ℓ, K 4.5 me/ℓ, Ca 4.5 me/ℓ, Mg 2.0 me/ℓ가 되는 것이다. 그러나 상기와 같은 이온조성은 적용되는 쌈채류에 따라 미량원소 등을 더 포함하여 적용범위가 NO3-N 9.0~9.5 me/ℓ, NH4-N 0.8~1.0 me/ℓ, PO4-P 2.4~2.9 me/ℓ, K 4.5~5.0 me/ℓ, Ca 4.5~5.0 me/ℓ, Mg 2.0~2.5 me/ℓ, Fe 2~5 me/ℓ, Mn 0.5 me/ℓ, Cu 0.05 me/ℓ, Zn 0.05 me/ℓ, B 0.5 me/ℓ,Mo 0.02 me/ℓ로 유동적일 수 있다.
상기 Fe, Mn, Cu, Zn, B, Mo 등의 미량원소는 작물재배에 극히 적은 양만이 필요한 것으로서 통상적으로 사용되는 양에 의거하여 첨가한 것이다. 따라서, 본 발명은 쌈채류 수경재배용 범용배양액을 만들기 위한 다량원소의 조성에 가장 큰 특징이 있는 것이다.
따라서, 본 발명을 위해 사용된 일본원시액과 종래의 상추원시액 및 본 발명에 따른 범용배양액의 다량원소 이온조성을 비교하면 다음과 같다. 즉, 본 발명에 따른 범용배양액의 표준액(1S)은 일본원시액의 1/2배액(1/2S)을 기초로 하여 조성된 것이다.
일본원시액, 상추원시액 및 본 발명의 범용배양액의 이온조성 비교 (me/ℓ)
양액별 NO3-N NH4-N PO4-P K Ca Mg A/C 농도합계
일본원시액 16.0 1.3 4.0 8.0 8.0 4.0 1.07 41.3
상추원시액 8.0 1.2 3.6 5.0 3.0 1.5 1.35 22.3
범용배양액 9.0 0.8 2.4 4.5 4.5 2.0 1.11 23.2
※ A:음이온(N+P), C:양이온(K+Ca+Mg)
< 쌈채류의 수경재배용 범용배양액의 적합성 조사 >
상기와 같이 조성이 결정된 쌈채류 수경재배용 범용배양액과 종래 농촌진흥청 원예연구소에서 개발한 상추원시액(국내특허 제0363684호)을 쌈채류 전 재배기간동안 pH와 전기전도도 변화를 조사하고 무기이온과 무기성분의 흡수량을 측정하며 쌈채류별 엽장, 엽폭, 엽수를 각각 측정하여 생육정도를 조사하고 수량증수 효과를 확인함으로써 본 발명에 따른 쌈채류 수경재배용 범용배양액이 종래의 상추원시액보다 우수한 특성을 지니고 있음을 확인할 수 있었다.
청경채, 겨자채, 레드치커리에 대한 쌈채류의 양분/수분흡수율에 따라 조성한 쌈채류 수경재배용 범용배양액의 적합성을 평가하기 위하여 본 발명에 따른 쌈채류 수경재배용 범용배양액을 1/2배액(1/2S), 1배액(1S), 2배액(2S)으로 농도처리하여 이미 개발되어 수경재배 농가에서 사용하고 있는 기존의 상추원시액과 쌈채류에 따른 생육 및 수량에 대한 비교실험을 다음과 같이 실시하였다. 이때 사용된 상추원시액과 범용배양액의 처리농도는 표 6과 같다.
상추원시액 및 범용배양액의 이온조성 비교 (me/ℓ)
양액별 NO3-N NH4-N PO4-P K Ca Mg A/C 농도합계
상추원시액 8.0 1.2 3.6 5.0 3.0 1.5 1.35 22.3
범용배양액Ⅰ(1/2S) 4.6 0.4 1.2 2.3 2.3 1.0 1.11 11.8
범용배양액Ⅱ(1S) 9.0 0.8 2.4 4.5 4.5 2.0 1.11 23.2
범용배양액Ⅲ(2S) 18.0 1.6 4.8 9.0 9.0 4.0 1.0 44.0
※ A:음이온(N+P), C:양이온(K+Ca+Mg)
<실험예 1 : 봄재배 및 가을재배 생육기간 동안 평균 생육 및 수량조사>
본 실험예 1은 박막수경에 의해 재배하였고 공시작물은 쌈채류 중 청경채, 레드치커리, 겨자채로서 각각의 종자를 봄과 가을에 파종하였고, 엽수가 3~4매일 때 박막수경재배 전용베드에 각각 정식하여 실험을 수행하였다. 정식 후 매일 배양액별 pH 및 전기전도도를 측정하였고 2~3일간격으로 수산화나트륨과와 황산을 이용하여 pH를 5.5~7.0으로 보정하였다. 처리에 따른 배양액별 pH 및 전기전도도는 자동수질검사기(WQC-20A)로 측정하였다. 배양액내의 무기성분 변화를 알아보기 위해 15일간 각 배양액을 교체하지 않았고 1주일 단위로 쌈채류의 생육을 조사하였다. 봄재배 생육기간 동안 평균 생육 및 수량은 아래의 표 7과 같다.
봄재배 생육기간 동안 평균 생육 및 수량 (6회 측정 평균값)
구분 엽장 (cm) 엽폭 (cm) 엽수 (매) 생체중(g) 지수
상추원시액 청경채 15.4 7.6 9.2 42.9 100
레드치커리 20.5 12.1 7.7 38.6 100
겨자채 19.4 9.6 5.1 26.7 100
범용배양액Ⅰ(1/2S) 청경채 14.7 7.0 8.5 40.4 94
레드치커리 17.4 11.1 7.7 31.1 80
겨자채 19.9 9.4 4.9 29.0 108
범용배양액Ⅱ(1S) 청경채 17.2 8.5 9.3 61.0 142
레드치커리 21.4 12.3 7.7 40.2 104
겨자채 21.8 10.2 5.3 31.5 118
범용배양액Ⅲ(2S) 청경채 11.7 5.7 8.8 19.8 46
레드치커리 15.7 9.9 8.3 19.5 50
겨자채 15.0 7.6 4.8 13.6 51
실험 결과, 본 발명에 따른 범용배양액Ⅱ(1S)에서 청경채 및 겨자채의 생체중이 가장 높았으며, 범용배양액 Ⅲ(2S)에서 생체중이 가장 낮게 나타났다. 청경채의 생체중은 상추원시액보다 범용배양액Ⅱ(1S)에서 엽장, 엽폭, 엽수가 많아 42% 증수하였고, 범용배양액Ⅰ(1/2S)은 비슷한 수량을 보였으나 양액농도가 높은 범용배양액Ⅲ(2S)에서는 낮은 수량을 보였으며 이것은 조성된 배양액의 무기성분 흡수 불균형에 의한 생육부진으로 판단되었다. 그리고, 레드치커리는 1/2S, 2S에서 상추원시액보다 엽장, 엽폭이 작아 생육이 매우 감소되었지만 1S에서는 비슷한 경향을 보였으나, 겨자채는 비교적 엽장과 엽폭이 큰 1/2S, 1S가 상추원시액보다 8~18%증수하였다. 따라서, 본 발명에 따른 쌈채류 수경재배용 범용배양액의 처리농도에 따라 범용배양액Ⅱ(1S), 상추원시액, 범용배양액Ⅰ(1/2S), 범용배양액Ⅲ(2S)의 순으로 수량이 증가하였고, 특히 범용배양액Ⅱ(1S)에서 18~42%로 최대 증수효과를 보였다.
가을재배는 봄재배에서 생육이 극히 부진하였던 범용배양액Ⅲ(2S)을 제외한 3가지의 경우에 대하여 가을재배 전 생육기간 동안의 평균 생육 및 수량을 조사한 것으로서 그 결과는 아래의 표 8과 같다.
가을재배 생육기간 동안 평균 생육 및 수량 (4회 측정 평균값)
구분 엽장 (cm) 엽폭 (cm) 엽수 (매) 생체중(g) 지수
상추원시액 청경채 20.7 10.5 7.2 55.8 100
레드치커리 20.7 12.7 8.3 21.7 100
겨자채 26.3 11.8 4.9 23.7 100
범용배양액Ⅰ(1/2S) 청경채 18.8 9.2 7.5 33.4 60
레드치커리 17.3 11.7 8.2 17.3 80
겨자채 25.0 11.0 4.6 18.8 79
범용배양액Ⅱ(1S) 청경채 22.0 11.1 8.0 55.9 101
레드치커리 19.6 13.2 8.5 23.8 110
겨자채 28.5 13.0 5.2 29.2 123
실험결과, 청경채는 상추원시액과 범용배양액Ⅱ(1S)에서 모두 엽장, 엽폭, 엽수 및 엽의 생체중이 모두 비슷하여 수량 차이는 거의 없었으나, 범용배양액Ⅰ(1/2S)에서는 상추원시액보다 전반적으로 생육이 저조하였다. 레드치커리와 겨자채는 범용배양액Ⅱ(1S)에서 생육이 양호하여 상추원시액보다 레드치커리는 10%, 겨자채는 23% 증수하였으나 범용배양액Ⅰ(1/2S)에서는 각각 20%, 21% 수량 감소를 보였다. 이상의 결과와 같이 범용배양액의 농도에 따른 쌈채류의 가을재배는 범용배양액Ⅱ(1S)가 상추원시액보다 1~23% 증수하였다.
그러므로, 상추원시액과 범용배양액 농도에 따른 전 생육기간 동안의 평균 생육 및 수량조사 결과를 요약하면, 봄에는 레드치커리는 비슷한 수량을 보였으나 청경채, 겨자채는 범용배양액Ⅱ(1S)가 상추원시액보다 18~42%, 가을에는 모든 쌈채에서 엽폭, 엽수가 많은 범용배양액Ⅱ(1S)가 1~23% 증수 효과를 보여 범용배양액Ⅱ(1S)가 상추원시액보다 생체중이 높아 수량증대 효과가 큰 것으로 확인되었다.
< 쌈채류의 수경재배용 범용배양액에 대한 농가실증실험 >
상기와 같은 실험에 의하여 효과가 입증된 본 발명 쌈채류 수경재배용 범용배양액과 종래의 상추원시액을 농가현장에 직접 실증실험함으로써 본 발명의 우수성이 입증되었다.
<실험예2 : 쌈채류 수경재배용 범용배양액에 대한 농가실증실험 >
본 실험예는 쌈채류 수경재배용 범용배양액의 적정농도에 대한 적합성을 재평가하고 농가현장에 직접 적용시킴으로써 본 발명의 기술을 조기에 농가에 보급시켜 소득증대에 기여할 수 있도록 농가실증실험을 수행한 것이다.
실험에 사용된 배양액은 본 발명에 따른 쌈채류 수경재배용 범용배양액과 종래의 상추원시액을 비교실험하였으며 청경채, 겨자채, 레드치커리, 상추, 비트를 공시작물로 하였고 한개의 베드 내에 쌈채류 5종을 모두 동시에 정식하여 재배하였다. 상기 재배상은 고단식 철재파이프를 이용하여 제작한 박막수경재배방식으로 배액구쪽에는 400ℓ의 급·배액용 양액통을 설치하였고 0.5마력 순환모터펌프로 배양액을 연속적으로 순환시켜 용존산소량을 증가시켜 실험하였다. 재배시설은 연동 비닐하우스이었으며 하우스위 외부에 50%의 차광망을 설치하였다.
쌈채류 종자는 아세아종묘(주)에서 구입하여 사용하여 128공 육묘트레이에 30~35일간 육묘한 후 봄과 가을에 각각 정식하였다. 정식후부터 양액통내 배양액의 pH와 전기전도도를 조사하였으며, pH 및 전기전도도는 자동수질검사기(WQC-20A)로 측정하였고, 각 배양액의 pH는 5.5~7.0으로 보정하였으며 이때 pH조정은 수산화나트륨 및 황산을 사용하여 조절하였다.
배양액을 급여한 후 봄에는 15일, 가을에는 10일간 근권내의 pH 및 전기전도도의 변화 추이를 도3 내지 도5에 각각 나타내었다. 봄재배 및 가을재배에서 pH는 비교적 안정적이었으나, 전기전도도는 봄재배에서 1.5~2.5 ds/m, 가을재배에서 1~2ds/m로 변화를 보여 봄보다 가을에 낮은 경향을 나타내었다.
봄재배 및 가을재배시 양액에 따른 쌈채류의 생육 및 수량은 각각 아래의 표 9 및 표 10과 같다.
봄재배시 양액에 따른 쌈채류의 생육 및 수량 (5회 측정 평균값)
구분 엽장 (cm) 엽폭 (cm) 엽수 (매) 생체중 (g) 지수
청경채 상추원시액 24.1 12.8 7.0 43.0 100
범용배양액 24.8 17.5 6.3 47.0 109
겨자채 상추원시액 20.6 10.3 4.1 19.6 100
범용배양액 21.6 11.3 4.3 20.0 102
레드치커리 상추원시액 19.2 15.7 6.7 20.0 100
범용배양액 28.9 16.8 7.2 27.7 139
상추 상추원시액 24.4 13.0 11.4 45.7 100
범용배양액 23.6 12.0 13.1 51.6 113
비트 상추원시액 20.5 6.7 4.5 5.5 100
범용배양액 25.0 7.9 4.8 7.2 131
가을재배시 양액에 따른 쌈채류의 생육 및 수량 (5회 측정 평균값)
구분 엽장 (cm) 엽폭 (cm) 엽수 (매) 생체중 (g) 지수
청경채 상추원시액 23.2 11.1 5.9 29.5 100
범용배양액 23.6 11.5 5.8 30.5 103
겨자채 상추원시액 23.4 8.6 4.1 12.3 100
범용배양액 25.6 9.7 4.4 13.4 109
레드치커리 상추원시액 18.4 11.8 5.0 9.0 100
범용배양액 19.6 12.4 5.1 9.4 104
상추 상추원시액 24.6 11.6 8.0 18.0 100
범용배양액 25.7 9.9 7.8 19.3 107
비트 상추원시액 21.6 6.5 4.4 3.8 100
범용배양액 22.1 6.5 5.5 5.1 134
실험결과, 봄재배에서 범용배양액은 상추원시액보다 대부분 엽장, 엽폭, 엽수등 생육이 우수하여 모든 쌈채에서 2~39% 증수하였으며, 그 중 레드치커리는 가장 많은 증수효과를 보였다. 또한 가을재배에서도 범용배양액이 상추원시액보다 엽폭, 엽수가 많고 생육이 좋아 각각 3~34% 증수하였다. 이상과 같이 봄재배 및 가을재배에서 모두 본 발명에 따른 쌈채류 수경재배용 범용배양액이 상추원시액보다 생육이 우수한 결과를 얻었다.
한편, 범용배양액과 상추원시액으로 재배한 각 쌈채류 엽중의 무기성분함량은 아래의 표 11과 같다.
양액에 따른 쌈채류 엽중의 무기성분함량 (%)
구분 N P K Ca Mg
청경채 상추원시액 5.91 0.66 3.96 3.13 0.34
범용배양액 6.26 0.67 4.88 4.10 0.55
겨자채 상추원시액 6.82 0.64 3.98 2.33 0.26
범용배양액 8.29 0.66 4.48 2.72 0.32
레드치커리 상추원시액 6.35 0.92 4.28 0.20 0.01
범용배양액 8.26 1.07 5.25 1.36 0.12
상추 상추원시액 5.09 0.79 5.69 1.38 0.20
범용배양액 6.91 0.89 5.85 1.83 0.21
비트 상추원시액 8.35 0.46 4.42 0.49 0.80
범용배양액 8.44 0.58 5.39 1.21 1.10
따라서, 쌈채류의 엽중의 무기성분함량에 있어서도 본 발명에 따른 쌈채류 수경재배용 범용배양액에 의하여 재배된 쌈채류가 더 우수함을 확인할 수 있다.
그러므로 상기 실험예 1 및 실험예 2의 결과에서 확인된 본 발명 쌈채류 수경재배용 범용배양액의 조성은 3~5종의 쌈채류를 동시에 재배할 경우 수량 증대효과가 뛰어남은 물론 엽중의 무기성분 함량도 우수한 것을 확인 할수 있다.
이상 결과를 종합하면 쌈채류를 수경재배할 때 우리나라의 환경조건에 알맞는 순환식 수경재배 방식의 범용배양액 조성농도을 개발하고 그에 따른 쌈채류 재배에 사용하여 적합성을 판정하는 실험에서 재배기간 동안 근권부의 pH 및 전기전도도의 변화도 비교적 안정적이며, 엽중의 무기성분도 다량 함유되어 있고, 생육면에서는 최대수량을 보인 본 발명은 국내에서 여러 종류의 쌈채류를 동시에 수경재배하는 농가에 있어서 매우 적합한 범용배양액임을 알 수 있는 것이다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 쌈채류 수경재배용 범용배양액에 의하면, 국내 시설재배 환경에 적합하고 환경오염을 최소화하며 쌈채류의 동시수경재배에 적합한 범용배양액을 제공함으로써 한 가지 양액으로 여러 쌈채류를 동시에 재배하고 작물들이 필요로 하는 적정비료량을 사용하여 최대 수량 증수효과를 얻을 수 있게 되는 효과가 있는 것이다.
도 1은 일본원시액 사용시 쌈채류 재배상내 근권부의 pH변화를 나타낸 그래프도.
도 2는 일본원시액 사용시 쌈채류 재배상내 근권부의 전기전도도(EC) 변화를 나타낸 그래프도.
도 3은 본 발명에 따른 쌈채류 수경재배용 범용배양액과 종래의 상추원시액을 봄재배에 사용시 쌈채류 재배상내 근권부의 pH변화를 나타낸 그래프도.
도 4는 본 발명에 따른 쌈채류 수경재배용 범용배양액과 종래의 상추원시액을 봄재배에 사용시 쌈채류 재배상내 근권부의 전기전도도(EC) 변화를 나타낸 그래프도.
도 5는 본 발명에 따른 쌈채류 수경재배용 범용배양액과 종래의 상추원시액을 가을재배에 사용시 쌈채류 재배상내 근권부의 pH변화를 나타낸 그래프도.
도 6은 본 발명에 따른 쌈채류 수경재배용 범용배양액과 종래의 상추원시액을 가을재배에 사용시 쌈채류 재배상내 근권부의 전기전도도(EC) 변화를 나타낸 그래프도.

Claims (1)

  1. 수경재배용 배양액에 있어서, 다량원소의 이온조성이 NO3-N 9.0~9.5 me/ℓ, NH4-N 0.8~1.0 me/ℓ, PO4-P 2.4~2.9 me/ℓ, K 4.5~5.0 me/ℓ, Ca 4.5~5.0 me/ℓ, Mg 2.0~2.5 me/ℓ로 구성되어 여러 종류의 쌈채류를 동시에 재배하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 쌈채류 수경재배용 범용배양액.
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