논토양에서 두둑높이에 따른 6년생 인삼의 생육 및 수량성

서 언

인삼 (Panax ginseng C. A. Meyer)은 연작장해 발생이 심 해 10년 이상 휴작을 해야 하기 때문에 (Kang et al., 2007) 초작지 확보가 어려워 이에 대한 대안으로 논토양을 이용한 인삼재배가 증가되고 있다. 벼를 4 - 5년 재배하면 담수로 인 해 토양이 환원상태로 되어 뿌리썩음 병원균의 밀도가 낮아지 고 인삼뿌리에서 분비되는 생육억제물질도 희석되어 연작장해 발생이 줄어든다 (Park et al., 1997).

그러나 논토양을 이용할 경우에는 저지대에서의 배수불량에 의한 습해 발생 (Lee et al., 2009, 2012), 담수와 배수의 반 복으로 인한 산화 • 환원철의 과잉흡수장해 발생 (Lee et al., 2013, 2014), 벼 재배시 사용한 비료성분의 축적과 미부숙 퇴 비의 과용으로 인한 생리장해 발생 (Jang et al., 2013) 등으 로 논재배 인삼의 수량과 품질은 떨어지고 있는 실정이다. 이 중에서 인삼 논재배시 가장 문제가 되는 요인은 배수불량으로 인한 습해 발생과 염류농도 증가로 인한 염류장해 (황증, 적 변삼)의 발생이며, 습해를 막기 위해서는 지대가 높거나 배수 가 양호한 포장을 선택해야 한다.

보통 농경지의 배수등급은 지하수위나 배수 정도에 따라 ① 매우양호 ②양호 ③약간양호 ④약간불량 ⑤불량 ⑥매우불량 등 6등급으로 구분되는데, 대개 밭토양의 배수등급은 1 - 3등 급 (매우양호-약간양호)에 속하고 논토양의 배수등급은 대부분 4 - 6등급 (약간불량-매우불량)에 속한다 (RDA, 2003). 논토양 의 배수등급은 건답의 경우 ‘약간양호 (3등급)’에 속하고 반습 답의 경우 ‘약간불량 (4등급)’, 습답의 경우 ‘불량 (5등급)’이 며, 심한습답의 경우 ‘매우불량 (6등급)’에 속하는데, 실제 논 토양에서 인삼재배는 건답과 반습답에서 가능하며, 5등급 이 하인 습답에서는 재배가 불가능하다 (Lee et al., 2012).

‘배수약간양호지 (3등급)’에 속하는 토양은 인삼을 재배하기 에 양호한 토양인데, 지하수위가 100 - 150cm로 깊고 주토색 은 갈색 내지 황갈색이며, 심층 또는 전층에 회갈색의 반문이 보인다. ‘배수약간불량지 (4등급)’에 속하는 토양은 인삼재배 가 가능한 토양인데, 지하수위가 50 - 150cm로 비교적 깊고 주토색은 회갈색, 회색, 암회색이며, 전층에 황색 및 적색의 반 문이 2% 이상 보인다. ‘배수불량지 (5등급)’에 속하는 토양은 지하수위가 30 - 50cm로 연중 지표면 근처에 머물러 있어 주 토색은 회색, 청회색을 띄며, 벼를 제외한 대부분의 작물은 과 습피해를 받기 때문에 인삼재배가 곤란하다 (RDA, 2003).

국내 논토양의 배수등급별 면적비율은 배수불량지 14.0%, 배수약간불량지 48.6%, 배수약간양호지 35.8%, 배수양호지 1.6%로 실제 인삼재배가 가능할 것으로 보이는 ‘배수약간불량 지-배수약간양호지’의 비율은 전체 논 면적의 84.4%에 달해 논 재배기술이 확립된다면 논토양을 이용한 인삼 재배면적은 차차 늘어날 전망이다.

인삼재배에 적절한 토양수분함량은 용수량의 63% (절대수 분함량 19.8%) 수준인데 (Lee et al., 2007), 논재배시 생육이 양호한 우량포장의 토양수분은 평균 19.5%이나 생육이 불량 한 토양수분함량은 26.0%로 과습조건이 논재배에 가장 큰 장 애요인이 된다 (Lee et al., 1995). Kang 등 (2010)은 배수불 량지와 배수약간불량지에서 4년생 인삼을 대상으로 생육 및 수량성을 조사한 결과 배수약간불량지의 인삼수량이 배수불량 지보다 2.4배 증수되었다고 하여 배수의 중요성을 강조하였다.

특히, 논토양에서는 지대가 낮은 곳이 많기 때문에 습해를 방지하기 위해서는 두둑높이를 높여 주는 것이 필요한데, 비 옥도나 배수등급이 다른 논토양에서 두둑을 너무 높게 할 경 우 토양수분 부족과 이로 인한 염류농도 증가 등으로 생리장 해가 발생할 수 있으나 이에 대한 연구는 부족한 실정이다. Lee 등 (1991)은 사양토의 밭토양에서 두둑높이를 15, 25, 35cm로 처리하여 4년생을 대상으로 수량성과 토양물리성을 조사한 결과 두둑높이 35cm에서 공극율이 증가하고 토양경 도가 저하되어 수량이 가장 많았다고 하였으나 논토양에서 두 둑높이별 토양화학성의 차이와 인삼생육에 대해 보고한 결과 는 없다.

최근 인삼의 연작장해로 인한 재배면적의 감소와 기상재해 등으로 생산성이 저하되는 현실에서 논토양을 활용한 안정생 산기술의 개발이 절실하다. 따라서 실제 인삼 논재배가 가능 한 ‘배수약간불량지’ 논토양에서 두둑높이별 토양수분, 염류농 도 및 토양무기양분의 변화와 6년근 인삼의 수량성을 조사하 여 논재배 안정생산기술을 확립하고자 본 실험을 실시하였다.

재료 및 방법

본 실험은 충북 음성에 위치한 국립원예특작과학원 인삼특 작부의 논재배 시험포장에서 2010년 3월부터 2014년 10월까 지 수행되었다. 논토양의 토성은 사촌통이고 배수등급은 인삼 재배가 가능한 ‘배수약간불량지’였다. 배수약간불량지의 배수 특성을 보면 토양특성상 봄가을철에는 지하수위가 낮아 배수 가 비교적 양호하였고 장마철에는 지하수위가 높아 약간의 과 습피해가 우려되었는데, 계절별 지하수위는 장마철에 28cm, 봄가을 갈수기에 71 cm로 변동을 보여 실제 인삼재배가 가능 한 배수조건이었다.

묘삼을 이식하기 전 예정지관리를 위해 2009년 5월 중순에 수단그라스를 파종하고 8월 하순에 경운하여 토양에 혼화한 후 묘삼 이식 전까지 5회 경운 정지작업을 하였다. 예정지관 리 후 이듬해 묘삼 이식전 (3월 하순경) 시험포장의 토양이화 학성은 Table 1과 같은데, 적정치보다 토양산도가 다소 낮고 토양염류농도가 다소 높았으며, 유기물 함량은 다소 낮은 포 장이었다.

Table 1.

Soil chemical properties in the experiment field of paddy soil.

두둑높이별 6년근 인삼 (Panax ginseng C. A. Meyer)의 생육특성을 구명하기 위해 2010년 3월 하순에 두둑높이를 20, 30, 40cm로 만든 후 4월 상순에 2년생 묘삼 (자경종)을 재식 밀도 7행 10열 (70주/3.3m²)로 이식하였다. 시험구 배치는 난 괴법 3반복이었고 시험구 면적은 구당 9.9m²이었다. 해가림 유형은 A형이었고 해가림 피복재료는 4중직 차광망 (청색 3 +흑색 1)이었으며, 고온장해를 예방하기위해 6월 상순부터 9월 중순까지 흑색 2중직 차광망을 해가림 위에 추가로 피복 하여 차광율을 조절하였다.

두둑높이별 토양수분함량과 염류농도는 2014년 4월 상순부 터 9월 하순까지 6년생 인삼을 재배하는 동안 총 6회 조사하 였으며, 두둑높이별 토양화학성은 2014년 10월 중순에 6년근 인삼을 수확하고 난 다음 토양시료를 채취하여 분석하였다. 토 양시료를 풍건하여 분쇄 후 20 mesh (2mm)체를 통과한 다음 유발에 미세하게 갈아 분석용으로 사용했다. 토양화학성분 중 pH, EC, 유기물, 유효인산 및 치환성 양이온인 K, Ca, Mg은 농촌진흥청 토양화학분석법 (NIAST, 2000)에 준하였다. 시료 10 g을 100mℓ 삼각플라스크에 평량하고 침출액 (0.1 N HCl) 50mℓ 첨가 후 항온 수조 30°C에서 1시간 진탕 후 Toyo No. 5B (Toyo Roshi Kaisha, Tokyo, Japan)로 여과하여 ICPOES (Intergra XMP, GBC Scientiufic Equipment, Braeside, Australia)로 치환성 양이온을 측정했다.

황증 발생률 및 지상부 생육특성은 2014년 8월 상순에 조 사하였고 지하부 생육 및 수량성은 수확적기인 10월 중순에 수확하여 조사하였으며, SAS 9.2 version (SAS Institute, Cary, NC, USA) 통계프로그램을 이용하여 5% 유의수준에서 Duncan’s Multiple Range Test (DMRT)로 통계처리 하였다.

결과 및 고찰

1. 두둑높이에 따른 토양수분 및 염류농도의 경시적 변화

지하수위가 장마철에 28 ㎝, 봄가을철에 71㎝를 보였던 ‘배 수약간불량지’ 논토양에서 두둑높이를 20, 30, 40cm로 조절 하여 두둑높이별 토양수분함량의 경시적 변화를 조사한 결과 (Fig. 1), 토양수분함량은 두둑높이에 따라 계절별로 약간씩 변 화되는 양상을 보였는데, Lee 등 (2012)도 논토양에서 강우에 따라 계절별 지하수위가 변화된다고 하였다. 연간 평균 토양 수분함량은 두둑높이 20cm에서 27.4%, 두둑높이 30cm에서 21.2%, 두둑높이 40cm에서 18.7%로 두둑이 높아질수록 토양 수분함량은 감소되었다. Lee 등 (1991)도 밭토양 (사양토)에서 토양수분함량은 두둑이 높아질수록 감소하였다고 하였는데, 토 양수분함량은 두둑높이 15cm에서 19.5% 이었으나 두둑높이 35 cm에서는 16.0%로 감소하였다고 하였다.

Fig. 1.

Changes of soil moisture contents by ridge height in ginseng field of paddy soil.

인삼재배에 적합한 토양수분함량은 절대수분함량으로 18 - 20% 정도인데 (Lee et al., 2007), 본 실험에서 두둑높이 40cm에서는 적정치에 가장 근접한 수분함량을 보였고 두둑높 이 30cm에서는 적정치보다 약간 높은 수분함량을 보였으며, 두둑높이 20cm에서는 적정치보다 상당히 높아 과습피해가 우 려되는 수준이었다. 따라서 토양수분함량만을 고려했을 때 두 둑높이 30cm와 40cm는 인삼재배에 적절한 두둑높이라고 생 각된다.

Fig. 2에서와 같이 두둑높이에 따른 토양염류농도의 경시적 변화를 보면 토양염류농도는 토양수분의 변동에 따라 변화되 어 토양수분이 증가되면 염류농도는 감소되고 토양수분이 감 소되면 염류농도는 증가되었다. 연간 평균 토양염류농도는 두 둑높이 20cm에서 0.66 dS/m, 두둑높이 30cm에서 0.87 dS/m, 두둑높이 40cm에서 1.11 dS/m로 두둑이 높아져 토양수분함량 이 감소할수록 염류농도는 증가되었다. 인삼 (Panax ginseng C. A. Meyer)은 염류에 가장 약한 작물로 적정치는 0.5 dS/m 인데, 보통 1.0 dS/m 이상에서는 잎의 황증 및 뿌리의 적변 등 염류장해 발생이 증가된다 (Lee et al., 2013; RDA, 2009). 본 실험의 시험포장과 같이 토양염류농도가 적정치 (0.5 dS/m) 보다 다소 높았던 포장에서는 두둑을 너무 높게 하면 토양수 분함량의 감소로 토양수에 녹아있는 무기양분 (염류)가 농축되 어 염류농도의 증가를 일으키고 이로 인해 염류장해 발생이 증가한 것으로 보인다.

Fig. 2.

Changes of electrical conductivity (dS/m) of soil by ridge height in ginseng field of paddy soil.

2. 두둑높이에 따른 토양의 화학적 특성 변화

‘배수약간불량지’ 논토양에서 6년근 인삼 수확직후 두둑높이 별 토양화학성을 비교분석한 결과는 Table 2와 같다. 두둑높이 가 높아짐에 따라 토양산도는 저하되었는데, 두둑이 20 cm로 낮을 때 pH는 4.78이었으나 40cm로 높아지면 pH는 4.43으로 낮아졌다. 토양은 담수상태인 환원조건에서 배수상태인 산화 조건으로 변화되면 토양의 pH가 감소되는데 (Kim et al., 1989), 두둑이 낮으면 토양의 수분함량이 많아져 환원상태에 가까워지고 두둑이 높으면 토양수분함량이 감소하여 산화상태 에 가까워지기 때문으로 보인다.

Table 2.

Comparison of soil chemical properties by ridge height in 6 year old ginseng in cultivation of paddy soil.

토양의 염류농도는 두둑이 높아짐에 따라 점진적으로 증가 하여 두둑높이 20cm에서는 0.52 dS/m이었으나 두둑높이 40cm에서는 1.15 dS/m로 뚜렷이 증가되었다. 토양 염류농도 는 토양수분함량이 감소되면 증가되는 경향을 보이는데 (Ahn et al., 2011), 본 실험에서도 두둑이 40cm로 높아지면 토양수 분함량이 감소되어 염류농도가 증가된 것으로 보인다.

질산태 질소함량은 두둑이 높아짐에 따라 뚜렷이 증가되었 는데, 이는 토양수분이 감소하여 토양이 산화조건으로 바뀌어 질산태 질소함량이 증가되었다고 생각된다. Ahn 등 (1994)도 벼 재배 후 밭으로 전환하면 토양이 산화상태로 변화되어 질 산태 질소함량이 증가된다고 하였다.

유기물과 인산함량은 두둑높이에 따라 큰 차이를 보이지 않 았으나 칼륨, 칼슘, 마그네슘, 나트륨과 같은 양이온은 두둑이 높아짐에 따라 증가되는 경향을 보였다. 즉, 유기물과 인산함 량은 두둑높이에 따른 토양수분함량의 변화와 산화환원조건의 변환에도 불구하고 뚜렷한 차이를 보이지 않았지만 치환성 양 이온들은 두둑높이에 따른 토양수분 함량의 변화와 산환환원 조건의 변환에 따라 뚜렷한 차이를 보였다. 해가림 시설로 인 해 두둑의 지표면 (상면)이 건조해지면 모세관 현상에 의해 토 양용액이 지표면으로 이동하며, 이때 지표면에서는 물만 증발 되고 토양용액에 녹아 있는 양이온들은 지표면에 남게 되어 양이온의 농도가 증가되고 이로 인해 염류농도도 상승하게 되 는데, Ahn 등 (1994)도 논을 밭으로 전환하면 표토 부분에서 염류농도, 인산 및 칼륨함량이 증가된다고 하였다.

Table 1에서와 같이 본 실험의 논토양에서는 묘삼 이식전 염류농도가 0.86 dS/m로 적정치 0.5 dS/m 보다 다소 높았기 때문에 두둑높이가 40cm로 높아지면 pH, EC, NO₃, Na 등은 최대허용범위를 벗어났으며, 두둑높이 30cm에서는 pH만 다 소 낮을 뿐 나머지 무기성분은 모두 최대허용범위를 크게 벗 어나지 않았다. 따라서 Table 1과 같이 토양 pH가 다소 낮고 토양염류농도가 다소 높은 배수약간불량지 논토양에서는 두둑 을 너무 높게 하면 습해 예방에는 유리할 수 있으나 상면의 건조와 그로 인한 염류축적에 의해 토양화학성이 악화될 것으 로 보인다.

3. 두둑높이별 6년생 인삼의 생육특성 및 수량성

Table 3에서와 같이 두둑높이별 6년생 인삼의 지상부 생육 특성을 보면 초장, 경장, 엽장 및 엽폭은 두둑높이 40cm에서 가장 좋았는데, 초장에서만 유의성이 인정되었다. 두둑높이가 높아질수록 초장, 엽장 및 엽폭은 증가되었으나 경장은 유의 적인 차이가 없었고 경태는 두둑높이 30cm에서 가장 크고 두 둑높이 40cm에서는 약간 감소되었다.

Table 3.

Effect of ridge height on growth characteristics of 6 year old ginseng in cultivation of paddy soil.

잎의 황증 발생률은 두둑이 높아질수록 증가하였다. 두둑이 20cm로 낮을 때는 황증 발생률이 17.8%로 매우 낮았으나 두 둑높이 30cm에서는 35.6%, 두둑높이 40cm에서는 39.4%로 급격히 증가되었는데, 두둑높이 30cm와 40cm 사이에서는 유 의성이 인정되지 않았다. 잎의 황증은 토양염류농도와 관계가 깊어 염류농도가 증가하면 발생이 많아지는데 (Hyun et al., 2009; Lee et al., 2013), 두둑높이 20cm에서는 토양수분이 많고 염류농도가 낮았기 때문에 황증 발생이 억제된 것으로 보인다.

생육중기 (8월 5일)에 6년생 인삼의 지상부 생존율은 두둑 높이 30cm에서 61.8%로 가장 높았고 두둑높이 20cm에서 43.5%로 가장 낮았다. 두둑높이 40 cm에서 지상부 생존율은 59.1%로 두둑높이 30cm 보다 약간 감소되었는데, 이는 잎의 황증 발생으로 인하여 조기낙엽이 증가되었기 때문으로 보 인다. 두둑높이 20cm에서는 토양수분함량이 매우 높아 과습 피해로 인해 지상부 생존율이 떨어진 것으로 보인다.

Table 4에서와 같이 두둑높이별 6년생 인삼의 지하부 생육 및 수량성을 보면 수확시 지하부 생존율은 두둑높이 30cm에 서 가장 높았으나 두둑높이별 유의적인 차이가 없었다. 동체 장, 동체직경 및 근장은 두둑높이 40cm에서 가장 양호하였으 나 두둑높이별 유의적인 차이가 없었다. 주당근중은 두둑높이 30cm에서 최고를 보였고 두둑높이 20cm에서는 뚜렷이 감소 하였는데, 두둑높이 40cm에서 주당근중은 약간 감소되어 두 둑높이 30cm와 유의적인 차이를 보이지 않았다. 뿌리의 수량 성은 두둑높이 30cm에서 최고를 보였으며, 두둑높이가 30cm 보다 낮거나 높으면 수량성은 유의적으로 감소하였다.

Table 4.

Effect of ridge height on underground growth and yield of 6 year old ginseng in cultivation of paddy soil.

두둑높이 30cm에서 수량성이 가장 좋았던 원인은 황증 발 생률의 감소, 지상부와 지하부 생존율의 증가, 주당근중의 증 가 때문으로 보인다. 잎의 황증은 토양염류농도가 높을 때 많 이 발생하며, 잎에 황증이 발생하면 엽록소가 파괴되고 이로 인해 광합성량이 떨어져 뿌리비대가 억제되며 (Hyun et al., 2009; Lee et al., 2013), 또한, 조기낙엽이 생겨 지상부 생존 율이 떨어지면 뿌리비대도 억제된다 (Lee et al., 2011). Lee 등 (1991)은 밭토양 (사양토)에서 두둑높이를 15, 25, 35cm로 하여 시험한 결과, 수량성은 35cm에서 가장 높고 15cm에서 가장 낮았는데, 두둑높이 35cm에서 수량성이 가장 높았던 원 인은 토양물리성의 향상 (공극율 증가, 토양경도 저하)으로 인 한 결주율과 적변율의 감소 때문이라고 하였다.

본 실험에서 적변율은 두둑높이 30cm에서 가장 낮았고 두 둑높이 20cm에서 가장 높았는데, 두둑높이 30cm와 40cm 사 이에는 유의적인 차이를 보이지 않았다. 적변 발생은 토양의 수분함량과 염류농도에 영향을 많이 받아 토양이 과습하거나 건조하고 염류농도가 높으면 발생이 증가하는데 (Yang et al., 1997), 두둑높이 20 cm에서 적변율이 높았던 원인은 과습 때 문으로 보이며, 토양수분이 적절한 두둑높이 40cm에서도 적 변 발생이 증가되었던 원인은 토양염류농도의 증가 때문으로 보인다. 적변은 생리장해의 일종으로 적변 발생이 많아지면 뿌 리비대도 억제되어 수량이 감소된다 (Lee et al., 2012). Lee (1996)는 묘삼 이식시 이식각도를 조절하여 수평으로 심으면 45° 경사로 이식했을 때보다 결주율과 적변율이 높아진다고 하 였는데, 수평이식은 인삼뿌리가 표토부근에 위치하여 표토에 쌓인 염류에 의한 피해와 토양수분 부족으로 인한 건조피해를 더 받기 때문이라고 하였다.

위 결과를 종합해 보면 토양염류농도가 다소 높은 배수약간 불량지 논토양에서 인삼 재배에 적합한 두둑높이는 30 cm 이 며, 두둑높이를 40cm로 높게 했을 때 보다 수량이 13% 증수 되었다. 습해방지를 위해 두둑높이를 40cm로 너무 높게 설치 하면 해가림 시설로 인한 강우차단과 상면 (표토)의 건조로 염 류농도가 증가하여 황증, 조기낙엽, 적변 등 생리장해가 발생 하여 수량이 감소되었다.

감사의 글

본 연구는 농촌진흥청에서 주관하는 친환경 인삼생산을 위 한 하우스 시설재배기술 개발 과제(과제번호: PJ90701002)의 연구비 지원에 의해 이루어진 결과로 이에 감사드립니다.

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