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 참깨는 1987년까지만 해도 국내 재배면적이 94천 ha 이었으나 2012년 현재 25천ha에서 9,700톤이 생산되어 국내소비량의 10.7%만을 자급하고 있다. 참깨는 생산비 중 노력비가 64%를 차지하고 있어 노력비 절감이 국제 경쟁력을 키우는 핵심적인 요건이 된다고 할 수 있다. 노력비 절감을 위해 비닐피복 기계화 일관작업 체계에 관한 연구(Kang et al., 1997)와 종자과립으로 파종작업을 개선한 연구(Kim et al., 2011) 등이 있다.

 종자과립 기술은 노동력 절감에 의한 작물생산성 향상에 크게 기여하고 있다. 크기가 작고 가벼운 참깨 종자를 과립화하여 파종하면 종자가 커지기 때문에 파종하기 쉽고 적량 파종이 가능하게 되어 솎음노력이 크게 절감된다(Kim et al., 2011).

 과립종자를 상업화하기 위해서는 어느 정도의 저장기간이 필요하다. 그래서 저장기간 중의 종자활력 손실을 최소화할 수 있는 과립조건과 안전 저장조건을 규명할 필요가 있다.

 고온다습에서 완전하게 종자를 저장하기 위해 West 등(1985)은 콩에 polyvinyl acohol외 3종의 polymer를 코팅하였던 결과 상대습도 100%에서도 흡습방지 효과가 탁월함을 보고한 바 있다. Hwang(1991)은 ethyl cellulose를 코팅하면 과습한 토양 조건에서 과다수분흡수에 의한 콩 종자의 부패를 막고 포장 출현율을 향상시킬 수 있었다고 하였다. Lee와 Burris(1994)은 대두 종자에서 polymer 코팅 시 코팅재료에 따라 수분흡수를 저지하는 정도가 다르다고 하였다.

 이 연구에서는 참깨 과립종자의 안전한 저장방법을 규명하기 위하여 저장고의 온도를 4, 15, 25℃로 하고 상대습도를 40, 60, 80%로 달리하여 1개월 간격으로 4개월간 저장기간별로 종자의 수분함량 및 활력유지 정도를 비교한 바, 과립종자의 저장수명을 연장시킬 수 있는 과립재료와 저장 온도 및 상대습도 조건을 규명하고자 하였다.

재료 및 방법

1. 공시재료

 시험에 사용된 참깨 종자는 경상대학교 연구농장에서 생산되어 실내 발아율이 98% (포장 출현율이 80%) 정도 되는 ‘수원깨’ 품종으로 4℃의 저온실에 밀봉 보관하면서 사용하였다.

2. 처리내용

가. 과립종자 제조

 1) 과립재료 :사용한 재료는 점토(clay), 질석(vermiculite), 피트모스(peatmoss), 활석(talcum) 4종류였다. 연못에서 채취하여 건조 후 60 mesh로 분쇄한 점토, 시중에서 구입한 캐나다산 Floratorf로서 건조 후 100 mesh로 분쇄한 피트모스와 원예유기물 흡착제 실버그린인 질석, 시중에서 구입한 활석을 사용하였다. 과립에 사용한 접착제는 수용성으로 PVA(polyvinyl alcohol, Shinyo Pure Chemicals Co., LTD., S.P.C. GR) 2.0%를 사용하였다.

 2) 과립제조방법 : 시험에 사용된 과립제조기는 자체 제작하여 사용하였으며(Kim & La, 2000), 과립종자의 크기는 10 ml 종자 당 수용성 polymer 40 ml와 과립재료 100 ml씩으로 과립화하여 원래 참깨 종자 크기의 7배 크기(4.0 mm)가 되게 하였다. 그 밖의 과립제조는 Kim(2004)의 방법에 따랐다. 과립물질 2~3 종류를 다른 비율로 순차적으로 중복과립(double pelleting)하여 최종적으로 과립종자의 크기를 참깨 종자 크기의 7배(4.0 mm)가 되게 하였다. 무처리와 점토 +질석(1 : 2), 점토 +피트모스 +활석(1 : 1 : 3), 활석 단독의 4처리를 두었다.

나. 저장조건

 1) 온도조건 : 4, 15, 25℃로 다르게 처리하였다.

 2) 습도조건 : 상대습도는 Forney과 Brandl(1992)의 방법에 따라 글리세롤과 물을 혼합하여 40, 60, 80%로 조절하였다.

 3) 저장기간 : 저장 1개월 간격으로 저장하여 4개월간 실시하였다.

다. 조사방법

 1) 수분함량검사 : 무처리 종자는 과립 처리되지 않은 순 종자상태로 다른 과립 처리된 종자의 과립 시 수분 처리 정도로 수분 처리 후 원래 상태의 수분함량에 도달할 때까지 실온에서 음건시킨 종자이다. 과립종자는 과립재료별로 달리 과립화하였으며, 과립물질을 포함한 상태로 수분함량을 측정하였다. 수분함량의 측정은 ISTA방법(2007)에 따랐다.

 2) 활력검사 : 종자의 활력검사는 직경 8㎝의 소형 플라스틱 용기 내에 담긴 사질양토의 수분 함량이 70%로 고르게 분포하도록 25℃의 인큐베이터에 72시간 보관한 후 종자 100립씩을 4반복으로 하여 파종한 후 동일한 토양으로 복토하였다. 파종 후 수분이 증발되지 않도록 뚜껑을 덮었다. 파종 후 발아온도는 25℃로 하여 9일째 발아율을 조사하였다.

라. 통계분석

 시험성적은 Duncan의 다중검정(DMRT)을 하였는데, 이는 MSTATC package(1993)를 사용하였다.

결과 및 고찰

1. 과립재료, 저장환경 및 기간에 따른 종자수분함량의 변화

 과립종자의 수분함량 측정에서 과립물질을 포함한 종자의 수분함량이므로 참깨 순종자의 수분함량과는 엄밀히 보면 다를 수 있다. 그러나 이 연구에서는 과립재료의 차이에 따른 저장 중의 종자활력평가를 목적으로 과립종자의 수분함량을비교하였음을 밝혀둔다.

 저장 중 종자활력과 관계가 깊은 종자수분 함량의 변화는 Fig. 1과 같다. 무처리 종자의 수분함량이 가장 높게 나타났다. 이는 과립재료가 포함되지 않았기 때문인 것으로 사료된다. 점토 단독처리이거나 점토성분이 함유된 과립에서는 수분함량이 많았고, 활석처리에서는 종자수분함량이 가장 낮게 나타났다. Min과 Lee(1983)도 점토가 다른 과립재료보다 수분흡수 속도가 가장 빨랐다고 보고한 바 있다.

Fig. 1. Effect of relative humidity(RH) and temperature on seed moisture content of pelleted sesame seeds stored for different duration. (A: non-pelleted, B: pelleted with clay(1) + vermiculite(2), C: pelleted with clay(1) + peatmoss(1) + talcum(3), D: pelleted with talcum). Vertical bars represent standard errors of the means.

 저장온도가 4℃로 낮고, 상대습도가 40%로 낮을 때에는 저장기간이 경과할수록 무처리나 나머지 3처리 모두 종자의 수분함량이 낮게 나타났다. 상대습도가 60%일 때는 4처리 모두 저장온도와 무관하게 저장기간이 경과할수록 종자수분함량이 완만하게 감소하였다. 그러나 상대습도가 80%일 때는 4℃에서 15℃와 25℃일 때보다 종자수분함량이 높게 나타났다. 저장 3개월째는 종자수분함량이 가장 높았으며 이때 발아율도 극히 저조하였는데, 이는 부패립이 증가한데 기인된 것으로 해석된다(Fig. 2).

Fig. 2. Effect of relative humidity(RH) and temperature on percent germination of pelleted sesame seeds stored for different duration. (A: non-pelleted, B: pelleted with clay(1) + vermiculite(2), C: pelleted with clay(1) + peatmoss(1) + talcum(3), D: pelleted with talcum). Vertical bars represent standard errors of the means.

 저장 1개월째까지는 종자수분함량은 저장온도가 높을수록 낮아지다가, 1개월 이후부터는 거의 수분평행상태에 도달하였고, 상대습도가 40%에서 80%로 높아질수록 종자수분함량이 많아지는 경향을 보였다. 1개월 이후부터는 저장온도 및 저장고의 상대습도가 높아질수록 종자수분함량이 높게 지속되었다. 이는 종자수분함량이 감소-평행-증가가 퇴화과정에서 나타나는 종자수분함량의 변화로 보아야 할 것 같다. 저장 2개월 이후의 종자수분함량은 40%와 60%의 상대습도 조건하에서 감소하나 80%에서는 거의 평행상태를 유지하거나 활석의 경우 약간씩 증가하는 추세였다.

 저장온도보다는 저장고의 상대습도가 종자의 수분함량에 더 크게 영향을 주는 것으로 보인다(Robert, 1972).

2. 과립재료, 저장환경 및 기간에 따른 종자활력

 과립재료 및 저장조건의 차이에 따른 포장 발아율은 Fig. 2에 나타내었다. 무처리와 3가지 다른 조합으로 제조된 과립종자를 각기 다른 온·습도 조건으로 저장하기 전의 발아율은 각각 65%, 64%, 70%, 78%였다. 그러나 저장 1개월 후부터는 무처리에서보다 과립화된 것이 저장 후 종자활력이 높았는데, 이는 과립물질에 의하여 종자의 함수량이 무처리에 비해 상대적으로 낮은데 기인된 것으로 해석된다. 또한 발아할 때 종자는 과립물질이 보유하고 있는 수분과 더 잘 접촉할 수 있기 때문으로 생각되며, 종자의 수분이용성이 일반토양보다 과립물질이 더 용이하다는 점을 시사하고 있다. Scott(1989)는 목초종자에서 코팅되지 않은 것에 비해 코팅종자가 발아율이 낮았지만, 포장발아에서는 별 차이가 없었다고 하여 이는 삼투압의 영향인지는 확실치 않다고 보고한 바 있다. 점토 +피트모스 +활석 조합에서 저장 후 종자활력이 가장 높았는데, 25℃, 80%의 상대습도 조건에서도 저장1개월까지는 활력저하가 거의 없었다. 점토 +피트모스 +활석 조합에서는 저장 1개월째 활력이 66 ~ 88%를 나타내어 다른 과립재료에 비해 활력이 높았고 70 ~ 88%를 보이는 저장온도 15℃가 가장 활력이 높았다

 무처리보다 시험에 사용된 3가지 방법으로 과립화하였을 때 저장 후 활력이 높게 유지되었다. 과립화하지 않은 경우 저장기간이 길어질수록 활력저하가 급격히 나타났으며, 저장고의 상대습도가 높아질수록 그 정도가 현저하였는데, 15℃에 저장 시 그 차이가 뚜렷함을 알 수 있다.

 4℃와 15℃에 저장할 경우 종자의 저장 후 활력은 점토+질석 조합에서는 3개월, 점토+피트모스 +활석 조합에서는 2개월, 그리고 활석 단독처리에서는 1개월까지는 50% 이상의 활력을 유지 가능하다고 판단된다. 그러나 저장온도가 25℃로 높아질 경우 점토+질석 조합에서는 2개월, 점토+피트모스+활석 조합과 활석 단독처리에서는 1개월까지는 50%이상의 활력을 유지 가능하다고 판단된다. 저장 1개월째에는 점토 +피트모스 +활석 조합에서 70%이상의 높은 활력을 보였으나, 저장 2개월째에 25℃일 때는 저장고의 상대습도와 무관하게 발아율이 22%로 급격히 감소하였다. 그리고 과립종자를 4개월이상 저장하는 것은 종자활력유지가 어려워 보인다. Fig. 1과 Fig. 2에서 보는 바와 같이 저장온도보다 상대습도가 저장종자의 활력유지에 더 크게 영향하는 것으로 보인다. 저장 1개월째 저장온도 간에만 유의성이 인정되지 않았다(Table 1). Harrington(1973)이 온도와 상대습도가 다 같이 종자의 수명에 영향을 끼치지만, 상대습도를 낮게 하여 종자의 수분함량을 낮추는 것이 저장고의 온도를 낮추는 것 이상으로 중요하다고 한 것과 일치는 현상으로 보인다.

Table 1. Analysis of variance of data from germination experiment on sesame seeds pelleted with different coating materials and stored at different temperature and relative humidity. Germination was counted at 9 days after planting.

 종자활력검사결과를 종합해보면 과립종자를 50%이상의 활력을 3개월 이상 유지하기 위해서는 점토+질석으로 과립화할 경우 15℃이하이면서 상대습도 80%이하로 저장하면 되지만, 25℃로 저장온도가 높아지게 되면 2개월까지만 가능해 보인다. 점토+피트모스+활석으로 과립화할 경우 15℃이하이면서 상대습도 80%이하의 조건이면 2개월까지는 저장이 가능해보이나 25℃일 경우에는 1개월까지만 가능해보인다. 활석으로 과립화할 경우 25℃이하이면서 상대습도 80%이하일 경우 1개월까지만 가능할 것으로 보인다. 점토+질석의 조합으로 과립화하였을 때 종자의 저장수명이 가장 긴 것으로 나타났다. 발아실험 결과 불량환경, 즉 고온과 다습한 조건일 때 무과립보다 과립은 종자의 퇴화를 지연시킬 수 있다고 사료된다. Miller와 Bensin(1974)는 종자의 종류나 코팅재료에 따라 발아 시 산소공급 정도, 기계적 장해 등에 미치는 영향이 다르다고 하였다.

 무처리 종자가 과립종자보다 발아율이 낮았으며, 과립종자의 경우 저장일수가 경과할수록 발아율은 급감하였다. 이는 저장일수가 경과할수록 종자세의 저하가 종자활력저하에 앞서 일어남을 보여주고 있다(Fig. 2). Lee 등(1983)도 담배종자에서 코팅종자가 무처리보다 발아율이 양호하다고 하였는데, 이는 코팅물질의 함수능력이 커서 적정수분 유지에 의한 것으로 보았다.

 과립재료 및 저장조건의 차이에 따른 습도 3처리 × 온도 3처리 × 과립재료 4처리, 전체 36개 처리 간 종자활력을 저장 기간별로 나누어 유의성 검정을 실시한 결과는 Table 1과 같다. 저장전의 활력은 과립재료 간에만 1% 수준에서 차이가 있었다. 저장 1개월 째 활력은 저장온도 간에는 차이가 인정되지 않았으며, 과립재료 ×습도 간에는 5% 수준에서, 그 밖의 처리에서는 모두 1% 수준에서 유의성이 인정되었다. Fig. 2에서 보는 바와 같이 저장 1개월째와 2개월째에 처리 간 활력 차이가 큼을 알 수 있는데, 이는 Table 1에서 저장 1개월 째LSD 1% 수준 값이 7.418, 저장 2개월 째 LSD 1% 수준 값이 8.636으로 3, 4개월 저장기간 보다 차이가 큼을 알 수 있다. 저장 2개월 째 활력은 과립재료 x 습도 간에는 5% 수준에서, 그 밖의 처리에서는 모두 1% 수준에서 유의성이 인정 되었다. 저장 3개월 째 활력은 처리 간에 모두 1% 수준에서 유의성이 인정 되었으며, 저장 4개월째에는 저장온도 x 습도 간에 5% 수준에서, 그 밖의 처리에서는 모두 1% 수준에서 유의성이 인정 되었다. 과립재료 및 저장조건의 차이에 따른 습도, 온도, 과립재료별 활력 차이는 저장 1 ~ 3개월에서 크게 나타남을 알 수 있다.