Korean Journal of Medicinal Crop Science
[ ARTICLE ]
Korean Journal of Medicinal Crop Science - Vol. 22, No. 4, pp.295-300
ISSN: 1225-9306 (Print) 2288-0186 (Online)
Print publication date 2014
Received 16 Jun 2014 Revised 28 Jun 2014 Reviewed 7 Jul 2014 Reviewed 14 Jul 2014 Accepted 15 Jul 2014
DOI: https://doi.org/10.7783/KJMCS.2014.22.4.295

임간재배지에서 상대광도에 따른 병풍쌈의 생장 및 엽특성 비교

송기선* ; 전권석*, ; 윤준혁* ; 김창환* ; 박용배* ; 김종진**
*국립산림과학원 남부산림자원연구소
**건국대학교 녹지환경계획학과
Comparison of Growth and Leaf Characteristics of Parasenecio firmus by Different Relative Light Intensity in Forest Farming
Ki Seon Song* ; Kwon Seok Jeon*, ; Jun Hyuck Yoon* ; Chang Hwan Kim* ; Yong Bae Park* ; Jong Jin Kim**
*Southern Forest Resources Research Center, Korea Forest Research Institute, Jinju 660-300, Korea.
**Department of Environmental Design, Konkuk University, Seoul 143-701, Korea.

Corresponding Author : (Phone) +82-55-760-5031 (E-mail) jeonks@forest.go.kr

© The Korean Society of Medicinal Crop Science
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This study was carried out to produce more Parasenecio firmus in forest farming. In order to achieve this purpose, it was surveyed the growth and photosynthetic characteristics of P. firmus. Relatively light intensity was controlled by 100%, 60%, 30% and 5% of full sunlight. Height was the highest under 5% of full sunlight. Shoot diameter was the highest in full sunlight. Fresh weight (leaf, stem, root and total) and dry weight (leaf, root and total) were the highest under 30% of full sunlight. S (leaf + stem)/R (root) ratio was the lowest under 30% of full sunlight and the highest under 5% of full sunlight. In leaf characteristics, leaf area, SLA and LAR were getting higher in the lower light level and the highest under 5% of full sunlight (176.1 cm2, 420.5 cm2• g−1 and 123.5 cm2• g−1). Especially, leaf area was surveyed higher under 30% of full sunlight in the next. Leaf thickness was getting lower in the lower light level and the lowest under 5% of full sunlight (overall 0.14 ~ 0.24 mm). As a result of surveying the whole experiment, P. firmus grows well under 30% and 5% of full sunlight in forest farming.

Keywords:

Forest Farming, Leaf Area, Parasenecio firmus, Relative Light Intensity

서 언

산채란 인위적으로 재배되고 있는 작물이 아닌, 산에서 자 생하는 식물로 그 중 식용이 가능한 식물을 말하는데, 참죽, 두릅, 찔레와 같이 나무의 순을 이용하는 것도 있으나, 초본을 이용하는 것이 대부분이다 (Nam and Baik, 2005). 우리나라 에 자생하고 있는 식물 중에서 산채로 이용이 가능한 식물은 약 480여종으로 식용 200종, 약용과 식용 겸용 280종으로 분 류되고 있으며, 그 중에 기호성이 좋고 식품적 가치가 높은 식 물은 약 90여종 정도이다 (Suh, 2011). 병풍쌈 (Parasenecio firmus)은 깊은 산의 숲속에서 자라는 다년초로서 높이가 12 m 이고 세로줄이 있다. 뿌리에서 돋은 잎은 잎자루가 긴 원형으 로 심장저이며 지름이 35 ~ 100㎝이다. 잎의 표면은 녹색이 고 털이 없으며 뒷면은 연한녹색으로서 그물맥이 있고, 맥 위 에 털이 약간 있다. 어린순은 독특한 향기가 있으며 식용으로 이용한다 (Lee, 2003).

병풍쌈 추출물은 진통, 소염, 항바이러스, 간보호, 항산화, 혈 소판응집억제 등의 기능성 효과를 지닌 것으로 보고되었다 (Lee et al., 2011a, b, c; Park et al., 2009; Zhao and Zhao, 2006). 이러한 영향으로, 과거에 구황식물로 이용되기도 하였던 병풍쌈은 현재 고부가가치 식품으로 기대되고 있다.

한편, 산채인 병풍쌈의 성분분석에 대한 연구는 다양한 부 분에서 활발하게 진행되고 있으나 병풍쌈의 생리 및 생태적 특성에 관한 연구는 최근들어 연구결과가 일부 발표되고 있는 실정이다 (Jin and Ahn, 2010; Lee and Han, 2012; Lee et al., 2012a). 추후에 자생지의 보호 뿐 만 아니라 기능성 산채 인 병풍쌈의 효과적인 임간재배를 위해서 병풍쌈의 재배기술 개발 등의 다양한 연구가 진행될 필요가 있다.

따라서 본 연구에서는 주로 자연채취에 의존하는 병풍쌈의 생산을 확대하고자 임간재배지에서 생육된 병풍쌈의 상대광도 별 생장 및 엽 특성을 조사하여 적정 생육환경을 구명하고 임 간재배지 내 산채 생산을 위한 기초자료로 활용하기 위해 수 행하였다.


재료 및 방법

1. 시험재료

본 실험에 이용된 식물은 병풍쌈 (Parasenecio firmus (Kom.) Y. L. Chen)으로 2011년 10월에 강원도 화천에서 생 산된 1년생 묘종을 구입하여 임간재배지의 차광시설에 이식 후 2년 동안 재배관리하였다.

2. 임간지의 재배환경 및 차광 처리

실험은 국립산림과학원 남부산림자원연구소 월아시험림 내 임간재배 시험지에서 수행하였으며, 시험지의 지형적 특징은 Table 1과 같다. 임간지의 토양의 화학성은 pH 4.47, 유기물 함량 2.78%, 전질소 함량 0.11%, 유효인산 함량 1.09 ppm 및 염기치환용량이 15.70 cmol+ • ㎏−1 이었다.

임간재배지 내 차광시설은 흑색 차광망을 이용하여 투광 량을 조절하였는데, 상대광도를 전광 (임간재배 상태의 차광 조건), 전광대비 약 60%, 30% 및 5%로 각각 조절하여 설 치하였다. 차광처리구별 광도는 2013년 6월 3일 맑은 날에 광도계(LI-250 Light meter, LI-COR, Inc., Lincoln, Nebraska, USA)를 이용하여 각 차광처리구 내 다섯 지점을 측정하여 평균을 구했으며, 각각 354.3 µmol • m−2 • s−1 (전광), 212.7 µmol • m−2 • s−1 (전광의 약 60%), 101.2 µmol • m−2 • s−1 (전광의 약 30%), 8 µmol • m−2 • s−1 (전광의 약 5%)로 나타났다.

3. 생육특성 조사

2013년 6월 3일에 상대광도별 16개체를 대상으로 생장 조 사를 하였다. 초장, 줄기직경 및 근장을 조사하고, 잎, 줄기 및 뿌리를 각각 분리하여 부위별로 생중량을 측정하였다. 건중량 은 Drying Oven (DS-80-5, Dasol Scientific Co. Ltd, Hwaseong, Korea)에서 105°C로 72시간 건조한 후 부위별로 측정하였다. 또한, 함수율을 구하였으며, 상대광도별 병풍쌈의 생장특성을 분석하기 위해 S/R ratio (Leaf + shoot/root ratio), LWR (Leaf dry weight ratio), SWR (Shoot dry weight ratio), RWR (Root dry weight ratio)를 구하였다.

  • S/R ratio = Shoot (leaf + stem)
    dry weight/Root dry weight
  • LWR (g • g−1) = Leaf dry weight/Total dry weight
  • SWR (g • g−1) = Shoot dry weight/Total dry weight
  • RWR (g • g−1) = Root dry weight/Total dry weight

병풍쌈의 상대광도별 엽생장 특성을 분석하고자 생장조사 실시 후 휴대용 엽면적 측정기인 Portable Area Meter (LI- 3000C, LI-COR, Inc., Lincoln, Nebraska, US)를 이용하여 엽면적을 측정하였으며, 엽두께는 Digimatic Caliper (Mitutoyo Co., Kanagawa, Japan)를 이용하여 세 지점을 측정 후 평균값 을 산출하였다. 또한, L/W ratio (Leaf length/Leaf width), SLA (Specific leaf area), LAR (Leaf area ratio)을 아래의 식을 이용하여 구하였다.

  • L/W ratio = Leaf length/Leaf width
  • SLA (cm2• g−1) = Leaf area/Leaf dry weight
  • LAR (cm2• g−1) = Leaf area/Total dry weight

4. 통계 처리

병풍쌈의 상대광도별 측정치에 대한 분석은 SPSS version 20을 이용하여 분산분석 (ANOVA)을 실시하였다. 통계적으로 차이가 유의한 경우 Duncan’s Multiple Range Test (DMRT) 를 실시하여 비교하였다.


결과 및 고찰

1. 상대광도별 병품쌈의 생장 특성

본 실험에서는 병품쌈의 지상부를 식용으로 이용하기 때문 에 먼저 초장과 줄기직경을 조사하였다. 초장은 상대광도 5% 에서 17.2㎝로 가장 컸으며, 상대광도 60% 처리구에서는 유 의성을 보이며 가장 낮았다. 줄기직경과 근장은 전광 처리구 와 상대광도 60% 처리구에서 각각 4.85mm와 33.1㎝로 가장 높았으나 유의성은 보이지 않았고, 상대광도 5% 처리구에서 는 모두 가장 낮은 값을 보이는 것으로 나타났다 (Table 2).

Lee 등 (2012a)은 병풍쌈을 묘포장에서 전광, 약차광 (전광 의 45 ~ 55%), 중차광 (전광의 65 ~ 75%), 강차광 (전광의 88 ~ 92%)으로 구분하여 실험한 결과, 전광 처리구에서는 6월 에 강한 광과 고온으로 인해 모두 고사하였다고 보고하여 임 간재배지에서 실시된 본 실험과는 다른 결과를 보인 것으로 나타났다. 이것은 본 실험의 대조구에는 차광처리를 하지 않 았지만, 임간재배지의 특성상 자연적으로 차광이 이루어져 유 입되는 광량이 수시로 변화했기 때문으로 판단되며, 이러한 영 향으로 본 실험의 대조구에서 상대광도 60% 보다 초장과 줄 기직경이 더 컸던 것으로 판단된다. 한편, 산약초인 삽주를 차 광 처리 (전광 및 35%, 55%, 75% 차광)하여 생육한 경우에, 전광 처리구를 제외한 모든 차광 처리구에서는 차광률이 높아 질수록 좋은 생장을 보이는 것으로 보고되어 (Park et al., 2004) 본 실험과 유사한 경향을 보였다. 초본인 바위솔 (Hong et al., 2006)과 백수오 (Yoo et al., 2013)도 광조건에 따라 생장의 차이를 보이는 것으로 보고되었는데, 이러한 결과들을 보면 광 수준의 차이는 생장에 큰 영향을 미치는 것으로 판단 된다.

병풍쌈의 부위 (잎, 줄기, 뿌리) 및 전체의 생중량과 건중량 을 조사한 결과는 Table 3과 같다. 생중량의 경우, 잎, 줄기, 뿌리 및 전체가 상대광도 30%에서 각각 3.00 g, 1.15 g, 9.17 g, 13.33 g으로 가장 높았으나 잎과 줄기 부분은 유의성을 보이지 않는 것으로 나타났다. 건중량의 경우에는 잎, 뿌리 및 전체가 상대광도 30%에서 각각 0.67 g, 2.25 g, 3.13 g으로 가 장 높게, 줄기 부위의 경우에는 상대광도 60%에서 0.22 g으로 가장 높았다 (Table 3). 상대광도 5% 처리구에서는 병풍쌈의 모든 부위의 건중량이 상대적으로 가장 작은 것으로 나타났는 데, 이것은 일반적으로 광의 감소가 줄기와 뿌리 부위의 건중 량을 감소시킨다는 보고 (Strothmann, 1967)와 동일한 결과로, 낮은 광도에서는 생육활동이 저해되기 (Hiroki and Ichino, 1998) 때문으로 판단된다.

한편, 삽주는 부위별 및 전체 생중량이 상대광도 25% 처리 구에서 높은 것으로 보고되어 (Song et al., 2014) 음지식물인 병풍쌈과 유사한 경향을 보였다. 또한, 수리취를 차광처리 (전 광 및 4555%, 6575%, 8892% 차광)하여 생육 후 잎 건중량 을 조사한 결과, 6575% 차광에서 가장 높은 것으로 보고되었 는데 (Lee et al., 2012b) 이러한 광 수준별 생장 반응의 차 이는 자생지 환경의 다양한 광 수준 조건에 적응된 결과로 생 각된다.

S/R율의 경우에는 상대광도 30% 처리구에서 0.40으로 가장 낮았다. 특히, 상대광도 5% 처리구에서는 유의성을 보이며 S/ R이 높게 나타났는데, 이것은 광도 부족을 극복하기 위해 뿌 리로 분배시키는 광합성 산물의 비율을 상대적으로 감소시켰 기 (Kim, 2000; Loach, 1970) 때문으로 판단된다.

병풍쌈의 함수율을 조사한 결과, 식용으로 이용하는 잎과 줄 기 부위의 함수율은 상대광도 5%에서 각각 81.3%와 87.1% 로 가장 높았으며, 전광 처리구를 제외한 모든 처리구에서는 상대광도가 감소할수록 함수율이 증가하는 경향을 보였다. 이렇게 상대광도 5%에서 높은 함수율을 보인 것은 상대적으 로 낮은 잎, 줄기 및 전체 건중량에 기인한 것으로 생각된다. 전체의 함수율도 상대광도 5%에서 80.4%를 보이며 상대적으 로 높게 나타났으나 처리구별 유의성은 보이지 않았다. 뿌리 부위는 전체적으로 74.7 ~ 78.1% 범위의 함수율을 보였으며, 처 리구간 유의성은 나타나지 않았다. 각 처리구별로는 잎 보다 줄기에서 상대적으로 높은 함수율을 보인 것으로 나타났다. 한 편, 잎과 줄기는 상대광도 60%에서 가장 낮은 함수율을 보였 으며, 뿌리는 상대광도 30%에서 가장 낮은 함수율을 보였다 (Fig. 1).

광, 수분, 양분 등의 환경조건에 대한 식물의 적응 반응에서 상대생장률을 최대로 하기위한 전략 (Reynolds and Antonio, 1996)으로 광합성에 의해 생산되는 물질의 분배 비율인 엽건 중비 (Leaf dry weight ratio), 지상부건중비 (Shoot dry weight ratio), 뿌리건중비 (Root dry weight ratio)를 각각 조 사하였다.

특히, 잎에 투자된 건중량을 나타내는 병풍쌈의 엽건중비 (LWR)의 경우 전체적으로는 0.21 ~ 0.30의 범위였으며 상대광 도 5%에서 0.30으로 유의성을 보이며 가장 높게 나타났다. 지 상부건중비 (SWR)는 모든 처리구에서 0.07 ~ 0.10의 범위를 보이며, 상대광도 5%에서 0.10으로 가장 높았으나 뿌리건중비 (RWR)는 상대광도 5%에서 유의적으로 가장 낮게 나타났다 (Fig. 2). 이렇게 상대광도 5%에서 엽건중비 (LWR)는 높게, 뿌리건중비 (RWR)는 낮게 나타난 것은 상대광도 5% 처리구 에서 광량이 부족한 병풍쌈이 뿌리 보다 잎의 생장을 촉진시 켰기 때문으로 판단된다.

한편, Lee 등 (2012a)은 LWR이 강차광에서 가장 높은 것 으로 보고하여 본 실험과 동일한 결과로 나타났다. Loach (1970)는 차광수준과 LWR의 관계는 수종에 따른 차이가 많 다고 보고하였지만, 일반적으로 차광수준이 높아질수록 LWR 도 높아지는 것으로 알려져 있다 (Choi et al., 2002; Cornelissen, 1992; Walters et al., 1993).

2. 상대광도별 병품쌈의 엽생장 특성

상대광도 조절에 따른 병풍쌈의 엽생장 특성을 조사한 결과 는 Table 4와 같다. 엽면적은 상대광도 5%에서 176.1cm2로 가장 컸으며 그 다음은 상대광도 30% 수준 이었는데, 이들에 대한 유의성은 보이지 않았다. 엽면적의 경우에 전광 처리구 를 제외한 차광 처리구에서 차광률이 높아질수록 넓은 엽면적 을 가지는 것으로 나타났다. 이렇게 전광 처리구를 제외하고 상대적으로 광량이 부족한 처리구에서 병풍쌈의 엽면적이 컸 으며 이것은 상대적으로 광량이 적기 때문에 엽면적을 증가시 켜 더 넓은 수광면적을 확보하려는 현상으로 보인다. 또한, 이 렇게 상대광도가 낮은 처리구에서 유의적으로 높은 엽면적을 보이는 것은 병풍쌈에 유입되는 광량이 감소하여 잎의 생산에 상대적으로 동화산물을 더 사용하였기 (Kuroiwa et al., 1964) 때문으로 판단된다. 엽건중비 (LWR)가 상대광도 5%에서 높 은 값을 보인 결과와 부합되는 것으로 판단된다.

엽장은 상대광도 30%에서 18.4㎝로 가장 컸으나 모든 처 리구에서 유의성을 보이지 않았다. 엽폭은 상대광도 30%에서 20.9㎝로 가장 높았으며 그 다음은 상대광도 5%에서 높은 것으로 나타났다. 엽면적, 엽장, 엽폭은 모두 상대광도 60% 처리구에서 가장 낮았으며 L/W는 전체에서 0.82 ~ 0.92로 처 리구간 유의성은 보이지 않았다. 한편, 덩굴성 식물인 백수오, 이엽우피소, 박주가리 및 하수오의 잎은 엽폭 보다 엽장이 큰 것으로 보고되어 (Kim et al., 2014) 본 실험과는 다른 결과 를 보인 것으로 나타났다.

엽면적비인 SLA (specific leaf area)와 엽면적율인 LAR (leaf area ratio)은 본 실험의 상대광도 5% 처리구에서 각각 420.5cm2• g−1와 123.5cm2• g−1로 가장 높았다. 또한, 전광 처리 구를 제외한 차광 처리구에서는 엽면적비 (SLA)와 엽면적율 (LAR)은 광량이 감소할수록 유의적으로 높아지는 경향을 보여 본 실험의 병풍쌈이 상대광도 5% 처리구에서 가장 얇은 엽두 께와 가장 큰 수광면적을 가진 것으로 나타났다 (Table 4).

엽두께의 경우에 전체적으로는 0.14 ~ 0.24mm의 범위를 보 이며 전광 조건에서 가장 두꺼운 것으로 나타났으며 (Marini and Barden, 1982; Salisbury and Ross, 1992), 상대광도 5%에서 가장 얇은 것으로 나타나 엽면적비 (SLA)와 부합되 는 결과를 보이는 것으로 나타났다.

이렇게 병풍쌈의 엽생장이 상대광도 30%와 5%에서 좋은 생장을 보인 것은 그 식물이 요구하는 광 수준을 충족시켰기 (Kim et al., 2010; Lee et al., 2012a) 때문으로 판단된다. 본 실험의 결과를 종합하면, 병풍쌈의 지상부는 상대광도 30% 와 5%에서 생중량과 잎의 면적이 상대적으로 양호한 생장을 보이며, 엽두께 또한 얇아 식감이 좋을 것으로 생각된다. 따라 서 병풍쌈 재배 시 상대광도 30% 이하를 유지하는 것이 생산 뿐 만 아니라 식감에도 좋을 것으로 판단된다.

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Fig. 1.

Fig. 1.
Effects of light controls on moisture contents ofParasenecio firmus.Bars indicate mean ± SD (n = 16). Different letters in each element indicate significant differences according to DMRT (p< 0.05).

Fig. 2.

Fig. 2.
Effects of light controls on LWR, SWR and RWR ofParasenecio firmus.Bars indicate mean ± SD (n = 16). Different letters in each element indicate significant differences according to DMRT (p< 0.05).

Table 1.

General characteristics of the experimental site.

Aspect Slope (o) Altitude (m) Growing stock (m2/ha)

N 5 ~ 14 50 ~ 75 123.9

Table 2.

Effects of relative light intensity on height, shoot diameter and main root length growth ofParasenecio firmus.

Relative light intensity (%) Height (cm) Shoot diameter (mm) Main root length (cm)

Different letters in each column indicate significant differences according to DMRT (p< 0.05).
Mean ± SD (n = 16).
100 15.7 ± 2.4a 4.85 ± 1.16a 27.5 ± 8.8**a*
60 13.4 ± 1.5b 4.34 ± 0.54a 33.1 ± 12.9a
30 16.1 ± 1.9a 4.38 ± 0.38a 30.4 ± 3.6a
5 17.2 ± 1.9a 3.48 ± 0.82b 24.1 ± 2.8a

Table 3.

Effects of relative light intensity on fresh weight and dry weight ofParasenecio firmus.

Relative light intensity (%) Leaf Shoot Root Total S (L + S)/R ratio

Fresh Weight Dry Weight Fresh Weight Dry Weight Fresh Weight Dry Weight Fresh Weight Dry Weight

Different letters in each column indicate significant differences according to DMRT (p< 0.05).
Mean ± SD (n = 16).
100 2.40 ± 0.97a 0.57 ± 0.32a 1.00 ± 0.45a 0.19 ± 0.14a 6.89 ± 0.36a 1.52 ± 0.47ab 10.28 ± 1.73ab 2.28 ± 0.92ab 0.47 ± 0.13**ab*
60 2.03 ± 0.22a 0.50 ± 0.07a 1.07 ± 0.09a 0.22 ± 0.03a 7.64 ± 1.92a 1.73 ± 0.63ab 10.74 ± 2.19ab 2.45 ± 0.70ab 0.45 ± 0.12b
30 3.00 ± 0.14a 0.67 ± 0.13a 1.15 ± 0.64a 0.21 ± 0.14a 9.17 ± 2.47a 2.25 ± 0.52a 13.33 ± 3.13a 3.13 ± 0.73a 0.40 ± 0.10b
5 2.33 ± 0.49a 0.43 ± 0.11a 1.12 ± 0.16a 0.14 ± 0.02a 3.83 ± 0.46b 0.86 ± 0.13b 7.27 ± 0.48b 1.43 ± 0.26b 0.65 ± 0.06a

Table 4.

Leaf morphological characteristics ofParasenecio firmusby light controls.

Relative light intensity (%) Leaf area (cm) Leaf length (cm) Leaf width (cm) Leaf aspect ratio (L/W) SLA (cm • g–1) LAR (cm • g–1) Leaf thickness (mm)

Different letters in each column indicate significant differences according to DMRT (< 0.05).
Mean ± SD (n = 16).
100 124.2 ± 38.0bc 16.7 ± 3.5a 19.0 ± 3.6ab 0.88 ± 0.11a 235.0 ± 48.5b 55.9 ± 6.1b 0.24 ± 0.03**a*
60 111.7 ± 11.1c 15.9 ± 3.6a 17.2 ± 2.7b 0.92 ± 0.09a 224.6 ± 17.5b 47.5 ± 8.8b 0.19 ± 0.04b
30 166.3 ± 18.8ab 18.4 ± 5.5a 20.9 ± 2.6a 0.86 ± 0.18a 249.6 ± 26.7b 54.2 ± 8.6b 0.19 ± 0.02b
5 176.1 ± 27.1a 16.4 ± 4.1a 19.8 ± 2.4ab 0.82 ± 0.16a 420.5 ± 48.0a 123.5 ± 3.9a 0.14 ± 0.02c