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토마토는 캄보디아에서 세 번째로 유통량이 많은 채소이지만 도매시장에서 유통되는 양의 약 70%는 주로 태국과 베트남에서 수입된 것이며 우기에 수입량이 급증한다(GDA, 2016). 우기에는 집중 호우에 의한 농경지의 침수와 고온으로 인한 병해충 피해 증가로 토마토 생산량이 감소하여 가격이 급등하기 때문이다(Chung, 2013;Ro et al., 2021).
우기에도 토마토를 안정적으로 생산할 수 있는 방법은 고온과 집중호우에 적응성이 높은 품종의 선택, 접목 및 비가림 재배의 도입이다. 캄보디아는 자국산 F1 토마토 품종 ‘Neang Pitch’를 육성(CARDI, 2006)했지만 흰비단병(Sclerotium rolfsii)에 약하여(Sreyneth et al., 2023) 접목재배를 하지 않으면 정상적인 생산이 어렵고 우기 노지재배에 적합한 수입 품종도 없다. 접목 및 비가림 재배는 연구 시작 단계이므로 농업인은 접목기술 부족과 비가림 시설비가 비싸 이 기술을 도입할 수 없다.
이러한 문제를 해결할 수 있는 방법 중의 하나는 저단밀식 재배이다. 토마토 저단밀식재배는 1, 2 화방 위의 잎 2-3매를 남기고 적심하며 단위 면적당 재식 주수는 관행보다 3-4배 많다(Chae, 2006;Seo et al., 1996). 저단밀식재배는 과실의 수확을 관행보다 일찍 끝낼 수 있으며(Johkan, 2014), 유인, 가지치기, 수확 작업이 쉽고(Okano et al., 2001), 생육 기간이 짧아 병해충의 피해를 줄일 수 있다(Lu et al., 2012). 토마토의 병 발생은 3 화방 개화 후 식물체와 과실 간의 양분 경합이 이루어지는 시기에 많아지는데(Chae, 2007), 과실을 일찍 수확하면 병해충과 생리장해의 피해가 감소하여(Seo et al., 1996) 수량이 증가한다(Nkansah et al., 2021). 그리고 적심을 하면 잎과 줄기의 생육에 이용되던 양분을 과실 비대에 집중할 수 있어서 과실 생장에 유리하다(Robinson et al., 2010).
이와 같은 연구 결과를 토대로 캄보디아에서 우기에 토마토를 저단밀식재배 하면 생육 기간이 관행보다 짧아 병해충이 발생하더라도 큰 피해 없이 과실을 수확할 수 있을 것이다. 그러나 우리나라의 토마토 저단 밀식재배 연구(Rhee, 2000;Seo and Kim, 2004;Chae, 2006)는 모두 시설 내에서 수행되었다. 캄보디아는 주로 노지에서 토마토를 재배하기 때문에 우리나라의 연구 결과를 캄보디아에 직접 적용하기는 어렵다. 따라서 본 시험은 캄보디아 노지에서 토마토 저단밀식재 배와 관행재배 간의 생산성을 조사하고 소득을 분석하여 실용화 가능성이 있는지를 알아보기 위해 수행되었다.
재료 및 방법
시험 장소 및 재료
본 시험은 2023년 6월 13일부터 9월 29일까지 우기에 캄보디아농업연구개발원(CARDI: Cambodian Agriculture Research and Development Institute) 내 KOPIA(Korea Partnership for Innovation of Agriculture) 캄보디아 센터(Phnom Penh, Kanboul, Sankat, Prateah Lang, National Road No. 3)의 노지 포장(위도 11.5°, 경도 104.8°)에서 수행되었다. 시험 재료로 ‘Tropica’ (Green seeds, Vietnam) 품종을 사용하였다. ‘Tropica’ 품종은 25-30일 동안 과실을 수확할 수 있으며 과실의 모양은 약간 타원형이고 밝은 적색으로 과중은 50-80 g 내외인 소과종의 일반 토마토이다.
재배 방법 및 처리
2023년 6월 13일 토마토 종자의 균일한 발아를 위해 petri dish에 여과지 3장을 깔고 수분을 충분히 공급하여 8시간 동안 실온에 둔 후, 200공 육묘 tray에 상토(Chia Tai, Thailand)를 채우고 cell당 1알씩 종자를 파종하였다. 캄보디아 토마토 표준 육묘 기간과(DEAFF, 2006) 묘의 상태를 고려하여 27일 간 육묘하였다. 고온에서는 묘가 도장하기 쉽고 장기간 육묘가 어려우므로 초기 활착과 생육에 유리한 어린 묘(Lee et al., 2015)를 이용하였다. 시험포장은 정식 전 기비로 80-80-80 ㎏ ⋅ha-1의 N-P2O5-K2O와 15 MT⋅ha-1의 퇴비(N=1.57%, P=0.93%, K=0.30%, Zn=69 ppm, Mn 173 ppm, Fe=3,462 ppm)를 살포한 후 토양을 경운, 정지하였다. 길이 4 m, 너비 1 m, 높이 0.2 m의 이랑과 0.5 m 폭의 고랑을 만들어 흑색 플라스틱 필름으로 이랑과 고랑을 멀칭한 후, 2023년 7월 10일 정식 구멍을 내고 호스로 물을 충분히 준 다음 토마토 묘를 정식하였다. 우기 시험이므로 묘가 활착될 때까지 토양의 수분과 묘의 상태를 보아 관수하고 묘가 활착된 후에는 관수하지 않았다.
추비는 정식 후 20일 간격으로 80-80-80 ㎏⋅ha-1의 N-P2O5-K2O 를 3회에 나누어 시용하였다. 저단밀식은 20×20 ㎝와 25×25 ㎝ (Okano et al., 2001;Lee et al., 2005), 관행은 70×40 ㎝ 간격으로 각각 토마토 묘를 정식하였다. 각 시험구와 ha당 토마토 재식주수는 20×20 ㎝ 구는 25주와 162,500주, 25×25 ㎝ 구는 16주와 104,000주, 관행은 14주와 32,500주였다. 저단 밀식재배는 2화방 상위 엽 2매를, 관행재배는 4 화방 상위 엽 2매를 남기고 각각 적심하였다.
기온 및 강수량
시험 기간 동안의 기온과 강수량은 Automatic Weather System(iMETOS, Pessl Instruments, Austria)을 이용하여 측정하였으며 그 변화는 Fig. 1과 같다.
시험 기간 중 강우는 6월과 9월에 집중되었고 1일 강우량은 최대 66 ㎜까지 기록하였다. 일 최고기온은 33.2-37.4℃, 최저기온은 29.2-33.4℃, 평균기온은 33.6℃였다.
생육 및 수량 조사
생육 조사는 정식일(Table 1)과 정식 후 22일(8월 1일), 39일(8월 18일) 및 60일(9월 8일)에 하였으며, 초장, 경경, 엽수, 최대엽장, 최대엽폭, 지상부와 지하부의 생체중과 건물중을 측정하고 T/R율과 작물생장률(CGR: Crop Growth Rate)을 산출하였다. 초장은 적심 전에는 지제부에서 생장점까지, 적심 후에는 지제부에서 적심한 부위까지의 길이를 측정하였다. 경경은 지제부의 줄기 직경을 측정하였고 엽수는 엽장이 1 ㎝ 이상인 잎을 계수하였다. 엽장과 엽폭은 첫 화방 아래 가장 큰 잎의 길이와 너비를 측정하였다. 생체중은 식물체 채취 즉시 지상부와 지하부를 분리하여, 건물중은 실험용 건조기(Universal Oven UN 260, Memmert, Germany)의 온도를 80℃로 유지하고 72시간 동안 건조 후 전자저울(Precision Balance, Model: AX623, Sartorius Group, Germany)로 측정 하였다. T/R율은 지상부와 지하부의 건물중 비율로 나타내었다. CGR은 Rangaswamy et al. (2021)의 방법, 즉 CGR=(W2-W1)/ (t2-t1)×(1/P)로 계산하였다(W1: t1의 건물중; W2: t2의 건물중, t1: 첫 번째 측정 시점; t2: 두 번째 측정 시점; P: 1㎡당 재식 주수). 과실은 수확 즉시 과고, 과경, 과중, 당도, 과피 두께, 주당 수확과수를 조사하였다. 과장은 과실의 가장 긴 부분을, 과경은 가장 넓은 부분을, 과피 두께는 과실을 횡단면으로 절단하여 가장 두꺼운 부분을 측정하였다. 경경, 과장, 과경 및 과피 두께는 vernier calipers를, 당도는 굴절당도계(MASTER-M, ATAGO Co., Ltd, Japan)를 각각 이용하여 측정하였다.
병해충 방제 및 발병도 조사
관행과 저단 밀식재배 간의 발병 양상을 명확히 조사하기 위해 시험기간 동안 병 방제를 위한 작물보호제는 살포하지 않았다. 해충 방제를 위해 시험 기간 중 3회에 걸쳐 디노테퓨란 수화제(Dinotefuran, Agrotech Vita Co., Ltd, Cambodia)를 물에 1,333배 희석하여 농약 살포기(Knapsack Power Sprayer LS-937, Lu Shyong Machienery Industry Co., Ltd, Taiwan)로 살포하였다. 캄보디아 연구원 및 농업인의 의견을 들어 토마토에 피해가 크다고 한 흰비단병(Sclerotium rolfsii)과 역병(Phytophthora indestans)의 발병도를 1-5등급으로 나누어 조사하였다. 즉, 1: 병징이 관찰되지 않은 것, 2: 약 25%(병 발생 잎÷건전한 잎) 미만의 잎에 병징이 나타난 것, 3: 약 50%의 잎에 병징이 나타난 것, 4: 약 75%의 잎에 병징이 나타난 것, 5: 모든 잎에 병징이 나타난 것으로 하였다(Lee and Kim, 2017).
경제성 분석
관행과 밀식재배의 경제성은 농촌진흥청의 방법(RDA, 2005) 에 따라 재료비(종자, 상토, 육묘 tray, 비료, 멀칭필름, 유인줄, 지주대, 작물보호제), 인건비(파종, 육묘, 밭 만들기, 정식, 적심, 유인, 제초, 작물보호제 살포, 수확), 전력요금, 트랙터와 동력분무기의 연료비, 감가상각비 등을 과실 생산액에서 차감하여 분석하였다. 각종 비용은 구매 및 이용 당시의 환율에 따라 한화로 환산하였다.
시험구 배치 및 통계처리
시험구는 난괴법 3반복으로 배치하였으며, 데이터 분석은 Statistix version 8.0(Akhtar et al., 2014)을 download(https:// statistix.informer.com/8.0/)하여 분산분석(ANOVA)하였고, 최소유의차 검정(Least Significant Difference Test, LSD)으로 평균 간의 유의성(p < 0.05)을 검정하였다.
결과 및 고찰
생육 특성
저단 밀식재배와 관행재배 토마토의 생육은 Table 2와 같다.
정식 후 22일 초장은 20×20 ㎝(34.3 ㎝)와 25×25 ㎝(35.9 ㎝)에서 관행(30.5 ㎝)보다 길었다. 정식 후 39일 이전에 저단밀 식구는 2화방 상위 엽 2매를 남기고 적심하여 정식 후 39일에는 관행(57.2 ㎝)의 초장이 가장 길었으나, 25×25 ㎝(55.0 ㎝) 와는 큰 차이가 없었다. 그러나 정식 후 60일 초장은 관행(87.2 ㎝)에서 20×20 ㎝(55.6 ㎝)와 25×25 ㎝(59.4 ㎝)보다 더 길었으며, 경경, 엽수, 엽장과 엽폭 등의 생장 역시 관행에서 저단밀식 구보다 더 좋았다.
정식 후 22일 관행보다 저단밀식 구에서 초장이 길고 경경이 작았던 것은 밀식으로 인해 식물이 햇빛을 많이 받으려고 작물 간에 서로 경합을 하고(Nkansah et al., 2021), auxin의 생합성량이 많아져(Vanneste and Friml, 2009) 초장이 길어졌다는 보고(Chae, 2006;Ogundare et al., 2015)와 일치하는 것 이다. 정식 후 39일과 60일에 저단밀식 구의 초장, 경경, 엽폭의 생장이 관행에 비해 나빴는데 이는 적심으로 인한 길이 생장의 종료와 밀식에 의한 광 부족 때문으로 판단된다(Kim and Yoon, 2004).
Table 3에 토마토 식물체 무게의 변화와 T/R율 및 CGR을 나타내었다.
생체중과 건물중은 정식 후 39일까지 저단밀식 구와 관행 간에 차이가 없었다. 그러나 정식 후 60일 지상부 생체중은 20×20 ㎝(86 g)와 25×25 ㎝(148 g)보다 관행(202 g)에서, 지상부 건물중도 20×20 ㎝(16.4 g)와 25×25 ㎝(26.8 g)보다 관행(38.2 g)에서 각각 무거웠다. 정식 후 60일 관행의 생체중과 건물중이 저단밀식 구보다 무거웠던 것은 재식거리가 넓어 토마토의 생육이 왕성했고(Chae, 2006), 저단밀식재배는 2단, 관행은 4단 재배를 하여 관행의 생육 기간이 길었기 때문으로 생각된다. T/R율은 모든 처리에서 정식 후 22일에 비 해 39일에 감소하였다가 60일에 다시 증가하였으나 처리 간에 차이는 없었다.
CGR은 정식 후 39일 20×20 ㎝(9.27)에서 최대치를 보였다가 정식 후 60일(2.64)에는 급격히 감소하였다. 그러나 관행의 CGR은 정식 후 22일(0.77) 이후 39일(2.03) 및 60일(2.43)까지 꾸준히 증가하였다. 이는 관행의 적심 시기가 저단밀식 구보다 늦었기 때문으로 생각된다.
일반적으로 토마토는 정식 후 80-90일경까지 CGR이 증가 하다가 감소하는 sigmoid 곡선을 나타내거나(Kleinhenz et al., 2006), 정식 후 70-80일에 최대 생장을 한다(Monte et al., 2013). 본 시험에서도 정식 후 60일까지 관행의 CGR이 계속 증가하여 기존의 보고와 일치하는 경향을 나타내었다.
과실 특성 및 수량
과실 특성 및 수량을 조사한 결과(Table 4) 과장은 관행 (36.8 ㎜), 25×25 ㎝(33.8 ㎜) 및 20×20 ㎝(32.7 ㎜)의 순으로 길었다. 과경과 과피 두께도 과장과 같이 저단밀식 구보다 관행에서 넓거나 두꺼웠다.
과중은 20×20 ㎝(29.0 g)와 25×25 ㎝(30.8 g)에 비해 관행(44.1 g)에서 무거웠다. 토마토의 재식거리가 좁으면 과장이 짧고 과폭이 좁으며(Chae, 2006) 과중이 가벼워진다(Jo, 2004). 저단밀식 구의 과중이 관행에 비해 가볍고 과피 두께가 얇았는데, 이는 과중과 과피 두께 간에는 정의 상관이 있다는 보고(Luitel, 2023)와 일치하는 결과이다.
과실의 당도(°Brix)는 20×20 ㎝(5.35)와 25×25 ㎝(5.28)에서 관행(4.43)보다 높았다. 이는 토마토 저단 밀식재배 시 당도가 증가하였다는 보고(Seo et al., 1996)와 일치하였다. 그 러나 Chae(2006)는 저단 밀식재배 시 재식 거리와 당도는 상관이 없다고 하였고, Rhee et al. (1997)은 재배 단수별로 당도의 차이가 없다고 하였다. 당도는 광합성이 원활하게 이루어져 잎에서 과실로 동화양분의 이동이 잘 되고 호흡에 의한 당의 분해가 적을 때 높아진다(Kanayama, 2017). 작물을 밀식하면 상위 엽에 의해 햇빛이 일부 차단되어 하위 엽의 온도는 낮아진다(Kleinhenz et al., 2006). 엽온이 낮으면 호흡량이 감소하여 동화양분의 소모가 적어져 저단밀식 구에서 생산된 토마토의 당도가 관행보다 높아질 수도 있다. 그리고 본 시험은 묘 활착 후 관수를 하지 않아 단위면적당 재식 주수가 많은 저단밀식 구의 경우 수분 흡수량이 관행보다 많았을 것이다. 그 결과 저단밀식 구는 관행에 비해 토양수분 함량이 적어져 관수량을 줄여 당도를 높인 것(Kim and Yoon, 2004)과 같은 효과를 나타내었을 수 있다.
주당 토마토 수확과수는 20×20 ㎝(5.7 개)와 25×25 ㎝(5.8 개)보다 관행(12.5 개)에서 2배 이상, 주당 수량은 20×20 ㎝ (171 g)와 25×25 ㎝(186 g)보다 관행(430 g)에서 2.3배 이상 각각 많았다. 그러나 ha당 수량은 20×20 ㎝(27,790 ㎏)와 25×25 ㎝(19,340 ㎏)에서 관행 (13,970 ㎏)보다 99%(20×20 ㎝) 와 38%(25×25 ㎝)씩 각각 증가하였다.
토마토 저단밀식재배에서 수량 증가에 가장 큰 영향을 끼치는 요인은 재식밀도이다(Jo, 2004). 그러나 고온기에 토마토를 재배하면 화분 발아와 배주 생장 저하로 착과율이 떨어져 수량이 감소하며(Peet et al., 1997;Beckles, 2012), 과실의 성숙은 빠르지만 과중은 감소한다(Hurd et al., 1983). 토마토 의 생육 적온은 낮에는 21-29.5℃, 밤에는 15.5-21℃ 범위로 알려져 있다(RDA, 2020). 그러나 본 시험 기간 동안의 기온은 낮에 33.2-37.4℃, 밤에 29.2-33.4℃ 범위로 유지되어 토마토의 생육적온을 훨씬 초과하여 수량이 많이 감소되었을 것으로 생각된다.
병 발생 정도
시험 기간 동안 모든 처리에서 흰비단병(Sclerotium rolfsii)은 발생하지 않았다. 그 원인은 시험포장이 토마토 연작지가 아니고 옥수수를 재배했던 포장이어서 토양에 존재하는 병원균의 밀도가 낮았기 때문(Myeong et al., 2012)으로 추정된다. 그리고 우기였지만 시험기간 중 7-8월에는 강우량이 적었던 것도 한 가지 원인으로 생각된다.
처리별 역병 발생 양상을 조사한 결과는 Table 5와 같다.
역병은 정식 2개월 후인 9월 초순부터 발생하기 시작하여 시험 종료 시에는 발생 정도가 매우 심했다. 역병 발병지수는 20×20 ㎝(4.5)와 25×25 ㎝(3.6)에서 관행(2.0)보다 높았다(Table 5).
역병은 토마토 재배에 가장 문제되는 병으로(Gidding and Berg, 1919) 역병균은 편모를 가지고 물속에서 이동하고, 토양의 역병균은 강우 시 토양에서 튀는 빗물에 포함되어 식물체의 잎이나 줄기를 통해 침입하여 병이 발생된다(Ihm et al., 2002). 이러한 특성 때문에 9월 집중 강우 시 통풍이 불량하고 식물체가 연약하게 자랐을 뿐 아니라, 이미 노화되어 저항력이 떨어진 저단밀식 구의 토마토에 역병이 급격히 확산된 것으로 생각된다. 본 시험에서는 처리별 병 발생 양상을 명확히 파악하기 위해 병 방제를 위한 작물보호제를 살포하지 않았으나 저단밀식 구의 수량은 관행보다 38% 이상 증가하였다(Table 4). 본 시험의 결과를 보면 토마토 저단밀식 재배는 작물보호제의 사용량을 줄일 수 있는 재배방법 중의 하나이다. 그러나 안정적인 수량 확보를 위해서는 식물체의 병 발생 상태를 관찰하여 적기에 작물보호제를 살포하는 것이 바람직하다.
경제성분석
관행과 저단밀식재배 간의 경제성분석 결과는 Table 6과 같다. ha당 재료비는 20×20 ㎝(9,660천원)와 25×25 ㎝(7,880 천원)에서 관행(6,200천원)보다 많았다. ha당 연료비, 전력요금, 인건비 및 감가상각비도 관행보다 저단밀식 구에서 더 많이 소요되었다. 위의 비용을 합한 ha당 생산비는 20×20 ㎝ (19,510천원)와 25×25 ㎝(15,660천원)에서 관행(11,510천원)에 비해 현저히 많았다. 그러나 ha당 수량은 관행(13,970 ㎏) 보다 20×20 ㎝(27,790 ㎏)와 25×25 ㎝(19,340 ㎏)에서, 조수 입도 관행(12,657천원)보다 20×20 ㎝(25,178천원)와 25×25 ㎝ (17,522천원)에서 각각 많았다. ha당 소득은 관행(1,149천원) 보다 20×20 ㎝(5,668천원)와 25×25 ㎝(1,863천원)에서 4.9배와 1.6배씩 각각 높았다. 이러한 결과는 토마토를 저단밀식재배 하면 관행재배에 비해 소득이 높았다고 한 Jo(2004)의 보고와 일치하는 것이다. 따라서 캄보디아에서 토마토를 재배하려면 20×20 ㎝ 간격으로 정식한 후 2화방 상위 엽 2매를 남기고 적심재배하는 것이 경제적임을 알 수 있었다. 캄보디아에서는 대부분 과실을 선별하지 않고 크기가 다른 과실을 같은 용기에 담아서 판매한다. 만약 과실을 선별하여 큰 과실의 가격을 높게 책정한다면 저단밀식 구의 과실이 관행보다 작기 때문에 저단밀식 구의 소득은 본 시험보다 더 낮아질 수 있다.
결 론
본 연구를 통해 캄보디아에서 우기에 토마토를 재배할 경우 20×20 ㎝ 저단밀식 구의 수량은 관행(70×40 ㎝로 정식) 보다 약 2배, 소득은 4.9배 증가함을 확인하였다. 따라서 토마토를 20×20 ㎝ 간격으로 정식하고 2화방 상위 엽 2매를 남기고 적심하는 저단밀식재배 기술을 캄보디아 농업인에게 보급하고자 한다. 그러나 토마토의 정상적인 생육과 수량 유지를 위해 작물보호제의 적시 살포를 권장한다.
적 요
캄보디아에서 우기에 노지 토마토 저단밀식재배의 효과를 살펴보고자 본 시험을 수행하였다. 관행(70×40 ㎝ 간격으로 정식)은 4화방 상위 엽 2매를, 저단밀식 구(20×20 ㎝와 25×25 ㎝ 간격으로 정식)는 2화방 상위 엽 2매를 남기고 각각 적심하였다. 처리별 생육, 과실 특성, 수량, 발병도 및 경제성을 비교한 결과는 다음과 같다.
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정식 후 39일과 60일 저단밀식 구의 초장, 경경, 엽장, 엽폭 등의 생장은 관행에 비해 저조하였다.
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과장과 과경은 저단밀식 구에서 관행에 비해 9%와 15% 이상 짧거나 좁았다.
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당도는 20×20 ㎝(5.35 °Brix)와 25×25 ㎝(5.28 °Brix)에서 관행(4.43 °Brix)에 비해 19% 이상 높았다.
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주당 수량은 관행에서 가장 많았으나 ha당 수량은 20×20 ㎝ (27,790 ㎏)와 25×25 ㎝(19,340 ㎏)에서 관행(13,970 ㎏)보다 99%와 38%씩 각각 증가하였다.
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흰비단병(Sclerotium rolfsii)은 발생하지 않았으나 역병(Phytophthora infestans)은 심하게 발생하였으며, 역병 발병 지수는 관행(2.0)보다 20×20 ㎝(4.5)와 25×25 ㎝(3.6)에서 현저히 높았다. 생육 후기에 역병 발병지수가 높은 저단밀식 구에서도 정상적으로 과실을 수확할 수 있었으나 안정적인 수량 확보를 위해 작물보호제의 적기 살포를 권장한다.
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경제성분석 결과 ha당 소득은 관행(1,149천원)에 비해 20×20 ㎝(5,668천원)와 25×25 ㎝(1,863천원) 저단밀식 구에서 4.9배 및 1.6배씩 각각 높았다.