KR101036401B1 - 해수를 이용한 아이스플랜트의 재배방법 및 이에 의해 재배된 아이스플랜트 - Google Patents

해수를 이용한 아이스플랜트의 재배방법 및 이에 의해 재배된 아이스플랜트 Download PDF

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Abstract

본 발명은 아이스플랜트에 해수를 공급하여 수경으로 재배하는 것을 특징으로 하는 아이스플랜트의 재배방법을 제공하며, 상기 구성에 의하면 염분을 제거하는 공정이 필요하지 않고 해수에 함유된 각종 미네랄 및 유용성분을 함유한 아이스플랜트를 친환경적으로 대량으로 재배할 수 있으며, 특히 각종 미네랄류와 같은 기능성 물질의 함량을 극대화할 수 있어 고부가가치의 작물을 재배할 수 있는 해수를 이용한 아이스플랜트의 재배방법 및 이에 의해 재배된 아이스플랜트를 제공한다.

Description

해수를 이용한 아이스플랜트의 재배방법 및 이에 의해 재배된 아이스플랜트{CULTURING METHOD OF ICE PLANT USING SEA WATER AND THE ICE PLANT PRODUCED THEREBY}
본 발명은 해수를 이용한 아이스플랜트의 재배방법 및 이에 의해 재배된 아이스플랜트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 염분을 제거하는 공정이 필요하지 않고 해수에 함유된 각종 미네랄 및 유용성분을 함유한 아이스플랜트를 친환경적으로 대량으로 재배할 수 있으며, 특히 각종 미네랄류와 같은 기능성 물질의 함량을 극대화할 수 있어 고부가가치의 작물을 재배할 수 있는 해수를 이용한 아이스플랜트의 재배방법 및 이에 의해 재배된 아이스플랜트에 관한 것이다.
아이스플랜트(Ice plant)는 남아프리카 원산지로 사막에서 자라는 내염성 다육식물로 이노시톨류 및 베타카로틴과 같은 기능성 물질을 함유한 작물로 알려져 있으며, 환경상의 스트레스를 통해 광합성 경로를 C3→CAM으로 변환시켜 자신이 함유한 염분과 함께 기능성 물질을 표면의 세포로 내보내 보관하며, 그 모양이 얼음알갱이 모양으로 보여서 영문으로 Ice plant라고 불리운다.
이러한 아이스플랜트는 노지재배시 중금속과 같은 인체 유해물질이 식물에 저장될 수 있기 때문에 그대로 시식하기에 무리가 있으므로 수경재배방법을 통해 재배하는 것이 가장 안전하다. 하지만 아직까지 아이스플랜트에 대한 인공재배방법이 알려져 있지 않고 보다 부가가치가 높은 작물을 생산하기 위해서는 기능성 물질의 함량이 증진되면서 시식부위의 생장율을 높일 수 있는 새로운 인공재배방법이 요구되어진다.
일반적으로 해수는 다양한 미네랄을 다량 함유하고 있다. 이에 따라 자연상태로 다량 존재하는 해수를 이용하므로 경제적이면서도 친환경적이며, 다량의 미네랄을 포함하는 기능성 물질을 작물의 생육시 체내로 유입시킬 수 있다면 고부가가치의 작물 생산이 가능할 것으로 생각된다.
하지만 이를 이용한 작물의 재배방식은 염류장애로 인하여 대부분의 식물이 생장하기 어려워, 염분을 제거하는 공정을 거치거나 희석하는 공정을 거쳐 재활용되는 것이 대부분이며, 현재 이러한 방식으로 작물을 재배하는 방법은 연구실 수준에서 실험적으로 진행되고 있을 뿐 실제로 작물을 재배하여 양산하고 있는 곳은 한군데도 보고되어 있지 않은 실정이다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술이 가지는 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 염분을 제거하는 공정이 필요하지 않고 해수에 함유된 각종 미네랄 및 유용성분을 함유한 아이스플랜트를 친환경적으로 대량으로 재배할 수 있으며, 특히 각종 미네랄류와 같은 기능성 물질의 함량을 극대화할 수 있어 고부가가치의 작물을 재배할 수 있는 해수를 이용한 아이스플랜트의 재배방법 및 이에 의해 재배된 아이스플랜트를 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 기술적 과제는 다음과 같은 수단에 의해 달성되어진다.
(1) 아이스플랜트에 해수를 공급하여 수경으로 재배하는 것을 특징으로 하는 아이스플랜트의 재배방법.
(2) 제 1항에 있어서, 재배실 온도는 20~25℃로 유지하고, 습도는 60~70%로 유지하는 것을 특징으로 하는 아이스플랜트의 재배방법.
(3) 제 1항에 있어서, 재배실의 CO2의 농도는 400~600ppm, O2는 25~30%로 유지하는 것을 특징으로 하는 아이스플랜트의 재배방법.
(4) 제 1항에 있어서, 배양액의 pH는 6.5~8.0, 배양액의 온도는 25~27℃로 유지하는 것을 특징으로 하는 아이스플랜트의 재배방법.
(5) 제 1항에 있어서, 해수는 파종에서 정식에 이르는 기간 동안 5~8배 희석액으로 공급하고, 수확전까지 원액으로 공급하는 것을 특징으로 하는 아이스플랜트의 재배방법.
(6) 제 1항에 있어서, 파종 후 암발아 과정과 광발아 과정을 거쳐 발아시키는 것을 특징으로 하는 아이스플랜트의 재배방법.
(7) 제 1항에 있어서, 파종 및 발아단계에서 인공조명으로 형광등을 사용할 경우 작물로부터 3~5cm, 엘이디등을 사용할 경우 작물로부터 15~20cm로 높이를 조정하고, 육묘 및 녹화단계에서 인공조명으로 형광등을 사용할 경우 작물로부터 5~10cm, 엘이디등을 사용할 경우 작물로부터 20~30cm로 높이를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 아이스플랜트의 재배방법.
(8) 제 1항에 있어서, 정식단계에서 인공조명으로 형광등을 사용할 경우 작물로부터 15~20cm, 엘이디등을 사용할 경우 작물로부터 25~35cm로 높이를 조정하는 것을 특징으로 하는 아이스플랜트의 재배방법.
(9) 제 1항에 있어서, 정식단계 이후 수확단계 까지 인공조명으로 형광등을 사용할 경우 작물로부터 25~30cm, 엘이디등을 사용할 경우 작물로부터 35~50cm로 높이를 조정하는 것을 특징으로 하는 아이스플랜트의 재배방법.
(10) 제 1항 내지 제 9항 중 선택된 어느 한 항에 의한 방법에 의해 재배된 아이스플랜트.
상기 본 발명에 의하면, 염분을 제거하는 공정이 필요하지 않고 해수에 함유된 각종 미네랄 및 유용성분을 함유한 아이스플랜트를 친환경적으로 대량으로 재배할 수 있으며, 특히 각종 미네랄류와 같은 기능성 물질의 함량을 극대화할 수 있어 고부가가치의 아이스플랜트를 재배할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 아이스플랜트의 재배장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 아이스플랜트의 재배공정도이다.
본 발명에 따른 아이스플랜트의 재배방법은 해수를 공급하여 수경으로 재배하는 단계를 포함한다.
본 발명에 사용할 해수는 일반적으로 바다에서 얻어지는 통상적인 의미의 해수 뿐만 아니라 영양염류가 풍부한 해양심층수를 포함한다. 해수 1kg에는 통상적으로 염화나트륨 27.1g, 염화마그네슘 3.8g, 황산마그네슘 1.7g, 황산칼슘 1.3g, 황산칼륨 0.9g, 기타 염류 0.2g을 포함하고, 이 밖에 질소, 산소, 이산화탄소 등의 기체가 용해되어 있다. 해수는 이와 같이 다양한 무기양분 공급효과(생육촉진, 고품질화, 토양미생물 활성화, 유기물 발효촉진 등), 염소효과(광합성 촉진, 병 발생 억제 등), 염스트레스 억제효과(항산화기능, 삼투압조절기능 등), 병해충 및 잡초제거 효과가 있어 친환경 농업에 활용가치가 매우 높다.
또한 해수에는 인체에 유익한 미네랄이 많이 함유되어 있으며, 항종양 효과와 중금속 해독작용 등 다양한 효과가 있는 게르마늄(Ge), 골격과 치아구성에 필수 성분인 마그네슘(Mg), 삼투압조절을 하는 칼륨(K), 혈액응고 작용을 하는 칼슘(Ca) 이밖에 콜라겐 합성, 헤모글로빈 합성을 촉진하는 구리(Cu)가 들어 있다.
본 발명에서는 재배초기에 원수와 해수를 혼합한 희석액을 사용하여 염에 대한 저항성을 부여하면서, 일정시기에 이르러 해수 100%로 이루어진 원액을 배양액으로 사용하는 것이 바람직하다. 원수는 수돗물을 사용할 수 있으며 바람직하게는 배양액의 제조이전에 2~3일간 방치하여 염소를 제거하여 주는 것이 좋다.
본 발명의 아이스플랜트의 수경재배에 사용되는 배양액은 제조시 바람직하게는 pH는 6.5~8.0, 온도는 25~27℃로 유지한다. 또한 배양액에 유기농 비료가 첨가될 경우에는 전기전도도 Ec가 25±4.0인 것이 바람직하다. 아이스플랜트는 pH와 온도에 매우 민감한 작물로 상기 조건을 벗어날 경우 수경재배를 통한 작물의 생육은 어렵게 된다.
아이스플랜트의 재배는 바람직하게는 도 1에 도시된 장치에서와 같이 밀폐된 환경에서 다단선반 위에서 재배하며, 이때 재배실의 온도는 20~25℃로 유지하고, 습도는 60~70%로 유지한다. 또한 재배실의 CO2의 농도는 400~600ppm, O2의 농도는 25~30%로 유지하는 것이 바람직하다. 이러한 조건은 아이스플랜트의 생산에 있어서 매우 중요한 것으로, 만일 재배실의 온도, 습도, 이산화탄소 및 산소의 농도가 상기 범위를 미달하거나 초과하는 경우에는 아이스 플랜트의 생산량을 극대화할 수 없다. 또한 본 발명의 실시예에서와 같이 다단선반 위에서 재배하므로 재배과정에서 선반마다 온도의 차이가 없도록 하는 것이 바람직하다. 이 경우 각 선반마다 작물의 재배환경이 상이하여 생산량에 차이를 가져오는 문제가 생긴다.
본 발명에 따른 아이스플랜트의 재배장치는 도 1에 도시된 밀폐형 수경재배장치(100)를 이용할 수 있다.
아이스플랜트의 재배장치는 해수탱크(10), 원수탱크(11), 유기농비료탱크(13), 산탱크(14)로 이루어지는 원료공급부, 상기 각 원료를 각각 혼합탱크에 투입하기 위한 공급펌프(10a,11a,12a,13a) 및 배양액의 개폐 및 유량을 조절하기 위한 밸브(10b,11b,12b,13b), 상기 공급펌프(10a,11a,12a,13a)를 통해 공급되어지는 각각의 원료를 혼합하여 배양액으로 제조하는 혼합탱크(20), 상기 혼합탱크로부터 배양액을 밀폐형 재배공간에 공급하는 펌프(20a), 상기 펌프(20a)로부터 공급되는 배양액의 유량개폐 및 제어를 위한 밸브(20b) 및 밀폐형 재배공간 내 이산화탄소의 농도를 제어하기 위한 CO2 펌프(40)를 포함하며, 상기 밀폐형 재배공간에는 아이스플랜트를 수경재배하기 위한 재배용 선반(31)이 다단으로 장착된 다단선반(30) 및 상기 재배용 선반(31) 위에 설치되어 광을 공급하는 인공조명(32)이 각각 구비되어 있다.
상기와 같이 혼합탱크(20)에서 제조된 배양액을 각 다단선반(30)의 각 선반(31)에 공급하는 과정은 타이머에 의해 자동으로 제어될 수 있도록 한다.
또한, 상기 인공조명(32)은 아이스플랜트의 배양단계에 따라 수동 내지 자동으로 그 높이를 조절할 수 있도록 하는 것이 좋다. 이는 파종 후 발아유도에 있어서 중요할 뿐만 아니라, 나아가 생육과정에서 재배기간의 단축 내지 기능성 물질의 함량을 증가시키는 데 있어서도 중요한 역할을 수행한다.
이하, 본 발명의 내용을 아이스플랜트의 재배과정별로 단계를 구분하여 상세하게 설명하도록 한다.
[파종 및 발아단계]
아이스플랜트의 파종 및 발아단계에서 배양액으로는 해수를 6내지 8배, 바람직하게는 7배 희석액으로 하여 공급한다. 이 단계에서는 인공조명(32)이 형광등일 경우 작물로부터 높이를 3~5cm로 조정하고, 엘이디(LED)인 경우 작물로부터 15~20cm로 조정하여 주는 것이 바람직하다. 만일 인공조명의 높이가 3cm(엘이디의 경우 15cm) 미만일 경우에는 인공조명의 발열로 인하여 발아의 속도가 1~2일 정도 늦추어 지거나 종자의 수량이 약 5~10% 감소하게 되는 문제가 있고, 5cm(엘이디의 경우 20cm)를 넘게 되면 발아의 속도가 1~3일 정도 늦추어 지는 현상이 나타나 바람직하지 않다. 특히 파종/발아 단계에서 암발아 조건 2~4일, 광발아 조건 4~10일을 둘 경우 노지재배시의 발아율인 40%에 비하여 두배 이상 높은 80% 이상의 발아율을 얻을 수 있다.
[육묘 및 녹화단계]
육묘 및 녹화단계는 파종 후 5~10일에 진행되어지며 이 과정에서 아이스플랜트의 수경재배를 위한 배양액으로는 해수를 6 내지 8배, 바람직하게는 7배 희석액으로 하여 공급한다. 이 단계에서는 인공조명(32)이 형광등일 경우 작물로부터 높이를 5~10cm로 조정하고, 엘이디(LED)인 경우 작물로부터 20~30cm로 조정하여 주는 것이 바람직하다. 만일 인공조명의 높이가 5cm(엘이디의 경우 20cm) 미만일 경우에는 인공조명의 발열로 인해 발아의 속도가 늦추어 지거나 종자의 수량이 감소하게 되는 문제가 있고, 10cm(엘이디의 경우 30cm)를 넘게 되면 1차 정식으로 가기에 적합한 생육상태, 즉 육묘/녹화 단계보다 고농도의 염분에 견디는 내성이 줄어들어 1차 정식 후 10~15cm의 거리에서 1차 정식한 작물의 재배수보다 10~20% 감소하게 되는 문제가 있어 바람직하지 않다. 상기와 같은 단계를 거쳐 아이스플랜트는 더 높은 염분에서 견딜 수 있게 되어 재배과정에서 해수가 함유한 각종 기능성 물질을 보다 많이 함유할 수 있는 선행조건을 제공받게 된다.
[정식단계]
본 발명의 실시예에 따른 정식단계는 1차 정식과 이에 이은 2차 정식과정을 포함한다.
바람직하게는 상기 1차 정식은 파종 후 16~20일에 그리고 2차 정식은 파종 후 30~50일에 진행되어지며, 이 과정에서 아이스플랜트의 수경재배를 위한 배양액으로는 해수를 4~6배, 바람직하게는 5배 희석액으로 하여 공급한다. 정식단계에서는 인공조명(32)이 형광등일 경우 작물로부터 높이를 15~20cm로 조정하고, 엘이디(LED)인 경우 작물로부터 25~35cm로 조정하여 주는 것이 바람직하다. 이러한 정식과정에 의해 아이스플랜트의 재배기간을 보다 단축할 수 있고, 기능성 물질의 함량을 더욱 높일 수 있게 된다.
[부위별 및 기능성 물질의 집중촉진 단계]
이 단계는 아이스플랜트의 수확 전 단계로서 생육중인 아이스플랜트에 염스트레스를 가하여 시식할 수 있는 부위의 생육을 촉진하거나 기능성 물질을 보다 많이 함유하도록 한다. 즉 이 단계를 통해 시식 부위에 따라 줄기와 잎의 생장율 및 기능성 물질의 함유량을 조절하여 작물의 가치를 제고시킬 수 있다. 이 단계는 파종 후 60~65일에 진행되어지며 이 과정에서 아이스플랜트의 수경재배를 위한 배양액으로는 해수를 원액(100%)으로 공급한다. 이 단계에서는 인공조명(32)이 형광등일 경우 작물로부터 높이를 25~30cm로 조정하고, 엘이디(LED)인 경우 작물로부터 35~50cm로 조정하여 주는 것이 바람직하다.
상기 과정에 의하여 아이스플랜트를 재배할 경우 염분을 제거하는 별도의 공정이 필요하지 않고 해수에 함유된 각종 미네랄 및 유용성분을 함유한 아이스플랜트를 친환경적으로 대량으로 재배할 수 있으며, 특히 각종 미네랄류와 같은 기능성 물질의 함량을 극대화할 수 있어 고부가가치의 작물을 공급할 수 있다.
이하 본 발명의 내용을 실시예를 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다. 다만 이들 실시예는 본 발명의 내용을 이해하기 위해 제시하는 것일 뿐 이에 의해 권리범위가 한정되는 의미로 해석되어서는 아니될 것이다.
[실시예]
하기 표 1과 같은 해수의 농도별 희석액과 표 2의 재배조건에 따라 도 1에 도시된 재배장치를 이용하여 아이스플랜트를 재배하였다.
희석배수
100배 40배 20배 10배 7배 5배 2배 원액
1% 2.5% 5% 10% 15% 20% 50% 100%
200ml/20L 500ml/20L 1L/20L 2L/20L 3L/20L 4L/20L 10L/20L 20L/20L
피해(0) 피해(0) 피해(0) 피해(0) 피해(0) 피해(0) 피해(0) 피해(0)
*: 작물피해정도 0(피해없음) ~ 9(생리장애로 고사)
도 2에 도시된 바와 같은 절차에 의해 먼저, 아이스플랜트 종자를 파종하고 인공조명의 높이를 3cm로 하여 7배 희석한 해수를 배양액으로 공급하면서, 암발아 2일, 광발아 4일을 거쳐 종자를 발아시켰다. 파종 후 10일에 인공조명의 높이를 5cm로 조정하고, 발아과정에서 사용한 동일한 배양액을 공급하면서 육묘/녹화과정을 수행하였다. 상기 과정을 통해 아이스플랜트 종자의 발아율이 높아졌으며, 염류에 대한 저항성 및 기능성 물질을 보다 많이 함유할 수 있는 선행조건을 만족시켜줄 수 있다.
파종 후 45일에 1차 정식을 수행하고, 파종후 60일에 2차 정식을 수행하였다. 이러한 1차 및 2차 정식과정에서는 배양액으로 5배 희석한 해수를 공급하고, 인공조명의 높이는 15cm로 조정하여 배양하였다. 이를 통해 아이스플랜트의 재배기간을 단축할 수 있었고, 기능성 물질의 함유량을 더욱 높일 수 있었다.
파종 후 65일에 아이스플랜트에 배양액으로 해수 원액(100%)을 공급하고 인공조명의 높이를 25cm로 조정하여 시식부위의 생육을 집중적으로 촉진하면서, 기능성물질이 보다 많이 함유될 수 있도록 하였다.
대조군으로 일반적인 방법에 의해 노지에서 동일기간 동안 재배한 아이스플랜트의 생중량은 하기 표 3과 같았다. 데이터는 각 개체수를 100으로 하여 평균을 산출하는 방법으로 측정하였으며, 대조군의 함량을 1로 하였을 때의 상대적인 중량비로 나타내었다.
구분 1일 60일
실시예 0.95 1.62
상기한 바와 같이 초기에 대조군과 본 발명에 따른 작물의 생중량은 차이가 거의 없었으나, 70일간 재배 후의 생중량을 비교한 결과 1.62배 더 생장이 잘 되어진 것으로 확인할 수 있다.
또한, 상기 실시예에 따른 아이스플랜트의 표면세포에 축적된 미네랄의 함량을 대조군과 비교분석한 결과는 하기 표 4와 같았다. 데이터는 각 개체수를 100으로 하여 평균을 산출하는 방법으로 측정하였으며, 대조군에서의 미네랄의 함량을 1로 하였을 때의 상대적인 농도비(w/w)로 나타내었다.
미네랄 Ge Mg K Ca Cu
실시예 12.5 15.3 15.7 9.8 10.9
상기 표 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 아이스플랜트의 경우 해수에 함유된 풍부한 미네랄을 표면의 세포내에 축적함으로써 인체에 유익한 중요 미네랄의 함량이 매우 큰 폭으로 증가한 것을 확인할 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 해수탱크
11: 원수탱크
12: 유기농비료탱크
13: 산(acid)탱크
10a,11a,12,13a,20a: 펌프
10b,11b,12b,13b,20b: 밸브
20: 혼합탱크
30: 다단선반
31: 재배용 선반
32: 인공조명
40: CO2 펌프

Claims (10)

  1. 아이스플랜트에 해수를 공급하여 수경으로 재배하며, 재배실 온도는 20~25℃로 유지하고, 습도는 60~70%로 유지하는 것을 특징으로 하는 아이스플랜트의 재배방법.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서, 재배실의 CO2의 농도는 400~600ppm, O2는 25~30%로 유지하는 것을 특징으로 하는 아이스플랜트의 재배방법.
  4. 제 1항에 있어서, 배양액의 pH는 6.5~8.0, 배양액의 온도는 25~27℃로 유지하는 것을 특징으로 하는 아이스플랜트의 재배방법.
  5. 제 1항에 있어서, 해수는 파종에서 정식에 이르는 기간 동안 5~8배 희석액으로 공급하고, 수확전까지 원액으로 공급하는 것을 특징으로 하는 아이스플랜트의 재배방법.
  6. 제 1항에 있어서, 파종 후 암발아 과정과 광발아 과정을 거쳐 발아시키는 것을 특징으로 하는 아이스플랜트의 재배방법.
  7. 제 1항에 있어서, 파종 및 발아단계에서 인공조명으로 형광등을 사용할 경우 형광등을 작물로부터 3~5cm, 엘이디등을 사용할 경우 작물로부터 15~20cm로 높이를 조정하고, 육묘 및 녹화단계에서 인공조명으로 형광등을 사용할 경우 작물로부터 5~10cm, 엘이디등을 사용할 경우 작물로부터 20~30cm로 높이를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 아이스플랜트의 재배방법.
  8. 제 1항에 있어서, 정식단계에서 인공조명으로 형광등을 사용할 경우 작물로부터 15~20cm, 엘이디등을 사용할 경우 작물로부터 25~35cm로 높이를 조정하는 것을 특징으로 하는 아이스플랜트의 재배방법.
  9. 제 1항에 있어서, 정식단계 이후 수확단계 까지 인공조명으로 형광등을 사용할 경우 작물로부터 25~30cm, 엘이디등을 사용할 경우 작물로부터 35~50cm로 높이를 조정하는 것을 특징으로 하는 아이스플랜트의 재배방법.
  10. 제 1항, 제 3항 내지 제 9항 중 선택된 어느 한 항에 의한 방법에 의해 재배된 아이스플랜트.
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