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ISSN : 1225-8504(Print)
ISSN : 2287-8165(Online)
Journal of the Korean Society of International Agricultue Vol.28 No.2 pp.227-230
DOI : https://doi.org/10.12719/KSIA.2016.28.2.227

Growth and Yield Response of Water Spinach (Ipomoea aquatica Forsk.) to Different Soil Water Potential as Irrigation Starting Point in Plastic Film House Soils

Byoung-Rourl Choi, In-Tae Park, Kwang-Rae Cho, Ok-Jung Ju†, Young-Soon Kim, Chun-Hwan Kim*, Ki-Cheol Seong*
Gyeonggi-do Agricultural Research & Extension Services, Hwaseong 18388, Korea
*Research Institute of Climate Change and Agriculture, National Institute of Horticulture & Herbal Science, Rural Development Administration, Jeju 63240, Korea
Corresponding author +82-31-229-5838 (okjung3@gg.go.kr)
November 1, 2013 June 14, 2016 June 15, 2016

Abstract

This experiment was conducted to establish proper irrigation method for water spinach, subtropical vegetable in plastic film house soils to prepare to future global warming of the Korean peninsula. The evaluation of irrigation with 4 different levels as −20, −40, −50 kPa as a starting point(water potential) were compared to –33 kPa as control. All treatments were ended when water potential reached at –10 kPa respectively. The amount of irrigated water, N content, plant growth and fresh yield were investigated. As a result, water potential was correlated positively with irrigation starting point in cultivation period and irrigation times, but the amount water irrigated per time, N content of harvested plant, fresh and dry yield showed negative correlation. The contents of crude protein, P, K, Ca, Fe of harvested part were most high in –50 kPa treatment. We concluded that –50 kPa was optimal irrigation starting point for water spinach cultivation in unheating plastic film house.


아열대채소 공심채 시설재배시 관수개시 토양수분포텐셜에 따른 생육 및 수량

최 병열, 박 인태, 조 광래, 주 옥정†, 김 영순, 김 천환*, 성 기철*
경기도농업기술원
*국립원예특작과학원 온난화대응농업연구소

초록


    Rural Development Administration
    PJ00848203

    최근 100년간(1906 ~ 2005) 세계의 평균기온은 0.74°C 상승 한 것으로 보고되었으며(IPCC, 2007), 우리나라도 1904년부터 2004년까지 1.5°C상승하는 등(MRI, 2004) 지구온난화에 대한 논란이 가중되고 있다. IPCC (Inter-govermment Panel on Climate Change) 5차 평가보고서의 기후변화 시나리오(RCP: Representative Concentration Pathways) 중 온실가스 저감정책 이 상당히 실현되는 경우인 RCP4.5시나리오에 의하면 21세기 후반(2071 ~ 2100) 전지구 평균 기온은 현재 기후(1981 ~ 2010 년) 대비 2.5°C상승하고, 한반도는 3.0°C가 상승할 것으로 전 망되고 있다(KMA, 2013).

    한편 최근 제주도를 포함한 남부지방과 경기도 일부지역에 서도 공심채, 인디언시금치, 오크라, 여주 등 아열대채소를 도 입하여 재배하고 있다. 이에 따라 최근 아열대 작물의 유전자 원 수집 평가, 병해충 발생 모니터링 및 관리기술(Choi et al., 2013), 열대/아열대 채소 오크라, 롱빈 재배기술(Kim et al., 2013) 등 연구가 시도되고 있는 실정으로, 아직 작물생산성 향 상은 물론 안정생산을 위한 기본적인 재배기술이 확립되어 있 지 않아 이에 대한 기술개발이 필요하다.

    특히 채소의 생육과 수량은 수분공급이 필수적이며 관수방 법 즉 관수회수와 관수량에 따라 크게 달라지며(Freeman et al., 1976) 나아가 적절한 관수는 채소의 품질에 관여하기도 한 다고 알려져 있으므로(Sarr, 1981) 작물재배를 위해서는 작물에 따라 적절한 관수방법이 필수적으로 볼 수 있다. 특히 토양수 분함량이 낮은 시점에서 관수를 개시할 수 있다면 관수량과 관 수노동력을 절감할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 아열대지방 등에서 재배되는 공심채를 우리나라에 도입재배시 관수량과 관 수노동력 절감을 위하여 관수개시 토양수분포텐셜을 설정하고 자 경기도농업기술원의 무가온 비닐하우스에서 실험을 수행한 결과를 보고하는 바이다.

    재료 및 방법

    본 연구는 경기도 화성시 기산동에 위치한 경기도농업기술 원의 시험연구포장(비가림하우스)에서 2013년 5월 16일부터 동년 9월 30일까지 수행하였다. 시험토양은 점토 6%, 미사 39%, 모래 55%인 사양토로서 유기물 함량이 11 g·kg−1, 유효 인산은 397 mg·kg-1, 치환성칼륨은 0.23 cmol·kg−1, 염류농도는 2.95 dS·m−1이며 시험전 토양의 이화학적 특성은 Table 1, 2와 같다. 시험작물은 공심채로 2013년 5월 16일에 120구 트레이 에 파종하여 60일간 육묘후 6월 18일에 조간 70 ×주간 40 cm의 재식거리로 정식하고 9월 18일까지 재배하였다. 시비 는 기비로 N-P2O5-K2O-퇴비는 6-7-15-1,000 kg/10 a를, 석회고 토를 1,000 kg/10a를 시용후 추비로 N 4 kg/10 a씩 20일 간격 으로 시용하였다.

    관수처리는 시험작물 정식 후 즉시 점적호스를 설치하여 뿌 리의 활착을 촉진하기 위해 지하수를 1차로 충분히 관수하 였다. 1차 관수 후 2일에 Tensiometer (Daiki, 0 ~ 100kPa)를 시험구별로 토심 15 cm 지점에 묻고, 그 후부터는 –33 kPa시 관수시점을 대조로 −20 kPa, −40 kPa, −50 kPa시 관수 등 4 처리를 두어 각각 관수를 시작하여 −10 kPa에서 관수를 종지 하였다. 본 연구에 관수한 지하수의 산도는 7.3, 질산성질소는 4.94 mg·L−1, 염소이온은 19.9 mg·L−1으로 환경부의 『지하수 수질보전 등에 관한 규칙』의 농업용수 수질기준을 초과하지 않았으며, 시험에 관수한 지하수의 화학적 특성은 Table 3과 같다.

    토양과 식물체 분석은 농촌진흥청 토양 및 식물체 분석법에 준하였다. 다만 분석기기는 pH는 pH meter (ATI orion 370) 로 측정하였으며, 토양과 식물체의 K2O, CaO, MgO, Fe, Mn, Zn은 유도결합플라즈마 발광광도계(GBC, Integra XMP) 로 정량하였다. 또 시험구배치는 난괴법 3반복으로 통계분석 은 SAS (SAS Korea co, ver. 8.1)를 사용하였다.

    결과 및 고찰

    관수회수, 관수량과 식물체 질소함량의 변화

    실험에 사용된 재배포장의 관수처리별 정식 후 재배기간 중 관수회수, 1회당 관수량, 총관수량을 조사한 결과 Table 4와 같았다. 관수개시 수분포텐셜이 –20 ~ –50 kPa로 낮아질수록 회당 관수량은 169.6 mm에서 343.3 mm로 증가하였으나 관수 회수는 16회에서 6회로 감소하였다. 이는 관수 후 증발산에 따른 토양 내 수분이 감소함에 따라 점차 수분포텐셜이 낮아 지고 이에 따라 –20, –33, –40, –50 kPa 순으로 처리별 다음 관수개시시점에 도달하는 시기가 늦어져 전체재배 기간 중 관 수회수가 감소하는 반면 관수시 관수종지기인 –10 kPa까지 도달하기 위한 관수소요량이 많아져 1회당 관수량이 증대하 는 이유로 생각된다. 또 관수횟수와 1회당 관수량으로 환산 한 재배기간 중 총 관수량은 관수개시 수분포텐셜에 따라 2,060 ~ 2,713Mg/ha로 –20 > −33 > −40 > −50 kPa순으로 많게 나타나 관수개시 수분포텐셜이 관수회수, 1회당 관수량, 재배 기간 중 총관수량에 영향을 미치는 것으로 판단되며 회당 관 수량이 충분히 확보된다면 관수개시 토양수분포텐셜이 낮아질 수록 관수회수와 총관수량이 감소하여 관수노동력과 관수량을 줄일 수 있을 것으로 나타났다. 이상의 결과는 Park et al. (2000)이 시설참외 재배시 처리기간 중 관수개시 토양수분포 텐셜이 낮아질수록 회당 관수량은 증가하였으나 총 관수량과 관개회수가 줄었다고 보고한 결과와 유사한 경향이었다.

    또 수확한 경엽 1 kg당 의 질소성분 함량을 분석한 결과 관 수개시 토양수분포텐셜이 낮아질수록 T-N 2.0 ~ 2.5g, 암모늄 11 ~ 15mg, 질산태질소 244 ~ 336 mg으로 질소함량이 많아지 는 경향을 보였다.

    식물체 수분함량과 수량성 비교

    식물체의 지하부 수분함량, 생체중과 건물중을 조사한 결과 Table 5와 같이 관수개시 토양수분포텐셜이 낮아짐에 따라 지 하부 수분함량은 79.5%에서 74.8%로 낮아졌는데 이는 관수개 시 토양수분포텐셜이 낮아질수록 관수회수 및 총 관수량이 적 어짐에 따라 재배기간 중 평균토양수분함량이 적어 뿌리로의 수분흡수량이 적기 때문으로 생각된다. 한편 지하부 생체중과 건물중은 관수개시 토양수분포텐셜이 –20 kPa에서 –50 kPa로 낮아짐에 따라 증가하는 경향을 보였다.

    수확한 경엽의 수분함량, 생체수량과 건물수량을 조사한 결 과 Table 5와 같이 수분함량은 모든 관수개시 토양수분포텐셜 처리에서 90.8 ~ 92.9%로 큰 차이는 없었으나 수분포텐셜이 –20 ~ −50 kPa로 낮아짐에 따라 다소 감소하는 경향으로 보다 더 정밀한 검토가 요망된다. 한편 관수개시 토양수분포텐셜이 낮아짐에 따라 ha당 생체수량은 –20 < –33 < –40 < –50 kPa 순 으로 27.56톤에서 31.79톤으로, 건물수량도 1.96톤에서 2.93톤 으로 증가하는 것으로 나타나 적정관수개시 토양수분포텐셜은 –50 kPa가 적정할 것으로 판단된다. Park et al. (2000)은 시 설참외 수량이 관수개시 토양수분포텐셜이 낮을수록 많았으나, 상품수량은 –20 kPa과 –30 kPa에서 높았다고 하였는데, 이는 참외 관개개시 토양수분포텐셜이 –10 kPa이나 –50 kPa 등에서 비상품과가 많이 발생한 경우로 본 연구에서는 과실이 아니라 경엽전체를 수확목적으로 하여 비상품성 수확물이 없었던 차 이로 생각된다.

    수확경엽의 조단백질과 무기성분함량 비교

    수확한 공심채 경엽 100 g당 몇가지 성분함량을 분석한 결 과 Table 6과 같이 나타났다. 조단백질은 관수개시 토양수분포 텐셜이 낮아짐에 따라 증가하는 경향을 보였는데 이는 전술한 바와 같이 관수개시 토양수분포텐셜이 낮을수록 식물체 질소 함량이 증가하기 때문으로 판단된다. 한편 P함량은 처리별로 49 ~ 57 mg, K함량은 271 ~ 380 mg, Ca함량은 62 ~ 93 mg, Na함량은 43 ~ 77mg, Fe함량은 0.9 ~ 1.3mg의 범위로 조사되 었다. 또 관수개시 토양수분포텐셜 처리간에 비교하면 –50 kPa 처리시 분석된 모든 성분함량이 가장 높게 나타났다. 따라서 –50 kPa를 관수개시점으로 하여 재배시 단백질 및 무기성분함 량이 많은 공심채를 생산할 수 있을 것으로 생각된다.

    이 결과를 종합해보면 아열대 채소인 공심채를 무가온 비 닐하우스에서 재배시 관수량, 관수횟수, 식물체 질소흡수, 지 하부 생장, 경엽수량, 주요성분을 고려할 때 관수 개시점은 –50 kPa까지는 낮을수록 유리할 것으로 나타났다. 그러나 1회 당 관수량이 충분할 경우에 제한되며 또 추후 본 연구에서 검 토한 최저 토양수분포텐셜인 –50 kPa이하에 대한 검토가 더 필요할 것으로 판단된다.

    적 요

    아열대 채소인 공심채를 관수개시 시점을 토양수분포텐셜 –20, −33, −40, −50 kPa로 하여 무가온 비닐하우스에서 재배 하여 관수량, 식물체 무기성분 함량 및 수량성을 검토한 결과 는 다음과 같다.

    • 1 관수개시 수분포텐셜이 –20 ~ −50 kPa로 낮아질수록 회당 관수량은 증가하였으나 관수횟수와 총 관수량은 적었다.

    • 2 또 수확한 경엽 1 kg당 질소성분함량은 관수개시 토양수 분포텐셜이 낮아질수록 T-N 2.0 ~ 2.5g, 암모늄 11 ~ 15 mg, 질산태질소 244 ~ 336mg으로 질소함량이 많아지는 경향을 보였다.

    • 3 지하부 생육 특성을 조사한 결과 관수개시 토양수분포텐 셜이 낮아짐에 따라 수분함량은 79.5%에서 74.8%로 낮아졌으 나 지하부 생체중과 건물수량은 증가하는 경향을 보였다.

    • 4 수확경엽의 수분함량은 90.8 ~ 92.9%로 처리별 큰 차이는 없었으나 ha당 생체수량은 –20 < −33 < −40 < −50 kPa순으로 27.56톤에서 31.79톤으로 증가하였으며 건물수량도 1.96톤에서 2.93톤으로 증가하였다.

    • 5 수확한 공심채의 경엽 100g당 성분함량은 조단백질은 관 수개시 토양수분포텐셜이 낮아짐에 따라 증가하였고 P 함량은 처리별로 49 ~ 57 mg, K 함량은 271 ~ 380 mg, Ca 함량은 62 ~ 93 mg, Na 함량은 43 ~ 77 mg, Fe 함량은 0.9 ~ 1.3 mg 의 범위였으며 –50 kPa처리시 함량이 가장 많았다.

    • 6 관수량, 관수횟수, 식물체 질소흡수, 지하부 생장, 식물체 주요성분을 고려할 때 아열대 채소인 공심채를 무가온 비닐하 우스에서 재배시 1회당 관수량이 충분하다면 관수 개시점은 –50 kPa까지는 낮을수록 유리할 것으로 나타났다.

    ACKNOWLEDGMENTS

    본 연구는 농촌진흥청 공동연구사업인 ‘도입 열대/아열대채 소의 권역별 적합작목 선정 및 보급기술 개발’(과제번호: PJ00848203) 지원에 의해 수행되었으며 이에 감사드립니다.

    Figure

    Table

    Soil physical properties of field before the experiment.

    Soil chemical properties of field before the experiment.

    Properties of irrigated water for this experiment. (unit : mg L-1)

    Time, amount, total amount of irrigated water during cultivation period and nitrogen content of plant harvested according to different irrigation starting water potentials.

    †Soil water potential at which drip irrigation was started and adjusted to –10 kPa.
    *Nitrogen, Ammonium** and Nitrate*** content were analyzed 3 times.

    Changes of water content, fresh and dry weight of root and top plant affected by the treatments.

    *Means with same letters in a column are not different significantly according to DMRT (0.05).

    Changes of crude protein and some mineral content of harvested top plant according to different irrigation starting water potentials.

    Reference

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