국내 중서부지역 갯방풍의 자생지 생육환경에 따른 재배적성 고찰

1. 조사 지역 개요

조사 지역은 북위 36° 28'에서 37° 23', 경도 126° 20'에서 126° 24' 사이에 위치하는 충남 안면도, 신두리, 인천 덕적도, 무의도로 하였으며 (Table 1) 조사 시기는 2015년 9월부터 2016년 7월까지로 정하였다 (Table 1).

Table 1

Areas and locations surveyed for this study.

조사구 (방형구)는 갯방풍 (Glehnia littoralis Fr. Schm. ex Miq.)이 고르게 출현하는 2 × 2 m (4㎡) 구역을 임의로 설정하 였으며, 안면도 3개소, 신두리, 덕적도, 무의도가 각각 2개소씩 모두 9개소를 선정하였다.

2. 자생지 토양성분 분석

갯방풍 자생지 토양의 이화학적 분석을 위한 시료는 조사구 9개소에서 토심 10 - 20㎝ 깊이의 것을 채취하여 지역별로 섞 고 풍건한 후 체로 통과시켜 분석에 사용하였다. 토양분석은 Allen 등 (1986)의 토양분석기준에 따랐으며, pH는 토양과 증 류수를 1：5의 비율로 섞은 후 초자전극법으로 측정하였고, 유기물 함량은 Tyurin법 (NAAS, 2000), 유효인산 (P₂O₅)은 인산 결합물을 불화암모늄 (NH₄F)으로 용해하여 착화합물을 형성시킨 후 인산을 분리하여 분광광도계 (Cintra 6, GBC Scientific Equipment Pty Ltd., Victoria, Australia)로 분석하 였다. 또한 치환성 양이온 칼륨 (K), 칼슘 (Ca), 마그네슘 (Mg), 나트륨 (Na)은 1N-CH₃COONH₄ (pH 7)로 침출하여 유도결합플라스마 발광광도계 (ICP, GBC Integra XMP, Victoria, Australia)로 정량하였다.

3. 지방산 함량 분석

갯방풍은 2015년부터 2016년 사이에 안면도, 신두리, 덕적 도, 무의도에서 지역별 2개체씩 수집한 잎, 뿌리, 종자를 사용 하였다. 지방산의 분석기기는 GC (HP 5890 Series, Hewlett Packard, California, USA)가 사용되었고, 분석의 GC조건은 Table 2에 기준하였다.

Table 2

Operating conditions of gas chromatograph for the text.

시험관에 각각의 시료를 0.2 g씩 취한 후, 5 ㎖ 추출용 매 (chloroform：methanol = 2：1)와 1㎖의 내부표준물질 (pentadecanoic acid in MeOH, 1,000 ppm)을 넣고 1 시간 동안 초음파처리 시킨 후, 5㎖의 0.58% NaCl solution (in water)을 넣고 10 분 동안 초음파처리로 추출하였다. 추출액은 원심분리 (2,000 rpm, 15min, 4℃)로 chloroform분획 (하층)을 취하여 질 소가스로 농축하고 0.5㎖ toluene과 2㎖의 0.5 N NaOH (in MeOH)를 넣고 80℃ 수조에서 5 분간 반응시켰다. 냉각한 후 다시 2.5㎖의 14% BF₃ (borontri floridemethanolsolution 14%)를 넣어 다시 80℃에서 5 분 동안 메틸화 반응시켰다. 반 응이 끝난 시료를 50㎖ 시험관에 넣고 10㎖ petroleum ether와 15㎖ 증류수를 넣어 vortexing한 후 상층액을 황산나 트륨으로 탈수하여 GC/FID시료로 사용하였다.

GC/FID 조건은 HP-5 column (60m × 0.25㎜ I.D, 0.25㎛, Agilent Co., California, USA)을 사용하여 300℃에서 등온으 로 분석하였고, 주입 및 검출 온도는 280℃와 290℃로 유지하 였다. 질소가스의 이동상 속도는 1㎖/min, split비율은 1：8로 조정하였고 주입량은 1㎕로 하였다.

1. 갯방풍 자생지 지형 및 토양의 이화학적 성분

국내 중서부의 갯방풍 (Glehnia littoralis Fr. Schm. ex Miq.)의 출현지점은 해안선으로부터 거리가 평균 36.1 m이었 으며, 조사지역별로는 신두리가 112.5 m (90 - 135 m 범위)로서 가장 멀었고, 다음으로 무의도 17.5 m (17 - 18 m 범위), 덕적 도 14 m (13 - 15 m 범위), 안면도 12.2 m (6.5 - 23 m 범위) 순이었다 (Table 3). 해발고도는 평균 4.2 m이었으며, 조사지역 별로는 신두리가 13.8 m (10.5 - 13 m 범위)로서 가장 높았고, 다음으로 무의도 1.8 m (1.5 - 2 m 범위), 덕적도 1.6m (1.5 - 1.7m 범위), 안면도 1,2m (1 - 1.5m 범위) 순이었다.

Table 3

Geographical conditions of Glehina littoralis habitat in Korean midwest region.

갯방풍의 출현지점은 Kim 등 (2005)이 보고한 서해안 전체 자생지 평균 52.2 m의 거리보다 짧았는데, 이는 한반도 중서 부에 국한하였고 내륙 (신두리)보다 도서 (안면도, 덕적도, 무 의도)의 조사구가 많아 해안선 (만조선)과 가까운 거리에서 갯 방풍이 출현하였기 때문으로 판단된다. 그리고 Kim 등 (2005) 은 신두리 갯방풍이 도서지역에 비하여 해발고도가 매우 높고 해안선과 먼 거리에 출현한 이유에 대하여 해안사구의 이동에 의하여 분포지역이 배후지역으로 후퇴한 것으로 고찰하였다.

갯방풍 출현지점의 경사도는 평균 4.3%이었고, 조사지역별 로는 신두리가 6.5% (5 - 8% 범위)로서 가장 심하였고, 다음으 로 무의도 6% (5 - 7% 범위), 덕적도 3.5% (2 - 5% 범위), 안면도 2.3% (2 - 5% 범위) 순이었다.

한반도 중서부의 갯방풍은 모두 해안사구의 사토 (모래)에 자생하고 있었다. Daubenmire (1974)는 토양 pH가 자생지의 범위를 제한한다고 보고하였는데, 중서부 갯방풍 자생지의 토 양 pH는 Table 4와 같이 평균 8.4이었으며, 이는 Kim 등 (2005)의 보고와 유사하였고, Song 과 Kim (2013)이 해안사 구 사철쑥 자생지의 약알칼리성 토양보고와 비슷하였다. 한반 도 중서부의 갯방풍 자생지 토양은 약알칼리성에서 알칼리성 범위로 분석되었는데, 이는 갯방풍이 인공 재배에서도 중성 토 양에서 알칼리성 사토의 생육범위를 나타낼 것으로 판단된다.

Table 4

Soil chemical properties of Glehina littoralis habitat in Korean midwest region.

또한 갯방풍 자생지 토양의 유기물함량은 평균 0.4%이었으 며, 유효인산 (P₂O₅) 함량은 평균 9.1㎎/㎏이었고, 치환성 양 이온 칼륨 (K), 칼슘 (Ca), 마그네슘 (Mg), 나트륨 (Na)은 각 각 0.09, 9.31, 0.43, 0.23 cmol⁺/㎏이었다 (Table 4). 치환성 양이온은 칼륨 함량이 낮은 반면에 칼슘 함량이 상대적으로 아주 높은 편이었다. 따라서 농가 재배에서는 생약으로 이용 하는 뿌리의 발육촉진을 위하여 토양의 마그네슘, 나트륨을 약 간 줄이는 대신에 칼륨을 보다 많게 할 필요가 있으며, 칼슘 의 경우는 함량을 낮추지만 밭토양의 일반 함량보다 약간 높 게 유지하는 것이 뿌리조직의 강화에 이로울 것으로 판단된다.

갯방풍 자생지 토양 (사토)은 해안의 식양토 (Kang et al., 2015)에 비하여 유기물 및 인산 함량은 매우 낮았으며, 치환 성 양이온도 칼슘 이외의 칼륨, 마그네슘, 나트륨 함량이 낮은 편이었다. 이는 토양 공극이 많은 사토가 식양토에 비하여 용 탈이 많기 때문으로 생각되었다.

2. 갯방풍 동반출현 식물의 구성

갯방풍이 자라는 곳에서 동반출현하는 식물은 조사구당 평 균 7분류군이었고, 조사지역별로는 신두리가 8분류군으로 가 장 많았으며, 다음으로 덕적도가 7.5분류군, 무의도가 7분류군, 안면도가 5.7분류군 순이었다 (Table 5). 안면도에서 동반출현 식물이 평균보다 적은 이유는 해안선에서 가까운 1 차 해안사 구를 안정화시키기 위한 선구식물의 갯그령 및 통보리사초가 우점하여 다른 식물의 침입을 막았기 때문으로 여겨졌다. 그 리고 이는 갯방풍이 전형적인 사토에 자라는 해안사구 식물이 므로 본 조사지역 중 안면도가 갯방풍의 생육적지라 할 수 있 었다.

Table 5

Growth plants with of Glehina littoralis habitat in Korean midwest region.

갯방풍과 동반출현하는 총 식물은 갯방풍 포함하여 16분류 군이었으며, 그 각각은 갯그령, 갯메꽃, 갯방풍, 갯쇠보리, 갯씀 바귀, 갯완두, 달맞이꽃, 띠, 비짜루, 사철쑥, 순비기나무, 왕잔 디, 좀보리사초, 참억새, 통보리사초, 해당화이었다 (Table 6). 그 중 평균피도가 10% 이상의 식물은 통보리사초 (46.3%), 갯그령 (15.9%), 띠 (11.7%) 등이었고, 조사구 출현빈도가 50% 이상의 식물은 통보리사초 (88.9%), 갯그령 (77.8%), 갯 완두와 갯메꽃 (각각 66.7%), 좀보리사초 (55.6%) 등이었다. 갯방풍과 동반출현하는 주요 식물은 조사지역별로 살펴보면 통보리사초와 좀보리사초가 4개 지역의 안면도, 신두리, 덕적 도, 무의도에 모두 출현하였고, 갯그령은 안면도, 신두리, 무의 도, 띠는 신두리, 무의도, 갯완두는 안면도, 신두리, 무의도, 갯 메꽃은 신두리, 덕적도, 무의도에 출현하였다 (Table 6).

Table 6

Canopy cover and frequence of growth plants with Glehina littoralis in Korean midwest region.

Kim 등 (2005, 2006)은 서해안 전체에서 갯방풍과 동반출현 하는 주요 식물로서 해안사구 식물의 갯쇠보리, 갯메꽃, 통보 리사초, 갯씀바귀, 좀보리사초, 갯그령이라 하였고, Lee 와 Chon (1984)은 서해 해안사구 식물조사에서 갯메꽃, 갯쇠보리, 띠, 좀보리사초, 통보리사초 등이 주요 구성종이라 하였다. 또 한 일본의 해안사구 식물군락연구에서 갯방풍군강의 표징종 (character species)은 갯방풍, 갯씀바귀, 갯메꽃, 갯완두 등이라 고 하였다 (Miyawaki et al., 1980). 이렇게 볼 때에 갯방풍 은 해안사구 식물이 출현하는 곳이 생육적지라 할 수 있었으 며, 생육환경은 한반도와 일본에서 차이가 거의 없음을 보여 주었다.

3. 갯방풍의 지방산 조성 및 함량

중서부에 자생하는 갯방풍의 지방산 조성에 있어서 잎, 뿌 리, 종자의 자생지역별 함량은 Table 7과 같다. 지방산 (fatty acid)의 구성은 포화지방산의 팔미트산 (palmitic acid), 스테아 르산 (stearic acid)과 함께 불포화지방산의 올레산 (oleic acid), 리놀레산 (linoleic acid), 리놀렌산 (linolenic acid)을 포 함하였다.

Table 7

Fatty acid contents by seed of Glehnia littoralis in Korean midwest region.

갯방풍의 부위별 지방산 함량은 잎의 경우 리놀레산이 32.7%로서 가장 많았고 다음으로 리놀렌산 (28.0%), 팔미트산 (27.3%), 올레산 (6.8%), 스테아르산 (5.0%) 순이었으며, 뿌리 의 경우 리놀레산이 68.3%로서 가장 많았고 다음으로 팔미트 산 (15.7%), 올레산 (8.9%), 리놀렌산 (4.8%), 스테아르산 (2.0%) 순이었으며, 종자의 경우 올레산이 65.5%로서 가장 많 았고 다음으로 리놀레산 (28.7%), 팔미트산 (4.3%), 스테아르 산 (1.5%), 리놀렌산 (0.2%) 순이었다. 이와 같은 갯방풍의 지방산은 Kim 등 (2008b)이 동해안 중심으로 수집한 종의 지 방산 함량보고와 비슷하였다.

또한 갯방풍의 조사지역별 지방산 함량을 보면, 팔미트산은 잎의 경우 무의도에서 27.3%로서 가장 많이 함유하였고, 뿌리 와 종자는 덕적도에서 각각 16.3%, 4.4%로서 가장 많이 함유 하였다. 스테아르산은 잎, 뿌리, 종자 모두 덕적도에서 각각 7.2%, 2.5%, 2.0%로서 가장 많이 함유하였다. 올레산은 잎과 뿌리의 경우 덕적도에서 각각 10.6%, 13.4%로서 가장 많이 함유하였고, 종자는 안면도에서 68.1%로서 가장 많이 함유하 였다. 리놀레산은 잎, 뿌리, 종자 모두 무의도에서 각각 32.7%, 65.3%, 30.2%로서 가장 많이 함유하였다. 리놀렌산은 잎과 종자의 경우 무의도에서 각각 28.0%, 0.4%로서 가장 많 이 함유하였고, 뿌리는 안면도에서 5.6%로서 가장 많이 함유 하였다 (Table 7).

전체적으로 볼 때에 중서부에 자생하는 갯방풍의 지방산은 Kim 등 (2008b)이 동해안 중심으로 수집한 뿌리와 종자의 지 방산 함량 차이가 지역별로 작았고 잎에서 스테아르산과 올레 산이 차이가 있다고 보고한 것과 비슷하였다. 그러나 중서부 의 갯방풍은 뿌리에서 올레산, 종자에서 스테아르산의 조사지 역별 차이가 약간 있는 것으로 보아 보다 넓고 많은 곳의 시 료를 추가적으로 분석할 필요성이 있었다.

4. 갯방풍의 최적 재배환경 고찰

갯방풍은 세계적으로 북위 25도에서 60도 사이의 동아시아, 러시아 동부, 알래스카, 북미 해안사구에 자란다 (Li et al., 1977; Kim and Song, 2009b)고 하였는데, 한반도 중서부의 갯방풍 조사지역은 북위 36° 28'에서 37° 23'의 해안사구이므 로 세계의 지리조건 범위에 포함되었다. 또한 갯방풍은 전형 적인 해안사구 구성종의 통보리사초, 갯그령 등과 동반출현하 는 혼생 빈도가 매우 높았는데, 이는 갯방풍이 보수력이 낮고 무기영양물질의 용탈이 심하게 나타나는 해안의 불량한 사토 에서 적응이 잘되는 약용식물을 의미하였다.

Lee 등 (1996)은 1 년생의 파종묘를 밭토양과 해안사토에 이식하였더니 밭토양 생존율이 7.0%인데 비하여 해안사토 생 존율이 92.7%를 나타내었다고 하였고, Park 과 Lee (2000)는 육묘이식에 있어서 밭토양보다 해안사토의 생존율이 매우 높 다고 하였다.

그런데 갯방풍은 분포지역 자생지의 토양이 대부분 사토이 고 해안사토에서 생육이 양호하지만 제주도의 경우 해안의 사 토와 점토가 혼합된 곳에 분포하였다 (Kim et al., 2008a)는 보고는 실제 재배에서 토성선택이 반드시 해안사토에 국한하 지 않음을 암시하였다.

또한 중서부 갯방풍 자생지의 토양은 알칼리성으로 치환성 양이온의 마그네슘, 나트륨에 비하여 상대적으로 칼륨의 함량 이 낮았고 칼슘의 함량이 높았으며 유기물, 유효인산 함량이 밭토양에 비하여 매우 낮은 편이었으므로 밭토양 재배일 경우 약용으로 이용하는 뿌리의 생산성을 위하여 뿌리의 발육촉진 과 식물체의 조직을 강화시키는 칼슘의 함량을 기존보다 약간 높이는 것이 좋을 것으로 사료된다.

이렇듯 갯방풍은 분포가 전 지역의 해안사구이고 염분이 있 는 알칼리성 사토에서도 잘 자라므로 실증재배의 생육환경 범 위가 매우 넓음을 의미하였다. 따라서 뿌리 수확을 위한 재배 는 점토가 섞인 사토, 즉 일반 밭토양에 칼슘을 많이 함유하 는 해안사토를 혼합한 조건 등 토질선택이 어렵지 않을 것으 로 판단된다.

한편 중서부 갯방풍의 부위별 지방산 함량은 영양기관 (잎 과 뿌리)과 생식기관 (종자)의 차이가 있었으나 영양기관의 잎 과 뿌리는 비슷하였고 지역별 차이도 심하지 않았는데, Kim 등 (2008b)은 동해안 중심으로 수집한 뿌리와 종자의 지방산 함량이 지역별 차이를 나타내지 않았으나 잎에서 지역별 차이 가 있다고 하였다. 따라서 식용을 겸한 약용의 잎 수확을 위 한 재배는 중서부 이외의 지역별 품질의 차이가 있을 수 있으 므로 보다 넓고 많은 곳의 시료를 추가적으로 분석할 필요성 이 제기되었다.