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.