KR20120133456A - 셀레늄을 함유한 시금치의 재배방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 (a) 시금치 종자를 파종하는 단계; 및 (b) 셀레늄을 포함하는 비료를 엽면시비하면서 시금치를 재배하는 단계를 포함하는 셀레늄을 고농도로 함유한 기능성 시금치의 신규한 재배방법을 제공한다. 본 발명은 특수 비료를 활용하여 식물을 통해 유기 셀레늄을 흡수할 수 있도록 하고, 또한 특수 미네랄 성분과 접목하여 유기농법을 병행함으로써 기능성 및 친환경 농산물 생산을 가능하게 하는데 이용될 수 있다.

Description

셀레늄을 함유한 시금치의 재배방법{Cultivation Method for Spinach containing Selenium}
본 발명은 셀레늄을 함유한 시금치의 재배방법에 관한 것이다.
셀레늄은 인체 내에서 주로 간, 신장, 심장, 비장에 분포되어 있는 미량 원소로서 몸 안의 유해산소를 없애는 강력한 항산화(抗酸化) 효소인 글루타치온 퍼옥시다제(Glutathione Peroxidase: GPX1)의 구성 성분이다. 셀레늄은 식물체에 의해 토양으로부터 셀레네이트(selenate) 또는 셀레나이트(selenite)의 무기화합물 형태로 흡수되어 글루타치온 퍼록시데이즈(glutathione peroxidase)의 구성인자인 셀레노메치오닌(selenomethionine) 및 셀레노시스치오닌(selenosysthionine)과 같은 유기화합물로 전환되면서 항산화작용을 갖는다(Ellis Danielle R., et al., Current Opinion in Plant Biology pp.273-279(2003)). 또한, 슈퍼록사이드 디스뮤타아제(Superoxide dismutase: SOD) 또는 카탈라아제(Catalase)와 함께 체내에서 유기 과산화물 및 과산화수소의 생성을 억제하거나 제거하는 항산화기능으로 노화억제 및 암예방(Finley, J.W., J. Agric . Food Chem. 46:3702-3707(1998); Ip C., J. Nutr. 128:1845-1854(1998); Lu J. et al., Carcinogenesis 17:1903-1907(1996))을 한다. 셀레늄의존효소인 아이오도티로닌 디이오나아제(Iodothyronine deiodinase)는 갑상선에서 분비되는 비활성형 갑상선호르몬 T4를 활성형인 T3로 변형시켜주며 셀레늄이 직접 갑상선호르몬에 영향을 미친다. 그 외 고환의 정충 미토콘드리아 외막의 구성물질로 셀레늄 단백질(GPX4)이 있으며, 셀레늄은 정충의 성숙, 운동성 및 남성호로몬의 생성에 관여한다. 또한 비소, 납, 카드뮴 등 독성중금속의 해독(Hu Qiuhui, et al., Rural Ecoenviron. 16:54-57(2000))도 한다.
셀레늄의 결핍시 심각한 경우 주로 어린이들과 가임기의 여성들에게서 심각한 심장 질병과 케산병(Ge K, et al., Am . J. Clim . Nuri. 57:259-263(1993))이 발생하거나 일반적인 경우 암, 심장질환 및 면역기능 저하의 위험성이 증가하고 그 외 적혈구 기능저하, 근육통, 심근의 퇴화, 근 긴장 증강 및 췌장기능퇴화를 가져 올 수 있다.
셀레늄은 영양효모, 해수, 해조류, 마늘, 버섯, 참치, 빵, 햄, 알류, 밀가루로 만든 음식, 쇠고기, 닭고기, 화학비료를 사용하지 않고 기른 농산물, 해산물, 우유, 계란, 완전곡류 및 거의 모든 야채에 함유되었지만 채소 및 과일류는 함량이 낮다. FAO(국제연합식량농업기구)와 WHO(세계보건기구)가 발표한 셀레늄의 일일 권장량은 성인 기준으로 50-200 ㎍이며, 암 예방을 위한 섭취 권장량은 이보다 더 높은 500 ㎍ 이상이며 암 환자 치료 목적의 셀레늄 투여량은 1000-2000 ㎍에 달한다. 우리나라 사람의 일일 섭취량은 43 ㎍ 정도로 알려져 있어 최소 권장량에도 미치지 못하고 있다. 셀레늄의 섭취량 이외에도 섭취하는 셀레늄의 화학적 형태에 따라서 셀레늄의 생체이용성과 체내에서의 대사과정, 생화학적 기능 및 독성이 영향을 받게 된다. 천연물에서 셀레늄은 주로 셀레노메티오닌 및 셀레노시스테인 형태로 존재하며 유기 셀레늄은 무기 셀레늄에 비하여 체내흡수율이 높다. 식물은 토양으로부터 흡수한 셀레늄을 이용하여 셀레노메티오닌을 생합성한 후 단백질에 저장한다. 반면 동물은 메티오닌을 생합성 할 수 없으므로 식물성 식이를 통하여 체내로 유입된 셀레노메티오닌을 간에서 셀레노시스테인으로 전환시켜 생리적 활성형 셀레늄단백질이 합성에 이용하거나 체외로 배설하게 된다. 식물체 내의 셀레늄 함량은 토양의 셀레늄 함량에 비례하여 증가한다. 식물성 식품을 통하여 섭취되는 셀레노메티오닌은 체내에서 단백질의 구성아미노산으로 체단백질에 저장되었다가 단백질이 분해될 때 서서히 유리되어 셀레노시스테인의 생합성에 이용된다.
각 식품의 셀레늄 함량은 원료 농작물 재배 토양의 지리적인 기원에 의존하는데(M. Eurola. et al., Cereal Chem. 67:334-337(1990), Gupta, U.C., et al., Plant Anal. 31:1791-1807(2000)), 셀레늄 결핍지역으로 알려진 우리나라의 토양에서 자란 곡류는 셀레늄의 함량이 낮을 수밖에 없다. 토양에 셀레늄이 부족한 핀란드는 셀레늄을 증가시키기 위해 1984년부터 비료에 셀레늄을 첨가하도록 법제화하였다(Reilly, C. Trends in Food Sci .& Tech. 9:114-118(1998)).
또한, 셀레늄은 물과 열에 약해 음식으로 섭취한다고 해도 대사 전에 상실되기 쉬운 취약점이 있지만, 식물체 함유 유기 셀레늄은 무기 셀레늄에 비해 흡수율이 좋고 독성이 적으며 체내 축적이 용이하다는 장점을 갖는다(Xu, H. B., Press of engineering college of central China(1983)).
일반적으로 토양 내 셀레늄 함량은 0.1-2 ㎎/㎏ 정도이고 무기화합물과 유기화합물로 구성되어 있으면서, 셀레늄의 이동성은 근권에서 셀레늄 흡착을 향상시키는 작물재배 조건에서 식물뿌리에 의해 감소될 수 있다(Plant and Soil 278:298-301(2005)). 이러한 셀레늄은 벼, 고추, 콩, 녹두, 마늘, 토마토 및 버섯 등에서 기능성 농산물 생산용으로 이용되고 있으나, 항산화(lutein 및 carotenoid) 성분을 다량 포함하고 있는 녹색 채소류인 시금치에 셀레늄 농법 기술을 적용한 사례는 없는 실정이다.
본 명세서 전체에 걸쳐 다수의 논문 및 특허문헌이 참조되고 그 인용이 표시되어 있다. 인용된 논문 및 특허문헌의 개시 내용은 그 전체로서 본 명세서에 참조로 삽입되어 본 발명이 속하는 기술 분야의 수준 및 본 발명의 내용이 보다 명확하게 설명된다.
본 발명자들은 셀레늄을 함유한 시금치를 효율적으로 재배할 수 있는 방법을 개발하고자 노력하였다. 그 결과, 시금치 종자를 파종하는 단계; 셀레늄을 포함하는 비료를 엽면시비하면서 시금치를 재배하는 단계를 포함하는 신규한 시금치 재배 공정을 개발하였고, 이러한 공정에 따르면, 셀레늄을 고농도로 함유한 기능성 시금치를 제공할 수 있음을 확인함으로써, 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 셀레늄을 함유한 시금치의 재배방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 셀레늄을 함유한 시금치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명 및 청구범위에 의해 보다 명확하게 된다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 다음의 단계를 포함하는 셀레늄을 함유한 시금치의 재배방법을 제공한다:
(a) 시금치 종자를 파종하는 단계; 및
(b) 셀레늄을 포함하는 비료를 엽면시비하면서 시금치를 재배하는 단계.
본 발명자들은 셀레늄을 함유한 시금치를 효율적으로 개발할 수 있는 방법을 개발하고자 노력하였다. 그 결과, 셀레늄을 포함하는 비료를 엽면시비하면서 시금치를 재배하는 단계를 포함하는 신규한 시금치 재배 공정을 개발하였고, 이러한 공정에 따르면, 셀레늄을 고농도로 함유한 기능성 시금치를 제공할 수 있음을 확인하였다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 셀레늄은 K2SeO3, K2SeO4, Na2SeO3, Na2SeO4, CaSeO3, CaSeO4, SeO3, H8N2O4Se 및 H8N2O3Se이고, 이들로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 셀레륨인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 파종은 시비하는 단계를 포함한다. 시비는 토양이나 작물에 비료성분을 공급하여 농작물의 생육을 촉진시키는 농작법이며, 바람직하게는 토양시비, 관수시비 및 엽면시비이다. 토양시비는 홈그린(Home Green), 오스모코트(Cosmocote), 오르소(Ortho) 및 마그암프케이(Magamp-K) 등과 같은 고형비료를 토양의 표면에 뿌려 관수될 때마다 비료성분이 서서히 녹아내리도록 하는 방법이며, 관수시비는 하이포넥스나 타이포(Typo) 및 피터스(Peter's) 등 물에 잘 녹는 수용성 비료나 북살, 나르겐 및 아미노산액비 등 물비료를 적정량 물에 희석하여 뿌리 전체가 젖을 수 있도록 하는 방법이고, 엽면시비는 뿌리의 기능이 저하되어 양분의 흡수가 잘되지 않거나 특수 비료성분의 부족으로 인하여 잎과 줄기에 결핍증상이 나타났을 경우에 빠른 회복을 위하여 묽은 액상비료를 잎에 뿌려주는 방법이다.
상기 시비는 기비, 추비 및 치비를 포함할 수 있다. 기비는 작물을 심기 전에 또는 숙근초 구근 등 다년생 식물은 생육이 정지하고 있는 계절에 주는 비료로 일반적으로 겨울철에 시행하고, 추비는 웃거름이라고도 하며 작물이 생육을 하고 있을 때 주는 비료를 말한다. 기비는 비료의 효과가 오래 가고 강하지 않은 완효성(효과가 늦게 나타나는 성질) 및 지효성(효과가 더디게 나타나는 성질)인 유기질 비료를 땅속 깊이 묻어주며 추비는 땅 속에 준 비료가 부족하기 쉬운 생육이 왕성한 시기에 비료 효과가 빠른 무기질 비료를 지표 가까이에 주는 것이 보통이다. 또한, 치비는 화분이나 밭에 추비를 줄 때 나무뿌리 근처 또는 화분 언저리에 비료를 한 두군데 흙 표면에 주는 것을 말하는데, 물 줄 때 또는 비가 올 때 서서히 녹아서 뿌리에 흡수되기 때문에 비료를 공급하기도 쉽고 비료의 효과가 잘 나타나는 특징이 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어 “비료”는 토지의 생산력을 높여서 식물이 잘 자라나도록 뿌려 주는 영양 물질을 의미한다. 거름이라고도 하며, 토지를 기름지게 하고 초목의 생육을 촉진시키는 것의 총칭이다. 비료의 주성분은 질소, 인산, 칼륨, 황, 칼슘 및 마그네슘 등으로 천연비료와 화학비료가 있다. 토양에서 공급되는 무기 원소 가운데 식물이 많은 양을 필요로 하여 부족하기 쉬운 것으로 질소, 인 및 칼륨이 있다. 이것을 '비료의 3요소'라고 하여 특히 중요시하고 있다. 이 3요소 다음으로 부족되기 쉬운 원소는 칼슘으로 질소, 인, 칼륨 및 칼슘을 '비료의 4요소'라고도 한다. 일정한 수확량을 거둬들이기 위해서는 모든 작물에 비료의 3요소가 절대적으로 필요하지만 그 필요량은 작물의 종류에 따라서 다르다. 이러한 필요량의 일부는 비료로 주지 않더라도 토양이나 관개 용수 또는 빗물로부터 공급되는데, 이렇게 천연으로 공급되는 3요소의 양은 밭보다는 논 쪽이 더 많다.
본 발명의 상기 토양미생물제제는 유용한 토양미생물의 기능을 이용하여 토양의 작물 양분공급 등을 증대시키거나, 토양 중 작물양분의 유효도를 증진시킬 목적으로 토양에 가해지는 순수 배양된 특정 미생물제제를 말한다. 토양 개량을 위해 Bacillus속, Clostridium속, Trichoderma속, Azotobacter속 및 Rhizobium속, 병해 방제를 위해 Pseudomonas속, Bacillus속, Gliocladium속, Trichoderma속, 비병원성 Fusarium속, 비병원성 Erwinia속, Streptomyces속, Xanthomonas속, VA균근균, Azotobacter속 및 Verticillium속, 유기물 분해 촉진을 위해 Streptomyces속, Pseudomonas속, Bacillus속, Clostridium속 및 Thermus속, 양분 및 수분 흡수 촉진을 위해 VA균근균, Azotobacter속, Bacillus속, Rhizobium속, Trichoderma속, Candida속, Frankia속, Azospirillum속 및 Bradyrhizobium속, 생육 촉진을 위해 광합성세균, 내열성방선균, Rhizoctonia속 및 Pseudomonas속, 병해충 방제를 위해 Bacillus속 및 Pasteuria속, 제초를 위해 Epicoccosorus속 및 Dendryphiella속을 이용할 수 있다.
본 명세서의 액상비료는 셀레늄을 포함한 미량요소복합비료 제품을 물에 희석하여 엽면시비에 적합하도록 제조한 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용되는 용어 "엽면시비"는 작물의 생육에 필요한 성분을 인위적으로 작물의 잎을 통하여 흡수케 하는 방법을 의미하며, 기공(氣孔)을 통해서 광합성작용과 호흡작용을 하면서 동시에 탄산가스와 산소를 흡수, 교환하게 된다. 기공에서 흡수하는 물질은 이들 기체 외에도 보통 뿌리에서 흡수되는 양분이나 다른 무기물과 유기물을 포함하며, 이때 흡수된 물질은 정상적인 생육을 위해 체내에서 이용된다. 엽면시비는 토양시비에 비하여 병해충 또는 시용된 양분이 불가급태로 변하거나 논토양에서 황화수소(H2S)의 발생 등으로 인하여 뿌리의 양분 흡수기능이 크게 손상 받았을 경우에는 효율적으로 양분을 보급하는 매우 효과적인 시비법이다. 또한, 미량요소의 경우는 한번 혹은 2-3회의 살포로 식물이 요구하는 양분을 충족시킬 수 있으므로 그 실용성이 매우 높다. 엽면흡수는 첫째 기공을 통한 확산, 둘째 잎의 표피세포에 발달한 미세통로를 통한 투과, 셋째 표피세포층의 전기적 인력 등의 복합된 작용이라고 알려져 있다. 작물에 미량요소 결핍이 나타났을 경우 그 결핍요소를 토양에 주는 것보다는 엽면살포하는 것이 효과가 빠르고 사용량도 적게 들어 경제적이다. 그 예로 망간, 아연, 철 등의 결핍증이 나타난 벼와 감귤에 대하여 요소를 엽면살포하면 효율적인 효과를 거둘 수 있으며, 엽면살포는 토양시비의 경우보다 흡수가 빠르므로 동상해, 풍수해 및 병해충 등의 해를 받아 생육이 나쁠 때 요소를 엽면시비 하면 효과가 있다. 또한, 뿌리가 병해충, 습해 및 환원성 유해물질 등에 의하여 해를 받았을 경우 뿌리의 피해가 심하지 않으면 엽면살포에 의해서 생육이 좋아지고 피해가 어느 정도 회복되며, 수박 및 참외 등과 같이 덩굴이 지상에 포복 및 만연하여 웃거름 사용이 곤란한 경우 또는 품질향상 등의 특수목적을 위하여 엽면시비를 실시할 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 엽면시비는 2주 간격으로 5회 실시하는 것을 특징으로 한다. 바람직하게는 시비에 사용되는 셀레늄 농도는 2-10 ㎎/㎏이며, 보다 바람직하게는 2-6 ㎎/㎏이고, 가장 바람직하게는 4 ㎎/㎏이다.
본 명세서에서 사용되는 용어 “땅심”은 지력(地力)을 의미하며, 땅심이 있는 흙이란 토양미생물이 조화를 이루며 많은 수가 존재하여 활동하며 식물이 건강하게 자라기 위한 토양양분이 충분히 존재하며 양분을 흡수하는 뿌리가 잘 뻗어나가며 성장할 수 있는 토양을 말한다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 상기 셀레늄이 함유된 비료를 이용하여 셀레늄이 함유된 시금치를 재배하는 방법을 통해 셀레늄이 함유된 시금치를 제공한다.
본 발명의 특징 및 이점을 요약하면 다음과 같다:
(a) 본 발명은 셀레늄을 고농도로 함유한 기능성 시금치의 신규한 재배방법을 제공한다.
(b) 본 발명에 따르면, 셀레늄을 포함한 비료를 엽면시비하여 19.4배이상 셀레늄 함량이 증가한 시금치를 제공할 수 있다.
(c) 본 발명의 특수 비료를 활용하여 식물을 통해 유기 셀레늄을 흡수할 수 있도록 하고, 또한 특수 미네랄 성분과 접목하여 유기농법을 병행함으로써 기능성 및 친환경 농산물 생산을 가능하게 할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 셀레늄을 포함한 비료를 시비하는 시험군과 셀레늄을 포함한 비료를 시비하지 않는 대조군을 나타낸 모식도이다.
*원비 셀레늄 농도 : 2,000 ppm
*지역에 따른 구분 : Ⅰ, 서면 서호리; Ⅱ, 남면 상가리; III, 남해읍 심천리
*농도에 따른 구분 : A, 대조구(무처리구); B, 원비 500배 희석액 처리구.
도 2는 시금치 재배에 앞서 밭에 경운(cultivate) 및 이랑(ridge and furrow)을 시행한 것을 나타내는 그림이다.
도 3은 시금치 재배 및 시비 일정을 나타낸 모식도이다. 수확 시기는 이듬해 1월 중순부터 3월 말까지 이루어지는 관행을 준수하였으며 시비는 2주 간격으로 5회 실시하였다.
도 4는 셀레늄을 포함한 비료를 엽면시비 방법으로 구획마다 정해진 농도로 희석하여 적당량을 혼합하는 현장 및 경운을 이용한 비료 시비 현장을 나타낸 그림이다.
도 5는 셀레늄을 포함한 비료를 엽면시비함에 따른 시금치의 생육차이를 나타낸 그래프이다.
(a) 엽록소 함량, (b) 엽장, (c) 엽폭, (d)근장, (e)근폭
*지역에 따른 구분 : Ⅰ, 서면 서호리; Ⅱ, 남면 상가리; III, 남해읍 심천리
*농도에 따른 구분 : A, 대조구(무처리구); B, 원비 500배 희석액 처리구
도 6은 셀레늄을 포함한 비료를 엽면시비함에 따른 시금치의 생육차이를 나타낸 그림이다.
(a) : 생육 초기; (b) : 생육 후기
*지역에 따른 구분 : Ⅰ, 서면 서호리; Ⅱ, 남면 상가리; III, 남해읍 심천리
*농도에 따른 구분 : A, 대조구(무처리구); B, 원비 500배 희석액 처리구.
도 7은 시금치 재배 지역의 토양 분석결과를 나타낸 그래프이다.
*지역에 따른 구분 : (a), 서면 서호리; (b), 남면 상가리; (c), 남해읍 심천리
*단위 : 산도(1:5), 유기물(g/kg), 유효인산(mg/kg), 치완성 양이온(cmol+/kg), 유효규산(mg/kg)
도 8은 셀레늄을 포함한 비료를 엽면시비한 후 시금치에 함유된 유기 셀레늄 함량 분석결과를 나타낸 그래프이다.
*지역에 따른 구분:Ⅰ, 서면 서호리; Ⅱ, 남면 상가리; III, 남해읍 심천리
*농도에 따른 구분: A, 대조구(무처리구); B, 원비 500배 희석액 처리구
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.
실시예
실시예1 : 파종 및 시비
시금치 사계절 품종((주)해성종자)을 경남 남해군 서면 서호리, 남면 상가리 및 남해읍 심천리 소재의 1,000 ㎡ 노지에 각각 1.5 ㎏(500g/포) 직파하였다. 시비량은 1,000 ㎡ 당 유기퇴비(관행) 3톤, 혼합유박 유기농 비료(땅심유박 입상, (주)협화, 목록등재번호 08-유기-3-042, 20 ㎏/포] 20포 및 석회[소석회 입상, 동양산업(주), 20 ㎏/포] 10포를 시비하여 경운 쇄토 전에 전량 기비하거나 그 외의 당업계에 공지된 다양한 방법을 이용하여 실시할 수 있다. 시험구 배치는 시험군과 대조군 시료 비율을 1:9로 디자인(도 1)하여 시비 이전에 도 2(사계절 시금치 재배 포장의 경운(cultivate) 및 이랑(ridge and furrow))와 같이 포장을 나누어 실시하였다.
실시예 2: 셀레늄을 포함한 비료의 시비 방법
시금치를 파종하고 3-4주 후 셀레늄이 포함된 액상형 비료를 도 3의 프로그램으로 2주 간격으로 5회 엽면시비하였다(도 4). 엽면시비는 당업계에 공지된 다양한 방법을 이용하여 실시할 수 있다. 셀레늄 엽면시비 시험에는 셀렌팜((주)캐러스, 엽면시비용, Se 2,000 ㎎/㎏) 미량요소복합비료 제품을 사용하였으며, 대조군에는 물 60ℓ를 시비하였으며 시험군에는 셀렌팜을 혼합희석한 물 540ℓ를 시비하였다. 셀렌팜의 엽면시비 농도는 500:1(4 ㎎/㎏)로 희석하여 처리하였다.
실시예 3: 셀레늄을 포함한 비료를 입면시비한 시금치의 생육 검사
셀레늄을 포함한 비료로 입면시비한 시금치의 일반 생육(엽록소 함량, 잎 길이, 잎 폭, 원뿌리 길이, 원뿌리 둘레 및 뿌리 상태)은 파종하고 60-70일 후에 1차 및 90-105일 후 2차로 구역 별 무작위로 개체를 선별한 후에 500 g 정도 채취하여 증류수로 세척 후 측정하였다. 엽록소 함량은 엽록소 측정기(Chlorophyll Meter, SPAD-502, Minolta, Japan; Photosyn. Res. 46(3):467-472. 1995)를 사용하여 표본 시료의 잎에 비파괴식으로 측정하였다. 시료는 무작위로 선별하여 9회 이상 반복하여 통계 처리하였다. 또한 셀레늄을 포함한 비료를 처리한 시금치의 생육, 약해 발생 유무 및 품질반응 등을 판단하기 위하여 육안 식별 및 성장 치수를 시료별로 3회 이상 반복 측정하여 통계 처리하였다(분석 항목별 시료 27회). 시금치의 생육 특성은 농업과학기술 연구조사 분석기준(농촌진흥청, 2003)에 준하여 조사하였고 모든 결과는 SAS 프로그램을 이용하여 α=0.05에서 DMRT(Duncan's multiple range test)에 의해 유의성을 검정하였다.
셀레늄을 포함한 비료를 엽면시비한 경우, 엽록소, 엽폭, 엽장, 원뿌리 길이, 두께 및 세근은 1차 및 2차에 수확한 개체에 있어서 유의성 있는 차이가 없었으며, 셀레늄을 포함한 비료를 엽면시비한 개체가 비교적 생육이 좋은 것으로 나타났다. 1차 및 2차에 수확한 개체의 분석 결과, 엽록소(54.8-60.7 SPAD), 엽장(8.83-12.83 cm), 엽폭(3.67-5.17 cm), 근장(9.00-14.67 cm), 근폭(0.43-0.83 cm) 및 세근(보통-많음)은 지역별로 유의성 있는 차이가 없었다(표 1, 표2 및 도 5a-e). 셀레늄을 포함한 비료를 엽면시비한 1차 수확 개체의 생육 분석 결과, 약해 피해가 전혀 발생하지 않았으며 시금치 생육에도 지장이 없음을 확인할 수 있었다(도 6a-b).
1차 수확 시금치 생육 분석(단위: SPAD, Cm)
구분 엽록소 엽장 엽폭 근장 근폭 세근
I-A 59.9 11.17 4.5 9.17 0.6 보통이상
I-B 60.1 12.57 5.33 10.67 0.83 많음
II-A 58.8 11.66 4.33 13.00 0.57 보통이상
II-B 54.8 11.83 4.83 11.67 0.60 많음
III-A 57.6 8.83 3.67 9.00 0.64 적음
III-B 58.5 10.33 3.83 11.33 0.43 보통이상
*지역에 따른 구분 : Ⅰ, 서면 서호리; Ⅱ, 남면 상가리; III, 남해읍 심천리
*농도에 따른 구분 : A, 대조구(무처리구); B, 원비 500배 희석액 처리구
*통계 처리 개체수(n): 엽록소 9, 그 외는 27.
2차 수확 시금치 생육 분석(단위: SPAD, Cm)
구분 엽록소 엽장 엽폭 근장 근폭 세근
I-A 59.4 11.00 4.20 10.70 0.70 많음
I-B 60.7 11.67 5.33 10.50 0.80 많음
II-A 59.5 10.17 3.83 12.50 0.57 보통이상
II-B 58.9 12.83 5.17 14.67 0.73 많음
III-A 58.3 10.83 4.00 13.00 0.43 보통이상
III-B 58.6 10.00 4.00 12.00 0.50 적음
*지역에 따른 구분 : Ⅰ, 서면 서호리; Ⅱ, 남면 상가리; III, 남해읍 심천리
*농도에 따른 구분 : A, 대조구(무처리구); B, 원비 500배 희석액 처리구
*통계 처리 개체수(n): 엽록소 9, 그 외는 27
실시예 4: 시금치 재배 지역의 토양 분석
시금치 재배 지역의 토양 분석을 위하여 남해군 서면 서호리, 남면 상가리 및 남해읍 심천리 소재의 1,000 ㎡ 노지에서 시금치 파종일 이전과 2차 수확 이후에 각각 토양 시료를 채취하여 분석하였다. 시금치를 파종한 토양은 비옥도가 균일하였으므로 30개 지점에서 표토의 흙을 약간 제거한 후에 10-15 ㎝의 표토를 600 g 정도를 채취한 후 혼합하여 비닐 위에 얇게 펴고 실내에서 풍건하였다. 풍건된 시료는 그물망을 이용하여 오염된 이물질을 제거하고 균일한 크기의 토양만 분석 시료로 회수하여 산도, 유기물, 유효인산, 치환성 양이온(칼슘, 마그네슘 및 칼륨), EC, 유효규산 및 석화요구량 분석에 사용하였다.
토양분석 결과, 시금치 파종일 이전(셀레늄을 포함한 비료를 엽면시비하기 전)과 2차 수확 이후(셀레늄을 포함한 비료를 엽면시비한 후)로 비교하면 산도(pH5.8-6.4/5.0-5.8), 유기물(23-38/24-34 g/kg), 유효인산(140-283/ 181-299 ㎎/㎏), 칼륨(0.3-1.5/0.5-2.7 cmol+/㎏), 칼슘(3.5-10.1/6.4-10.0 cmol+/kg), 마그네슘(1.0-3.6/ 1,2-4.0 cmol+/㎏) 및 유효규산(10.0-98.0/20.0-90.0 ㎎/㎏)으로 나타났다(도 7a-c). 전체적으로 셀레늄을 포함한 비료의 엽면시비 전후 시금치 노지 재배 경우에는 땅심은 “적당”에서 “강함”으로 확인되었으며 토양 중 인산과 규산이 부족한 것을 확인하였다. 일반적으로 시비 전의 기준으로 노지 시금치 재배시에 밑거름은 추천량(실면적당 화학비료 기준 복합비료(10-7-25) 8.1-13.1 kg, 요소 3.5-6.8 kg 및 용성인비 12.2-20.0 kg)에 준하고 웃거름은 생육상태에 따라 다소 조절해야 함을 확인하였다.
실시예 5: 시금치 재배 토양 내 셀레늄 함량 분석
시금치 재배 토양 내 셀레늄 함량 분석을 위하여 남해군 서면 서호리, 남면 상가리 및 남해읍 심천리 소재의 1,000㎡ 노지에서 시금치 파종일 이전과 2차 채취 이후에 각각 토양 시료를 채취하여 분석하였다. 토양 시료 0.2g에 혼합산(질산 5㎖ + 황산 5㎖)을 처리하여 가열(160℃/6hr) 냉방 후 젤 상태가 될 때까지 증발하고 증류수로 초기 부피만큼 채우고 난 후 유도 결합 플라즈마 질량 분광광도기(ICP- Mass spectrometer, ELAN6100, Perkin Elmer, USA; EPA Methods 200.8, Rev. 5.4.)로 분석하였다.
남해군 서면 서호리, 남면 상가리 및 남해읍 심천리 소재의 시금치 재배 지역 전체에서 셀레늄을 함유한 비료를 엽면시비하기 전 토양에서 셀레늄이 검출이 되지 않았다.
실시예 6: 시금치 함유 유기 셀레늄 함량 분석
시금치 내 셀레늄 함량은 파종하고 60-70일 후에 1차 및 90-105일 후 2차로 구역 별 무작위로 개체를 선별한 후에 3반복 분석을 위하여 각각 500 g 정도 채취하여 증류수로 세척 건조하여 분석 시료를 준비하였다. 수득한 시금치 잎 시료 0.2 g에 혼합산(질산 5㎖ + 황산 5㎖)을 처리하여 가열(160℃/6hr) 냉방 후 젤 상태가 될 때까지 증발하고 증류수로 초기 부피만큼 채우고 난 후 유도 결합 플라즈마 질량 분광광도기(ICP- Mass spectrometer, ELAN6100, Perkin Elmer, USA; EPA Methods 200.8, Rev. 5.4.)로 분석하였다.
셀레늄을 포함한 비료를 엽면시비를 하지 않은 대조군의 1차 채취 시료의 시금치 내 셀레늄 함량은 0.082-0.258 ㎎/㎏(서면 서호리), 0.077-0.206 ㎎/㎏(남면 상가리) 및 0.081-0.123 ㎎/㎏(남해읍 심천리)이었고, 2차 채취 시료의 시금치 내 셀레늄 함량은 0.042-0.221 ㎎/㎏(서면 서호리), 0.447-1.012 ㎎/㎏(남면 상가리), 0.429-0.569 ㎎/㎏(남해읍 심천리)이었다. 또한, 셀레늄을 포함한 비료를 엽면시비한 시험군의 1차 채취 시료(시비 초기; 3회)의 시금치 내 셀레늄 함량은 0.467-0.816 ㎎/㎏(서면 서호리), 0.691-0.899 ㎎/㎏(남면 상가리) 및 0.550-0.755 ㎎/㎏(남해읍 심천리)이었고, 2차 채취 시료(시비 후기; 5회)의 시금치 내 셀레늄 함량은 1.474-2.595 ㎎/㎏(서면 서호리), 1.356-3.356 ㎎/㎏(남면 상가리) 및 2.441-3.090 ㎎/㎏(남해읍 심천리)이었다(표 3).
셀레늄을 포함한 비료를 처리하지 않은 시금치의 2차 채취 시료에서 남면 및 남해읍의 경우에 셀레늄 함량(0.429-1.012 ㎎/㎏)이 셀레늄을 포함한 비료를 시비한 시금치의 1차 채취 시료보다 셀레늄 함량이 높게 나타난 것은 시비를 할 때 환경적인 요인(바람)에 의하여 대조군 지역에 셀레늄을 포함한 비료가 살포되어 축적되어진 것으로 사료되어진다. 또 다른 대조군으로 사용한 신안섬초 및 포항초의 토양 내 셀레늄 함유량은 각각 0.100 ㎎/㎏ 및 0.092 ㎎/㎏이었다. 신안섬초 및 포항초 토양 내 셀레늄 함유량은 남해 각 지역의 대조군과 유사한 결과를 보였다.
셀레늄을 포함한 비료를 엽면시비한 시금치의 유기 셀레늄 함유량은 셀레늄을 포함한 비료를 엽면시비하지 않은 시금치보다 시비 초기에는 지역별 평균적으로 5.5배(0.128/0.697 ㎎/㎏) 이상 증가하였고, 시비 후기에는 지역별 평균적으로 19.4배(0.125-2.423 ㎎/㎏) 이상 증가하였다(도 8).
엽면시비에 따른 시금치 내 유기 셀레늄 농도(단위: ㎎/㎏)
구분 I-A I-B II-A II-B III-A III-B 신안섬 포항
시비 초기 (3회) 0.082 0.467 0.077 0.691 0.081 0.550 0.100 0.092
- - - - - -
0.258 0.816 0.206 0.899 0.123 0.755
시비 초기 (5회) 0.042 0.147 0.878 1.356 0.429 2.441
- - - - - -
0.221 2.595 1.012 3.356 0.569 3.090
*지역에 따른 구분 : Ⅰ, 서면 서호리; Ⅱ, 남면 상가리; III, 남해읍 심천리
*농도에 따른 구분 : A, 대조구(무처리구); B, 셀레늄을 포함한 원비료 500배 희석액 처리구
*시험 처리량 : 0.2 g/500 g.

Claims (8)

  1. 다음의 단계를 포함하는 셀레늄을 함유한 시금치 재배방법:
    (a) 시금치 종자를 파종하는 단계; 및
    (b) 셀레늄을 포함하는 비료를 엽면시비하면서 시금치를 재배하는 단계.
  2. 제 1 항에 있어, 상기 셀레늄은 K2SeO3, K2SeO4, Na2SeO3, Na2SeO4, CaSeO3, CaSeO4, SeO3, H8N2O4Se 및 H8N2O3Se로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 셀레륨인 것을 특징으로 하는 재배방법.
  3. 제 1 항에 있어, 상기 파종은 시비하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 재배방법.
  4. 제 1 항에 있어, 상기 비료는 토양미생물제제를 포함하는 것을 특징으로 하는 재배방법.
  5. 제 1 항에 있어, 상기 비료는 액상비료인 것을 특징으로 하는 재배방법.
  6. 제 3 항에 있어, 상기 시비는 기비, 추비 또는 치비인 것을 특징으로 하는 재배방법.
  7. 제 1 항에 있어, 상기 엽면시비는 2주 간격으로 5회 실시하는 것을 특징으로 하는 재배방법.
  8. 상기 제 1 항 내지 제 7 항 어느 한 항의 방법에 의해 제조된 셀레늄이 함유된 시금치.
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