시험재료는 충청북도농업기술원에서 재배하고 수확한 재래 종 백수오 (Cynanchum wilfordii Hemsley) 종자를 사용하여 파종 시기는 4월 10일에 하였고 참깨용 유공배색 비닐을 피 복한 다음, 조간 거리 30㎝, 주간거리 10㎝로 2열씩 뚫린 구 멍에 종자를 3 - 5립씩 파종한 후 2㎝ 정도로 복토하였으며, 출현 후 잎이 4 - 5매 발생하였을 때 1주 1본으로 솎아주었다. 지주는 6월 10일에 직경 22㎜, 높이 2 m의 파이프를 열과 열 사이에 1 m 간격으로 세우고, 나일론끈을 상단과 하단에 각각 배열한 다음, 오이 재배용 그물 네트를 부착시켜 덩굴을 유인하였다.

녹비작물은 백수오 파종 전년 10월 15일에 헤어리베치, 청 보리, 헤어리베치 +청보리 (60 : 40)를 산파하여 처리하였으며 이듬해 3월 하순에 전량 토양에 환원하였다. 시비는 유기질 퇴 비 (Heuksalim, Goesan, Korea) 2,000㎏/10 a를 전량 기비로 시용하였으며, 시험 전 토양의 이화학적 특성은 Table 4와 같다. 시험구당 면적은 8.0㎡이었고, 시험구 배치는 난괴법으 로 3 반복 하였다.

지상부 생육은 8월 30일에 시험구당 5개체의 덩굴을 잘 풀 어낸 다음에 조사하였다. 만장은 주경 덩굴을 일직선상으로 늘 인 후 지면에서 줄기 최선단까지 길이를 측정하였고, 경태는 개체당 가장 굵은 원줄기의 둘째 마디와 셋째 마디 사이를 버 니어캘리퍼스 (CD-20CP, Mitutoyo, Kawasaki, Japan)로 측정 하였다. 주당 분지수는 원줄기에 발생한 10 ㎝ 이상의 분지수 를 조사하였다.

엽면적은 주당 30매의 잎을 5 주에서 채취하여 엽면적 측 정기 (LI-1600, Li-COR Co., Lincoln, NE, USA)를 이용하 여 측정하였고, 엽록소 함량은 색차계 (SPAD 501, Minolta Co., Ltd., Osaka, Japan)를 이용하여 처리 당 5 주를 대상으 로 상, 중, 하엽 각 10매씩 30매를 조사하였다. 지하부 생육은 10월 30일에 지제부에서 10㎝ 정도 덩굴을 남기고 제거한 후 1㎡에서 뿌리가 끊기지 않도록 굴취하여 물에 씻어 물기를 제거한 다음 조사하였다. 지근수는 시험구당 5개체의 주근에 발생한 지근의 총수를 조사하였고, 근장은 주근과 지근의 길 이를 각각 측정하였으며, 근태는 주근과 지근의 가장 굵은 부 분을 각각 버니어캘리퍼스로 측정하였다. 수량은 각 처리 별 3.3㎡를 수확하여 생근중을 측정한 다음 건조 후 10 a당 수 량으로 환산하였다.

생리활성 분석은 1㎏의 백수오를 건조한 다음 분쇄하고 시 료 10 g을 채취하여 80% ethylalcohol 100 ㎖를 첨가한 후 shaking incubator (Vision, Seoul, Korea)를 이용하여 25℃, 100 rpm에서 24 시간 진탕하고 Whatman glass micro fibre filter 47㎜ ∅ (Whatman Co., Maidstone, England)를 이용 하여 감압 여과한 후 진공농축기 (EYELA, Tokyo Rikakikai Co., Ltd., Tokyo, Japan)를 이용하여 농축한 다음 10㎖ 증류 수에 녹인 시료를 원심분리기 (Centifuge 5810, Eppendorf, Hamburg, Germany)를 이용하여 4,000 rpm에 5 분간 원심분 리한 용액을 이용하였다.

총 페놀성 화합물의 측정은 Folins-Dienis 방법 (AOAC, 1984)을 이용하여 시료액 2 ㎖에 Folin-Ciocalteu’s phenol reagent (Sigma-Aldrich Co., St. Louis, MO, USA) 0.2㎖를 가하고 3 분 후에 Na₂CO₃ (Sigma-Aldrich Co., St. Louis, MO, USA) 포화용액 0.4 ㎖를 가하여 혼합 증류수를 첨가하 여 4㎖로 만든 후 실온에서 1 시간 방치하여 발생 시켰다. 측정은 분광광도계 (UV-2501, Shimadzu, Kyoto, Japan)를 이 용 725 ㎚에서 흡광도를 측정하였고, galic acid를 이용하여 작성한 표준 검량곡선으로부터 총 페놀성화합물 함량을 구하 였다.

DPPH (2,2- diphenyl- 1- picrylhydrazyl) radical 소거능 측정은 추출 시료 200㎕에 DPPH 0.4 mM (Sigma-Aldrich Co., St. Louis, MO, USA) 용액 800㎕를 혼합하여 10 초 동안 voltex mixer로 진탕한 다음 10 분 동안 반응시킨 후 분광광 도계 (UV-2501, Shimadzu, Kyoto, Japan)를 이용하여 517㎚ 에서 흡광도를 측정하였다. DPPH free radical 활성은 시료를 첨가하지 않은 대조구와 시료 첨가구의 흡광도 차를 백분율로 표시하였다.

DPPH radical 소거능 =[(Ab-As)/Ab]×100

• Ab;   무처리구의 흡광도,
• As;   시료 첨가구의 흡광도

ABTS [2,2′-azino-bis-(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid)] radical 소거능 측정은 7mM ABTS (Sigma-Aldrich Co., St. Louis, MO, USA) 용액과 2.4mM의 potassium persulfate (Sigma-Aldrich Co., St. Louis, MO, USA)을 혼합하여 실온 암상태에서 24 시간 방치한 후 ABTS+을 형성시킨 후 흡광도 값이 734㎚에서 흡광도 값이 0.70 (± 0.02)이 되게 100% ethanol로 희석하여 radical이 형성된 용액 1,000㎕에 추출액 50㎕를 가하여 3 분 동안 방치 후 흡광도를 측정하였다.

토양화학성 분석은 녹비작물 시용전과 백수오 수확 직후에 시료를 채취하여 분석하였다. 농촌진흥청 토양 분석법에 따라 실시하였다 (RDA, 2012). pH와 EC는 풍건토양과 증류수를 1 : 5 (W/V)의 비율로 혼합하여 30 분간 진탕한 후, pH는 pH meter (Orion 3 Star Thermo, Thermo Fisher Scientific Inc., Waltham, MA, USA)로 측정하였고, EC는 conductivity meter (YSI-3200, YSI Incorporated, Yellow Springs, OH, USA)로 측 정하여 5 배 한 값으로 나타내었으며, 유효 인산은 Lancaster 법 으로 비색측정 하였다 (UV-2501, Shimadzu, Kyoto, Japan). 양 이온인 K, Ca, Mg는 원자흡광광도계 (AU/AA240, Agilent Technologies Inc., Santa Clara, CA, USA)로 분석하였다.

토양 미생물 활성은 백수오 생육 중 채취하여 탈수소효소활 성 (DHA) 측정법을 이용하였다 (RDA, 2012). 즉 풍건한 토 양시료 6 g씩을 토양 3 g에 3% TTC (2,3,5-triphenyl tetrazolium chloride, Sigma-Aldrich Co., St. Louis, MO, USA) 1㎖와 멸균수 2.5㎖을 첨가한 후 광분해를 막기 위 해 은박지로 덮은 후 37℃ 항온기에 넣고 24 시간 배양 한 배양액에 메탄올을 첨가 한 후 1 시간 반 동안 계속 하여 (20 분마다 한번 정도) 흔들어 추출한다. 추출한 메탄올 용액속 의 TPF의 양을 485㎚에서 분광광도계 (UV-2501, Shimadzu, Kyoto, Japan)를 사용하여 측정하였다.

모든 처리는 3 반복 측정하였으며 시험 결과의 분석은 PC 용 통계패키지인 MYSTAT (Systat software Inc., Chicago, IL, USA)를 이용하여 분산분석 (ANOVA)을 실시한 후 Duncan’s Multiple Range Test (DMRT)로 유의성을 p < 0.05 수준에서 검정하였다.

녹비작물별 백수오 (Cynanchum wilfordii Hemsley)의 출현을 보면 대조구 (무시용구)에서는 초기부터 출현율이 높았던 반면 녹비작물 시용구에서는 3월 말에 50 - 55% 정도의 출현율을 보 이다가 지온이 충분히 상승한 5월 상순에는 청보리 시용구와 대조구가 비슷한 출현율을 보였으며, 헤어리베치 시용구와 헤 어리베치 +청보리 (60 : 40) 시용구에서는 출현율이 낮은 경향 을 보였다 (Fig. 1). Song 등 (2010)은 녹비 투입 후 건물로는 5 일, 생체로는 10 일 이후에 파종하면 초기생육 억제를 많이 해소할 수 있다고 하였으나, 본 연구에서 백수오의 재생기 조 사 시기가 백수오 파종 이듬해에 조사가 이루어졌기 때문에 토 양 환경 또는 다른 요인이 월동 후 재생기 초기에 어떤 영향을 주었는지에 관한 추가적인 조사가 필요할 것으로 보인다.

Fig. 1  Effect of green manure crop application on seasonal sprout in Cynanchum wilfordii Hemsely.

생육 성기 백수오 지상부 생육을 조사한 결과 만장은 헤어 리베치 시용구에서 86.3㎝ 로 가장 길었던 반면 청보리 시용 구에서는 56.1㎝로 적은 경향을 보였으며, 줄기 굵기, 엽면적, SPAD 등의 전반적인 생육은 녹비작물 간 일정한 경향이 없었 고, 개화기는 7월 20일로 같았다 (Table 1).

녹비작물의 토양 환원량은 청보리 시용구에서 440㎏/10 a로 많았고, 헤어리베치 +청보리 (60 : 40) 시용구는 280㎏/10 a, 헤어리베치 시용구는 80㎏/10 a로 낮았다 (Fig. 2). 녹비작물 의 재배적지와 관련하여 Kim 등 (2015b)은 헤어리베치와 트 리티케일의 재배안전지대는 –8℃ 이상, 호밀의 재배가능 및 재 배안전지대 온도는 –20℃ 이상 이라고 하였다. 본 연구를 수 행한 청주지역의 최저기온과 관련하여 헤어리베치는 재배 적 지가 아닌 것으로 보여 중부지역에서 토양환원량이 높은 녹비 작물을 선택할 경우 헤어리베치보다는 청보리가 유리할 것으 로 판단되었다.T2

Fig. 2  Yields of soil reduction by green manure crops.

Means values from triplicate separated experiments are shown. *Different letters are significantly different at p < 0.05 by Duncan’s Multiple Range Test (DMRT).

녹비작물 환원에 따른 백수오 지하부 생육을 조사한 결과 근장, 근경, 지근장, 지근경은 처리 간 차이를 보이지 않으나 생근중은 청보리 시용구에서 88.5 g로 가장 무거운 경향을 나 타내었다. 수량 또한 청보리 시용구에서 310㎏/10 a로 가장 많았다 (Table 4). Song 등 (2011)은 황기재배 시 헤어리베치 +유기물, 호밀 +유기질비료 를 시용할 경우 관행보다 수량이 많았다고 하였으며, Ryoo (2003)는 헤어리베치 녹비 및 액상 분뇨를 시용할 경우 황기의 근경, 근장, 분지수 등이 증가하고 건물 비율이 재배 1 년 차 보다 2 년 차에 증가한다고 한 보고와 비슷한 결과를 보여 백수오 재배 시 녹비작물의 토양 환원이 수량증가에 영향을 준 것으로 판단되었다.

생리활성 물질 변화를 측정한 결과 총 폴리페놀함량은 대조 구에서 1,615㎎/㎏, 청보리 시용구는 1,740㎎/㎏로 높았고, 헤어리베치 시용구와 헤어리베치 +청보리 (60 : 40) 시용구에 서는 낮은 경향을 보였다. 항산화활성 조사결과 DPPH는 청보 리 시용구에서, ABTS는 대조구에서 높은 경향을 보여 녹비작 물 환원에 의한 항산화 활성은 일정한 경향을 나타내지 않았 다 (Table 3).

Seong 등 (2014)은 녹비재배로 인삼 지상부의 황증이 상대 적으로 적게 발생되어 사포닌 생합성량의 증가로 진세노사이 드 함량이 증가된다고 하였고, Kim 등 (2015a)도 벼에 녹비 작물을 시용 할 경우 헤어리베치의 질소 고정으로 oryzanol의 함량이 무처리구에 비해 증가한다고 하여 백수오 생리활성 물 질 함량을 증대시키고자 할 경우 녹비작물을 재배하는 것이 좋을 것으로 판단되었다.

녹비작물 시용 전 (Table 4) 및 백수오 수확 후 (Table 5) 토양 화학성 조사결과 헤어리베치 시용구 및 헤어리베치 +청 보리 (60 : 40) 시용구에서 pH가 높아졌고 유기물의 함량은 모 든 처리에서 높아지는 경향을 보였다. 인산함량은 녹비작물 시 용구에서 낮아져 녹비작물 시용이 토양 내 가용성 인산을 유 효화 시키는 것으로 판단되었으며, 토양 내 양이온 함량도 낮 아져 식물에 흡수되었음을 알 수 있었다.

Lim 등 (2014)은 배 과원에서 녹비작물의 파종시기가 빠를 수록 화학비료를 대체하는 효과를 보였다고 하였으며, Yang 등 (2014)은 간척지에서 헤어리베치와 밀 혼파재배를 할 경우 벼 식물체 내 질소, 인산, 가리 함량이 증가한다고 하였고, Son 등 (2014)은 작부체계별 녹비작물 시용으로 투입양분을 절감시킬 수 있다고 하였다. 또한 Lee 등 (2016a)은 인삼 연 작 하우스에 수단그라스를 토양환원 후 석회질소나 요소처리 를 하면 인삼 생육에 효과가 있다고 하였다. 본 연구에서도 백수오 재배 포장의 녹비작물 시용 전후 토양 내 양분 함량이 변화된 것은 녹비작물 시용에 의한 양분의 가용화 및 원활한 식물체 흡수에 의한 것으로 생각되었다.

토양 미생물의 활성은 대조구보다 헤어리베치 +청보리 (60 : 40) 시용구에서 토양 미생물의 활성이 높았고 헤어리베치 시 용구 및 청보리 시용구에서도 토양미생물 활성이 높았다. Lee 등 (2016b)은 6 년근 인삼 수확 후 1 년간 윤작물을 재배한 다음 토양의 미생물 함량을 분석한 결과 토양의 그램 음성균 과 그램 양성균의 비율은 윤작물 재배 구에서 모두 무처리 보 다 유의적으로 증가한다고 하였는데 본 연구는 미생물의 활성 을 측정한 결과로 토양미생물의 증가와 관련해서 비슷한 결과 를 보였다 (Fig. 3).

Fig. 3  Effect of green manure crops application on soil microorganism.

Means values from triplicate separated experiments are shown. *Different letters are significantly different at p < 0.05 by Duncan’s Multiple Range Test (DMRT).