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 오늘날 전 세계적으로 발달한 원예 산업은 식물재배 배지에 있어서도 생육에 적합하면서도 친환경적이며 값도 싼 배지의 개발을 위해 건축 자재 및 농림부산물의 재활용 등 다양한 연구가 진행되고 있다(Jeong & Hwang, 2001). 양액재배는 연작장해(Itagi, 1996)를 피할 수 있고 지하부의 환경을 최적화하여 생산성 향상과 토양 전염성 병해충의 예방을 가능하게 하며 생력화, 자동화 및 고품질 다수확으로 규모화를 이룰 수 있다(Buwalda & Kim, 1994)는 장점으로 인하여 급격한 증가 추세에 있는 재배방법이다. 1990년 우리나라에서 장미 양액재배가 처음시작 된 이래 양액재배 용 배지(An et al., 2003), 증식(Blaabjerg, 1986) 및 재배방법(Cho et al., 2001) 등 다양한 연구가 이루어져왔다. 장미 양액재배시 작물의 생산성과 품질을 높이기 위해서 고형배지의 사용을 많이 볼 수 있는데 현재 고형배지로서 이용되는 것은 암면, 펄라이트, 코이어 등이 주로 사용되고 있다. 양액 재배 시 이용되는 배지는 화학적 안정성이 있어야 하고 적절한 보수성 및 공극 량을 가지고 있어야 하며 배지의 완충 능력과 어느 정도의 염기 치환능력(CEC)을 가지고 있어야 하는데(Lee, 1997) 그 중 많이 이용되고 있는 배지로는 암면과 코이어를 들 수 있다. 암면은 연작장해 방지와 근권부의 물리, 화학성을 조절할 수 있다(Hayashi, 1993)는 장점으로 인하여, 코이어 배지는 높은 수분 보유능력을 가지고 있을 뿐만 아니라 유효양분함량, 수분 침투율, 공극, 토양의 수분전도율을 증가 시킬 수 있다(Vavrina et al., 1996)는 장점으로 인하여 많이 사용되고 있으나, 암면의 경우는 장기적 사용 시 구조적으로 뒤틀리는 등의 형태의 변화와 처리방안 부재에 의한 온실 주변 방치가 문제가 되고 있으며(Kim et al., 2000) 코이어의 경우는 친환경배지로서의 관심은 높으나 스리랑카, 인도네시아 등의 아시아, 열대 아메리카, 아프리카 등이 주 생산, 가공국(Abed et al., 2002)으로 우리나라에서는 전량수입에 의존해야 한다는 단점이 있다. 이러한 이유로 양액재배용 배지의 장기사용 가능 대체 배지의 개발이 필요한데, 과채류(Park et al., 2010) 및 파프리카(Park et al., 2012)에서 암면대체 배지로서의 가능성이 확인된 phenolic foam의 이용은 고무적이라 생각된다. 플로랄폼 배지는 phenol수지와 첨가제(친수제, 유화제, 안료)를 혼합한 base혼합물과 발포제, 경화제를 혼합하여 얻어지는 비유기물 합성수지 발포체로서 기존 관행적으로 사용되고 있는 배지의 문제점인 균일성, 가공성, 경량성, 흡수성 및 경제성 등을 개선할 수 있을 것으로 기대된다(Park et al., 2012). 또한 생산과정에서 물리성(총공극, 용기용수량, 가비중 등)조절을 통해 각기 작물 요구별 적정 배지 생산이 가능할 것으로 생각되고 있으나, 일반적으로 사용되고 있는 플로랄폼의 양액재배 배지로서의 적용을 위해서는 밀도의 조밀함에 의한 배수력 저하, 강한 산성도, 재배 시 표면에 착생, 생육하는 이끼의 발생 문제 등 몇 가지를 해결해야만 배지기능을 최적화 시킬 수 있는 원예용 배지가 될 것으로 판단된다. 따라서 본 연구는 플로랄폼의 구조적 변화를 통한 장미 양액재배 배지로서의 사용 가능성 검토를 위하여 수행하였다.

연구방법

 장미(Rosa hybrida) 품종 중 ‘수려’(Grant No. 3894, Korea)를 실험재료로 2010년부터 3년간 충청북도농업기술원 비가림하우스에서 실험을 실시하였다.

 삽목은 지름 0.5 cm이상의 줄기를 이용, 6 ~ 7 cm 정도의 길이로 어슷하게 잘라 부착한 5매엽 중 엽의 일부를 잘라 2매를 부착시킨 상태로 조제하여 깊이 2 ~ 3 cm의 깊이로 암면, 코이어, 스폰지 및 플로랄폼에 3월 17일에 삽목하였다. 삽목 시에는 배지의 특성을 감안하여 삽수가 안정적으로 배지에 꽂히도록 부착된 가시를 잘라 주어 삽목 하였으며 발근제 처리는 하지 않았다. 삽목 후 발근에 도움이 될 수 있도록 55% 차광을 실시, 동화양분 소모에 의한 위조를 방지해 주었으며 삽상의 온도를 18 ~ 20˚C로 관리하여 안정적 발근을 유도하였고 관수는 1일 1회 실시하였다.

 정식은 삽목 후 50일 정도 지난 묘 중 삽목시험 시 발근율이 저조하였던 스폰지 처리구를 제외한 암면, 코이어 및 플로랄폼 배지 중 뿌리의 발근을 2 ~ 4개 정도 확인할 수 있고 지상부의 활력이 양호한 삽목묘 골라 각 배지 종류별 슬래브 위에 안착시키는 방법으로 2열식, 20주/3.3m²를 2010년 5월 18일에 정식하였다. 아칭 재배하였고 시험구는 완전임의배치 3반복으로 하였다.

배지재료

 암면(UR암면, Korea)은 시중에서 쉽게 구입, 사용하고 있는 암면큐브(UR 암면, Korea, 7.5 cm × 7.5 cm × 7.5 cm)와 암면슬래브(100cm×20cm×7.5cm)를 이용하였고, 코이어(Cocomix, Korea) 역시 시중에서 유통되고 있는 큐브(7.5 cm × 7.5 cm × 7.5 cm)와 슬래브를 이용하였다. 플로랄폼 배지의 제작은 암면의 수분 흡, 배출량을 기준(자료 미제시)으로 제작하였다. 플로랄폼 제조회사인 아시아 상사(충북 음성 소재)에서 Phenol 수지와 첨가제(친수제, 유화제 및 안료)를 넣어 조제한 base혼합물과 여기에 발포제, 경화제를 혼합하여 만들어지는 foam을 이용하여 기존 꽃꽂이용의 사용되는 플로랄폼(강도 14 kg/cm², 밀도 0.029 kg/cm³, 수분흡수량 1900 g/120 sec, 수분배출양 20 g/300sec)에 비해 강도 및 밀도를 낮추고 물의 흡, 배수량을 조절한 플로랄폼(강도 8 kg/cm², 밀도 0.027kg/cm³, 수분흡수량 2005 g/120 sec, 수분배출양 500 g/300 sec)을 사용하였다. 플로랄폼 큐브(Cube) 및 슬래브(Slab)의 크기는 암면 크기와 동등하게 절단한 규격화된 폼을 이용하였으며 산성화되어 있는 플로랄폼의 중화를 위해 선행연구로 중화방법을 설정(자료미제시)한 NaOH(48%용액)을 물 1000 ml에 0.48 g을 희석 후 사용 2 ~ 3일전 충분한 관수로 pH를 보정(Bunt, 1998)해 주었다. 또한 플로랄폼의 외부 4면에 검은 비닐을 피복하여 잡초 및 이끼발생을 최소화 시켰다.

양액재배

 양액재배 베드는 하우스 파이프(φ 25 mm)를 이용, 높이 1m, 길이 30 m, 너비 70c m의 길이로 제작, 사용하였다. 베드위에 성형 스티로폼베드 100 × 37 × 19 cm를 안착시켜 식재 공간을 조성하였으며 원활한 배수를 위하여 1/500의 경사도를 주었다. 양액은 일본 아이찌 원시 장미표준양액(NO₃ ^- 11.0me·L^-1, NH₄⁺ 2.0me·L^-1, H₂PO₄^- 1.2me·L^-1, K⁺ 4.5me·L^-1, Ca²⁺ 6.5me·L^-1, Mg²⁺ 2.0me·L^-1, SO₄^2- 2.0me·L^-1, Fe 2.0mg·L^-1, Mn 0.5mg·L^-1, B 0.25mg·L^-1, Zn 0.2mg·L^-1, Cu 0.05mg·L^-1, Mo 0.05 mg·L^-1)을 기준으로, 100배 농축액을 탱크에 조성한 뒤 자동양액 공급기(Netajet, Netafim, Israel)를 이용하여 생육전기(절곡 전)까지는 pH 5.8, EC 1.2 ~ 1.5 dS·m^-1로, 생육중기(절곡 후)부터는 pH 5.8, EC 1.6 ~ 2.0 dS·m^-1 로 설정하여 1일 9 ~ 12회 생육단계에 따라 차등을 주어 회당 15분씩 점적핀을 이용, 관주하여 주었다.

배지의 화학적 특성 분석

 배지의 pH 및 EC는 1 : 5(시료:증류수) 추출액의 현탁액을 pH미터(CDM210, Radiometer Copenhagen)로 관수(pH 5.8) 직후와 양액투여 3일, 양액투여 6개월 및 양액투여 2년 후 등 장미 정식 후 재배 경과 일수별 나누어 측정하였다. 배지내 질소는 배지추출액 25 mL을 캘달 증류 장치를 이용하여 적정하여 산출하였다. 인산농도는 배지 추출액 40 mL에 페놀프탈레인 [C₆H₄COOC(C₆H₄OH)₂] 용액과 암모늄몰리브데이트 5mL를 가하고 SnCl₂·2H₂O 0.25 mL를 가한 후 15분이 경과한 후 690 nm에서 비색분광광도계(Cary100, Varian, Australia)로 측정하였다. 칼슘, 칼륨 및 마그네슘 등은 원자흡광도계(SpectraAA-200, Varian, Australia)를 이용하여 분석하였다(Lim, 2000).

생육조사

 뿌리수는 삽목 50일 후 삽수에서 발생된 0.5 cm 이상 길이의 뿌리수의 합계를 계산하였다. 근장은 발근된 뿌리의 평균길이를, 미발근율 및 고사율은 발근이 되지 않은 삽수와 발근 도중 고사된 삽수를 환산하였다. 절화장은 절화된 장미의 전체 줄기의 길이를 측정하였고, 화고는 꽃의 상층부부터 꽃받침 위부분의 길이를 개화기에 측정하였다. 화폭은 만개된 꽃의 지름을 측정하였으며, 꽃잎수는 만개기시 봉오리에 부착된 전체 꽃잎수를, 화중은 만개된 꽃의 무게를 측정하였다. 절화수는 주당 생산된 절화수를 조사한 후 년 생산량으로 환산하였으며 개화소요일수는 절화 직후부터 차후 개화기까지의 기간을 조사하였다. 통계분석은 SAS 프로그램(Statistical Analysis System, V8.0, Cary NC, USA)을 이용하였고 처리간 효과는 Duncan’s multiple rang test(DMRT)의 다중검정을 이용하여 평균값 간의 유의수준 P < 0.05에서 유의성을 검정하였다.

결과 및 고찰

배지별 특성

 배지 종류별 배지 내 pH 변화를 보면(Fig. 1) 정식 직 후 코이어배지의 경우는 pH가 6.2로 나타났으며, 암면배지가 5.7 및 플로랄폼 배지는 5.6으로 나타나 Nelson (1991)이 제시한 5.6 ~ 6.5의 범위 내에 있음을 알 수 있었다. 양액투입 3일 후의 pH는 다소 높아지는 경향으로 암면배지는 6.0, 플로랄폼배지는 5.8 및 코이어 배지는 6.3의 수치를 보여 관수직후에 비해 0.1 ~ 0.3정도 증가되는 것을 볼 수 있었다. 그러나 정식 6개월 후부터는 5.0 ~ 5.7의 범위로 다소 낮아지는 경향이었으며 플로랄폼 배지와 코이어 배지 재배 시 크게 감소하였다. 장미 재배 2년 후의 pH는 배지종류에 관계없이 크게 저하되어 암면배지는 5.1, 플로랄폼 배지는 4.7로 산도가 낮아짐을 볼 수 있었고 코이어 배지 역시 4.8의 수치를 보여 장미의 재배 기간이 경과함에 따라 배지가 산성화되어가는 것을 볼 수 있었는데 이는 공급된 배양액의 일부 이온들의 배지 내 집적에 의한 원인(Adams & Ho, 1995)으로 생각되었다.

Fig. 1. Change of pH and EC of rockwool, floral foam and cocopeat media as affected by nutrient solution supply in hydroponic culture of Rosa hybrida.

 EC는 정식 직후에는 암면과 플로랄폼 배지에서는 0.3~0.4 dS·m^-1 이었던 반면, 코이어 배지에서는 1.1 dS·m^-1 로 다소 높게 나타났다. 정식 3일 후 측정에서도 정식 직 후 측정 수치와 비슷한 0.3~1.0 dS·m^-1의 범위로 배지 종류별 큰 차이를 보이지 않았으나, 정식 6개월 후에는 다소 높아져 2.2 ~ 2.4 dS·m^-1의 범위로 나타났다. 재배 2년 후 배지 내 EC는 암면배지가 2.3 dS·m^-1, 플로랄폼 배지가 2.7 dS·m^-1, 코이어 배지가 2.5 dS·m^-1의 수치를 나타내어 재배 기간이 경과함에 따라 축적되는 무기염류도 증가(Van Iersel, 1999)함을 볼 수 있었다. 이는 phenolic foam 배지를 이용한 파프리카 플러그묘 생산 시험에서 사용일수 증가에 따른 배지의 EC 증가를 보고 한 Park et al. (2012)의 결과와 같은 결과로 대부분의 원예작물에서의 생육 적합 EC인 1.25 ~ 2.25 dS·m^-1(Dole & Wilkins, 1999) 보다는 다소 높은 수치였으나 EC 상승으로 인한 생육억제(Aljibury & May, 1970) 증상은 관찰되지 않았다.

 정식 후 배지사용 기간에 따른 비료함량은 Table 1과 같다. 장미 재배 2년 후는 정식 3일 후에 비해 T-N함량은 배지종류에 관계없이 증가하는 경향이었으며, 플로랄폼 배지에서의 TN의 함량이 높은 것으로 나타났다. Uronen (1995)은 공급양액 중 작물에 의한 질소 흡수 비율은 57 ~ 67%에 불과하며 나머지 33 ~ 43%는 배액으로 배출된다고 하여 비료의 과잉투여를 보고한 바 있는데 본 실험에서 나타난 플로랄폼 배지에서의 양분 과잉은 식물의 양분 흡수특성(Wolt, 1994)과 수분배출량의 차이에 기인한 결과(자료미제시)라고 생각되었으며, 효과적 장미생산을 위해서는 배지의 물리성과 화학성을 정확히 파악하여 배지에 적합한 배양액관리와 급액관리를 할 필요(Lee, 1997)가 있을 것으로 판단되었다. P₂O₅ 함량은 암면과 플로랄폼 배지에서는 증가하는 경향이었으나 코이어 배지에서는 다소 감소하였다. K₂O의 경우 암면배지 및 코이어배지에서는 크게 감소하는 결과를 얻을 수 있었으나, 플로랄폼 배지에서는 증가하는 것으로 나타났다. CaO의 함량은 암면배지에서는 감소하였고 플로랄폼 배지에서는 증가되었으며, 코이어 배지에서는 다소의 증가는 있었으나 증가의 폭은 크지 않았다. MgO 역시 CaO의 함량 변화와 마찬가지의 결과로 암면배지에서는 감소를, 플로랄폼 배지에서는 증가하였다. 이처럼 플로랄폼 배지에서의 염류집적은 배액량이 공급양액의 15~25%로 관리되어야 배지 내 염류집적을 최소화(Schon & Compton, 1997) 할 수 있음을 감안 할 때, 플로랄폼 배지의 수분배출량 저하에 기인한 원인이라 이해되었으며, 장미 양액 재배 시 플로랄폼 배지의 효과적 사용을 위해서는 밀도의 완화와 배출량 증가가 선행되어야 할 것으로 판단되었다.

Table 1. Change of chemical composition of rockwool, floral foam and cocopeat media in hydroponic culture of Rosa hybrida.

장미 삽목, 발근 및 재배실험

 삽목 후 50일의 삽목 재료별 발근 상황은 Fig. 2와 같다. 근수는 암면에 비해 플로랄폼과 코이어 배지 삽목시 발근수가 많았으나 스폰지 삽목의 경우 발근수의 현저한 감소가 있었다. 스폰지 배지에서 나타난 생육 불량은 지나치게 통기성이 높고 보수력이 낮은 스폰지의 특성 때문으로 생각되었다. 근장의 경우에는 5.7 ~ 10.8 cm의 범위로 차이가 없었으나, 코이어와 플로랄폼 배지 삽목시 다소 길게 나타났다. 미발근율은 스폰지 삽목시 높았으며 코이어 배지 삽목시에도 발근율이 저조하였다. 고사율 또한 암면과 플로랄폼 배지 삽목시에는 발견할 수 없었으나, 스폰지 및 코이어 배지 삽목시 발생량이 증가하였고 스폰지 배지 삽목시 고사율 발생이 특히 많았다. 장미 삽목 발근에는 적정온도(Hartman et al., 1990)와 환기 정도, 계절 등(Chung et al., 1998)에 따라 다르게 나타나는데, 본 실험에서 나타난 배지별 발근율의 차이는 삽수 절단면 밀착에 관여하는 배지의 치밀도와 배지 내 보습력 및 온도 등 미세한 배지 내 환경의 차이에 기인된 결과로 해석되었다.

Fig. 2. Effect of media on root number, root length, non-rooting and mortality of Rosa hybrida ‘Suryeo’. Data were investigated on 50 days after cutting. Vertical bars represent standard errors.

장미 재배실험

 배지종류별 절화품질을 보면(Table 2) 절화장은 암면배지 사용시 다소 크게 나타났다. 그러나 화고와 화폭은 4.0 ~ 4.3 cm와 9.8 ~ 10.2cm의 범위로 차이가 없었다. 꽃잎수의 경우에는 코이어 배지 재배시 다소 적은 결과를 볼 수 있었다. 그러나 화중은 14.9 ~ 15.5 g의 범위로 배지종류별 차이를 볼 수 없었다. 절화수는 126 ~ 132(m²/년)로 유의적 차이가 없었으며 개화소요일수 또한 암면과 플로랄폼 및 코이어 배지종류 별 차이를 볼 수 없었다. 이상의 실험 결과를 볼 때 장미 양액재배시 기존 사용하고 있는 암면이나 코이어의 대체 배지로서 플로랄폼 배지의 대체 가능성이 확인되었다.

Table 2. Effect of medium on growth in hydroponic of ‘Suryeo’.

 그러나 차후 장미 양액재배 배지로서의 효과적 사용을 위해서는 밀도, 수분의 흡,배수력 및 배지 특성에 따른 양액관주 주기 등 좀 더 세부적이고 폭넓은 실험이 이루어져야 될 것으로 판단된다.

적 요

 장미 재배시 플로랄폼 배지의 사용 가능성을 알아보기 위해 시험한 결과 배지별 pH 변화의 경우 초기 재배시에는 5.6 ~ 6.2의 범위로 안정적이었으나, 2년 재배 후에는 배지 종류에 관계없이 4.7~5.1의 범위로 산성화 되는 경향이었다. EC의 경우 관수직후에는 암면 배지나 플로랄폼 배지에 비해 코이어 배지에서 높았으나, 2년 재배 후에는 암면 배지에서는 2.3 dS·m^-1이었으며 코이어 배지는 2.5 dS·m^-1 및 플로랄폼 배지는 2.7 dS·m^-1로 나타났다.

배지별 이온 축척량의 경우 암면 배지는 질소의 함량만 증가 하였을 뿐 기타성분은 감소하는 추세였고 플로랄폼 배지의 경우에는 대부분의 비료성분이 증가되었다. 그러나 코이어 배지에서는 질소, 칼슘이 증가되었고 인산, 칼륨 및 나트륨 성분은 감소되었다. 장미 삽목 후 배지별 발근율은 플로랄폼 >암면 >코이어 배지 순이었다. 장미 생육의 경우, 절화장은 암면배지에서 컸으나 화고, 화폭 및 절화수량은 배지별 차이가 없었다. 전체적으로 볼 때 장미 양액재배 시 암면배지와 코이어배지는 플로랄폼 배지 사용과 유사한 생육을 보였다. 이는 기존 사용 배지인 암면배지와 코이어배지를 플로랄폼 배지로 대체할 수 있을 것이다. 

사 사

 본 연구는 농촌진흥청 지역농업 특성화 기술사업(과제번호:PJ007274)의 지원에 의해 이루어진 것임.