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• 1. 서 언
• 재료 및 방법
• 시험재료
• 퉁퉁마디의 염농도 및 온도별 발아율 조사
• 퉁퉁마디의 염농도별 생육특성 조사를 위한 양액재배
• 질소시비량에 따른 퉁퉁마디의 생육특성
• 신간척지에서 퉁퉁마디 재배시 질소시비 효과
• 결과 및 고찰
• 퉁퉁마디의 염농도에 따른 발아율
• 퉁퉁마디의 염농도별 생육특성 조사를 위한 양액재배
• 질소시비량에 따른 퉁퉁마디 생육특성
• 신간척지에서 퉁퉁마디 재배시 질소시비 효과
• 사 사

1. 서 언

염생식물이란 갯벌이나 간척지 인근의 염분이 함유된 토양 즉 바닷물과 인접한 염습지 등에서 자라는 일년생 또는 다년생 식물을 말한다(Flowers et al., 1986). 우리나라에서는 주로 서해안과 남해안의 갯벌이 넓게 펼쳐진 지역에서 다양한 종류가 자생하고 있다. 그 동안 대부분의 염생식물은 해안가에서 자생하는 잡초 정도로 인식되어 이용가치에 관한 연구가 거의 시도되지 않았다. 

최근 국내외의 염생식물에 대한 연구는 주로 해안가에 자생 및 분포 특성이나 혹은 NaCl 등 염에 따른 생리 반응에 관한 연구가 이루어져 왔다. Yang(1999)은 전남 해안지역에 분포하는 폐염전의 염생식물 군락에 대하여 연구하였다. Park et al.,(2000)은 태안반도 갯방풍의 생태적 특성 연구를 하였으며, Nam et al.(2007)은 나문재, 해홍나물, 퉁퉁마디 등의 염분농도에 따른 생장반응 연구를 하였다. 국외에서는 주로 염생식물의 내염성 기작 연구를 통해 내염성 작물 개발에 이용하려는 연구가 수행되고 있다(Wang et al., 2007; Edward et al., 1999). Edward et al.,(1999)은 염생식물의 내염성과 작물화 가능성을 보고하였는데, 이들은 채소, 사료, 그리고 유지작물로 개발이 가능한 것으로 보고 있으며, 유지작물로 가능한 Salicornia bigelovii는 oil 함량 28%, 생산량이 2 t/ha에 이른다고 보고하였으며, 이들 염생식물을 염류 농업 폐수의 재활용 및 염류토양 이용에 활용하려는 연구를 하고 있다. 

그러나 최근 우리나라에서는 퉁퉁마디 및 갯개미자리가 식물성소금 등 가공식품 재료 및 겨울철 나물채소로 농가의 소득자원으로 이용됨으로써 해안가의 염생식물에 대한 관심이 높아지고 있으며, 이에 따라 퉁퉁마디 등 염생식물의 기능성에 대한 연구가 국내에서 점차 확대되고 있다. Jo et al.,(2002)은 퉁퉁마디의 약리 효과를 검증한 결과, 퉁퉁마디 추출액이 동맥경화 고지혈증, 지방간 예방 효과가 있다고 보고하였으며, Jung et al.,(2008)은 퉁퉁마디 분획물을 가지고 in-vitro 실험을 통해 암세포 성장억제와 quinone reductase 활성 유도효과 실험을 수행하였다. 이러한 효과 등이 알려지면서 퉁퉁마디의 경우 제품개발을 위한 연구도 이루어 졌는데 퉁퉁마디를 이용한 화장품 소재 개발, 기능성 음료 개발, 요구르트 첨가 효과 연구 등이 이루어져 왔다(Ahn et al., 2001; Lee et al.., 2002; Jo et al., 2002). 

퉁퉁마디 등의 염생식물은 새만금간척지 등 염류토양에서 재배될 수 있는 농가의 신부가가치 자원으로 매우 가능성이 높은 식물이다. 그러나 이들 염생식물은 아직 대중화되어 있지 않으며, 또한 신소득작물로 활용하기 위해서는 작물로써 개발 시킬 필요가 있다. 즉 품종개발을 통하여 작물화 하고, 재배법을 확립하여 안정적인 생산 및 소비가 확립되어야 한다. 염생식물 재배에 대한 연구는 Jo et al.,(2002)이 퉁퉁마디를 대상으로 신안의 폐염전에서 토양염분 및 시비 조건에 따른 생장 및 발아특성 실험을 하였다. 그러나 현재 재배되고 있는 퉁퉁마디 등의 염생식물도 표준재배법이 확립되어 있지 않아 유용 염생식물의 표준재배법 개발이 시급하며, 토성, 토양염분 함량, 수분 등 생육환경이 다른 간척지토양에서 퉁퉁마디를 재배하기 위해서는 보다 많은 연구가 더 필요하다. 

본 연구는 우리나라에서 재배 생산되고 신소득 작물로 이용되고 있는 염생식물 중 퉁퉁마디에 대한 염농도별 생육특성을 조사하고 간척지 토양에서 질소시비량을 구명하여 앞으로 간척지의 신부가가치 작물을 개발하는데 활용할 수 있는 기초자료를 얻고자 수행하였다. 

재료 및 방법

시험재료

본 시험에 사용된 염생식물은 퉁퉁마디를 대상으로 하였으며 신안군 증도면에서 재배되고 있는 퉁퉁마디 종자를 2009년 봄에 분양 받아 발아율조사와 온실재배 실험을 하였다. 또한, 새만금 간척지에 자생하는 퉁퉁마디를 2009년 11월에 채종하여 국립식량과학원 간척지농업연구포장(전북 부안군 계화면 새만금간척지)에서 2010년에 생육시험을 실시하였다. 

퉁퉁마디의 염농도 및 온도별 발아율 조사

퉁퉁마디는 대표적인 염생식물인데, 발아를 위하여 적정 염농도와 적정 발아온도를 알아보고자 페트리디시에 여과지 2장을 깔고 각각 0, 0.5, 1.0, 3.0%의 NaCl 용액을 10 ml 씩 처리하고 종자를 침지하였다. 준비된 페트리디시를 항온기에 넣은 후 발아온도 10, 20, 30℃에서 24시간 광을 조사하여 각각 3반복 실험하였으며, 15일간 발아율을 조사하였다. 

퉁퉁마디의 염농도별 생육특성 조사를 위한 양액재배

퉁퉁마디의 염농도에 따른 생육특성을 구명하고자 Hoagland액에 소금을 첨가하여 NaCl 0, 50, 100, 200, 300, 400, 500 mM수준으로 처리하였다. 온실에서 수족관용 펌프로 산소공급을 하면서 수경재배하였고, 급격한 pH 및 EC의 변화 방지를 위해 1주일 간격으로 양액을 교체하였다. 파종 후 3주간 상토에서 발아 입모 시킨 후 양액 배드에 이식하여 재배하였으며, 파종 후 2개월에 초장 및 생중 등 생육조사와 무기이온 및 주요성분 함량을 측정하였다.

Table. 1. Ingredients of Hoagland solution.

질소시비량에 따른 퉁퉁마디의 생육특성

포장에서 작물을 재배하기 전에 생육특성을 확인하고자 온실 포트에서 퉁퉁마디를 재배하였다. 새만금간척지에서 채취한 토양을 포트에 채운 후 작물을 재배하였고 시험에 사용된 토양의 화학적 특성은 Table 2와 같다. 3L용량 사각 PVC 포트에 토양을 3 kg 씩 넣은 후 각각의 포트에 비료를 전층 시비하였다. 질소처리는 20% 요소를 이용하여 각각 0, 5, 10, 15 kg/10 a 수준으로 하였으며, 인산과 가리는 용성인비와 황산가리를 이용하여 10 kg/10a 수준으로 처리하였다. 6월에 퉁퉁마디 종자 0.3 g을 파종한 후 3개월 동안 2주 간격으로 초장 및 분지수 등 퉁퉁마디의 생육을 조사하였다. 

Table. 2. Soil chemical properties of Saemangeum soil.

신간척지에서 퉁퉁마디 재배시 질소시비 효과

새만금간척지에서 2010년에 6월 하순에 5 cm 미만으로 자란 퉁퉁마디를 이식하여 질소시비량에 따른 생육특성을 조사하였다. 질소시비량은 0, 7, 9, 12, 15 kg/10 a, 5수준으로 처리하였으며, 인산과 가리는 용성인비와 황산가리로 각각 10 kg/10 a 수준으로 일괄 처리하였고, 질소비료의 시비는 기비 50%, 추비 50% 수준으로 분시하였으며, 작물 생육 및 생체량의 변화를 조사하였다. 

결과 및 고찰

퉁퉁마디의 염농도에 따른 발아율

염농도에 따른 퉁퉁마디의 발아율(Fig. 1)을 보면 NaCl 0 ~ 3% 처리에서 70 ~ 94%를 나타내었다. 염농도별 발아율을 살펴보면, NaCl 1% 처리까지는 모든 온도조건에서 발아율이 우수하였으며 NaCl 3% 처리에서는 발아율이 다소 감소하는 것으로 나타났다. 온도조건별 발아율은 온도 조건이 10℃에서는 발아가 서서히 이루어져 15일차에 최대의 발아율을 나타내었으며, 20℃는 5일, 30℃에서는 2 ~ 5일 사이에 최대 발아율을 나타내어 온도가 높아질수록 빠른 발아속도를 보였다. 또한 NaCl 1% 이하의 처리구에서는 온도조건이 높을수록 발아율이 증가한 것으로 나타났으며, NaCl 3% 처리에서는 반대로 온도가 낮을수록 발아율이 높은 것으로 나타났다. 본 실험에서는 발아정도는 차이가 있었으나 NaCl 0 ~ 0.5% 저염조건 및 20 ~ 30℃의 고온에서 퉁퉁마디의 발아상태가 좋았다고 보고한 Jo et al.,(2002)의 결과와 비슷하였다. 

Fig. 1. Effect of temperatures and salinities on the germination rates of Salicornia herbaecea

퉁퉁마디의 염농도별 생육특성 조사를 위한 양액재배

퉁퉁마디는 바닷가나 염습지에 자생하는 대표적인 염생식물이다. 따라서 NaCl 등의 염이 퉁퉁마디의 생육에 큰 영향을 미칠 수 있으므로 염농도에 따른 퉁퉁마디의 생육특성을 조사할 필요가 있다. 퉁퉁마디 생육의 적정 염농도를 구명하기 위해 Hoagland액에서 NaCl 0, 50, 100, 200, 300, 400, 500mM 7수준으로 실험하였다. 양액재배에서 퉁퉁마디의 생육은 NaCl 0mM처리구는 생육이 저조하여 파종 1개월 이후에 고사하기 시작했고, NaCl 500 mM까지 전체적으로 생육이 양호하였다(Fig. 2). 이러한 결과로 볼 때 Flower et al.,(1977)이 Na가 염생식물에 필수 요소라고 보고한 것처럼 퉁퉁마디의 생육에 Na는 매우 중요한 성분으로 생각된다.

Fig. 2. The growth condition of Salicornia herbaecea by different salinities in hoagland culture medium.

양액재배 조건에서 염농도에 따른 퉁퉁마디의 생육 결과는 Table 3과 같다. 퉁퉁마디의 초장, 분지수, 생체중, 건물중은  NaCl 농도에 따라 유의성이 있었다. NaCl 200 mM에서 가장 생육이 좋았으며, NaCl 100mM과 NaCl 500 mM에서는 퉁퉁마디의 생육이 비슷하였다. 퉁퉁마디는 NaCl 500 mM을 초과하는 염농도에서도 생육할 것으로 생각된다. Khan et al.,(2001)은 퉁퉁마디(S. rubra)를 하우스에서 NaCl 0 ~ 1000mM까지 재배한 결과, NaCl 200mM에서 생체중이 가장 높았으며, NaCl 1000mM에서도 NaCl 200mM 대비 약 40%의 생체중이 나왔다고 하였다. 

Table. 3. Effect of salinities on the growth of Salicornia herbaecea in hoagland culture medium.

양액재배시 염농도별 퉁퉁마디의 무기성분 함량을 분석한 결과는 Fig. 3과 같다. 염농도가 높을수록 Na의 함량은 높아지는데 반해 Ca와 K과 같은 양이온은 함량이 낮아지는 경향을 보여주었다. Kim et al.,(2002)은 퉁퉁마디의 NaCl 농도에 따른 무기성분 흡수 실험 결과 NaCl 농도가 높아질수록 Na의 흡수가 증가하였고 Ca, P, K의 함량이 감소하는 경향을 보고하였으며, 이는 본 실험의 결과와 같았다. Flowers(1986)에 따르면 일부 염생식물은 Na 이온으로 K 이온의 역할을 한다고 보고하였는데, 퉁퉁마디의 경우 NaCl을 높은 함량으로 흡수보관하는 식물이므로 높은 농도의 NaCl이 존재할 때, 길항작용을 하여 Ca와 K이온의 흡수를 상대적으로 저해하는 것으로 판단되었다. 

Fig. 3. Effect of NaCl concentration on inorganic content of Saicornia herbaecea.

질소시비량에 따른 퉁퉁마디 생육특성

퉁퉁마디 생육특성을 알아보기 위해 온실 조건에서 질소시비량에 따른 실험을 실시하였다. 준비된 토양에 0.3g의 퉁퉁마디를 파종하였고, 5일 후부터 싹이 보이기 시작하였다. 그러나 발아된 싹이 생존하여 자란 초기입모율이 질소처리량이 높을수록 낮아지는 결과가 나타났으며, 특히 N 15 kg/10 a 처리구에서는 초기발아가 늦어지고 생육이 늦어지는 결과가 나타났다. 

이는 실험설계 시 비료시비를 전량 기비로 처리함으로써 작은 포트실험에 과량의 비료가 처리되어 퉁퉁마디의 생육에 영향을 끼친 것으로 판단되었다. 그러나 질소 무처리구의 발아 후 생존율은 높았으나 초장 및 분지수 등의 생육은 저조하였으며, 파종 후 생육이 진행될수록 질소시비량이 높은 처리구가 초장과 분지수가 증가하는 경향을 나타내었다(Fig. 4).

Fig. 4. Effect of nitrogen fertilization on the growth of Salicornia herbaecea.

실내 포트 파종 3개월 후 질소 처리별 생육 및 무기성분의 함량은 Table 4와 같다. 생육특성을 나타내는 초장은 3.8 cm증가하였으나, 분지수는 5.6개로 무처리에 비하여 7배 증가하였고, 생체중과 건물중은 무처리에 비하여 4.25 ~ 6배정도 증가하였다. 이는 질소비료가 퉁퉁마디의 분지수를 증가시키고 생체중을 증가시키는데 큰 영향을 주는 것으로 생각된다. 질소처리별 무기이온의 함량은 통계적인 유의성이 없었다. 

Table. 4. Effect of nitrogen fertilization on the growth and inorganic matter content of Salicorina herbaecea in the pot experiment.

신간척지에서 퉁퉁마디 재배시 질소시비 효과

신간척지에서 퉁퉁마디 재배를 위한 포장시험으로 새만금간척지에서 2010년에 6월 하순에 5 cm 미만으로 자란 퉁퉁마디 이식하여 질소시비량에 따른 생육특성을 조사하였다(Table 5). 

Table. 5. Effect of nitrogen fertilization on the growth of transplanted Salicornia herbaecea in Saemangeum reclaimed land

퉁퉁마디 재배에 질소비료의 첨가는 건물중을 증대시키는 효과가 있다고 하였다(David et al., 1983). 질소시비량이 증가할수록 무처리에 비하여 초장은 28% 분지수는 79% 증가하였으며 생체중과 건물중 또한 2배 이상 증가하였다. 즉, 10 kg 이상 시비하였을 경우 유의적으로 증가하였으나 인산을 비롯한 무기이온 함량 등은 실내 포트실험에서와 마찬가지로 유의적인 차이가 없었다. 

사 사

본 연구는 농촌진흥청 시험연구과제 ‘퉁퉁마디 안정생산을 위한 재배기술 체계 확립(PJ008757)’의 지원으로 수행되었습니다.