5..배과실품질.pdf2.01MB

 ‘신고’배(Pyrus pyrifolia Nakaii)는 국내 배 재배 생산량의 76.9%를 차지하는 주요한 품종이다(KREI, 2009). ‘신고’는 단과지 착생과 유지성이 좋은 수체로 재배관리가 쉬우며 단위면적당 수량 증대와 양호한 상온에서의 보구력과 저장성이 좋다. 그러나 ‘신고’배는 과실과 잎이 흑성병에 민감하여 과실수확량이 감소되는 원인이 되고 있다. 이에 봉지씌우기나 반비가림과 같은 시설재배를 하거나 흑성병에 강한 ‘황금배’나 ‘감천배’ 등의 품종을 재배하고 있다(RDA, 2013).

 배 가공업체는 가공용 배의 높은 구매비용과 공급의 불안정이 가장 큰 문제다. 이러한 원가 절감을 위해 왜화재배나 약제적과가 필요하며 병충해방제 약제살포 횟수의 감소와 봉지를 씌우지 않는 무대재배도 적극적인 검토가 필요한 것으로 판단하고 있다(RDA, 2011). 현재 일부 농가에서는 광촉매작용을 위해 TiO₂(Fujishima & Honda, 1972)가 함유된 비료를 살포하고 있는데, TiO₂는 균이나 바이러스 등을 산화분해 하고 광합성 작용을 촉진하여 채소의 품질을 증진시킨다고 하였다(Cui et al., 2013; Li et al., 2008; Zheng et al., 2007; Zhang et al., 2008). 국내에서의 TiO₂ 처리는 시설고추(Seo et al., 2011)를 제외하고는 미비하여 과수원예작물에 대해서는 금후 과학적 검증이 필요할 것으로 판단되었다. 또한 최근 농가에서 해충방제를 목적으로 이용량이 증가하고 있는 Kaolin은 고령토에서 추출한 자재로 미국에서 상품화 되었지만 농가에서는 이를 자가제조하여 살포하는데 현재 국내에서는 관련 시험결과가 거의 없는 실정이다. TiO₂나 Kaolin의 엽면 처리가 병충해 방제에 효과적이면서 고품질의 과실을 유지시킨다면 인공수분, 적과, 봉지씌우기등의 재배관리에 소요되는 비용과 흑성병 방제에 소요되는 비용을 절감하여 저가의 가공용 배를 생산하는데 도움이 될 것으로 판단된다. 또한 현재 급속도로 증가하고 있는 친환경재배 농가에 친환경 자재선택이나 자재를 이용한 경제적 가치에 대한 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단되어 본 연구에서는 무대재배와 살균방제를 목적으로 TiO₂와 Kaolin을 배나무에 엽면살포 하였을 때, 배과실 수량과 품질 그리고 흑성병방제에 어떠한 영향을 미치는 지를 조사하기 위하여 수행하였다.

재료 및 방법

1. 시험재료 및 처리내용

 시험장소는 전남 봉황 소재 전남대학교 부속농장으로 재식간격 6 × 7m인 Y자 수형 포장에서 13년생 ‘신고’배나무를 이용하여 2010년과 2011년에 시험 처리하여 2011년에 조사하였다. 병충해 방제는 Table 1과 같이 진행되었다. 배 개화기에 많이 발생하는 흑성병 방제를 위해 방제 초기는 관행방제구와 동일한 일정으로 살균제를 투입하였으며 5월 중순 이후에는 살균제의 투입을 제한하여 전체적으로 관행대비 절반수준의 방제횟수를 유지하였다. 시험처리는 이중봉지를 씌운 대조구를 관행재배구(Conventional)로 하였고, 봉지를 씌우지 않은 무대재배구에 TiO₂ 1.0%, 분말성 고령토인 Kaolin 10% 처리구를 두었고, 대조구를 포함한 처리구당 총 10주의 반복구를 설정하였다. TiO₂(ABC나노텍(주), 대전, 한국)와 Kaolin(ABC나 노텍(주), 대전, 한국)은 개화 후 31, 56, 92, 132일에 각각 처리하였다(Table 1).

Table 1. Summary of insect and disease protection program of ‘hosui’, ‘hwangkeumbae’, ‘niitaka’, and ‘kamcheonbae’ pear orchards in Naju in Chonnam in 2011.

2. 과실의 품질분석 및 과피흑변조사

 ‘풍수’와 ‘황금배’는 9월 중순에 수확하였고, ‘신고’와 ‘감천배’는 10월 상순에 수확하여 상품성 있는 과실을 선별하여 총 수량을 확인한 후 총 과실생산량을 계산하였다. 수확한 과실을 상온에서 1일간 보관하고 처리 나무 당 10과를 무작위로 선정하여 색차계(Minolta CR-300, Japan)로 Hunter value L 값을 측정하였다. L값은 과피의 밝기 정도를 나타내는 것으로 양(+)의 값이 높아질수록 과피색이 더 밝은 것을 의미하였다. 이후 과실의 과중과 당도 그리고 경도를 조사하였는데, 과중은 과경을 제거하고 전자저울(EK-4100i, Kbiz Co., Korea)로 측정하여 신선중으로 표시하였다. 과실의 경도는 과실 중앙부위의 과피를 얇게 제거한 후 5mm probe를 사용하여 물성측정기(CR-500DX-S, Sun Scientific Co., Japan)로 120mm/min 이동속도 조건에서 조사하였다. 과육 경도를 측정한 동일한 과실을 이용하여 과즙을 착즙하여 가용성 고형물함량은 굴절당도계(Atago 100, Japan)로 측정하였다. 과실의 산도는 fruit refracto-acidity meter(GML-706R, Korea)를 이용하여 조사하였다.

 총 페놀함량 분석은 Folin-Denis가 제시한 방법(Ribeiro et al., 2008)을 이용하여 과피 20 g에 80% 에탄올로 균질화하여 진공펌프로 감압 여과하여 50mL로 정용하였다. 정용된 시료 1mL에 10% folin-ciocalteu 시약 2mL를 첨가하여 실온에서 1시간 방치 후에 분광광도계(UV-2550, Shimadzu, Japan)로 750 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질로 chlorogenic acid를 사용하여 검량선을 작성 한 후 총 페놀함량을 구하였다.

 만개 후 120일에 각 품종에서 100매씩 신초 중간 부위 엽을 무작위로 채취하여 흑성병 발생률을 조사하였고, 한 엽당 발생된 병반 수에 따라 발병률(%)로 표시하였다.

3. 자료분석

 시험처리는 완전임의 배치법 3반복으로 시험구 당 10주를 배치하였고, 결과는 평균과 표준편차로 나타내었다.

결과 및 고찰

1. 과실생산량 비교

 관행재배구에서 ‘풍수’와 황금배’는 TiO₂와 Kaolin 처리구 보다 다소 높은 과실 중량을 보였다(Fig. 1). ‘신고’와 ‘감천배’는 관행재배구에서 각각 774 g, 704 g으로 TiO₂와 Kaolin 처리구보다 약 250 g 정도 더 무거웠으나 과실 수량은 품종에 상관없이 TiO₂와 Kaolin 처리로 크게 증가되었다(Table 2). Kaolin을 처리하면 백색가루가 수체 전면에 살포되어 나무에 해를 끼칠 수 있을 것으로 생각될 수 있으나, 서양배인 ‘Comice’ 품종에서 Kaolin시용 12년 첫 두해 동안은 영양생장이 오히려 증가한 것으로 나타났다(Sugar et al., 2005). 사과와 블랙베리나무의 엽에서도 Kaolin 처리로 한여름에 광합성이 증가하였는데, 이는 분말성 가루가 엽을 덮음으로서 엽온을 감소시킨 결과로 판단되었다(Priv et al., 2007). 한편 TiO₂처리는 식물체내의 광촉매와 광생물성작용을 증가시켜 식물의 생장과 발달을 향상시켰다고 하였다(Choy & Chu, 2005; Zheng et al., 2007). 이러한 TiO₂와 Kaolin 처리가 영양생장과 착과수 증가로 이어져 생산량 증가에 원인이 된 것으로 추정되었다(Fig. 2). 관행재배구의 1주당 생산량은 모든 품종에서 30 kg 미만으로 나타났고 TiO₂와 Kaolin 처리구에서 1주당 생산량은 평균 45 kg으로 나타났다. ‘감천배’의 TiO₂처리구에서 과실 생산량이 52 kg으로 가장 높았으나 ‘황금배’의 관행재배구는 22 kg으로 가장 낮았다.

Fig. 1. Average of fruit weight of the ‘Hosui’, ‘Hwangkeumbae’, ‘Niitaka’, and ‘Kamcheonbae’ pear trees as affected by foliar application of 1.0% TiO₂ and 10% Kaolin. Conv. = conventional.

Table 2. Fruit yield in ‘Hosui’, ‘Hwangkeumbae’, ‘Niitaka’, and ‘Kamcheonbae’ pear trees as affected by foliar application of 1.0% TiO₂ and 10% Kaolin.

Fig. 2. Marketable fruit production of the ‘Hosui’, ‘Hwangkeumbae’, ‘Niitaka’, and ‘Kamcheonbae’ pear trees as affected by foliar application of 1.0% TiO₂ and 10% Kaolin. Conv. = conventional.

2. 과실의 당도, 경도, 착색

 과실당도는 관행재배구가 처리구인 TiO₂와 Kaolin보다 ‘황금배’를 제외하고는 품종에 상관없이 더 높았다(Table 3). 서양배인 ‘Comice’ 품종에서 Kaolin 시용으로 과실 당도가 다소 감소하는 경향을 보였다(Sugar et al., 2005). Kwon et al.(2011)은 ‘신고’의 당도 감소 원인은 수량 증가로 과실의 크기가 작아져서 석세포 밀도가 증가한 것에 따른 것이라고 주장하였는데, 이에 근거하여 TiO₂와 Kaolin 처리로 평균 과중이 작아져서(Fig. 1) 당도 감소에 일부 영향을 끼친 것으로 추정되었다. TiO₂와 Kaolin의 처리구에 따른 당도의 차이는 없었으나 품종간 비교에서는 ‘감천배’가 다른 품종들보다 약 1˚Brix 정도 더 높은 11.5˚Brix의 당도를 보였다.

Table 3. Fruit soluble solids contents in ‘Hosui’, ‘Hwangkeumbae’, ‘Niitaka’, and ‘Kamcheonbae’ pear trees as affected by foliar application of 1.0% TiO₂ and 10% Kaolin.

 ‘풍수’와 ‘신고’의 과실경도는 처리 간 차이가 없었다(Fig. 3). ‘황금배’와 ‘감천배’의 경도는 TiO₂ 엽면살포구에서 각각 1.75 kg과 1.76 kg으로 관행의 1.44 kg과 1.46 kg보다 더 높았다. Kaolin 10% 처리는 관행과 비교하여 별다른 효과를 보이지 않았으며, 사과의 ‘Cripps Pink’와 ‘Royal Gala’ 품종에서도 Kaolin 처리가 경도에 별다른 영향을 끼치지 않았다고 하였다(Gindaba & Wand, 2005).

Fig. 3. Fruit firmness of the ‘Hosui’, ‘Hwangkeumbae’, ‘Niitaka’, and ‘Kamcheonbae’ pear trees as affected by foliar application of 1.0% TiO₂ and 10% Kaolin. Conv. = conventional.

 과실의 밝기를 나타내는 L값은 봉지를 씌운 관행재배구가 무대재배를 한 TiO₂와 Kaolin의 처리구 보다 높았다(Fig. 4). 이외에도 과피의 착색은 수관내부로의 투광량과도 관련이 있는데(Jung & Choi, 2010), TiO₂와 Kaolin의 처리에 의해 수체생장 증가와 과실 수량 증가는 투광량을 감소시켜 과피의 밝기 감소에 일부 원인이 된 것으로 추정되었다. 하지만 TiO₂와 Kaolin 처리에 의해 과실의 명암이 다소 낮더라도, 가공용배를 일정량 생산할 때에는 상품성에 별다른 영향을 끼치지 않을 것으로 판단되었다.

Fig. 4. L value of fruit skin color of the ‘Hosui’, ‘Hwangkeumbae’, ‘Niitaka’, and ‘Kamcheonbae’ pear trees as affected by foliar application of 1.0% TiO₂ and 10% Kaolin. Conv. = conventional.

3. 과실 페놀함량 비교

 TiO₂와 Kaolin 처리시 과피의 폴리페놀 함량이 관행재배구와 비교하여 모든 품종에서 약 1.5배 이상 높았다. 특히 ‘감천배’의 TiO₂처리가 520 μg/g 으로 가장 높았다(Fig. 5). 식물체는 일반적으로 병충해나 물리적인 충격이 오면 총페놀함량이 증가되는 것으로 알려져 있는데(Young et al., 2005), TiO₂와 Kaolin 처리가 무대재배를 한 과피에 직접적인 영향을 주어 폴리페놀 함량을 증가시킨 것으로 판단되었다. 유기농으로 재배 된 ‘신고’배 과피의 페놀함량이 531 μg/g으로 관행재배 508 μg/g 보다 높았는데, 이는 병충해 방제를 위한 친환경자재의 수회 살포가 페놀함량 증가에 일부 영향을 미치는 것으로 보고한 결과(Choi et al., 2010)와 유사하였다. 따라서 TiO₂와 Kaolin 처리에 의한 배 과실내의 폴리페놀함량 증가로 가공용배 생산뿐만 아니라 배의 기능성 측면에도 기여할 것으로 판단된다.

Fig. 5. Fruit peel phenolic compound of the ‘Hosui’, ‘Hwangkeumbae’, ‘Niitaka’, and ‘Kamcheonbae’ pear trees as affected by foliar application of 1.0% TiO₂ and 10% Kaolin. Conv. = conventional.

4. 흑성병 방제에 미치는 영향

 ‘신고’의 경우 본 시험에서도 흑성병에 민감한 것으로 나타났다(Table 4). ‘풍수’, ‘황금배’, ‘신고’ 에서 흑성병 방제율은 관행방제구가 높았으며, 신고 품종의 관행방제구가 TiO₂와 Kaolin과 비교했을 때 흑성병 방제율의 차이는 큰 것으로 나타났다. ‘감천배’에서는 TiO₂가 100% 방제율을 나타내었는데, 이는 흑성병에 저항성이 있는 ‘감천배’에 살균 효과가 있는 TiO₂ 처리가 흑성병 방제에 시너지 효과를 가져온 것으로 판단되었다. 기존 연구에서도 TiO₂ 처리에 의한 광촉매 작용의 증가로 오이작물에서 발생하는 곰팡이와 병원균을 크게 감소시켰다고 하였다(Cui et al., 2013; Li et al., 2008; Zheng et al., 2007; Zhang et al., 2008). ‘황금배’도 흑성병에 내병성이 있는 품종으로 알려졌으나 TiO₂ 처리에 대해서는 별다른 효과가 나타나지 않아 추후 관련 연구가 필요할 것으로 판단되었다.

Table 4. Scab incidence to leaf in the ‘Hosui’, ‘Hwangkeumbae’, ‘Niitaka’, and ‘Kamcheonbae’ pear trees in September as affected by foliar application of 1.0% TiO₂ and 10% Kaolin.

 관행재배는 보통 1, 2, 3차 적과를 하고 봉지씌우기를 하여 인건비가 과다하고 봉지도 한 매당 4045원 정도의 비용이 발생된다. 본 시험에서 이용된 TiO₂와 Kaolin 처리로 무대재배를 하면서 마지막 시기에 적과를 한번 함으로써 인건비와 봉지비용도 절감할 수 있을 것으로 판단되었다. 하지만 흑성병에 민감한 ‘신고’는 TiO₂와 Kaolin 처리는 별다른 방제 효과가 나타나지 않아 내병성이 있는 품종을 재배할 때만 처리 효과가 있는 것으로 판단되었다. TiO₂ 1.0% 처리가 무대재배를 했음에도 ‘풍수’, ‘황금배’, ‘신고’, 그리고 ‘감천배’의 과실생산량 증가나 과실 품질을 유지시키면서 흑성병 발생 억제(‘신고’제외)에 대하여 효과적인 처리라고 판단된다. TiO₂ 1.0% 처리(특히 ‘감천배’)는 무대재배로 경제적인 상승효과를 가져왔을 뿐만 아니라, 폴리페놀 함량도 증가시킴으로서 과실의 기능성 물질을 증가시켜 고품질 배 가공 생산에도 기여할 것으로 판단되었다.

사 사

 본 연구는 전남대학교 원예학과 배수출연구사업단과 대구가톨릭대학교 화훼원예학과의 지원에 의해 이루어진 것임.