구릿대 건전 종묘 생산을 위한 채종 적기 구명과 트레이 육묘 방법
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Abstract
Angelica dahurica is a perennial plant of the Apiaceae family, and its root is used as a medicine named 'Baek-Ji'. However, there are no registered varieties and seed production systems to date. This study was carried out to investigate the proper seed harvest time and seedling raising method for plug seedling production in A. dahurica.
Seeds were harvested at approximately five-day intervals from 5 to 60 days after the flowering period, and seed yield and 1,000 grain weight were determined. For plug seedling production, seedlings were grown in different plug cell sizes and for different raising periods. Angelica dahurica flowered on August 1, and the seed yield was the highest at 40 days after flowering. Furthermore, 1,013℃ of accumulated temperature from the flowering period was required to obtain the maximum seed yield. Seedling growth by raising method tended to increase as cell size and raising period increased. The change of dry weight according to cell size and days after seeding were well expressed with an exponential function. Root balls were formed 63 days after seeding. However, there was no difference in the rooting rate and root yield based on the seedling raising method used.
Seeds of A. dahuica should be harvested 40 days after flowering to obtain the highest yield. On hundred five cells per tray and 63 days of raising were appropriate for optimum seedling raising efficiency and ease of transplanting.
Keywords:
Angelica dahurica, Seed Harvesting, Seedling Raising서 언
구릿대 (Angelica dahurica Bentham et Hooker)는 다년생 초본식물로서 생약명은 백지 (白芷)이고 진통, 중추신경 흥분, 항균 등의 약리작용을 가진 약용작물이다. 국내 생산 규모는 7 ㏊, 38 M/T 정도이며 경북, 전남이 주요 생산지역이다 (MAFRA, 2021).
내음성과 내습성이 강한 구릿대는 곡간지, 경사지 등 재배 불량지에서도 생육이 양호하고 기후변화 대응에도 안정적인 생산을 기대할 수 있는 작목이다. 또한 구릿대에 함유된 coumarin과 imperatorin 등에 의한 항암 활성 (Zheng et al., 2016), 항산화 효과 (Wang et al., 2017), 미백 활성 (Cho et al., 2006)이 확인되면서 기능성 물질 소재로서 주목받고 있다. 구릿대는 정식 2 년차가 되었을 때 개화하기 시작하며 개화된 개체는 생육 후기에 뿌리가 목질화되고 부패한다 (RDA, 2013). 복산형화서인 구릿대는 채종시기에 따라 동일한 개체 내에서도 종자의 등숙 정도가 상이하고 탈립이 잘 되기 때문에 적절한 채종시기의 구명이 필요하다. 또한 건전묘 확보를 위한 육묘 조건의 설정도 요구되고 있다.
대부분의 약용작물 재배에서 우량한 종자·종묘의 확보가 최대의 애로사항이다. 국립종자원과 국립산림품종관리센터에 등록된 약용작물 품종은 34 작물 107 품종에 불과하고 종자 보급체계가 없으며 다품목 소량 재배되는 특성상 민간업체의 참여가 어렵다. 대부분 자가 채종하거나 기존 재배 농가로부터 분양받은 종자를 활용하게 되어 종자 품질이 보증되지 않고 발아, 묘 품질 등이 균일하지 못한 단점이 있다 (NIHHS, 2016).
또한 관행적으로 채종 후 노지육묘 또는 직파해왔으나 활착률 제고, 기계화 정식 등을 위해 공정육묘 체계의 도입이 요구되고 있다. 그러나 작약 (Chung et al., 1993), 자소 (Park et al., 1995), 마가목 (Lee et al., 2003), 쥐오줌풀 (Ahn et al., 2012), 만삼 (Lee et al., 2013), 지황 (Lee et al., 2019), 황기 (Jeong et al., 2020) 등의 채종 적기, 트레이 규격, 육묘 기간, 파종 립수 등에 대한 보고를 제외하면 약용작물의 공정육묘에 대한 연구는 미흡한 실정이다.
신소재 작물로 주목받는 약용작물에 있어 종자 및 종묘 생산에 대한 기술 수요가 증가하고 있으며, 우량한 종묘의 안정적인 생산 체계 확립을 통한 생산 기반의 확충이 절실하다. 또한 영농인구 감소에 따라 밭작물의 기계화가 필수적으로 진행되어야 하며, 영농작업 중 가장 많은 노동력이 소요되는 육묘, 정식작업에 대한 기계화부터 선행되어야 한다. 구릿대 재배 농가의 경영 개선을 위해서는 기술 수준 향상이 우선되어야 한다는 보고 (Choi and Lim, 2017)와 같이 공정육묘체계의 도입과 같은 영농기술의 개발, 보급이 필요하다.
본 연구는 구릿대의 건전한 종묘 생산을 위하여 적정 채종 방법과 육묘 방법에 대한 검토를 실시하였다.
재료 및 방법
1. 채종 시기 구명
본 연구는 2017년부터 2019년까지 경상북도농업기술원 봉화약용작물연구소 (128◦48’27.24” E 36◦53’56.57” N)에서 수행하였다. 2017년, 2018년에 각각 정식하여 2 년차인 2018년과 2019년에 출현기, 개화기를 조사하였다. 2019년에는 개화기 5 일 후부터 60 일까지 약 5 일 간격으로 방임상태인 식물체로부터 채종하여 종자 수량과 천립중을 3 반복 조사하였다. 출현기는 지면 위로 식물체가 관찰되는 시기로 하였고 개화기는 화서 내 전체 소화의 40% 가량이 개화되는 시기로 결정하였다.
구릿대 (Angelica dahurica Bentham et Hooker) 종자 크기는 2.5, 4.0, 5.0㎜ sieve set을 장착한 진동분체기 (AS 200 basic, Retsch, Haan, Germany)를 활용하여 각 s i eve별로 걸러진 종자 수에 s i eve 직경을 곱한 후 전체 종자 수로 나눈 값으로 산출하였다.
종자 수는 Seed counter (Contador, Pfeuffer, Kitzingen, Germany)를 이용하여 계수하였다. 채종, 조제된 종자는 5℃에서 보관하여 육묘 시험에 활용하였다.
2. 육묘 기간 및 셀크기 구명
육묘시험은 2019년에 시행하였고 정식일인 4월 30일을 기준으로 육묘기간 42 일, 49 일, 56 일, 63 일, 70 일을 역산하여 2019년 2월 19일, 2월 26일, 3월 5일, 3월 12일, 3월 19일 등 5 회에 걸쳐 구릿대 종자를 트레이 파종하였다.
플러그트레이 규격은 105 셀, 162 셀, 200 셀이었고 각 트레이의 1 셀당 용량이 각각 30 ㎖, 18 ㎖, 10 ㎖이었다. 용토는 원예용 상토 (코코피트 68%, 피트모스 15%, 펄라이트 7%, 질석 6%, 제올라이트 4%, Seoulbio Co., Eumseong, Korea)를 사용하였고 충분히 습윤시킨 뒤 1 셀당 3 립 – 5 립을 파종하였다. 출아 후 건전한 1 주를 제외하고 솎아주었다. 전체 육묘기간의 평균온도는 42 일, 49 일, 56 일, 63일, 70 일 각각 16.9℃, 16.6℃, 16.3℃, 16.3℃, 16.3℃였고 상대습도는 71.3%, 71.5%, 71.7%, 71.4%, 71.4%였다.
시험포장은 N, P2O5, K2O, 자체 제작한 우분퇴비를 10 a당 각각 13 ㎏, 12 ㎏, 6 ㎏, 1,200 ㎏을 기비로 시용하였고 흑색비닐 피복 후 재식거리 30 ㎝ × 20 ㎝ 간격으로 정식하였다. 시험구배치는 분할구배치법 3 반복으로 하였다. 기타 재배 관리는 표준재배법에 준하여 수행하였다 (RDA, 2013).
정식 직전 트레이묘의 초장, 엽수, 근장, 전체 건물중, 충실도 (compactness, 건물중/초장) 등 묘 품질을, 정식 후에는 7월 30일 (92 DAT, days after transplanting)과 10월 31일 (185 DAT)에 활착률, 초장, 엽수 등 생육을 조사하였고 뿌리 생육특성은 10월 31일에 조사하였다.
3. 환경요인 조사
채종 및 육묘 시험 기간 중 온습도계 (HOBO MX2302, Onset Computer Co., MA, USA)를 이용하여 온도와 상대습도를 1 시간 간격으로 측정하였다. 일 평균온도는 24 시간 평균값으로 하였고 적산온도는 0℃ 이상의 일 평균온도 누적값으로 산출하였다.
4. 통계분석
본 연구의 통계분석은 R (v3.6.2)과 Sigmaplot (v14.0, Systat Software Inc., CA, USA)를 이용하여 유효성을 검증하고 DMRT (Duncan’s Multiple Range Test)를 실시하여 5% 수준에서 유의성을 검정하였다 (p < 0.05).
결과 및 고찰
1. 구릿대 채종적기
2018년과 2019년에 구릿대 (Angelica dahurica Bentham et Hooker) 2 년생의 출현기는 3월 24일, 3월 27일이고 개화기는 8월 1일, 8월 8일이었다. 출현기부터 개화기까지의 일수와 적산온도는 각각 129 일, 133 일과 2,277℃, 2,318℃이었다. 연차 간의 생육 차이뿐만 아니라 복산형화서의 중심 화서, 중심 소화부터 개화되는 특성으로 인해 동일한 화서내에서도 개화기와 결실 특성이 상이하였다 (Fig. 1).
Flowering and fruition progress of Angelica dahurica.The red box in the figure indicates that the central inflorescence has reached the flowering period. The black ruler was 30 ㎝ long and a color checker (Color Checker, X-rite Inc., MI, USA) was placed for color comparison.
30 DAF (Days after flowering period), 35 DAF, 40 DAF, 47 DAF, 50 DAF, 58 DAF, 62 DAF에 채종하였고, 출현기인 3월 27일부터의 적산온도는 각각 691℃, 808℃, 905℃, 1,025℃, 1,074℃, 1,232℃, 1,289℃이었다 (Table 1).
Fruition characteristics according to harvesting time in Angelica dahurica.
30 DAF부터 채종립수가 증가하여 47 DAF의 채종립수는 주당 2,307 립으로 가장 많았으며 종자 폭은 채종 시기가 늦을수록 커지는 경향이었다. 천립중은 35 DAF에 2.42 g으로 가장 무거웠고 후기로 갈수록 가벼워졌다.
주당 채종 수량은 47 DAF에서 4.22 g으로 가장 많았다. 40 DAF까지는 종자립수, 천립중이 증가하였으나 그 이후에는 탈립량이 증가하여 채종량이 감소하고 불완전립 비율 증가에 따라 종자크기는 증가하는 반면 천립중이 감소 등 종자의 품위가 떨어지는 것으로 보인다.
등숙기 동안의 생육온도는 양분 축적량과 종자 품질에 영향을 미치므로 (Zakari a et al., 2002) 약용작물의 종자 채종 시기 설정에 있어서도 적산온도 (AT, accumulated temperature)를 활용하는 것이 유리할 것으로 판단된다 (Lee et al., 2019). Fig. 2와 같이 채종립수, 채종량, 천립중, 종자폭 등의 채종 특성들은 생육시기 경과 즉 적산온도 증가에 따라 2 차 함수의 추세를 보였다 (Nam et al., 2018).
Estimation of maximum characteristics according to accumulated temperature from flowering period to seed harvesting in Angelica dahurica.Same letters in the graph mean not significantly different at the 5% level by Duncan’s Multiple Range Test (DMRT, p < 0.05). Vertical bars mean standard deviation (n = 3). A: Number of seeds, B: Seed width, C: Thousand grains weight, D: Seed yield.
채종립수 (ea/plant)는 -0.00115 AT2 + 23.5174 AT – 10,136 (R2 = 0.7056), 종자폭 (㎜)은 -1.4144e-06 AT2 + 0.0040 AT + 0.4241 (R2 = 0.9075), 천립중 (g)은 -5.2918e-06 AT2 + 0.0091 AT - 1.8686 (R2 = 0.7590), 채종량 (g/plant)은 -2.59e-05 AT2 + 0.0523 AT - 22.6285 (R2 = 0.8592)로 표현되었고 각 관계식의 RMSE (root mean square error, 평균 제곱근 오차)는 각각 275, 0.11, 0.20, 0.44이었다. 이 관계식을 통해 최대 채종량을 보이는 시기는 개화 후 적산온도가 1,013℃ 정도로 추정되었다. 출현일부터 개화기까지, 개화기부터 채종 적기까지의 시기를 구릿대 주산지인 경북 북부지역 (봉화군 봉성면)의 1988년 - 2018년 평균기온을 활용하여 예측하면 출현일 3월 27일, 개화기 8월 10 ± 4일 (평균 ±표준편차), 채종적기는 10월 1 ± 5일이었다.
2. 육묘방법에 따른 묘품질
구릿대 종자의 출아율은 트레이당 셀 수가 많을수록 낮아졌고 105 셀, 162 셀, 200 셀 트레이가 각각 95.6%, 76.7%, 55.2%였다 (Fig. 3). 동일한 관수조건임에도 불구하고 셀 당 용량 차이로 인해 상토의 수분함량과 온도가 달라 과습 또는 건조 등 근권 환경의 차이로 인해 출아율의 차이가 발생한 것으로 판단된다.
Emergence rate of Angelica dahurica at 23 days after seeding according to plugtray cell size.Same letters in the graph mean not significantly different at the 5% level by Duncan’s Multiple Range Test (DMRT, p < 0.05). Vertical bars mean standard deviation (n = 3).
육묘 방법에 따른 묘 품질은 셀 크기가 크고 육묘기간이 길수록 초장, 엽수 등 생육량이 증가하였다 (Table 2 and Fig. 4). 분형근은 63 일 육묘 이후부터 형성되었다. 특히 육묘일수 (DAS, days after seeding)에 따른 건물중 (DW, dry weight)은 유의하게 증가하였는데 (Fig. 5), 105 셀, 162 셀, 200 셀 각각 DW = 0.3690 exp (0.0897 DAS) (R2 = 0.9951), DW = 0.4239 exp (0.0815 DAS) (R2 = 0.9993), DW = 0.6362 exp (0.0705 DAS) (R2 = 0.9715)로 표현되었다. 묘의 건물률은 생육기간이 늘어날수록 높아진 반면 충실도는 생육기간이 늘어날수록 낮아지는 경향이었고 셀크기에 따른 차이는 크지 않았다.
Seedling quality of Angelica dahurica as affected by plugtray cell size and raising period.
Seedlings of Angelica dahurica according to plugtray cell size and raising period.A; 42 DAS (days after seeding), B; 49 DAS, C; 56 DAS, D; 63 DAS, E; 70 DAS, -1 : With medium, -2 : Without medium. 200 cells, 162 cells and 105 cells mean number of cells per tray.
Relation between seedling dry weight and raising method in Angelica dahurica.Vertical bars in the graph mean standard deviation (n = 3).
육묘 기간이 길어지면 도장하거나 묘의 노화가 진행되고 뿌리의 생육과 활력이 저하되며 뿌리를 수확하는 작물인 경우 상품성에 영향을 미치기도 한다 (Ki m et al., 2009). 구릿대는 육묘기간이 길어질수록 생육량이 증가하여 63 일 육묘구에서 생육이 가장 양호하였으나 70 일 육묘구에서는 근장과 묘 충실도가 감소하였다.
3. 육묘방법에 따른 생장과 수량
육묘 이식한 구릿대의 포장 활착률은 92 DAT에는 162 셀 육묘구가 83.0%, 185 DAT에는 105 셀 육묘구가 64.4%로 가장 높았다. 육묘기간에 따라서는 92 DAT 조사에서는 70 일 육묘구가 93.8%, 185 DAT 조사에서는 49 일 육묘구가 77.8%로 가장 높았다. 포장 정식 후에는 셀 크기에 따른 생육 특성은 105 셀 육묘구가 초장이 크고 근장이 긴 경향이었다. 63 일 육묘구의 근장, 근두직경, 뿌리 무게가 다른 처리에 비해 양호하였다 (Table 3). 하지만 92 DAT 조사에서 초장, 185 DAT 조사에서 엽수를 제외한 특성들은 통계적 유의성은 없었다.
Growth characteristics of Angelica dahuira as affected by seedling raising methods on 92 and 185 days after transplanting.
육묘 방법에 따른 묘 품질의 차이는 활착과 초기 생육량에 영향을 미치고 정식 후 환경요인과 생육기간 진전에 따라 상쇄되기도 한다 (Ko et al., 2017). 본 실험에서도 육묘기간이 길어 묘 생육량이 많은 처리에서 정식 후 활착률이 높고 초장이 컸으나 수확기에는 유의한 차이를 보이지 않았다.
이상의 결과를 요약하면 구릿대 종자는 개화기 후 40 일 (적산온도 1,013℃)에 채종하는 것이 적합하다. 플러그묘 생산을 위한 육묘기간과 셀크기는 처리에 따른 묘 생육량의 차이가 있었으나 포장 정식 후 생육 및 수량은 유의한 차이가 없었다. 그러나 분형근 형성, 육묘효율, 이식작업의 편이성을 고려하였을 때 63 일, 105 셀 트레이가 적합할 것으로 판단된다. 추후 상토, 온도 등 육묘조건 설정과 더불어 묘 품질의 평가기술 및 기계정식 적합 묘생산 기술 등 공정육묘기술 확립에 관한 연구가 추가적으로 수행되어야 할 것으로 생각된다.
Acknowledgments
본 연구는 농촌진흥청 연구사업(과제번호: PJ012642)의 지원에 의해 이루어진 결과로 이에 감사드립니다.
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