서 론
선인장은 선인장과 속의 식물로, 원산지가 아메리카 대륙으로서 건조나 햇빛에 강한 특징을 가지고 있는데, 국내 화훼에서는 주로 분화(pot flower)로 많이 이용된다(Hong et al., 2009). 선인장 중에서 접목선인장(grafted cactus)은 대목으로 삼각주(Hylocereus trigonus)를 이용하고, 접수로는 비모란(Gymnocalycium mihanovichii var. friedrichii) 또는 산취(Chamaecereus silvestrii f. variegata)를 이용하여 접목한 이형의 선인장으로써 국내보다는 해외에서 수요가 더 많은 품목이다. 접목선인장은 네덜란드･미국･캐나다 등 약 20여 개국에 수출되고 있으며(Hong et al., 2009), 수출을 하는 접목선인장 농가수는 적지만, 2022년에 수출액이 480만 불 이상으로 수출이 계속 증가하고 있다(MAFRA, 2022; RDA, 2021). 그러나 접목선인장 생산방식은 대부분 토양재배에 집중되어 있는 실정으로 악성적인 노력투여와 환경적인 문제가 야기되어, 생산성 향상이나 품질 개선을 위한 재배방법의 개선이 요구되고 있다. 관행적인 토양 재배에서는 접목한 선인장을 모래와 축분을 혼합한 상토에 정식하는데, 매작기마다 상토를 교체하여 상토 조제나 교체할 때에 많은 노동력이 필요할 뿐만 아니라 작업이 고되어서 악성적인 작업으로 인식되고 있다(Lee et al., 2015). 또한 토양재배 시에 상토로 이용되는 축분을 농장 야적함으로써 농장과 주변환경에 문제가 야기하고 있다(Lee et al., 2014b). 이러한 접목선인장 생산과정에서의 악성적인 노동, 민원 야기 및 생산성 향상을 위한 대안으로 수경재배가 제안되고 있다. 접목선인장에서 수경재배는 ebb and flow 수경재배 베드를 이용하여 저면으로부터 양･수분을 공급하고 생력트레이를 이용하여 성형배지 없이 무배지로 재배할 수 있다(Hong et al., 2009). 생력트레이는 삼각주를 지지하여 배지나 땅에 묻히지 않고 줄기썩음병을 억제하는 고안물(Hong et al., 2005)로서, Hong et al.(2009)은 수경재배에서 생력트레이를 이용함으로써, 생산체계 개선과 작업노력을 크게 절감시킨다고 보고하였다. Ebb and flow 수경재배 방식은 생산성 향상에 효과가 있지만, 시설 설치와 관리로 인한 경영비 상승에 대한 우려가 있어 생산비 절감을 위한 대처 방법에 대한 연구･개발이 모색되고 있다(Lee et al., 2015). 기존의 토경과 수경재배 방식의 단점을 보강한 저면에 매트를 이용한 수경재배(특허번호: 1020120080625, 주개발자: 이정수)방식이 연구개발 되었다(Lee et al., 2014a). 저면에 매트를 이용한 수경재배는 토양 또는 기존의 베드에 비닐을 깔고 수분공급을 위한 부직포와 점적관수를 깔아 양분을 점적관수에 의해 보내는 방식으로 되어 있으며, 양액을 회수하기 위한 배수장치로 생략하여 구조가 매우 간단하고 설치가 쉽다. 본 연구에서는 접목선인장의 생산성 및 수출농가의 경영성 향상을 위하여 관행 토경재배 방식과 수경재배 방식을 비교하고, 특히 저면매트를 이용한 접목선인장 수경재배 실증재배를 통해 농가의 실용적인 기술 보급에 기여하고자 수행되었다.
재료 및 방법
실험품종은 국립원예특작과학원에서 육성한 ‘고홍’ 품종을 이용하였다. 대목은 9 cm 삼각주를 접목하여 활착기간이 7일 경과된 것을 생력트레이(60 × 30 cm, 98구)에 정식하였다. 재배방법은 관행적인 토양재배와 ebb and flow 방식 수경재배, 저면에 매트를 이용한 수경재배 3처리로 하여 생육특성을 비교하여 상주지역의 접목선인장 수출농가에서 수행하였다(Fig. 1). 토양재배의 배양토는 돈분(60) : 흙(20) : 모래(20)으로 조제하여, 베드 내에 20 cm 정도로 깐 후에 정식하였으며, 토양재배는 물로 관수를 4－5일 간격으로 실시하였다. Ebb and flow 수경 재배방식은 베드에 양액을 밑에서(저면) 공급하는 방식으로 하였다. 저면 매트를 이용한 수경재배는 토양재배 장소에서 벤치 없이, 흡수성 부직포와 비닐 피복 등을 설치 한 후 점적관수를 통해 양액을 공급하였다(Fig. 2). 수경재배의 양액 공급은 Hong et al.(2009)의 방법을 따라 1일 3회 공급하였으며 회당 양액이 머무는(담수) 시간을 15분으로 하였다. 정식 직후에 약 30일간은 지하수로 공급하여 주었고, 발근이 진행된 후에 배양액을 공급하였다. 실험에 사용한 배양액의 조성은 N-P-K-Ca-Mg = 15.75-1.25-7.75-3.38-1.50 mmol･L-1으로 EC는 1.9 mS･cm-1이었다(Kang et al., 1996). 접목선인장의 정식은 5월 9일에 하였으며, 수확은 평균적인 구직경이 3 cm 정도에 근접한 9월 29일에 조사하였다. 재배기간 동안의 온실 내 평균 온도는 25°C, 습도는 77%이었다. 생육 조사는 수확 시에 농업과학기술연구 조사 기준(RDA, 2012)에 따라 구경, 구고, 생체중, 결각수 등을 하였으며, 경도는 물성측정기(Textture analyzer TA.XT, SMS, UK)로 직경 5 mm probe를 이용하여 탐침법으로 측정하였다. 접목선인장의 색상은 Kim et al.(2011)의 보고와 Hunter Lab(2001)의 자료에 따라 Chromameter(CR-300, Minolta Co., Tokyo, Japan)를 사용하여 측정하고 이를 Chroma 값과 Hue angle 값으로 환산하여 나타냈었다. 통계 분석과 실험처리 시 조사는 30반복으로 하였으며, SAS(Version 9.2, SAS Inc., Cary USA) 프로그램을 이용하여 분석하였으며, 평균간 유의차 검증은 Duncan’s multiple range test으로 유의수준 p < 0.05에서 하였다. Figure 측정치는 평균(mean) ± 표준편차(standard deviation, SD)로 표기하였다.
결과 및 고찰
Fig. 3은 접목선인장의 재배방법에 따른 경시적인 생육 변화를 보고자 ‘고홍’으로 정식 후 30일 간격으로 구중을 측정한 결과이다. 접목선인장의 구중은 생육기간 동안 지속적인 증가를 하는 것으로 나타났으며, 수경재배한 것이 초기의 생육부터 토양재배 방식보다 증가하였다. Fig. 5의 수경재배에서 구중과 같은 생장이 수경재배가 토경재배보다 수분의 흡수가 유리하여 생체중량이 더 증가한 것은 Lee et al.(2014b)의 보고와 같이 수경재배가 토경재배보다 수분의 흡수가 유리하여 생체중량이 더 증가한 것으로 보였으며, Lee et al.(2015)의 보고와 같이 재포기간의 단축과 조기 수확과 같은 경종 개선의 효과를 높일 수 있을 것으로 기대된다.
Fig. 3.
Change in globe weight of the grafted cactus width as affected by the cultivation method. 1)Refer to by cultivation method in Fig. 2. Data represent the mean ± SD of 30 replicates. Some error bars are marked by the symbols.
Table 1은 접목선인장의 ‘고홍’의 재배방법에 따른 수확 시 결과이다. 저면매트 수경재배된 ‘고홍’의 생체중은 27.8 g으로 ebb and flow의 수경재배의 24.9 g이나 토양재배의 23.3 g보다 생육량이 더 컸다(Table 1). 생체중이 다른 재배방법보다 큰 것은 저면매트로 이용한 수경재배의 수분흡수가 다른 재배방법보다 용이하여 증가한 것으로 추측된다. 접목선인장의 생체중 증가와 같은 생육 차이의 발생은 대목으로 이용한 삼각주의 수분흡수가 높아서 증가한 것으로 판단된다. 그러나 구고, 구경, 자구수, 경도 등의 생육 측정 항목에서는 재배방법에 따른 차이를 인식하기는 어려웠다.
Table 1.
Growth of grafted cacti ‘Gohong’ as affected by the 4 month cultivation method period
| Cultivation method1) | Globe | No.of Rib | Fresh weight (g) | ||||
| height (mm) | width (mm) | weight (g) | No. (ea) | firmness (N) | |||
| Soil culture (A) | 20.1a | 27.9a | 7.0a | 4.0a | 27.0a | 9.1a | 23.3b |
| Ebb and flow system (B) | 19.7a | 27.9a | 7.7a | 2.9a | 26.5a | 9.2a | 24.9b |
| Bottom-mat nutriculture (C) | 20.8a | 29.7a | 7.8a | 3.0a | 26.6a | 9.0a | 27.8a |
1)Refer to by cultivation method in Fig. 2. Mean values in each evaluation cultivation method with different lowercase letters are significantly different according to the Duncan’s multiple range test (p ≤ 0.05).
Table 2에서 색차를 알수있는 L(Luminance), a(red－green), b(yellow－blue), chroma(채도)와 hue angle(색상각)에서 재배방법에 따라 차이를 보이지 않았다. Lee et al.(2005)은 상추의 재배방법에 따라 색상차이에 영향은 미친다고 하였으나, 접목선인장은 토양이나 수경재배와 같은 재배방법의 영향이 색상에 영향을 미치지 않는것으로 나타났다.
Table 2.
Color characteristics of grafted cacti ‘Gohong’ as affected by the 4 month cultivation period
| Cultural method1) | Reflected color | ||||
| L* | a* | b* | Chroma | Hue angle | |
| Soil culture (A) | 30.7a | 34.2a | 11.4a | 198.5a | 36.1a |
| Ebb and flow system (B) | 29.9a | 35.4a | 11.6a | 198.1a | 37.3a |
| Bottom-mat nutriculture (C) | 28.2a | 34.1a | 10.9a | 197.6a | 35.8a |
1)Refer to by cultivation method in Fig. 2. Mean values in each evaluation cultivation method with different lowercase letters are significantly different according to the Duncan’s multiple range test (p ≤ 0.05).
Fig. 5에서와 같이 재배방법에 따른 외형은 자구가 편원형이고 색상은 빨강색의 단색으로 차이가 없었다. 그러나 삼각주에서 재배방법에 따라서 토양에서는 삼각주가 토양에 묻힌 지제부분이 색상이 옅은 녹색을 보이며, ebb and flow 방식의 수경재배는 양액이 차오른 부분까지의 양액 흔적이 존재하였다. Ebb and flow 재배베드를 이용하게되면 Fig. 4B와 같이 양액이 차고 오른 부분에 흰색 분질물이 눌러붙어 상품으로써 외관적인 가치를 떨어뜨리는 단점이 있는 것으로 나타났다. 이에 반해 저면에 매트를 이용한 방식은 지제부분이 성형틀에 고정되어 있고 뿌리만 양액이 닿아 재배되어서 비교적 깨끗한 외형을 보였다. Fig. 5에서 재배방법 별 뿌리의 발근 형태가 재배방법에 따라 다소 차이로 보였는데, 토양재배는 수염뿌리의 근경이 두꺼운 형태이나 수경재배는 수염뿌리가 실뿌리 형태가 많이 발생되고 근경이 가는 형태를 많이 보였다. 이는 Lee et al.(2004)는 뿌리의 재배 환경에 따라 수분흡수 양상이 달라지면 뿌리의 신장 메카니즘이 달라지고 모양이 달라진다고한 보고와 같이, 접목선인장에서도 재배형태의 차이에 기인한 것으로 판단된다. 접목선인장의 토경재배 시 토양에 심겨진 삼각주 부분에서 선인장줄기썩음병 또는 밑둥썩음병이 발생하는데 회색, 회갈색, 황색 등의 점무늬 병반이 형성되고 병짐이 심해지면 삼각주의 하부가 다 썩어 상품으로써 가치를 손상하게 된다(Fig. 4A). 그러나 수경재배에서는 ebb and flow 방식이나 저면매트 방식은 Lee et al.(2015)의 보고와 같이 선인장 하부의 병발생이 없었다. 토경재배에서 용수는 RDA(2021)에서 -20 kPa를 관수시점으로하여 공급해주어야 하는 것으로 보고되어있으나, 이를 농민이 인지하고 관리하기는 상당히 어렵다. 수경재배에서 ebb and flow 방식은 다른 수경재배와 달리 폐쇄적인 순환식 시스템으로(Hong et al., 2009), 담액수경재배와 같이 동일 양액을 재배동안 계속 이용하고 퇴수의 발생이 없어 장점으로 알려져 있으나, 베드 하부에 양액 순환을 위한 탱크 설치가 필요하여, 시설 설치와 비용에 농가가 부담으로 여기고 있다(Lee et al., 2014b). 접목선인장에서 저면에 매트를 이용한 양액 공급 방식의 재배는 Lee et al.(2015)의 보고과 같이 설치시 비용이 적고, 줄기썩음병의 발생이 적으며, 양액의 퇴수가 없은 폐쇄적 시스템으로 접목선인장을 생산하는데 효율적인 시스템으로 판된된다.
Fig. 5.
Appearance of grafted cactus ‘Gohong’ as affected by cultivation method. 1)Refer to by cultivation method in Fig. 2.
결 론
접목선인장 토경과 수경(양액) 재배방법에 따른 생육 차이를 확인하고자 하였다. 접목선인장 비모란의 국립원예특작과학원의 육성품종에 대해 수경재배 효과를 수출농가에서 실증하였다. 접목선인장인 ‘고홍’ 품종을 이용하여, 토경과 수경재배로 하면서 생육 특성 등을 조사하였다. 수경재배는 ebb and flow 방법과 저면매트 방식으로 하였다. 접목선인장의 품종별 재배방법에 따른 생육 비교 결과, 재배방법에 따라 다소 차이를 보였다. ‘고홍’ 접목선인장은 재배방법에 따라 수경재배가 생육이 다소 좋은 경향을 보였으며, 재배방법에 따른 생육 중에 생체중은 저면 매트 재배가 다른 재배방법보다 증가하는 것으로 나타났다. 관행적인 토양재배에서 뿌리 썩음병의 문제가 있고, ebb and flow 수경재배로 한 접목선인장은 대목에 양액의 흔적 등으로 상품성에 대한 우려가 있는데, 이를 해결하기 위해서는 저면매트를 이용한 수경재배가 해결 방법으로 제시할 수 있다. 앞으로 접목선인장의 효율적인 생산을 위해 저면매트를 통한 수경재배의 확대가 필요할 것으로 보인다.
