본 시험은 2016년 5월부터 2017년 10월까지 국립원예특작 과학원 인삼특작부 시험포장에서 수행하였다. 시험토양은 2015 년 10월 중순에 6 년근 인삼 (Panax ginseng C. A. Meyer) 을 수확한 연작지 토양을 이용하였는데, 2016년 4월 상순에 20㎝ 깊이 이내의 작토층을 채취하여 지름 30㎝, 높이 35㎝의 플라스틱 원형포트 (Namyang Plastic Co., Gunpo, Korea)에 담아 비닐하우스 시설 안으로 옮긴 다음 시험재료로 사용하였다.

시험토양은 사양토 (지산통)이었으며, 토양의 이화학성은 pH; 6.20, EC; 0.77 dS/m, OM; 17.46 g/㎏, P₂O₅; 150.9㎎/g, K; 0.45 c㏖⁺/㎏, Ca; 4.17 c㏖⁺/㎏, Mg; 1.30 c㏖⁺/㎏ 로 재배에 적합한 토양이었다.

토양 훈증처리 후 녹비작물 재배와 녹비작물 재배 후 토양 훈증처리에 따른 인삼의 연작장해 경감효과를 구명하기 위해 5월과 9월에 각각 훈증처리를 하였다. 5월 훈증처리구는 5월 상순에 토양을 훈증처리한 다음 녹비작물로 사료용 옥수수를 재배하여 예정지를 관리하였으며, 9월 훈증처리구는 5월에 사 료용 옥수수를 재배하여 예정지관리를 한 다음 9월 상순에 토 양을 훈증처리 하였다.

훈증제는 다조메 (dazomet) 입제 (basamid, Farm Hannong Co., Ltd., Seoul, Korea)를 이용하였는데, Fu 등 (2012)의 방 법에 따라 다조메 입제가 토양에서 토양수분과 반응하여 가스 로 잘 분해될 수 있도록 관수하여 토양수분을 18% 내외로 조 정한 다음 다조메 입제를 10 a당 60㎏의 비율로 토양에 혼 합하였다. 그리고 토양 표면에 0.15㎜ 두께의 PE 투명비닐 (Ihlshin Chemical Co., Ltd., Ansan, Korea)을 피복하여 가스 가 공기 중으로 방출되는 것을 막았다.

2 주간 피복하여 훈증 처리한 다음 비닐을 벋기고 2 일 간 격으로 3 회 흙을 뒤집어 잔류 가스를 빼주었다. 훈증처리 시 지하 10㎝ 깊이의 평균지온은 5월이 20.4℃, 9월이 24.8℃로 가스발생 최소온도인 15℃를 상회하여 가스발생 조건을 충족 하였다.

토양 훈증처리 전후에 녹비작물을 재배하기 위해 사료용 옥 수수 품종인 광평옥을 이용하였다.

5월 상순 훈증 처리구는 5월 하순에 옥수수 종자를 포트당 2 립씩 점파하여 9월 하순까지 재배한 다음 식물체를 5㎝ 크 기로 절단하여 토양에 환원하였다.

9월 상순 훈증 처리구는 5월 상순에 옥수수 종자를 포트당 2 립씩 점파하여 8월 하순까지 재배한 다음 식물체를 5㎝ 크 기로 절단하여 토양에 환원하였다. 관수는 토양수분이 18 - 20% 내외로 유지될 수 있도록 적절히 조절하였으며, 옥수수 재배를 위해 시비는 별도로 하지 않았다.

토양을 훈증처리 한 다음, 묘삼을 정식하기 전인 2017년 4 월 상순에 토양시료를 채취하여 인지질 지방산을 추출한 후 토양 미생물상을 분석하였다.

토양시료 4 g에 chloroform (4㎖), methanol (8㎖), buffer solution (3.2㎖, pH 7.4)을 혼합하여 지질을 추출한 다음 silicic acid column을 이용하여 neutral-lipid, glyco-lipid 및 phospho-lipid로 분리하였다. 이 중에서 인지질을 메틸화한 지 방산에 fatty acid methyl ester 19 : 0를 내부표준물질로 넣은 다음 MIDI sherlock microbial identification system (MIDI Inc., Newark, DE, USA)으로 지방산을 분석하였다.

각 인지질 지방산의 값은 150 ng/㎕ 농도를 내부표준물질을 각 시료당 50㎕ 넣어 계산하였다. 전체 PLFA 중에서 주요 지표 지방산은 아래 지방산 분석 지표들을 이용하여 지방산을 분류하였다. 단불포화 지방산은 16 : 1 ω5c, 17 : 1 ω8c, 18 : 1 ω7c, 포화 지방산은 14 : 00, 15 : 00, 16 : 00, 17 : 00, 18 : 00, 20 : 00을 지표 지방산으로 이용하였다.

그람음성균의 지표 지방산은 18 : 1 ω7c, 19 : 0cy ω8c, 17 : 1 ω8c, 그람양성균은 i14 : 0, i15 : 0, a15 : 0, i16 : 0, i17 : 0, a17 : 0, 세균은 그람음성균과 그람양성균에 대한 지표 지방 산을 모두 이용하였다. 곰팡이는 18 : 1 ω9c, 18 : 2 ω6c를, 방 선균은 10Me 16 : 0, 10Me 17 : 0, TBSA 10Me 18 : 0를, 균근균은 16 : 1 ω5c를 이용하였다.

토양을 훈증처리 한 다음, 묘삼을 정식하기 전인 2017년 4 월 상순에 토양시료를 채취하였다. 토양시료를 풍건하여 분쇄 후 20 mesh (2㎜)체를 통과한 다음 유발에 미세하게 갈아 분석용으로 사용했다.

토양화학성분 중 pH, EC, 유기물, 유효인산 및 치환성 양이 온인 K, Ca, Mg은 농촌진흥청 토양화학분석법 (NIAST, 2000)에 준하였다. 시료 10 g을 100㎖ 삼각플라스크에 평량하 고 침출액 (0.1N HCl) 50㎖ 첨가 후 항온 수조 30℃에서 1 시간 진탕 후 Toyo No. 5B로 여과하여 ICP-OES (Intergra XMP, GBC Scientific Equipment, Braeside, Australia)로 치 환성 양이온을 측정했다.

2017년 4월 상순에 개체 중 0.75 g 내외의 묘삼을 포트당 20 주씩 이식하여 2 년생 인삼의 생육특성 및 뿌리썩음병 발 생율을 조사하였다. 시험포트는 처리당 5 포트씩 4 반복으로 배치하여 조사하였다. 재배시설은 폭 3.5 m, 높이 2.5 m의 비 닐하우스이었으며, 차광을 위해 차광율 70%의 2 중직 흑색 차광망으로 피복하였다. 기타 재배관리는 인삼표준경작법에 준 하여 관리하였다.

2017년 10월 하순경 2 년생 인삼을 수확한 다음 토양시료 를 채취하여 C. destructans와 F. solani의 밀도를 분석하였다.

토양시료 5 g과 radicicol (Sigma-Aldrich Co., St. Louis, MO, USA) 50㎎/ℓ를 첨가한 minimal mineral broth 5㎖ 을 50㎖ falcon tube에 넣고, 48 시간 동안 20℃ 조건에서 정치배양 하였다. 정치배양을 한 falcon tube를 1 분간, 5,000 rpm 으로 원심분리한 후, 상등액 1㎖을 멸균수를 이용하여 100 배로 희석하였다. 희석액 400㎕를 radicicol 50㎎/ℓ이 첨가된 minimal mineral agar 배지에 도말하였다.

20℃ 조건에서 7 일간 배양 후 병원균의 DNA를 추출한 다 음 DNA 시료와 인삼뿌리썩음병원균 동정용 primer를 포함하 는 혼합액으로 RT-PCR (CFX96 real-time system, Bio-Rad, Hercules, CA, USA)을 수행하고 그 결과를 병원균 밀도 정량 곡선에 대입하여 토양내 병원균의 밀도를 측정하였다.

2 년생 인삼을 대상으로 지상부 생육은 7월 하순경 초장, 경장, 엽장, 엽폭 등을 조사하였으며, 지하부 생육 및 뿌리썩 음병 발생율은 10월 하순에 수확하여 조사하였다.

이병주율은 뿌리썩음병에 이병된 개체의 비율로 나타내었고, 무병주율은 뿌리썩음병 발생이 전혀 없는 개체의 비율이었는 데, 무병주율/재식주수 × 100으로 계산하였다. 뿌리썩음병 발생 정도는 0 (무발생), 1 (발병초기, 작은 반점 형성), 2 (뿌리 전체에서 부패 증상 50% 이하), 3 (뿌리전체에서 부패 증 상 70% 이하), 4 (완전 부패)로 구분하여 다음과 같은 방 법으로 조사하였다. 즉, 뿌리썩음병 발병지수 구하는 공식은 (X0 × 0) + (X1 × 1) + (X2 × 2) + (X3 × 3) + (X4 × 4) / (X0 + X1 + X2 + X3 + X4)이고, X0; 무병징, X1; 병반 면적 10% 이하, X2; 병반 면적 50% 이하 X3; 병반 면적 70% 이하, X4; 완전부패로 구분하였다.

통계프로그램 SAS (Version 9.2, SAS Institute Inc. Cary, NC, USA)을 이용하여 5% 유의수준에서 Duncan’s Multiple Range Test (DMRT)로 처리간 유의성 검정을 하였다.

토양훈증 처리전후 예정지 관리용 녹비작물로 재배한 사료 용 옥수수의 생육특성 및 건물중은 Table 1과 같다.

5월 훈증 후 옥수수 재배 처리는 옥수수 재배 후 9월 훈증 처리보다 파종기가 15 일 지연되어 초장, 경태가 약간 감소되 고 생체중과 건조중이 유의적으로 감소하였다. 보통 인삼 (Panax ginseng C. A. Meyer) 예정지 관리용으로 많이 재배 되고 있는 수단그라스의 건물중은 10 a당 2,223㎏ 이라고 보 고하였는데 (Lee et al., 2016), 본 시험에서 5월 훈증 후 옥 수수를 재배하여 파종기가 다소 지연되어도 옥수수 건물중은 수단그라스보다 많았다.

따라서 옥수수를 이용하면 파종기가 다소 지연되어도 녹비 작물의 역할은 충분히 할 수 있을 것으로 판단된다.

Table 2에서와 같이 5월에 훈증처리를 하고 사료용 옥수수 를 재배하여 예정지관리를 해주면 옥수수 재배 후 9월 훈증 처리보다 pH는 증가하나 EC, NO₃, P₂O₅, K은 유의적으로 감소되어 인삼을 재배하기에 적절한 토양환경이 조성되었다.

Lee 등 (2017b)과 Youn 등 (2017)도 윤작물이나 녹비작물 을 재배하여 토양에 환원하면 토양 pH가 증가하고 염류농도 가 감소된다고 하였다. 일반적으로 다조메 입제를 이용하여 토 양을 훈증처리 하면 다조메가 최종 분해되어 중탄산염, 질산 염 및 황산염으로 토양에 축적되어 양분의 과잉 장해를 일으 킬 수 있다고 보고하였다 (Frick et al., 1998). Bonanomi 등 (2008)은 다조메 처리로 총질소와 암모니아태 질소가 증가된 다고 하였다.

따라서 훈증처리를 하면 질소성분이나 염류농도가 재배 적 정치 이상으로 증가될 수 있기 때문에 토양 이화학성 개선을 위해 볏짚 시용이나 녹비작물 재배와 같은 조치가 필요할 것 으로 생각된다.

Table 3에서와 같이 5월 에 훈증처리를 하고 사료용 옥수수 를 재배한 처리는 옥수수 재배 후 9월 훈증 처리보다 그람양 성세균이 증가하고 그람음성세균이 감소되었는데, 옥수수 재 배 후 식물체를 토양에 혼화해주고 곧이어 토양훈증을 하면 옥수수가 완전히 부숙되지 못해 혐기성 세균인 그람음성균의 밀도가 높아졌기 때문으로 보인다.

그람음성세균/그람양성세균의 비율은 5월 훈증후 옥수수 재 배처리구가 높았는데, Kramer과 Gleixner (2008), Kim과 Lee (2011) 및 Lee 등 (2016)도 신선한 녹비를 투입하거나 윤작물 을 재배하면 그람음성세균의 비율이 증가된다고 보고하였다.

총 세균은 처리 간에 차이가 없었으나 곰팡이 및 곰팡이/세 균의 비율은 5월 훈증 후 옥수수 재배 처리에서 감소되었다. Chung 등 (1989)은 고추, 참깨, 땅콩을 연작하면 세균의 밀도 가 감소하고 곰팡이의 밀도가 증가하며, 곰팡이/세균의 비율이 증가된다고 보고하였는데, 본 시험에서도 곰팡이의 감소에는 5월 훈증후 옥수수를 재배한 처리에서 더 컸다.

토양 훈증처리 전후에 사료용 옥수수를 재배하여 예정지 관 리를 한 다음 묘삼을 정식하여 2 년생 인삼 의 지상부 생육 특성을 조사한 결과는 Table 4와 같다.

5월 훈증 후 옥수수를 재배하여 예정지를 관리한 처리에서 초장, 경장 등 지상부 생육이 더 양호하였는데, 이는 Table 2 에서와 같이 토양의 염류농도 등 무기성분이 5월 훈증 후 옥 수수 재배 처리에서는 낮고 옥수수 재배후 9월 훈증처리에서 는 매우 높아 인삼 생육이 억제되었기 때문으로 보인다. 인삼 의 재배에 적당한 염류농도는 0.5 - 1.0 dS/m 이며, 염류가 과 다할 경우 생리장해가 발생한다고 보고하였다 (Kim et al., 2015).

토양 훈증처리 전후에 사료용 옥수수를 재배하여 예정지 관 리를 한 다음 묘삼을 정식하여 2 년생 인삼의 지하부 생육과 뿌리썩음병 발생율을 조사한 결과는 Table 5와 같다. 5월 훈 증 후 옥수수 재배 처리에서 지하부 생존율, 근장이 더 양호 하고 뿌리썩음병 발생율도 현저히 낮았다.

본시험에서 주당근중이 1.38 g으로 상대적으로 낮은 이유는 뿌리썩음병 검정을 위해 포트에 밀식하여 재배하였기 때문으 로 보인다. 다조메를 이용한 토양훈증 후에도 뿌리썩음병원균 의 후막포자는 완전히 사멸되지 않는다고 보고하였으며 (Tian et al., 2014), 염류농도가 높은 토양에서는 뿌리썩음병원균이 조금만 존재하여도 뿌리썩음병 발생이 급격히 증가된다는 보 고가 있기 때문에 (Yang et al., 2000; Uhm et al., 2001; Lee et al., 2017a), 본 시험에서도 염류농도가 높은 처리에서 뿌리썩음병 발생이 현저히 많아진 것으로 보인다.

미 부숙 유기물을 시용할 때에는 가스가 발생하거나 중간분 해산물 (페놀산 등)이 인삼뿌리에 영향을 미쳐 생리장해 (적 변)가 발생되는데, 녹비작물로 토양에 시용한 옥수수 식물체가 완전히 분해되지 못하여 인삼 뿌리썩음병 발생에도 일부 영향 을 미친 것으로 생각된다.

Ahn 등 (1982)에 의하면 6 년근 인삼 수확후 3월 상순에 다조메 입제 38 ㎏/10a을 사용하여 토양을 훈증처리 한 다음 이듬해 4월 상순에 묘삼을 이식하여 생물검정을 한 결과 2 년 생 인삼의 뿌리썩음병 발생율은 42%로 매우 높아 처리효과를 높이기 위해서는 훈증제 사용량, 훈증시기, 토양수분, 토양이 화학성의 조절 등에 대한 검토가 필요하다고 하였다.

Table 5에서와 같이 토양훈증 처리 후 2 년생 인삼을 수확 한 다음 토양을 채취하여 인삼 뿌리썩음병원균의 밀도를 조사 한 결과 C. destructans 밀도는 초작지 수준의 밀도를 보였으 며, 처리 간에 차이가 없었으나 F. solani 밀도는 처리 간에 뚜렷한 차이를 보였는데, 옥수수 재배 후 9월 훈증 처리에서 뚜렷한 증가를 보였다 (Table 6).

F. solani는 대부분 인삼재배 토양에 존재하며 병원성이 약 하나 증식이 빠른 편이라고 보고하였는데 (Lee, 2004), 토양이 나 묘삼 표면에 일부 존재하는 F. solani가 옥수수 재배 후 9 월 훈증 처리처럼 염류농도가 높았을 때 생긴 인삼뿌리의 상 처를 통해 침투하여 병을 일으켰기 때문으로 생각된다. Yang 등 (2000)도 토양의 염류농도가 높을 때 오이 뿌리의 상처로 인해 F. solani에 의한 병 발생이 증가된다고 하였다.