플러그 트레이 셀의 크기, 광도, 시비 조건이 긴산꼬리풀의 육묘에 미치는 영향
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Abstract
This study was conducted to develop an effective cultivation technique for Pseudolysimachion longifolium using plug trays with different cell sizes and light intensities.
To investigate the growth difference according to the plug tray cell size, nursery soil was filled into trays of 34, 21, and 10 ㎖; to observe growth differences according to light intensity, the intensity was set at 50, 100, 200, 300, and 400 μmol·m-2·s-1. Further, to determine differences according to the fertilizer concentration, Peters fertilizer was used at concentrations of 0, 500, 1,000, and 2,000 ㎎·ℓ-1. The overall growth of P. longifolium did not show statistically significant differences according to the cell size or tray volume. However, based on light intensity, higher shoot height, shoot width, leaf area, and above/below ground biomass were found under 200 μmol·m-2·s-1 intensity; further, based on fertilization level, plant growth was higher in all treatment groups than that in the control group; especially, the highest growth was observed at 2,000 ㎎·ℓ-1. Therefore, seeding P. longifolium in a 10 ㎖ plug tray and cultivating under a light intensity of 200 μmol·m-2·s-1 is considered economically beneficial for the mass production of superior individuals.
Overall, these results can facilitate the development of effective cultivation techniques for P. longifolium using plug trays.
Keywords:
Growth Characteristic, Maximum Quantum Yield, Medicinal Plants, Native Plant, Subirrigation서 언
우리나라에 자생하는 Pseudolysimachion 속 식물은 16 종이 있는 것으로 알려져 있는데 (KNA, 2023a), 그 중 긴산꼬리풀 (Pseudolysimachion longifolium)은 초장이 1 m 이상에 달하고 잎은 마주나기로 3 - 4 개씩 돌려나며, 보라색의 꽃은 총상꽃차례로 7 - 8월에 11 ㎝ 정도로 개화하는 것을 특징으로 하고 있다 (KNA, 2023b).
또한, 긴산꼬리풀에는 현재 천식 치료에 사용되고 있는 montelukast라는 약물과 유사한 효과를 가지고 있는 verproside (3,4-dihydroxy catalpol)이 포함되어 있다고 보고되고 있어 (Oh et al., 2006), 천식 치료에 도움이 될 수 있는 약용작물로서의 사용이 기대되고 있다
현재 Pseudolysimachion 속 식물은 야생화의 산업화를 위해 큰구와꼬리풀, 부산꼬리풀, 봉래꼬리풀 등 여러 종에 대해서 종자 발아, 육묘법 개발 및 내환경성 구명 등 다양한 연구들이 진행되고 있지만, 현재까지 긴산꼬리풀에 대한 번식 및 재배 연구는 미비한 실정이다.
공정육묘 방법은 묘 생산 시설에서 질이 균일하고 규격화된 묘를 연중 계획적으로 생산할 수 있게 하는데 (RDA, 2023), 우리나라는 1990년대부터 공정육묘 시스템에 플러그 트레이를 이용하여 육묘와 생산을 하고 있다 (Lee et al., 2015). 플러그 트레이는 노동력 절감과 묘의 균일화를 통하여 묘의 대량 증식 뿐만 아니라 식물생산의 분업화를 가능하게 하여 (Ito, 1992), 상업적으로 주로 이용되고 있다.
플러그 트레이를 이용한 육묘 연구는 많이 진행되어왔는데, 셀의 수와 크기 뿐만 아니라 셀에 파종하는 종자의 수에 따라서 식물의 반응이 달라져 생육 차이가 나타나며 (Shin et al., 2000; Kim et al., 2001; Kim et al., 2013), 시비 수준의 차이에 따라서도 생육이 다르게 나타나는 것으로 보고되어 있다 (Lee et al., 2015). 이처럼 플러그 트레이를 이용한 육묘 연구를 하기 위해서는 셀 크기, 종자의 파종 수, 시비 조건 등 처리 조건이 식물의 생육에 영향을 미치기 때문에 식물 종이 필요로 하는 적합한 육묘법을 구명해야 할 필요성이 있다.
따라서 본 연구는 정원에서 관상소재로 이용될 뿐만 아니라 기능성을 가진 약용작물로서의 활용이 기대되는 긴산꼬리풀의 효과적인 육묘법 개발 및 보급을 위한 플러그 트레이의 셀 크기, 광 조건, 비료의 시비 조건에 따른 유묘의 생육 특성을 알아보고자 수행되었다.
재료 및 방법
1. 공시재료
실험에 사용된 긴산꼬리풀 (Pseudolysimachion longifolium) 종자는 2018년 11월에 경기도 양평군 용문면에 위치한 유용식물증식센터 내 온실 (37˚28’45.2”N 127˚35’51.4”E)에서 채종하여 정선 후 4℃에서 27 개월 동안 건조 보관 중이던 종자를 사용하였다.
2. 플러그 트레이 셀 크기에 따른 유묘 생육
플러그 트레이 셀 크기에 따른 긴산꼬리풀의 생육을 파악하기 위하여 셀 크기가 W × L × H : 280 × 540 × 45 ㎜로 규격이 동일한 34 ㎖/cell (72 구), 21 ㎖/cell (128 구), 그리고 10 ㎖/cell (200 구) 플러그 (Bumnong Co., Ltd, Jeongeup, Korea)를 사용하였다. 각각의 셀에는 원예상토(Baroker, Seoulbio, Eumseong, Korea)를 충진 하였고 셀 당 2 - 3 립씩 파종하였다. 파종 후 10 일째에 솎아내기를 통하여 셀내의 식물이 균일하게 자라도록 했으며, 관수는 배지가 마르지 않게 일주일에 1 - 2 번 저면관수 하였다.
실험은 온도, 습도, 광량이 25 ± 1℃, 70 ± 5%, 100 ± 10 µmol/㎡·s로 유지되고 광주기가 9/15 (h, day/night)로 설정되어 있는 phytotron system (Phyto-tron, Dooyoung E&C Co., Ltd., Yangju, Korea)에서 6 주간 진행하였으며, 광원은 white light emitting diode (LED) (HT400-White, ESLEDs, Seoul, Korea)를 사용하였고 파장은 406 ㎚ - 770 ㎚이며, 최대 파장은 458 ㎚이였다.
3. 광조건에 따른 유묘 생육
광조건의 차이가 유묘의 생장에 미치는 영향을 구명하기 위하여 셀 크기에 따른 실험 결과에 따라서 10 ㎖/cell의 플러그 트레이를 이용했으며 파종 및 솎아내기는 셀 크기에 따른 실험과 동일하게 하였다.
광원은 셀 크기 실험과 동일한 장소에서 광량을 각각 50, 100, 200, 300, 400 µ㏖·m-2·s-1로 설정했으며, 광량은 광센서를 이용하여 측정하였다.
4. 시비 수준에 따른 유묘 생육
비료 농도가 생장에 미치는 영향을 구명하기 위하여 10 ㎖/cell의 플러그 트레이를 이용했으며 파종 및 솎아내기는 셀 크기, 광도에 따른 실험과 동일하게 하였다. 시비는 Peters (Peters professional, ICL Specialty Fetilizers, Summerville, SC, USA)를 사용하였으며, 성분 조성은 질소 20%, 인산 20%, 칼리 20%, 마그네슘 0.05%, 붕소 0.0125%, 철 0.05%, 망간 0.025%, 구리 0.0125%, 아연 0.025%, 몰리브덴 0.005%이다.
처리 별 농도는 무처리, 500, 1,000, 2,000 ㎎·ℓ-1으로 설정하였고, 식물 개체는 솎아내기 후 4 일째에 진행했으며, 시비는 토양이 희석된 비료를 충분히 흡수할 수 있도록 주 1회, 한 시간씩 저면관수 하여, 5 주간 진행하였다.
5. 조사항목 및 통계분석
긴산꼬리풀의 측정은 초장, 초폭, 엽면적, 근장, 지상부와 지하부의 생체중과 건물중, 그리고 최대양자수율을 측정하였다. 초장은 지제부에서 식물의 가장 높은 부위까지 측정하였으며, 초폭은 식물의 가장 큰 폭을 측정하였다. 엽면적은 Image-J 프로그램 (National Institute of Health, Bethesda, MD, USA)을 이용하여 측정했다.
지상부와 지하부의 생체중은 전자저울 (Shimadzu Analytical Balance AUW2200, Shimadzu Co., Kyoto, Japan)을 이용하여 측정하였으며, 건물중은 70℃의 항온 건조기에서 72 시간 동안 건조 후 측정하였다.
통계분석은 SPSS (version 20, IBM Co., Armonk, NY, USA)을 이용하여 분산분석 했으며, 통계적인 차이가 유의한 경우에는 Tukey’s HSD (honestly significant difference) test (p = 0.05)로 사후 검정하였다. 그래프는 Sigma plot 12.5 (SPSS Inc., Chicago, IL, USA)을 이용하여 작성하였다.
결과 및 고찰
1. 플러그 트레이 셀 크기에 따른 유묘 생육
플러그 트레이의 셀 사이즈에 따른 긴산꼬리풀의 생육을 확인해 보았을 때, 전체적인 측정 항목에서 통계적인 유의성은 나타나지 않았지만 초장은 10 ㎖의 셀 사이즈를 적용한 경우 4.7 ㎝로 3.9, 4.5 ㎝의 초장을 나타낸 34, 21 ㎖의 셀 사이즈를 적용한 경우 더 높은 평균값을 나타났으며 초폭은 10, 21 ㎖의 셀 사이즈를 적용한 경우 7.2 ㎝로 34 ㎖의 셀 사이즈를 적용한 경우보다 높게 나타난 것을 확인할 수 있었다(Table 1).
Effect of Plug tray cell size on growth characteristics of P. longifolium at 6 weeks after treatment.
엽면적은 4.7 ㎝로 10 ㎖의 셀 사이즈를 적용한 경우 가장 크게 나타났고 뿌리 길이 또한 10 ㎖의 셀 사이즈를 적용한 경우 11.4 ㎝로 가장 길게 나타난 반면 34, 21 ㎖의 셀 사이즈를 적용한 경우 뿌리 길이는 각각 9.7, 9.5 ㎝를 나타내어 10 ㎖의 셀 사이즈에서 약 2 ㎝ 정도가 길게 나타났다. 또한, 셀의 부피가 줄어들수록 생체중과 건물중의 무게가 늘어나는 것을 확인할 수 있었다.
일반적으로 플러그 트레이의 셀 사이즈에 따른 유묘 재배를 할 경우, 셀의 크기가 클수록 배지의 양이 많아져 충분한 영양분의 공급으로 생육이 증진된다는 연구들이 있으나 (Shin et al., 2000; Jeong et al., 2020), Kim 등 (2019)은 작은 크기의 셀에서 육묘를 할 경우 뿌리돌림이 빠르게 진행되어 정식가능한 기간이 단축된다고 하였다. 또한, 같은 속 식물인 큰구와꼬리풀과 부산꼬리풀의 경우에도 셀 부피 차이에 따른 통계적인 유의성은 나타나지 않았지만 경제적인 부분을 생각했을 때, 대량으로 생산하기 위해서는 10 ㎖ 트레이를 이용하는 것이 효과적일 것이라고 보고한 바 있다.
긴산꼬리풀의 경우에서도 전체적인 생육에 있어서 통계적인 유의성은 나타나지 않았지만, 10 ㎖의 셀 사이즈를 적용한 경우 평균적으로 지상부와 지하부의 생장이 높게 나타났고 뿌리 길이 또한 가장 길게 나타난 것으로 보아 정식 후 우수한 생육을 기대할 수 있으며, 한 번에 많은 양의 유묘를 얻을 수 있어 경제적으로도 효과적인 증식을 가능하게 할 것으로 판단된다.
2. 광조건에 따른 유묘 생육
광조건에 따른 긴산꼬리풀의 생육은 초장이 50, 100, 200, 300, 400 µ㏖·m-2·s-1의 광량에서 각각 2.3, 3.1, 4.7, 3.6, 3.0 ㎝로 나타나 200 µ㏖·m-2·s-1에서 가장 높았으며, 초폭 역시 광량별로 각각 2.9, 4.4, 7.2, 5.0, 4.6 ㎝로 200 µ㏖·m-2·s-1의 광량에서 가장 우수하게 나타났다. 엽면적은 50, 100, 200, 300, 400 µ㏖·m-2·s-1 에서 각각 0.7, 2.2, 4.7, 4.3, 3.1 ㎠로 나타났고 뿌리 길이는 5.3, 5.8, 11.4, 8.4, 7.8 ㎝로 나타났다(Table 2).
Effect of light intensity on growth characteristics of P. longifolium at 6 weeks after treatment.
전체적으로 긴산꼬리풀의 생육은 50 µ㏖·m-2·s-1에서 200 µ㏖·m-2·s-1까지 광량이 높아짐에 따라 증가하는 것으로 나타났지만 µ㏖·m-2·s-1 이상의 광량에서는 오히려 생장이 억제되는 것을 확인할 수 있었으며, 생체중과 건물중에서도 비슷한 양상을 보였다.
광량에 따른 생육은 식물의 종에 따라 차이가 있는데, 상추의 경우 white LED에서 광주기에 상관없이 100, 200, 300 µ㏖·m-2·s-1의 광량을 조사하였을 때, 지상부와 지하부의 생육이 200 µ㏖·m-2·s-1에서 우수했고 300 µ㏖·m-2·s-1에서는 상대적으로 생육이 억제되는 것으로 보고되었다 (Park et al., 2013).
또한, Lee 등 (2015)은 0, 35, 55, 75% 차광에 따른 Thalictrum rochebrunianum와 T. uchiyamai의 유묘 생육을 측정한 결과, T. rochebrunianum는 35%에서 생육이 우수하게 나타났고 55, 75%의 차광에서는 생육이 억제된 반면에 T. uchiyamai는 55%에서 생육이 우수하게 나타났으며 35, 75%의 차광에서는 생육이 억제되는 것으로 보고하였다. 이처럼 같은 속 식물일지라도 종에 따라서 광을 받아들이는 정도가 다르게 나타나며 긴산꼬리풀의 경우에는 광량이 200 µ㏖·m-2·s-1일 때 생육이 가장 좋을 것으로 판단된다.
3. 시비 수준에 따른 유묘 생육
시비는 토양 내 유기물 함량, 미생물 특성, 효소 활성 등에 영향을 주기 때문에 식물의 생육에 영향을 미치는 것으로 알려져있다 (Thirukkumaran and Parkinson, 2002; Compton et al., 2004; Frey et al., 2004).
본 연구 결과, 긴산꼬리풀은 500, 1,000, 2,000 ㎎·ℓ-1의 수준으로 시비를 한 처리구들이 무처리 보다 전체적인 생육이 높게 나타난 것을 확인할 수 있었다. 특히, 2,000 ㎎·ℓ-1에서 초장이 7.8 ㎝, 초폭이 8.9 ㎝, 엽면적이 9.9 ㎝로 생육이 가장 우수하게 나타났으며, 생체중과 건물중에서도 지상부와 지하부 모두 통계적으로 유의한 차이가 나타난 것을 확인할 수 있었다 (Table 3).
Effect of fertilization levels on the growth characbteristics of P. longifolium at 5 weeks after treatment.
지하부 건조 biomass는 2,000 ㎎·ℓ-1에서 높게 나타난 것을 확인할 수 있었으나, T/R ratio를 계산해 본 결과 무처리, 500, 1,000 ㎎·ℓ-1에서 각각 4.8, 4.1, 4.0의 값이 나온 것에 비해 2,000 ㎎·ℓ-1에서는 4.9의 높은 값이 확인되었다 (Fig. 1). 이는 고농도의 시비로 인하여 지상부가 도장하여 나타난 결과로 보여지며, 무처리에서 T/R ratio가 4.8로 높게 나온 것을 볼 때 적절한 시비 처리가 긴산꼬리풀의 지하부 생장에 도움이 되는 것으로 판단된다. 또한 건물율을 계산해 봤을 때, 무처리는 4.71로 나왔지만 500, 1,000, 2,000 ㎎·ℓ-1에서는 6.88, 6.78, 6.44로 무처리 보다 높게 나타났다 (no data). 시비 농도별 건물율의 통계적인 유의성은 나타나지 않았지만, 평균적인 값을 보았을 때 500 ㎎·ℓ-1가 충실도가 높은 것으로 보여진다.
The T/R ratio of Pseudolysimachion longifolium under different fertilization levels. Vertical bars represent SE (n = 3).*Mean values with different letters are significantly different according to Tukey’s honestly significant difference (HSD) test at 5% (p = 0.05).
시비 농도에 따른 유묘의 생장반응은 같은 속 식물일지라도 종에 따라 차이가 나타나는 것으로 알려져 있는데, 큰구와꼬리풀은 500 ㎎·ℓ-1 이상의 농도에서 유의미한 차이가 나타나지 않는다고 하였고 (Kwon et al., 2021), 부산꼬리풀과 산꼬리풀은 1,000 ㎎·ℓ-1에서 생육이 가장 우수하게 나타났다고 보고하였다 (Lee et al., 2020; Oh et al., 2022). 긴산꼬리풀의 경우에 전체적인 생육은 2,000 ㎎·ℓ-1에서 가장 높게 나타났지만, T/R ratio 값을 비교하면 500, 1,000 ㎎·ℓ-1 처리구에서 무처리와 2,000 ㎎·ℓ-1 처리구 대비 유의적으로 차이가 있는 우수한 값을 보였다. 이는 고농도의 시비 조건에 의하여 과대 생장이 나타난 것으로 판단된다. 또한 유묘의 지하부 건물율을 비교해 보면 500, 1,000, 2,000 ㎎·ℓ-1 처리구에서 무처리 대비 높은 6.88, 6.78, 6.44의 우수한 값을 보였고 통계적인 유의성은 나타나지 않았지만 평균값을 보았을 때 500 ㎎·ℓ-1이 가장 효과적인 것으로 보여진다. 따라서 긴산꼬리플의 경우에는 시비 처리에 의한 과대 생장을 막고 지하부의 생육이 우수한 유묘를 만들기 위해서 500 - 1,000 ㎎·ℓ-1의 농도가 생육에 적당한 것으로 보여지며, 특히 500 ㎎·ℓ-1의 농도를 이용하는 것이 효과적일 것으로 판단된다.
또한, 본 연구에서는 육묘를 시작한지 14 일이 경과된 시기부터 시비를 시작했지만 경제적인 측면을 고려하여 시비 주기를 14 일 이후로 달리하는 추가적인 연구를 진행하게 되면 비료 사용량을 줄이는데 도움이 될 수 있을 것으로 여겨진다.
Acknowledgments
본 연구는 국립수목원 연구사업(과제번호: KNA1-2-32, 17-7)의 지원에 의해 수행된 결과로 이에 감사드립니다.
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