고추 시설재배는 같은 장소에서 동일한 비료과 퇴비와 유 기자재의 과도한 투입으로 토양 양분의 불균형이 초래되고 있 다(Park et al., 2009). 최근 쌀 수급 안정을 위하여 논에 벼 이외 다른 작물재배가 가능하게 되어 고추 논재배가 확대되고 있다. 고추 논 재배는 다른 작물보다 소득이 높아 답전윤환지 에 도입하는 것이 적합하다.

고추 피복재배는 잡초방제, 토양수분 보존, 토양 지온을 상 승시키고 양분과 토양의 유실을 방지하며(Jung et al., 1985), 수량을 현저하게 증가시키기 때문에(Lee and Yoon, 1975), 다 양한 피복 재료가 이용되고 있다. 초창기에는 짚 등의 유기물 을 이용하여 피복 재배를 하여 유기물 공급과 피복 효과를 가 져왔으나, 사용이 불편하여 점차 배색필름, 흑색 PE 필름 등이 일반화 되었다. 필름은 수거 후 소각, 토양 매립 등으로 농경 지 오염과 농촌 경관이 심각하게 훼손되고 있어, 최근에는 비 닐 수거 노력 절감과 환경보전을 위해 생분해필름이 대두되고 있다. 생분해필름은 세균, 조류, 곰팡이, 박테리아 등 미생물에 의해 물과 이산화탄소, 메탄 등으로 완전히 분해되는 필름으 로 최근에 농업적 이용에 관심이 증가하고 있다.

일반적으로 논 토양은 밭 토양보다 유기물 함량이 높다. 화 학비료나 유기물 시용은 토양 화학성과 미생물 활성에 영향을 주는데(Clegg, 2006; Deenik, 2006), 유기물이 분해되는 과정 에서 수소이온이 분리되면서 dehydrogenase 활성은 증가한다 (Dinesh et al., 1998). 토양 dehydrogenase 활성은 토양에서 초기 유기물 분해, 중금속 오염정도를 평가하는 지표로 사용 된다(Tomoyoshi et al., 2005; Wyszkowska et al., 2005; Yang et al., 2005).

토양 biomass C는 토양 pH와 상관 관계가 높고(Kemmitt et al., 2006), 토양 비옥도의 상태를 반영하는 토양질의 생물 지표로 사용될 수 있다(Hu and Cao, 2007). 유기물이 토양에 시용되면 토양 biomass와 효소 활성이 증가한다고 보고하였다 (Crecchio et al., 2004).

따라서, 본 연구는 고추 논에서의 비가림재배시 피복 재료 가 생육, 수량 및 dehydrogenase 활성 등에 미치는 영향을 구명하고자 수행하였다.

재료 및 방법

고추 논 비가림재배시 피복 재료가 생육 및 품질에 미치는 영향을 구명코자 충청북도 괴산군 사리면 농가 포장에서 2012 ~ 2013년에 2년간 동일한 조건으로 시험을 수행하였다. 농 가 포장은 배수가 양호한 논이었으며, 2012년 처음으로 밭으로 사용하는 포장이었다. 매년 5월 6일에 ‘독야청청(신젠타)’ 품종 을 정식하였다. 피복 재료는 ① 흑색비닐(0.01mm × 90 cm), ② 배색비닐(0.01 mm × 90 cm), ③ 생분해필름(폭 90 cm) ④ 부직 포(폭 90 cm, 80 g·m^-2) 등 4처리를 하였다. 생분해필름 두께 는 15 μm(일신화학, 대한민국)이었으며, 재배형태는 1열재배 하였으며, 재식밀도는 100 × 40 cm (2,500주/10a)로 하였다. 시 험구 배치는 난괴법 3반복으로 하였다. 고추 재배관리는 관행 재배법을 따랐다. 비가림하우스는 측고 2.2 m, 동고 3.5 m, 길 이 60 m의 완전한 형태의 하우스이었으며, 측창개폐기를 설치 하여 정식 직후 온도가 낮거나 비가 올 때 작동하게 하였다. 적숙과를 수확하여 시험재료로 사용하였으며, 고추의 생육 및 수량 특성은 농업과학기술연구조사분석기준(RDA, 2012)을 따 랐으며, 생분해성 필름의 분해 정도는 달관조사 하였다.

하우스내 피복 재료별 지온은 디지털온습도계(TR-72Ui, T&D Corp., Japan)를 이용하여 일중 지온 변화는 정식 후 1 째주에 1시간 간격으로 조사하였으며, 월 평균 지온은 정식 후 인 5월 6일부터 8월 31일까지 1시간 간격으로 조사하여 월 평균으로 나타냈다.

고추의 붉은 색소는 ASTA(1986)의 방법으로 측정하였다. 즉, 고추 분말시료 0.1 g에 acetone 100 mL를 가하여 암상태 의 실온에서 16시간동안 추출하였다. 그 후 추출물을 filter paper (Whatman No. 2, Whatman International Ltd., Maidstone, UK)로 여과하여 460 nm에서 흡광도를 microplate spectrophotometer (Spectramax plus 384, Sunnyvale, USA)로 측 정하였다. ASTA 값은 다음 계산식에 의해 산출하였다.

ASTA value = Absorbance of acetone extracts × 16.4

ASTA value = Sample weight(g)

토양의 dehydrogenase 활성(Joa et al., 2013)은 풍건토 5 g 에 CaCO₃ 0.05 g과 1 mL의 3% 2,3,5,-Triphenyl tetrazolium chloride (TTC) 용액을 가하여 잘 혼합한 후 37°C 항온수조 에서 24시간 배양하였다. 배양 후 생성된 2,3,5-Triphenylformazan (TPF)에 Methanol을 10 mL씩 2회 가하여 추출하여 No. 6 filter paper로 여과 후 485 nm에서 UV-Visible spectrophotometer (Carry 100, Varian, Australia)를 이용하여 흡 광도를 측정하여 계산식에 의해 산출하였다.

미생물 바이오매스 (Microbial biomass) C는 토양 추출액 8mL을 이용하여 중크롬산 분해법으로 계산하였다. 즉, 토양 을 상온에서 7일간 전처리 배양 후 beaker에 건토 20 g 상당 량의 습윤 토양을 클로로포름과 비등석이 들어 있는 25 mL beaker와 충분한 양의 물이 담긴 용기를 진공 desiccator에 넣 고 밀폐하여 클로로포름 훈증 후 25°C에서 24시간동안 정치 배양 하였다 (Vance et al., 1987). 훈증 배양 된 토양에 3배 량의 0.5M K₂SO₄ 용액 60 mL를 첨가하여 30 분간 진탕 후 여과하였고 여과액 8 mL를 250 mL 둥근바닥 플라스크에 취 한 후 66.7 mM K₂Cr₂O₇ 용액 2 mL, 황산과 인산 혼합액 (2 : 1) 15mL, 비등석을 넣고 잘 혼합하였다. 이 용액은 수냉 식 환류 냉각관이 연결된 soxhlet에서 165°C에서 30분간 미생 물 유래의 유기탄소를 분해한 다음 증류수 25 mL, 25 mM ferroin indicator를 2 ~ 3방울 떨어뜨린 후 40 mM ferrous ammonium sulfate 용액으로 적정하였다. 종말점은 녹청색이 담갈색으로 바뀌는 순간으로 하였다. 대조는 훈증하기 전에 침 출액으로 추출한 용액을 훈증처리 토양과 같은 방법으로 분석 하였다. 미생물체량 탄소는 다음 식으로 계산하였다.

Biomass C = 2.64 × Ec Ec = (훈증토양의 유기탄소함량) – (비훈증토양의 유기탄소함량)

결과 및 고찰

생육특성

고추 논 재배시 피복 재료에 따른 초장은 165 ~ 169 cm로 처 리간에 유의성을 나타내지 않았다(Table 1). 주경장은 26.1 ~ 27.0 cm, 분지수는 10.9 ~ 11.6개, 엽장은 12.2 ~ 12.6 cm, 엽폭은 3.0 ~ 3.1 cm로 처리간에 통계적인 유의성을 나타내지 않았다. Kim et al.(1999)도 피복재료에 따른 고추의 초장, 주 경장에서 처리간 유의성을 나타내지 않았다고 보고하였다. 본 연구에서도 피복 재료가 생육에 영향을 미칠 정도의 요인이 아니라고 생각되었다.

피복 재료에 따른 지온의 변화

고추 재배기간 중 지하 10cm 근권부의 최고 지온은 오후 5 ~ 6시에 도달하였으며, 배색비닐 30.8°C, 흑색비닐 29.1°C, 생분해필름 27.2°C, 부직포 23.9°C이었다(Fig. 1). 최저 지온은 오전 7시에 부직포 18°C, 흑색비닐 19.4°C, 생분해필름 20.2°C, 배색비닐 20.4°C 순이었다. 피복 재료의 특성이 지온 에 영향을 미치는 것으로 확인되었다.

5월부터 8월까지 월별 평균 지온은 모든 처리에서 정식 후 점차적으로 상승하여 6월 하순경에 가장 높았으며, 7~ 8월에 는 처리 간 차이가 거의 없었다. 시험 기간 중 배색비닐에서 지온이 가장 높았고, 흑색비닐, 생분해필름, 부직포 순으로 높 았다. 생분해필름과 부직포의 지온 차는 000°C 5월에 가장 컸 고, 7월 이후에는 감소하였다. 피복 재료에 의해 초기에는 지 온이 상승하지만 지상부 생육이 왕성해짐에 따른 지온이 하강 한다는 Byun et al. (1991)의 연구 결과와 유사하였다. 이러 한 결과는 정식 초기에는 작물체가 작아 토양 표면에 그림자 를 많이 형성하지 않아 피복 재료에 따른 지온 상승효과가 있 지만, 생육 중기에 들어서면서 작물이 무성하여 그림자가 피 복 재료를 모두 덮어 지온에 미치는 영향이 미미한 것으로 생 각된다.Fig .2

생분해필름의 분해 특성

생분해필름은 광에 의해 분해되는 광분해필름과 달리 미생 물에 의해 완전히 분해되는 필름을 말한다. 생분해필름은 피 복 재배기간 중 정식 후 60일부터 분해가 시작되어 120일에 는 80%정도 분해되었고, 150일에는 90% 이상 분해가 이루어 졌다(Fig. 3). Kim et al. (2013)은 콩 재배시 생분해필름을 피복하여 관리하였을 때 수확기에는 약 80% 이상 분해가 이 루어졌다고 보고하였다. 생분해필름의 특징은 필름 두께, 전분 함량, 토양 조건 등에 따라 분해 소요기간 조절이 가능하므로, 금후 생분해필름을 이용한 피복 재배의 실용화가 확대될 가능 성이 높을 것으로 생각된다.

수량특성

피복 재료에 따른 고추의 과장은 13.8 ~ 14.4 cm로 처리간에 통계적인 유의성이 없었으며, 과경은 1.9~2.4 cm 범위였고, 배색비닐 피복구에서 1.9 cm로 가장 작았다(Table 2). 주당 생 과중은 767 ~ 829 g, 10a당 생과중은 1.917 ~ 2,073 kg, 건과중 은 336 ~ 346 kg으로 처리간에 통계적인 유의성을 나타내지 않았다. 건과율은 피복 재료에 따라 17.5~ 17.9%를 나타냈다. 고추 논 비가림재배시 피복 재료에 따른 고추의 생육과 수량 에 뚜렷한 영향을 미치지 않았다. 그러나, 무피복에 대비하여 피복재배시는 정식 후 저온, 건조, 장마 등의 불량 환경조건에 서는 피복 재배 효과가 분명하게 나타날 수 있을 것으로 생각 되었다.

ASTA 값

고추의 ASTA 값은 capsanthin, capsorubin, β-carotene과 같은 carotenoids로부터 유래하며, 건조 온도 조건에 영향을 크 게 받지 않는다(Lim et al., 2012). ASTA 값은 생분해필름 피복구에서 44.6으로 가장 높았고, 배색필름, 흑색필름, 부직 포 피복 순으로 높았다(Table 3). ASTA 값은 건조 방법(Lee et al., 2014), 건조기간(Jeong et al., 2007) 등에 따라 달라지 는 것으로 보고되었다. 그러나, 피복 재료에 따라 ASTA 값이 영향을 받는 지에 대한 보고는 없었는데, 본 연구에서 피복재 료에 따라 ASTA 값이 처음으로 달라질 수 있는 것을 보고한 다. 이러한 ASTA 값의 차이에 대한 원인을 본 연구에서는 조 사가 이루어지지 못했지만 피복 재료에 따른 토양수분 함량이 달라져서 이런 차이가 난 것으로 추정되며, 토양수분 함량과 고 추 ASTA 값과의 상관 관계 연구가 필요하다고 생각된다.

고추의 ‘L’ 값은 27.88 ~ 28.96으로 처리간에 유의성을 나타 내지 않았다. 고추의 ‘L’ 값은 건조시 야간 온도 관리 방법에 따라 차이는 없었으나(Lee et al., 2014), 건조 중에 증가하고 (Jeong et al., 2007), 건조 온도가 높을수록 감소한다고 보고하 였다(Yoon & Lee, 2004). 고추는 capsanthin에 의한 ‘a 값이 중요하게 여겨지나(Kim et al., 1979), 본 연구에서는 ‘a’ 값은 19.57 ~ 20.71로 피복 재료에 따른 차이를 나타내지 않았다. ‘b’ 값은 8.91 ~ 9.29로 처리간에 유의성은 나타내지 않아 피복재료 에 따른 고추의 헌터 값에는 영향이 없는 것으로 나타났다.

Dehydrogenase 활성

근권 토양의 dehydrogenase 활성은 모든 처리에서 고추 정 식 후 80일에 비해 120일에서 높았다(Fig. 4). 피복 재료별 dehydrogenase 활성은 정식 후 80일에 생분해필름 79 μg TPF 24 h^–1·g^–1 > 배색필름 72 μg TPF 24 h^–1·g^–1, 부직포 72 μg TPF 24 h^–1·g^–1 > 흑색필름 66 μg TPF 24 h^–1·g^–1 순으로 높았으며, 정식 후 120일에 생분해필름 122 μg TPF 24 h^–1·g^–1 > 부직 포 116 μg TPF 24h^–1·g^–1 > 흑색필름 108 μg TPF 24h^–1·g^–1 > 배색필름 98 μg TPF 24 h^–1·g^–1순으로 높았다. 생분해필름과 부직포에서 dehydrogenase 활성이 생육 후반기에 높은 것은 미생물의 번식에 적합한 환경이 되었기 때문이라고 생각된다. Dehydrogenase는 토양 미생물의 대사능(metabolic activity) 평 가에 폭넓게 사용되어 왔다. Dehydrogenase 활성은 토양 미생 물 활성과 밀접하며(Ross, 1971), 양분(cattle manure)을 토양 에 시용할 때 유의하게 증가하였다는 보고가 있다(Parham et al., 2002). Nam et al.(2008)은 메밀 재배 후 dehydrogenase 활성도는 비근권에서는 초기와 비슷하였으나 근권에서는 약 35% 증가하였다고 보고하였다. 메밀 재배 후 근권의 아연 농 도가 낮아지고, 뿌리 삼출물과 토양 미생물 간 상호작용 등으 로 토양 dehydrogenase 활성도가 증가한 것으로 판단된다고 보고하였다(Nam et al., 2008). 논 토양의 dehydrogenase 활 성은 유기물 함량이 비교적 높고 유효인산 많은 화학비료 시 용구(NPK)에서 높은 경향이었다고 보고하였다(Suh et al., 2007).

Biomass C 함량

미생물 활성을 평가하는 지표는 미생물상, dehydrogenase 활성, biomass, 군집구조 등 다양하다(Bossio and Scow, 1998). 근권 토양의 biomass C 함량은 모든 처리에서 고추 정식 후 80일에 비해 120일에서 높았다(Fig. 5). 피복 재료별 biomass C 함량은 정식 후 80일에 배색필름 349 mg·kg^–1 > 부직포 339 mg·kg^–1 > 생분해필름 329 mg·kg^–1 >흑색필름 273 mg·kg^–1순으로 높았으며, 정식 후 120일에는 생분해필름 435 mg·kg^–1 > 부직포 429 mg·kg^–1 > 배색필름 387mg·kg^-1 > 흑색필름 358 mg·kg^–1순으로 높았다. 화학비료나 유기물시용 은 토양 화학성과 미생물 활성에 영향을 미치며(Clegg, 2006; Deenik, 2006), 토양 비옥도의 상태를 반영하는 토양질의 생물 지표로 사용될 수 있다고 보고하였다(Hu and Cao, 2007). 토 양 biomass C는 토양 pH와 상관관계가 높다고 보고하였다 (Kemmitt et al., 2006). 지형에도 영향을 받아 산록 경사지가 하성 평탄지 등 다른 지형에 비해 유의적으로 높았다(Lee and Ha, 2011). 토양 중 biomass C 함량은 정식 후 80일에 비해 120일에 증가한 것은 고추 생육 기간중 미생물이 번식했기 때 문이라고 생각되며, 고추 생육 후기에 생분해필름이 분해되고, 부직포는 통기성이 좋아 두 처리에서 미생물의 생육에 적합한 환경이 되어 증가한 것으로 생각된다.

병해충발생

역병은 모든 처리에서 전혀 발생하지 않았다(Table 4). 탄저 병 이병과율은 생분해필름에서 4.5%로 가장 높았으며, 흑색비 닐 4%, 배색비닐과 부직포는 2%가 감염되었다. 흰가루병의 이병엽율은 피복 재료에 따라 2 ~ 4%를 나타냈고, 세균성 반 점병의 이병엽율은 1.5 ~ 4%를 나타냈다. 진딧물류, 응애류, 총 체벌레류, 담배가루이, 담배나방 등 모든 해충은 피복재료에 관계없이 동일한 수준으로 발생하였다(Table 5). 고추 논 재배 시 피복재료는 고추 병과 해충 발생에 특별한 영향을 주지 않 은 것으로 생각된다.

적 요

본 연구는 고추 논 비가림 재배시 피복 재료가 생육, 수량 및 dehydrogenase 활성 등에 미치는 영향을 구명하고자 충북 괴산군 농가포장에서 2012년부터 2013년까지 2년간 수행하였 다. ‘독야청청(신젠타종묘)’ 품종을 사용하였으며, 멀칭용 피복 재료는 배색비닐, 흑색비닐, 생분해필름, 부직포 등 4처리를 하 였다.

결론적으로, 고추 논 재배시 멀칭용 피복 재료에 따른 생육 과 수량은 차이를 나타내지 않았다. 생분해필름이 dehydrogenase 활성과 biomass C 함량이 높아 친환경적이고 필름 수 거 노력이 필요하지 않아 노동력 절감할 수 있다. 따라서, 생 분해필름을 영농에 활용을 적극적으로 검토해야 시점이며, 이 러한 결과들은 관련 분야 산업의 활성화에 기여할 것으로 생 각된다.