Original research article

Korean Journal of Soil Science and Fertilizer. 31 August 2022. 198-208
https://doi.org/10.7745/KJSSF.2022.55.3.198

ABSTRACT


MAIN

  • Introduction

  • Materials and Methods

  •   시험재료 및 처리내용

  •   토양 및 비료 분석방법

  •   수박 병해충 발생 및 과 특성 조사

  •   통계분석

  • Results and Discussion

  •   토양특성 변화

  •   병해충 발생

  •   수박 생육 및 수량특성

  • Conclusions

Introduction

유기농업은 무기질비료와 화학농약 등을 사용하지 않고 유기농업자재를 사용하여 작물을 재배하는 농업이고, 우리나라는 1990년대 후반 이후 활발한 연구가 수행되었다 (Kim et al., 1998; Lee et al., 1999; Jeon et al., 2003; Cho et al., 2011). 유기농업은 관행농업에 비해 병해충방제와 제초작업 등 많은 노동력과 값비싼 유기농업자재가 투입되기 때문에 농가는 영농비용 증가로 어려움을 겪고 있다 (Sung and Jung, 2015).

하지만 유기농업은 관행농업과 비교했을 때 토양생태계의 생물다양성을 증가시키는데 (Van Beilen, 2016), 이는 유기물 투입 등으로 heterotrophic microbiota의 에너지 공급원인 토양 중 유기탄소 증가와 관련이 있다 (Liao et al., 2018).

국립농산물품질관리원에 따르면 친환경인증 면적이 2012년 127,714 ha까지 지속적으로 증가하다가 2013년 이후 감소하기 시작하여 최근에는 정체기로 2020년 기준 81,826 ha이다. Han and Jeong (2021)은 친환경인증 면적 정체 이유는 농산물 생산기술의 어려움, 높은 유통마진과 판로 확보 어려움이라고 제시하였다. 한편 유기농식품 수입은 농축산식품부 자료에 따르면 2012년에 4,370만 달러에서 이후 계속 증가하여 2019년에는 1억 3,758만 달러에 이르렀다. 국내 친환경인증 면적이 정체상태이고, 유기농식품 수입이 증가하는 것은 우리 국민들이 친환경농식품에 대한 소비량이 감소한 것이 아니라, 수입산이 국내산을 대체하고 있다는 것을 의미한다. 따라서 탄소중립 실현과 수입 유기농산물을 대체할 수 있는 유기농산물을 쉽게 생산할 수 있는 영농기술이 필요하다.

시설하우스는 작물을 연중으로 재배함에 따라 다량의 비료물질을 투입하고, 고온과 강우 차단으로 염류가 집적되며, 연작에 따른 토양병 발생으로 생육이 저조하고 품질과 생산량이 감소한다.

장기 유기농업을 실천하는 농가를 대상으로 토양을 조사한 결과 지속 가능한 유기농경지 관리를 위해 양분을 적정수준으로 유지하는데 토양화학성과 유기농업 자재의 성분함량을 고려한 시비가 필요하였고, 토양 중 양분 이용률을 높여 지속적인 유기재배 농경지의 양분집적 저감에 대한 연구가 필요하였다 (Lee et al., 2017). Ahn et al. (2010)은 7년간 수박을 연작해 염류가 집적된 시설하우스에 볏짚을 처리하여 염류를 경감시키고 수박시들음증 발생을 저감시켜 유기자재를 통해서 토양환경을 개선할 수 있다고 보고하였다.

유기농경지에서 토양개량제로 사용할 수 있는 농업자재는 농업부산물, 부산물비료, biochar 등으로 토양유기물 공급뿐만 아니라 양분공급 (Oh et al., 2011; Omil et al., 2013), 탄소격리, 토양물리화학성 개선 (Jones et al., 2012)에 기여하는 것으로 알려져 있다 (Kim et al., 2013).

따라서 본 연구는 시설 내에서 수박 유기농재배를 위해 유기농업에서 사용할 수 있는 유기자원을 연용하였을 때 시설재배지 토양 특성 변화, 수박 품질 및 생산성에 미치는 영향을 평가하고자 수행하였다.

Materials and Methods

시험재료 및 처리내용

시험한 수박 재배작형은 4 - 5월에 아주심기하는 조숙재배였고, 품종은 삼복꿀 (팜한농)을 육묘하여 2018년부터 4년간 전북 고창군 대산면 수박시험장 포장 (E126.57.30.80 N35.32.81.20)에서 재배시험을 실시하였다. 시험을 실시한 시설하우스 (240 m2) 3동은 2년간 유기농 시험포장으로 전환하기 위해 화학비료와 화학농약을 사용하지 않았던 포장이었다. 시험 1년차는 5월 2일, 2년차는 5월 10일에 각각 270 × 40 cm 간격으로 정식하였고, 수확은 매년 7월 초순에 실시하였다. 시험 3, 4년 차에는 목화바둑명나방과 진딧물 피해를 최소화하기 위해 정식시기를 30일 정도 앞당겨 각각 4월 1일에 실시하고 수확은 6월 하순에 실시하였다.

시험토양은 원곡통의 양토 (모래 45.7%, 미사 33.2%, 점토 21.1%)이며, 화학적 특성은 Table 1과 같다. 토양 pH와 유효인산은 수박재배 적정범위보다 낮았고, EC, 교환성 K과 Mg은 적정범위보다 높은 수준이었다.

Table 1.

Selected chemical properties of soil in the experimental field.

pH
(1:5, H2O)
EC
(dS m-1)
OM
(g kg-1)
Avail. P2O5
(mg kg-1)
Exch. cations (cmolc kg-1)
K Ca Mg Na
5.5 2.41 23.0 335 1.05 5.1 2.2 0.20

시험에 사용한 유기자원은 볏짚, 흰점박이꽃무지분, 왕겨숯, 목재박이었고, 부족한 비료성분을 보충하기 위해 유기질비료 (혼합유박)를 사용하였다. 흰점박이꽃무지분은 전북 도내 곤충 사육농가의 46% (MAFRA, 2021)를 차지하고 있고, 사육용 먹이 제조 원료가 참나무 톱밥, 밀기울, 당밀 등으로 유기자원으로 가치가 있다고 판단되어 사육농가에서 구입하여 사용하였다. 왕겨숯은 도내에서 생산되는 왕겨를 400°C에서 탄화하여 제조한 제품 (김제공덕농협)을 시중에서 구입하여 사용하였고, pH는 8 - 9 (H2O, 1:10) 범위였다. 사용한 유기자원의 유기물함량과 비료성분은 Table 2와 같다. 유기자원의 유기물함량은 목재박이 94.6%로 가장 많았고, 유기질비료를 제외한 유기자원 중에서 질소, 인산, 칼리 비료 성분은 흰점박이꽃무지분에서 각각 2.72%, 0.83%, 1.87%로 가장 높았다.

Table 2.

The component amount of organic materials used in this experiment.

Materials Organic matter
(%, dw)
N
(%, dw)
P2O5
(%, dw)
K2O
(%, dw)
Rice straw (RS) 57.7 0.62 0.34 1.63
Protaetia brevitarsis larvae manure (PLM) 91.3 2.72 0.83 1.87
Rice hull biochar (RHB) 78.6 0.31 0.21 0.92
Wood crumb (WC) 94.6 0.09 0.06 0.21
Organic fertilizer 77.6 4.85 1.22 1.77

유기자원 처리 방법은 매년 수박 정식 30일 전에 단독 및 혼합처리를 하였다. 시설재배 수박 농가가 일반적으로 사용하는 수준인 볏짚 10 Mg ha-1 처리구 (RS1)를 대조구로 하였고, 유기농재배는 화학적인 비료물질을 사용할 수 없어 볏짚 사용량을 일반농가의 배로 처리한 볏짚 20 Mg ha-1 (RS2), 볏짚 20 Mg ha-1 + 흰점박이꽃무지분 5 Mg ha-1 (RS2+PLM), 볏짚 20 Mg ha-1 + 왕겨숯 10 Mg ha-1 (RS2+RHB), 볏짚 20 Mg ha-1 + 목재박 10 Mg ha-1 (RS2+WC) 처리구를 두었다.

시비량은 작물별 시비처방 기준 (NAAS, 2010a)에 따라 수박 표준시비량 (N-P2O5-K2O = 138-49-87 kg ha-1)에 대해 처리한 유기자원의 질소량을 고려하여 부족되는 질소량은 유기질비료 (혼합유박)를 추가하여 질소 138 kg ha-1 수준이 되도록 전량 밑거름으로 살포하고 30 cm 깊이로 경운하였다.

각 처리구 면적은 119 m2이었고, 단구제로 배치하였으며, 조사는 3반복으로 실시하였다. 수박재배 기간 동안 병해충방제는 시설하우스 측장과 출입구에 방충망과 내부에 끈끈이트랩을 설치하였고, 진딧물의 천적인 콜레마니진디벌을 투입하였으며, 병해충 발생 시 유기농 전용약제를 사용하였다.

토양 및 비료 분석방법

토양특성은 수박 재배 전과 매년 수확기에 표토 0 - 20 cm 깊이의 토양을 채취하여 음지에서 자연 건조시킨 후 2 mm 체를 통과시켜 농촌진흥청 토양 및 식물체 분석법 (NIAST, 2000)과 토양화학분석법 (NAAS, 2010b)에 따라 분석을 실시하였다. 토성은 micro pipette법으로 입자밀도를 조사하고, 미국농무부 분류기준에 준하여 판정하였다 (Gee and Bauder, 1986). 토양 pH는 토양과 증류수를 1:5 (w/v)로 혼합하여 30분간 진탕한 후 pH meter로 측정하였고, EC는 conductivity meter로 측정하고 환산하였으며, 유기물은 Tyurin법, 유효인산은 Lancaster법으로 측정하였다. 교환성 K, Ca, Mg, Na은 1 M ammonium acetate로 침출한 후 ICP-OES (Integra Dual, GBC, Australia)로 분석하였다.

유기자원의 유기물함량과 비료성분 분석은 농촌진흥청 비료관리법령 및 관련규정집 (RDA, 2009)에 준하여 실시하였다.

수박 병해충 발생 및 과 특성 조사

병해충 발생 상황은 전 재배기간 동안 발생한 주요 병해충 피해주를 전체 주수에 대한 비율로 환산하였고, 수박을 수확하면서 과중과 당도를 조사하였다. 당도는 수박을 반으로 절단하여 중심부를 측정하였고, 상품수량은 무게가 7 kg 이상으로 수박표면에 흠이 없는 것을 조사하여 환산하였다.

통계분석

조사한 자료의 통계적인 분석은 SPSS (19.0K)를 사용하여 5% 수준에서 Duncan’s multiple range test를 실시하였다.

Results and Discussion

토양특성 변화

시설재배지에서 수박을 유기농으로 재배하기 위해 동일한 시험구에 유기자원을 처리방법에 따라 4년간 연용하고 매년 수박을 수확하면서 조사한 토양화학성 변화는 Table 3, Table 4, Table 5와 같다. 유기자원 처리전에 토양 pH는 5.5였는데 시험이 진행되는 동안 pH는 모든 처리구에서 증가하였다. 시험 2년차에 가장 높았고, 특히 볏짚과 흰점박이꽃무지분 혼합처리구 (RS2+PLM)의 경우 7.5까지 증가하였다. 2년차 이후에 감소하였고, 4년차는 7.0 - 7.2를 보였다 (Table 3). Lee et al. (2015a)에 따르면 유기농업 특성상 유기자재에 의존하는 경향이 크기 때문에 과잉 투입되는 자재에 따라 pH가 높게 올라갈 수 있어 산도교정용 유기농업자재 투입이 필요하다고 하였다. 본 시험에서는 2년차까지 증가하였지만, 그 이후에는 안정을 유지한 것으로 나타났다. 한편 Woo (2015)에 따르면 바이오차 제조온도가 저온 (350°C)과 고온 (700°C)에 따라 토양 중 pH 변화가 다르게 나타나며, 고온조제 바이오차 처리 시 pH가 높은 토양에서 pH 변화가 거의 없고, pH가 낮은 토양에서는 pH가 증가한다고 하였다. 본 연구에서는 왕겨숯을 포함하여 사용한 모든 유기자원 처리에 따라 pH 변화는 비슷한 양상을 보여 특별히 왕겨숯에 의한 pH 영향은 없었다.

Table 3.

Changes in soil pH and organic matter contents in the plots as influenced by the different management practices.

Treatment pH (1:5, H2O) OM (g kg-1)
1st Y 2nd Y 3rd Y 4th Y 1st Y 2nd Y 3rd Y 4th Y
RS1 6.5 b§ 7.0 b 6.9 a 7.1 a 24.3 b 21.9 b 21.3 b 20.3 d
RS2 6.6 ab 7.1 b 7.0 a 7.2 a 23.7 b 24.3 a 23.7 ab 24.4 c
RS2+PLM 7.0 a 7.5 a 7.0 a 7.2 a 24.3 b 24.7 a 24.3 ab 24.9 c
RS2+RHB 6.5 b 7.1 b 6.8 a 7.0 a 24.9 a 24.6 a 24.5 ab 26.1 b
RS2+WC 6.7 ab 7.3 b 6.7 a 7.2 a 25.2 a 25.4 a 26.4 a 30.6 a

RS1, 10 Mg ha-1 of rice straw; RS2, 20 Mg ha-1 of rice straw; RS2+PLM, 5 Mg ha-1 of Protaetia brevitarsis larvae manure; RS2+RHB, 10 Mg ha-1 of rice hull biochar; RS2+WC, 10 Mg ha-1 of wood crumb.

Y, year.

§Numbers followed by the same letter within a column are not significantly different (Duncan’s test, p < 0.05).

유기자원 처리전 토양유기물 함량은 23.0 g kg-1이었는데 1년차 수확기에는 처리구에 따라 23.7 - 25.8 g kg-1 수준으로 증가하였다. 같은 처리구에 연용했음에도 2년차 수확기에는 24.3 - 25.4 g kg-1 수준으로 1년차와 비슷한 수준을 보였다. 지속적으로 연용한 결과 3년차는 23.7 - 26.4 g kg-1, 4년차는 24.4 - 30.6 g kg-1 수준까지 증가하였다. 처리전과 비교했을 때 볏짚 단독으로 10 Mg ha-1 (RS1)과 20 Mg ha-1 (RS2) 처리구는 매년 비슷한 수준을 보였다. 볏짚과 혼합하여 처리한 유기자원구의 토양유기물 함량은 모두 증가하였다. 특히 볏짚과 왕겨숯을 혼합한 RS2+RHB 처리구 증가 폭이 가장 컸다. 토양에 왕겨숯과 같은 바이오차를 처리할 경우 토양물리화학성 및 생물성에 영향을 미치며, 농업환경에도 긍정적인 영향을 미친다. 바이오차는 토양 중에서 매우 안정적이고, 수천년까지 존재할 수 있는 것으로 알려져 있고, 유기물 흡착이 일어나므로 토양 중 유기물 함량과 탄소 저장량을 증가시킬 수 있다 (Woo, 2015).

시설재배 토양에서 염류집적의 지표가 되는 전기전도도 (EC)는 처리 전에 2.4 dS m-1였으며, 유기자원을 처리함에 따라 1년차 수확기에 1.29 - 1.77 dS m-1 수준으로 감소하였고, 2년차에는 0.66 - 1.06 dS m-1, 3, 4년차에는 각각 0.82 - 1.03과 0.61 - 0.94 dS m-1으로 지속적으로 감소하였으며, 처리간에 차이가 점점 좁혀지면서 감소경향이 비슷하였다 (Table 4). Kang et al. (2011)의 연구에서 C/N율이 높은 볏짚을 처리하면 토양 EC경감 효과가 크다고 하였고, 팽화왕겨 등을 사용했을 경우에도 10 - 24% 감소하였다고 하였다 (Joh et al., 2003; Roh et al., 2005). 본연구에서 사용한 유기자원의 C/N율은 볏짚 93.1, 흰점박이꽃무지분 33.6, 왕겨숯 253.5, 목재박 1,051.1로써 흰점박이꽃무지분을 제외하고 높은 편이었다. 그러나 흰점박이꽃무지분도 볏짚과 혼합하여 처리함에 따라 C/N율이 증가했다고 볼 수 있다. 따라서 C/N율이 높은 유기자원을 연용함에 따라 토양 중 염류는 적정범위 (2 dS m-1 이하)를 유지할 수 있었을 것으로 판단된다.

수박 재배기간 동안 토양 중 유효인산 함량 변화는 Table 4에서 보는 바와 같이 처리 전 335 mg kg-1 수준이었고, 2년차까지는 증가하고, 3, 4년차에는 정체기를 보였다. 재배기간 동안 시설하우스 적정범위 (300 - 550 mg kg-1)에 분포하고 있었고, 유기자원 연용에 따른 변화는 비슷한 양상을 보였고, 처리구별로 차이가 크지 않았다.

Table 4.

Changes in EC values and available P2O5 contents in the plots as influenced by the different management practices.

Treatment EC (dS m-1) Avail. P2O5 (mg kg-1)
1st Y 2nd Y 3rd Y 4th Y 1st Y 2nd Y 3rd Y 4th Y
RS1 1.60 a§ 0.88 a 0.82 a 0.61 b 436 a 550 a 532 a 458 a
RS2 1.77 a 1.06 a 0.92 a 0.74 a 453 a 514 a 514 a 498 a
RS2+PLM 1.40 b 0.66 b 0.78 a 0.79 a 482 a 512 a 534 a 476 a
RS2+RHB 1.29 b 0.93 a 1.03 a 0.94 a 474 a 536 a 511 a 494 a
RS2+WC 1.32 b 0.80 a 0.86 a 0.69 b 459 a 531 a 510 a 490 a

RS1, 10 Mg ha-1 of rice straw; RS2, 20 Mg ha-1 of rice straw; RS2+PLM, 5 Mg ha-1 of Protaetia brevitarsis larvae manure; RS2+RHB, 10 Mg ha-1 of rice hull biochar; RS2+WC, 10 Mg ha-1 of wood crumb.

Y, year.

§Numbers followed by the same letter within a column are not significantly different (Duncan’s test, p < 0.05).

사용한 유기자원의 비료성분량을 반영하여 질소 138 kg ha-1 수준이 되도록 처리하면서 부족한 질소는 유기질비료 (혼합유박)을 전량 밑거름으로 살포하였다. 유기농 재배는 무기질비료를 사용할 수 없기 때문에 유기재료를 사용하여 질소기준으로 시비하면 인산과 칼리는 적정시비량을 맞추기 어렵다. 본 연구에서도 수박 표준시비량 (N-P2O5-K2O = 138-49-87 kg ha-1)을 기준으로 인산은 기준량보다 RS1 처리구는 4.1 kg ha-1, RS2는 22.5 kg ha-1, RS2+PLM는 61 kg ha-1, RS2+RHB는 40 kg ha-1, RS2+WC는 27 kg ha-1이 초과하여 투입되었지만 수확기 토양에 잔류하고 있는 유효인산함량 변화는 시기별로 비슷한 경향을 보였다. 물론 4년차 수확기에 수박재배에 적합한 350 - 450 mg kg-1 범위 내에 분포하고 있었지만, 그 이후 변화에 대해 세심한 관찰이 필요할 것으로 보인다.

농촌진흥청에서 제시한 시설수박 재배지 토양 중 교환성 K의 적정범위 (0.7 - 0.8 cmolc kg-1) 보다 높았던 1.05 cmolc kg-1 수준에서 1년차 수확기에 RS2 처리구의 경우 1.34 cmolc kg-1까지 증가하였다 (Table 5). 그러나 2년차 이후 지속적으로 감소하였지만, 볏짚 양이 적었던 대조구 (RS1)는 1년차에 감소하였고, 2년차는 증가했다가 다시 감소하였다. 이는 질소기준으로 유기질비료 (혼합유박)를 처리할 때 RS2 처리구 보다 더 많은 양이 투입된 결과로 보인다. 한편 볏짚과 혼합 처리구를 연용했을 때에도 비슷한 경향으로 변화가 일어났다.

교환성 Ca (Table 5)은 1년차까지 증가 후 점차 감소하기 시작하여 3, 4년차에는 적정범위 (5.0 - 6.0 cmolc kg-1) 수준에 분포하여 안정화되는 결과를 보였다. 한편 교환성 Mg은 1년차에 증가한 이후 처리구에 따라 2.95 - 3.46 cmolc kg-1 수준으로 분포하면서 4년차에 약간 감소하는 경향을 보였다. 하지만 적정범위 (1.5 - 2.0 cmolc kg-1) 보다 높게 형성되어 교환성 양이온의 길항작용에 의한 양분불균형을 해소할 수 있는 대책이 마련되어야 할 것으로 보인다. 특히 수박 당도에 영향을 미치는 Ca과 Mg 관리 (Lee et al., 2018)가 필요하다고 판단된다.

Table 5.

The concentrations of exchangeable K, Ca, and Mg in soils as influenced by the different management practices.

Treatment Exch.-K (cmolc kg-1) Exch.-Ca (cmolc kg-1) Exch.-Mg (cmolc kg-1)
1st Y 2nd Y 3rd Y 4th Y 1st Y 2nd Y 3rd Y 4th Y 1st Y 2nd Y 3rd Y 4th Y
RS1 0.96 b§ 1.29 b 1.21 b 0.51 b 5.62 b 6.38 a 5.19 b 5.81 a 2.95 b 3.37 a 3.27 a 3.01 a
RS2 1.34 a 1.16 b 1.15 b 0.71 a 6.24 b 6.46 a 5.85 a 5.89 a 3.23 a 3.43 a 3.28 a 3.12 a
RS2+PLM 1.06 b 1.47 a 1.38 a 0.82 a 7.05 a 6.06 a 5.67 a 5.83 a 3.33 a 3.37 a 3.46 a 3.10 a
RS2+RHB 1.06 b 1.72 a 1.66 a 0.94 a 6.20 b 6.26 a 5.40 ab 5.67 a 3.42 a 3.33 a 3.44 a 2.89 a
RS2+WC 1.04 b 1.57 a 1.46 a 0.90 a 6.73 a 6.47 a 5.59 a 5.86 a 3.19 ab 3.42 a 3.33 a 3.00 a

RS1, 10 Mg ha-1 of rice straw; RS2, 20 Mg ha-1 of rice straw; RS2+PLM, 5 Mg ha-1 of Protaetia brevitarsis larvae manure; RS2+RHB, 10 Mg ha-1 of rice hull biochar; RS2+WC, 10 Mg ha-1 of wood crumb.

Y, year.

§Numbers followed by the same letter within a column are not significantly different (Duncan’s test, p < 0.05).

병해충 발생

수박 생육초기부터 수확기까지 병해충 발생밀도를 지속적으로 조사하였고, 조사 시기에 따라 처리구간에 발생 밀도가 가장 심했던 2년차 결과를 Table 6에 표시하였다. 1년차 조사에서는 진딧물이 모든 처리구에서 10%내로 발생하였고, 3, 4년차는 정식시기를 5월 1일에서 4월 1일로 변경함에 따라 거의 발생이 없었다. 시험기간 동안 진딧물이 발생하면 잎을 제거하고 친환경 전용약제를 사용하여 방제하였다.

유기자원 연용 2년차의 경우 수확기가 가까워지면서 발생밀도가 급격히 증가하였다. 흰가루병의 경우 대조구 (RS1)는 발생이 없었고, RS2와 RS2+PLM 처리구가 각각 50.0%와 60.0%로 나타났다. 대조구 (RS1)는 별도로 시험구를 배치하였지만, RS2와 RS2+PLM는 같은 시설 내에 시험구를 배치했고, 흰점박이꽃무지분은 다른 재료보다 질소함량 (2.72%)이 높아 흰가루병 발생이 많았을 것으로 판단되고, RS2 시험구에도 영향을 미쳤을 것으로 보인다. 목화바둑명나방은 같은 시설 내에 시험구를 배치한 RS2+RHB와 RS2+WC 처리구에서 각각 61.2%와 67.5%을 보였다. 한편 진딧물은 천적인 콜레마니진딧벌을 활용하여 방제한 결과 발생밀도는 2.5 - 5.0% 수준을 보였다.

Table 6.

The incidence rate of diseases and pests in watermelons according to the application of different management practices in the second year of the experiment.

Treatment Powdery mildew (plant, %) Cotton caterpillar (plant, %) Aphid (plant, %)
RS1 - 8.8 2.5
RS2 50.0 20.0 2.6
RS2+PLM 60.0 38.8 -
RS2+RHB 11.3 61.2 -
RS2+WC 32.5 67.5 5.0

RS1, 10 Mg ha-1 of rice straw; RS2, 20 Mg ha-1 of rice straw; RS2+PLM, 5 Mg ha-1 of Protaetia brevitarsis larvae manure; RS2+RHB, 10 Mg ha-1 of rice hull biochar; RS2+WC, 10 Mg ha-1 of wood crumb.

수박품질에 영향을 미치는 흰가루병과 목화바둑명나방 발생이 집중되는 시기가 6월이었고, 이때 수박 착과기와 비대기에 해당되어 상품과율이 낮아지는 결과 (Table 7)를 보였다. 따라서 이 시기를 조정하기 위해 3, 4년차에는 정식시기를 4월 1일로 당겨 실시함으로써 흰가루병과 목화바둑명나방 피해를 10% 이내로 줄일 수 있었다. 따라서 고창지역에서 유기농 수박재배를 위한 정식시기는 4월 1일경이 적합할 것으로 판단된다.

Table 7.

Changes of watermelon fruit weight and products weight as influenced by the applications of different management practices during the experimental years.

Treatment Fruit weight (kg) Commodity weight (kg 10a-1)
1st Y 2nd Y 3rd Y 4th Y 1st Y 2nd Y 3rd Y 4th Y
RS1 7.4 b§ 7.8 ab 7.8 a 9.1 a 4,691 a
(89.3)
4,438 a
(80.0)
4,539 c
(81.0)
5,973 b
(90.5)
RS2 7.1 b 7.3 b 7.9 a 9.2 a 4,515 a
(89.6)
3,082 b
(60.9)
4,676 bc
(82.2)
6,001 b
(90.5)
RS2+PLM 7.7 a 7.8 ab 8.2 a 9.7 a 4,864 a
(89.1)
4,410 a
(80.4)
5,131 a
(86.9)
6,640 a
(95.2)
RS2+RHB 7.1 b 8.3 a 8.3 a 9.7 a 4,531 a
(89.9)
4,637 a
(79.6)
5,193 a
(86.9)
6,657 a
(95.2)
RS2+WC 7.1 b 7.6 ab 8.0 a 9.3 a 4,455 a
(88.4)
3,905 ab
(73.2)
4,804 b
(83.4)
6,334 a
(95.2)

RS1, 10 Mg ha-1 of rice straw; RS2, 20 Mg ha-1 of rice straw; RS2+PLM, 5 Mg ha-1 of Protaetia brevitarsis larvae manure; RS2+RHB, 10 Mg ha-1 of rice hull biochar; RS2+WC, 10 Mg ha-1 of wood crumb.

Y, year.

§Numbers followed by the same letter within a column are not significantly different (Duncan’s test, p < 0.05).

Values in the parentheses are the product ratio (%).

수박 생육 및 수량특성

수박 수확기에 조사한 과중과 상품수량은 Table 7에서 보는 바와 같다. 1년차는 RS2+PLM 처리구가 7.7 kg, 2년차는 RS2+RHB 처리구가 8.3 kg으로 가장 무거웠다. 그러나 3년과 4년차에는 처리구간에 수박무게 차이가 없었다. 따라서 유기자원을 최소한 3년 이상 연용하면 수박무게는 1, 2년차보다 증가하고 재료간에 차이가 없을 것으로 보인다.

상품수량은 무게 7 kg 이상, 껍질에 흠집이 없는 수박을 대상으로 전체수량에서 환산하였다. 1년차에는 처리구 별로 88.4 - 89.9% 수준의 상품율을 보여 차이가 없었고, 2년차는 흰가루병과 목화바둑명나방 피해가 많았던 RS2 처리구가 60.9%로 가장 낮았다. 그러나 비슷한 수준의 피해를 보였던 RS2+PLM 처리구는 흰점박이꽃무지분에 함유되어 여러 비료성분 영향으로 수박 영양생장과 생식생장이 잘 이루어진 것으로 판단되며, Joung et al. (2022)의 연구에서도 흰점박이꽃무지분이 작물생산성과 토양개량에 도움을 주었다고 하였다.

한편 3년차에는 흰점박이꽃무지분과 왕겨숯을 혼합처리한 RS2+PLM과 RS2+RHB 처리구가 86.9%로 가장 높았고, 4년차에는 볏짚 단독처리구 보다 볏짚 혼합 처리구 (RS2+PLM, RS2+RHB, RS2+WC)가 95.2%의 높은 상품율을 보였다. 본 연구에서 물리성변화는 조사하지 않았지만, 유기농 시설재배지를 대상으로 토양물리성을 조사한 Lee et al. (2015b)의 결과에서 토심은 깊어지고, 고상과 경도, 용적밀도는 낮아 졌고, 공극률은 높아져 유기농 시설재배지 토양물리성이 양호하다고 하였다. 따라서 본 연구에서도 유기자원을 혼합하여 연용함에 따라 토양물리화학성이 개선되어 수량과 품질이 향상되었다고 볼 수 있고, Kang et al. (2011)도 토양 EC 경감과 물리성 개선으로 시설 수박 품질과 수량이 증대되었다고 보고하였다.

Table 8은 수박을 수확하면서 조사한 당도 변화를 나타낸 것이다. 대체로 유기농으로 재배한 수박 당도는 무기질비료를 사용하여 표준재배한 수박 당도 (11°Bx 이상) 보다 낮은 수준을 보였다. 표에서 보는 바와 같이 매년 사용한 유기자원 처리구간에 당도 차이는 없었지만, 유기자원을 연용함에 따라 조금씩 증가하는 경향을 보였다.

Table 8.

Fruit quality of watermelon as influenced by the applications of different management practices during the experimental years.

Treatment Refractometric sugar content (°Bx)
1st Y 2nd Y 3rd Y 4th Y
RS1 10.4 a§ 10.4 a 10.8 a 11.4 a
RS2 10.1 a 10.5 a 10.7 a 10.9 a
RS2+PLM 10.1 a 10.6 a 10.7 a 11.1 a
RS2+RHB 10.9 a 10.5 a 10.7 a 11.0 a
RS2+WC 10.3 a 10.2 a 10.9 a 11.1 a

RS1, 10 Mg ha-1 of rice straw; RS2, 20 Mg ha-1 of rice straw; RS2+PLM, 5 Mg ha-1 of Protaetia brevitarsis larvae manure; RS2+RHB, 10 Mg ha-1 of rice hull biochar; RS2+WC, 10 Mg ha-1 of wood crumb.

Y, year.

§Numbers followed by the same letter within a column are not significantly different (Duncan’s test, p < 0.05).

따라서 수박을 유기농업으로 재배하기 위해 시설재배지에 볏짚과 토양개량용 유기자원을 혼합하여 3년 이상 연용하고 4월 1일경에 수박을 정식하면 토양특성이 개선되고, 병해충밀도를 줄일 수 있으며, 수량과 품질이 향상되는 것으로 나타났다.

Conclusions

시설재배지에서 수박을 유기농으로 재배하기 위해 볏짚을 단독 (RS1, RS2) 또는 흰점박이꽃무지분 (PLM), 왕겨숯 (RHB), 목재박 (WC)과 각각 혼합하여 4년간 연용하면서 토양화학성 변화와 수박 수량과 품질을 조사하였다. 토양 pH와 유기물함량은 증가하였고, EC는 1년차에 감소폭이 컸고 2년 이후에는 정체기를 보였다. 유효인산함량은 2년차까지 증가 후 감소하였다. 교환성 K은 3년차까지 증가하다 감소하였고, 교환성 Ca은 2년차부터 감소하였다. 교환성 Mg은 3년차까지는 변화가 없었지만 4년차에는 감소하였다. 흰가루병은 2년차에 RS2, RS2+PLM 처리구에서 50.0%와 60.0% 수준이었고, 목화바둑명나방 피해발생은 RS2+RHB와 RS2+WC 처리구에서 각각 61.2%와 67.5%이었다. 수박무게는 1년차의 경우 RS2+PLM, 2년차의 경우 RS2+RHB 처리구가 가장 무거웠지만, 3, 4년차는 처리구간에 차이가 없었다. 당도는 유기자원을 연용함에 따라 증가하였다.

상기 결과를 종합하면 시설 수박 유기재배를 위해 볏짚과 흰점박이꽃무지분, 왕겨숯, 목재박을 혼합하여 3년 이상 연용하면 토양환경개선과 수박 수량과 품질에 효과적이라 판단된다.

Acknowledgements

본 연구는 전라북도 수박품종육성 및 안정생산 실용화 기술개발 연구비 지원으로 수행되었음.

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