Introduction
Materials and Methods
시험 포장 및 실험 설계
처리내용
토양특성 및 상추 생산성 평가
선충 총밀도 평가
통계분석
Results and Discussion
토양개량제 종류에 따른 토양 특성의 변화
토양개량제 종류에 따른 상추 생육 및 생산성 평가
선충 밀도 및 병 발생 조사
Conclusions
Introduction
생활 수준의 향상과 식습관의 변화로 인해 신선 채소의 수요는 계절적 요인에 구애받지 않고 지속적으로 증가하고 있다. 그 중에서도 상추 (Lactuca sativa L.)는 섭취가 간편하고 조리 활용 범위가 넓어, 국내 소비자들이 선호하는 대표적인 잎채소이다. 상추는 재배 기간이 짧고 관리가 수월하며, 단위 면적당 수량이 높은 작물로서 노지는 물론, 시설재배 환경에서도 활발히 재배되고 있다 (Jang et al., 2007). 우리나라의 상추 시설재배 면적은 2023년 기준 약 4,016 ha에 이르며, 이 중 경기도와 전라북도는 각각 전체의 24.6%와 21.3%를 차지해 상추 생산의 중심 지역으로 나타났다 (MAFRA, 2024). 이들 지역은 온난한 기후와 시장 접근성, 유통 기반이 잘 갖추어져 있어 시설 상추 재배가 활발히 이루어지고 있으며, 연중 공급을 위한 반복 재배가 일반화되어 있다. 그러나 이러한 과도한 집약 재배는 염류집적과 양분 불균형, 유기물 감소를 초래할 뿐 아니라, 토양병원성 선충의 밀도 증가를 유도하여 연작장해의 발생 가능성을 더욱 높이는 원인이 된다 (Hwang et al., 1993).
상추 재배지에서의 연작장해는 생육 부진, 상품성 저하 및 수량 감소로 이어지며, 이는 농가의 소득 안정성에 큰 위협이 되기 때문에 (Jung et al., 2003), 이러한 문제를 해결하기 위해서는 시설재배지의 토양 특성을 고려한 맞춤형 개량 대책과 함께, 유기물 보충 및 토양물리성 개선을 위한 적절한 자재 활용이 필요하다. 특히 왕겨 (rice husk), 볏짚 (rice straw)과 같은 유기 토양개량제는 시설재배지의 토양 환경 개선을 위한 효과적인 방법으로 제시되고 있으며 (Ryu et al., 1995; Kwak et al., 2003; Lee et al., 2002), 본 연구에서는 기존 유기물 외에 바이오차 (biochar)와 무기성 자재인 마사토 (weathered granite soil)의 활용 가능성도 함께 검토하였다.
이러한 토양개량제들은 각각 구별되는 이화학적 특성을 지니고 있으며, 토양 환경뿐 아니라 토양 생물상 등에 다양한 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 바이오차는 300 - 500°C에서 바이오매스를 열분해하여 생산된 자재로, 다공성 구조를 가져 토양의 보수력과 공극률을 향상시키는 데 효과적이며 (Lehmann et al., 2011), 왕겨는 느린 분해 속도를 가진 천연 유기물로 토양의 통기성과 공극률 개선에 기여한다 (KPRDA, 1994; Linh et al., 2023). 또한, 볏짚은 토양에 유기물을 공급하면서 미생물 활성을 촉진시킨다 (Zheng et al., 2019). 무기성 개량제인 마사토는 토양의 물리적 구조를 개선하여 배수성을 향상시킬 수 있다 (Wang et al., 2024; Li et al., 2024a). 본 연구에서는 이들 개량제의 적용이 시설 상추 재배지의 토양 환경 개선 및 선충 밀도와 같은 생물학적 요인에 미치는 영향을 종합적으로 분석하였다.
Materials and Methods
시험 포장 및 실험 설계
본 시험은 2024년 9월부터 2024년 12월까지 전라북도 완주군 비봉면의 시설 상추 연작 재배지에서 실시하였다. 해당 시험포장 (36°01'04"N 127°10'33"E)은 10년 이상 상추를 동일 포장에서 재배해 온 지역으로, 장기간의 연작에 따른 토양 물리 ‧ 화학성 변화가 누적된 상태였다. 토양은 Cambisols (갈색토, WRB)로 분류되었으며, 점토 함량은 12%, 실트는 57%, 모래는 37%로 실트질양토이었다. 토양 pH는 5.3으로 약산성이고, 유기물, 유효인산, 교환성칼륨의 함량은 적정 기준보다 높았으며 (Table 1), 일반적인 염류피해 토양 특성과 유사하였다 (Rengasamy, 2006; Qadir et al., 2006).
전체 시험포장 (828 m2)은 5개의 하우스로 구분하여, 유기 토양개량제 3종 (목재유래 바이오차, 왕겨, 볏짚)과 무기 개량제 1종 (마사토), 무처리구 등 5처리구를 3반복으로 처리하였으며, 각 처리구별 동일한 재배 조건을 유지하였다. 시험에 사용된 재배작물은 상추 (Lactuca sativa L. cv. 탑그린)이고, 재식거리는 21 × 21 cm였으며, 재배밀도는 22,676주 10 a-1이었다. 2024년 9월 10일에 모종을 삽식하였고, 2024년 10월 17일, 10월 24일, 10월 30일 등 7일 간격으로 약 8회에 걸쳐 상추를 수확하였다. 모든 처리구에 동일한 관수 및 시비 체계를 적용하여 토양 유기개량제와 무기개량재의 처리 효과를 평가하였으며, 생육 기간 동안 일관된 재배 및 관리 방법을 유지하였다.
Table 1
Physical and chemical properties of soil used in the experiment.
처리내용
혼합가축분퇴비 (570 kg 10 a-1)와 토양개량제는 상추 정식 4주전에 시비하였고, 무기질비료는 작물별 비료사용처방 기준을 참고하여 시설상추 표준시비량 (NAS, 2019)에 준하여 질소-인산-칼리 (7.0-3.0-3.6 kg 10 a-1)를 상추 정식 1일 전에 시비하였다. 시용된 무기질 질소비료는 요소, 인산은 용성인비, 칼리는 염화칼륨을 사용하였고, 토양개량제는 관련문헌을 참고하여 일반적인 시설재배지에서 권장되는 수준으로 처리하였다 (Jung et al., 2020; Kim et al., 2023; Cho et al., 2024). 바이오차, 왕겨 및 볏짚의 처리량은 각각 0.2, 2, 2 ton 10 a-1이었고, 무기물인 마사토는 35 ton 10a-1이었으며, 각 토양개량제는 10 cm 깊이로 혼합처리하였다. 처리한 토양개량제의 주요 특성은 Table 2과 같다.
Table 2
Chemical properties of the organic and inorganic soil amendments applied in the study.
| Treatments | pH1:20 |
EC (dS m-1) |
OM (%) |
N (%) |
P2O5 (%) |
K2O (%) |
Mg (%) |
CaO (%) |
| BC1 | 7.4 | 0.04 | 98.2 | 0.27 | 0.02 | 0.15 | 0.09 | 0.77 |
| RH | 7.0 | 0.9 | 86.0 | 0.50 | 0.10 | 0.49 | 0.09 | 0.23 |
| RS | 7.7 | 1.2 | 89.8 | 0.48 | 0.39 | 2.31 | 0.26 | 0.28 |
| MS | 5.6 | 0.2 | 2.9 | 0.02 | 37.7 | 0.01 | 0.02 | 0.06 |
토양특성 및 상추 생산성 평가
토양은 오거를 이용하여 깊이 15 cm에서 채취하였다. 총 5개의 처리구를 3반복으로 배치하였으며, 각 반복구에서 5지점의 토양을 채취하여 균일하게 혼합한 후 하나의 혼합시료로 구성하였다. 토양 화학적 특성 분석은 농촌진흥청 토양 및 식물체 분석법 (NIAST, 2000)과 토양화학 분석법 (NAAS, 2010)에 준하여 수행하였다. 채취한 토양은 풍건 후 2 mm 체로 거른 후 분석에 이용하였다. 토양 pH는 토양과 증류수의 비율을 1:5로 하여 침출한 후 pH 측정기 (Orion 3-Star, Thermo Fisher Scientific, USA)를 이용하여 측정하였다. 토양 전기전도도 (EC)는 pH 측정 후 현탁액을 여과한 후 EC 측정기 (PW 9509/20, Philips, GT Britain)로 측정하였으며, 측정값은 별도의 보정을 하지 않았다. 토양유기물은 Tyurin법, 토양의 유효인산 함량은 Lancaster법으로 측정하였고, 토양의 양이온교환용량은 1 M 암모늄 아세테이트법 (pH 7.0)에 따라 측정하였으며, 교환성 양이온은 1 M NH4OAC (pH 7.0) 완충용액으로 침출하여 유도결합플라즈마 분광광도계 (ICP-OES, Integra Dual, GBC, Australia)로 측정하였고, 총질소 (T-N)와 총탄소 (T-C)는 원소분석기 (Vario max cube, Elementar, Germany)로 분석하였다. 토양 물리적 특성을 평가하기 위해 전용적밀도 (bulk density), 공극률 (porosity), 유효토심 (effective soil depth), 토양 경도 (soil hardness)를 분석하였다. 전용적밀도는 작토층 아래 15 cm 깊이에서 코어 샘플러 (100 cm3)를 이용하여 토양 시료를 채취한 후 105°C에서 24시간 건조하여 계산하였다. 공극률은 전용적밀도를 활용하여 계산하였으며, 입자밀도는 NAAS (2010)에서 제시한 대표값 2.65 Mg m-3을 적용하였다. 유효토심은 토양 시추조사를 통해 작물의 뿌리 깊이를 평가하여 측정하였으며, 토양 경도는 토양 경도계 (push-cone soil hardness meter, DIK‑5553, Daiki, Japan)를 이용하여 작토층 아래 15 cm 깊이에서 측정하였다.
생육조사는 2024년 9월 중순에 상추 모를 포장에 정식한 후 생육 초기부터 수확기까지 2주 간격으로 엽수 (number of leaves), 초장 (plant height), 엽장 (leaf length) 및 엽폭 (leaf width)을 측정하였다. 처리구는 3반복으로 구성하였으며, 각 반복당 상추 10주를 조사하였다. 생육 곡선 분석 (growth curve analysis)은 Gompertz 모델을 활용하여 생장 속도와 패턴을 비교하였다 (Mislevy et al., 1999). 상추 수량 평가는 처리구별로 상추 수확량을 합산하여 계산하였다. 총 수량은 각 처리별로 구분하여 무게를 측정하고 처리구별 10a당 총 수확량 (kg 10a-1)을 산출하였고, 생산량은 크기, 색상, 형태 기준에 따라 상품성과 비상품성 개체 구분 후 상품성 있는 개체만 평가하였다 (Jang et al., 2021).
선충 총밀도 평가
작물 생육기 중 선충 밀도가 비교적 높을 것으로 예상되는 시점인 2024년 10월 10일에, 각 처리구별로 전체 반복구내 여러 지점에서 작물 뿌리 근처 15 cm 깊이로 토양을 채취하여 혼합하였으며, 이를 반복없이 1개의 혼성시료로 만들어 분석에 사용하였다. 토양 내 선충의 총 밀도 조사는 Baermann 깔때기법 (baermann funnel method)을 이용하여 수행하였다 (Jenkins, 1964). 조사 방법은 깔때기에 거름망 (면 티슈)을 깔고 약 100 g의 토양 시료를 담은 후 증류수를 가하여 24시간 동안 침지하였다. 이후 깔때기 하단에서 침전된 선충액을 채취하고, 이를 광학현미경 하에서 계수하여 총 선충 밀도를 산정하였다. 또한, 동일 시기에 시들음병 발생률을 조사하였으며, 처리구별로 전체 조사 개체수 대비 시들음 증상을 나타낸 개체수의 비율 (%)로 산출하였다.
통계분석
토양개량제 종류별 시설상추 토양의 특성과 작물 생산량에 대한 각 처리구 사이의 유의적인 차이를 비교하기 위하여 R 프로그램 (R i368 4.0.0, The R Foundation, Vienna, Austria)을 이용하여 처리 효과에 대한 분산분석 (ANOVA)을 실시하였다. 처리에 따른 차이의 유의성은 5%의 유의수준에서 Duncan의 다중검정 (duncan’s multiple range test)으로 분석하였다.
Results and Discussion
토양개량제 종류에 따른 토양 특성의 변화
바이오차 (BC)와 왕겨 (RH)처리는 토양의 물리성을 개선하는 데 효과적인 것으로 나타났다 (Table 3). 상추 재배 후 토양의 전용적밀도는 무처리(CON, 1.3 Mg m-3)에 비해 개량제 처리구인 BC 처리구는 1.1 Mg m-3, RH는 0.9 Mg m-3, 볏짚 (RS)은 1.1 Mg m-3로 감소하였다. 전용적 밀도는 반복이 없어 통계적 유의성은 확인할 수 없으나, 이 효과는 토양 경도 결과에서도 나타났다. 토양 경도의 경우 전용적밀도와 비슷한 경향을 보여 CON (24.7 mm)에 비해 개량제 처리구에서 유의적으로 (p < 0.05) 낮아졌고, 특히 BC, RH, RS 처리구에서 뚜렷하게 나타났다. 또한 이를 반영하여 공극률은 CON에 비해 BC, RH, RS 처리구에서 증가하였다. 이러한 결과는 바이오차, 왕겨, 볏짚의 다공성 구조와 유기물 공급이 토양 내 공극률을 증가시키고, 입단 구조를 형성하여 토양구조를 개선한 결과로 판단된다 (Glaser et al., 2002). 반면, 마사토 (MS) 처리구의 경우, 공극률은 CON와 비교하여 2% 정도 소폭으로 증가하였으며, 유기물 함량 또한 CON의 72% 정도로 낮은 수준을 유지하였다. 이는 무기성 개량제가 토양 구조를 변화시키는 효과가 제한적임을 나타내며 (Shah et al., 2022), 염류가 집적된 재배지에서는 유기자재가 토양의 물리적 구조 개선을 위해 보다 더 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
토양 화학성은 상추 재배 후 토양개량제 처리에 따라 인자별로 다른 경향을 보였다 (Table 3). RH 처리구에서 토양 유기물 함량은 47.0 g kg-1으로 증가하였으며, 이는 CON (39.0 g kg-1) 대비 21% 높은 수치였다 (p < 0.05). 이는 왕겨 분해 과정에서 토양으로 공급되는 유기물이 증가한 결과로 판단되며 (Linh et al., 2023), 동시에 입단 구조 형성과 미생물 활성 증진을 통해 토양 내 유기탄소 축적에 기여했을 가능성이 있다 (Glaser et al., 2002). 이러한 유기물 증가 효과는 RH 처리구에서 양분 보유능을 증가시킬 수 있지만 (Lehmann et al., 2011), 본 연구에서는 양이온교환용량(7.4 cmolc kg-1)의 유의적인 증가로 나타나지는 않았다 (Table 3). 반면, MS 처리구에서는 유기물 함량이 CON보다 낮은 값으로 나타났고 (28.0 g kg-1, p < 0.05), 총질소 농도가 다른 처리구와 비교하여 0.1% 감소한 값으로 나타나 (p < 0.05), 질소 공급과 보유 효과도 낮았다 (Table 3). 이는 마사토가 양분 보유력이 낮고 (Wang et al., 2024), 토양의 유기물 및 양분 함량을 희석하였기 때문으로 판단된다. 특히, 마사토의 낮은 양이온교환용량 (CEC)은 투입된 양분이 토양에 효과적으로 흡착되지 못하고 용탈되어 외부로 유실될 가능성을 높이는 요인으로 작용할 수 있다 (Yang et al., 2024). 토양 내 전기전도도 (EC) 또한 유기자재 처리구가 CON에 비해 유의하게 (p < 0.05) 감소하였다. 특히, BC 처리구의 경우 RH, RS 처리구에 비해 처리량이 적음에도 불구하고 (0.2 vs. 2 ton 10a-1), 유기물 RH, RS 처리구와 비교하여 EC는 유의적인 차이없이 (p > 0.05) 비슷한 효과를 보였다. 이는 선행연구에서 제시된 것처럼 바이오차의 높은 비표면적과 표면 전하에 의해 염류 이온 (Na+, Cl- 등)이 흡착된 결과일 수도 있다 (Méndez et al., 2012). 그러나 본 연구에서 BC 처리구의 CEC는 대조구와 유의적인 차이가 없었기에 바이오차의 비표면적 및 표면전하의 영향외에 다른 요인이 작용한 것으로 판단된다. 시설재배지의 염류토양에서 바이오차가 토양의 염류를 경감시킨다는 것은 보고되고 있지만 (Yuan et al., 2011), 아직 그 기작이 명확하지 않은 상황이다. 다만 본 연구의 상추 생육과 연관되었을 수도 있다. CON에 비해 BC 처리구에서 토양물리성 개선의 효과로 인해 상추 생육이 좋았고 (Table 4), 그 결과 토양 영양염류도 상추 흡수에 의해 제거되어 토양 EC가 낮아졌을 가능성이 있다.
Table 3
Physical and chemical properties of greenhouse soil following crop cultivation.
| Parameter | After cultivation | ||||
| CON1 | BC | RH | RS | MS | |
| Sand (%) | 31 | 34 | 34 | 33 | 53 |
| Silt (%) | 53 | 50 | 51 | 51 | 33 |
| Clay (%) | 16 | 16 | 15 | 16 | 14 |
| Soil texture | Silt loam | Silt loam | Silt loam | Silt loam | Sandy loam |
| Porosity (%) | 52.8 | 58.1 | 64.9 | 58.9 | 55.4 |
| Bulk density (Mg m-3) | 1.3 | 1.1 | 0.9 | 1.1 | 1.2 |
| Effective soil depth (cm) | 25.0 ab2 | 26.6 a | 26.4 a | 24.2 b | 24.6 b |
| Soil hardness (mm) | 24.7 a | 21.7 b | 20.9 b | 19.7 b | 22.3 ab |
| pH1:5 | 7.0 c | 6.9 c | 7.2 b | 6.9 c | 7.5 a |
| EC (dS m-1) | 5.3 a | 2.1 b | 1.4 b | 1.8 b | 1.7 b |
| Total C (%) | 2.81 b | 2.99 b | 3.42 a | 3.03 b | 2.06 c |
| Total N (%) | 0.29 c | 0.31 b | 0.34 a | 0.30 b | 0.20 d |
| NH4+ (mg N kg-1) | 6.3 a | 3.7 ab | 2.2 b | 4.9 ab | 3.2 b |
| NO3- (mg N kg-1) | 79.0 c | 141.0 a | 63.7 cd | 101.2 b | 45.3 d |
| Available P2O5 (mg kg-1) | 2,000 c | 2,187 b | 2,345 a | 2,171 b | 1,889 c |
| Exchangeable K (cmolc kg-1) | 2.5 b | 2.9 a | 2.9 a | 3.0 a | 1.6 c |
| Exchangeable Ca (cmolc kg-1) | 8.8 c | 9.1 abc | 9.7 a | 9.1 bc | 9.4 ab |
| Exchangeable Mg (cmolc kg-1) | 2.8 c | 3.1 b | 3.3 ab | 3.2 ab | 3.5 a |
| CEC (cmolc kg-1) | 7.3 a | 7.3 a | 7.4 a | 7.6 a | 4.5 b |
| Organic matter (g kg-1) | 38.8 b | 41.2 b | 47.2 a | 41.8 b | 28.4 c |
토양개량제 종류에 따른 상추 생육 및 생산성 평가
유기 토양개량제를 투입한 처리구에서 상추의 전반적인 생육은 CON와 비교하여 개선되었고, 특히 후기 생육 (정식 50일 이후)에서 통계적으로 처리간 유의성 (p < 0.05)이 인정되었다 (Table 4). 수확량은 무처리구와 무기 개량제 처리구 사이에 유의적인 차이가 없었지만 (p > 0.05), 유기 개량제 처리구에서 CON 대비 통계적으로 유의적인 (p < 0.05) 증가를 보였다. 특히, BC와 RH 처리구에서 CON 대비 2.6배 높은 수량성을 기록하였다. 이러한 결과는 바이오차와 왕겨가 토양의 물리화학성을 개선하여 작물의 양분 흡수율을 증가시키고, 뿌리 생육을 촉진한 결과로 판단된다 (Lehmann et al., 2011). 또한, 연작장해가 누적된 토양에서 거친 입자 유기물인 바이오차와 왕겨는 토양의 전용적밀도를 감소시키고 공극률과 수분 보유력을 향상시켜 (Table 3), 뿌리 발달에 유리한 물리적 환경을 제공하였다. 이러한 물리성 개선은 작물의 생육 및 수량 증가에 긍정적인 영향을 미친다는 것은 잘 알려진 현상이다 (Li et al., 2024b). 반면, 무기 토양개량제 (MS) 처리구는 CON과 비슷한 수준을 보였다 (Table 5). 총 수량은 2,204 kg 10a-1로 대조구 (1,941 kg 10a-1)와 통계적으로 유의적인 차이는 없었지만 (p > 0.05), 유기토양개량제 처리구인 BC (5,037 kg 10a-1), RH (5,061 kg 10a-1), RS (4,507 kg 10a-1) 처리구에 비해 각각 약 56%, 56%, 49% 낮은 수준이었다. 이는 무기성 개량제인 마사토가 염류 집적 토양의 물리적 특성 개선에는 일정한 효과가 있으나, 양분 공급과 보유능이 제한적이었기 때문으로 판단된다.
Table 4
Crop growth and yield responses at 50 days after transplanting under different soil amendment treatments.
| Treatments1 |
Plant height (cm) |
Number of leaves (ea) |
Leaf length (cm) |
Leaf width (cm) |
Leaf color (SPAD) |
Root fresh weight (g plant-1) |
Root length (cm) |
Yield (kg 10a-1) |
Index (%) relative to control |
| CON | 19.0 bc2 | 11.5 b | 13.5 b | 8.9 b | 40 a | 8.7 c | 10.7 b | 1,941 b | 100 |
| BC | 22.2 ab | 12.5 a | 15.6 a | 11.1 a | 39 a | 13.9 a | 15.0 a | 5,037 a | 260 |
| RH | 22.4 a | 12.3 a | 16.0 a | 11.0 a | 38 ab | 13.6 a | 13.3 a | 5,061 a | 261 |
| RS | 21.7 a | 11.5 b | 15.5 a | 10.5 a | 37 b | 12.5 ab | 13.3 a | 4,507 a | 232 |
| MS | 19.4 c | 9.3 c | 12.9 b | 9.0 b | 38 ab | 9.6 bc | 10.8 b | 2,204 b | 114 |
| Effect | Probability > F | ||||||||
| Treatment | * | *** | ** | *** | 0.0894 | ** | ** | *** | - |
식물체의 질소, 인, 칼륨 함량은 처리된 토양개량제의 종류 및 식물체 부위에 따라 다른 경향을 보였고 (Table 5), 작물 생육 및 수량성을 반영하였다 (Table 4). 유기 토양개량제인 BC, RH, RS 처리구에서 지상부의 총질소함량이 증가하였고, 특히 RS에서 통계적 유의성이 뚜렷하였다 (p < 0.05). 반면에 지하부에서는 총질소 함량이 감소하였다. 총인의 경우 유기성 개량제 처리에 의해 증가하는 경향을 보였고, 그 중 RH 처리구에서 모든 부위에 대해 통계적 유의성이 있었다 (p < 0.05). 그러나 총 칼륨은 처리 효과가 관찰되지 않았다 (p > 0.05). 상추 지상부의 질소, 인 함량 증가에 대한 유기 토양개량제의 효과는 엽수, 엽장, 엽폭 및 수량의 증가와도 비슷한 경향을 보이고 있어, 유기 토양개량제 처리가 양분 흡수와 이에 따른 생육 증가로 이어졌다고 판단된다 (Table 4). BC 처리구는 다른 유기성 개량제에 비해 1/10 수준의 적은 양을 처리했음에도 불구하고 지상부 질소 및 뿌리계 인 (1.3 g kg-1) 함량을 다른 유기 토양개량제와 비슷한 수준으로 증가시키는 효과가 있었고, 그 결과 상추 수량성과 생육 지표의 증가로 이어졌다 (Table 4). 유기 토양개량제의 이와 같은 효과는 바이오차, 볏짚, 왕겨의 공급으로 인해 토양의 양분 보유력 및 유기물 함량이 증가하고, 개량제의 완효성 효과로 질소와 인의 지속적인 공급으로 이어졌기 때문이며, 동시에 토양 미생물 활성을 증진시켜 뿌리 생육과 양분 흡수를 촉진하였기 때문으로 판단된다 (Jabborova et al., 2021). 반면, MS 처리구는 지상부 내 질소 (53.6 g kg-1)와 인 (0.8 g kg-1) 함량이 다른 처리구에 비교하여 낮았고, 엽수 및 SPAD 등 생육지표 및 수량 (2,204 kg 10a-1)도 CON과 통계적으로 유사한 정도의 수준이었다 (Table 4).
Table 5
Nutrient content in plants at 50 days after transplanting under different soil amendment treatments.
| Treatments1 |
Total N (g kg-1) |
Total P (g kg-1) |
Total K (g kg-1) | |||
|
Above-ground part |
Below-ground root system |
Above-ground part |
Below-ground root system |
Above-ground part |
Below-ground root system | |
| CON | 59.3 bc2 | 42.0 a | 0.7 b | 0.8 b | 62.9 a | 61.4 a |
| BC | 62.1 ab | 34.4 b | 0.7 b | 1.3 a | 65.9 a | 64.0 a |
| RH | 63.1 ab | 32.2 b | 1.2 a | 1.2 a | 67.0 a | 59.8 a |
| RS | 66.4 a | 36.6 b | 1.0 ab | 0.9 ab | 63.3 a | 58.4 a |
| MS | 53.6 c | 36.2 b | 0.8 ab | 1.0 ab | 68.0 a | 60.5 a |
| Effect | Probability > F | |||||
| Treatment | ** | * | * | 0.0614 | 0.205 | 0.627 |
선충 밀도 및 병 발생 조사
토양개량제 처리에 따라 선충 밀도 및 시들음병 발생률은 다른 효과를 보였다 (Table 6). CON의 선충 밀도는 34 nematodes 100 g-1 soil로 나타났고, 시들음병 발생률도 1%이었다. 반면, BC, RH, RS와 같은 유기 토양개량제 처리구는 선충 밀도가 각각 31, 115, 63로 CON (34)과 비교해 다소 증가하거나 유사한 수준을 보였음에도 불구하고, 병 발생률은 BC, RH 처리구에서 모두 0%로 억제되었다. 특히 RH 처리구는 선충 밀도가 가장 높았으나 병 발생은 전혀 관찰되지 않아, 뚜렷한 방제 효과를 보였다. 이러한 결과는 유기 토양개량제 처리로 인해 토양 내 미생물 다양성과 길항작용이 증가하고, 동시에 토양 이화학성이 개선되어 선충의 증식에 유리한 조건이 형성된 것으로 판단된다 (Verhoeven, 2001). 한편, 선충 밀도는 토양 물리 ‧ 화학성과 밀접한 상관관계를 보였다 (Fig. 1). 선충 밀도는 전용적밀도와 유의한 음의 상관관계 (r = -0.89, p < 0.01)를 나타냈으며, 공극률 (r = 0.89, p < 0.01) 및 유기물 함량 (r = 0.78, p < 0.05)과는 양의 상관관계를 보여, 토양 통기성과 유기물 수준이 높을수록 선충 밀도가 높아지는 경향이 확인되었다. 이는 유기물 공급이 선충의 서식 환경을 일부 개선하였거나, 분해 과정에서 생성된 유기산 및 탄소원이 일부 선충 활동을 촉진하였다고 판단하였다 (Verhoeven, 2001).
Table 6
Nematode density and wilt disease incidence at 50 days after transplanting under different soil amendment treatments.
| Treatments1 |
Nematode density (No. 100g soil-1) |
Wilt disease incidence (%) |
| CON | 34 | 1 |
| BC | 31 | 0 |
| RH | 115 | 0 |
| RS | 63 | 1 |
| MS | 22 | 3 |
Conclusions
본 연구를 통해 바이오차, 왕겨, 볏짚 등 유기 토양개량제가 시설 상추 재배지의 토양 물리 ‧ 화학성을 개선하고, 작물 생육 및 수량 증대에 긍정적인 효과를 나타냄을 확인하였다. 특히, 바이오차와 왕겨 처리구는 토양의 전용적 밀도를 감소시키고 공극률과 유효토심을 증가시켜 뿌리 발달에 유리한 환경을 조성하였으며, 유기물 함량 증가와 염류농도 감소를 통해 양분의 지속적인 공급과 생육 개선에 영향을 주었다. 상추 수량은 바이오차 및 왕겨 처리구에서 대조구 대비 2.6배 이상 증가하였고, 질소 ‧ 인 ‧ 칼륨의 축적 수준도 높았다. 또한, 선충 밀도와 병 발생 조사 결과, 유기 토양개량제 처리구에서 병 발생이 억제되었으며, 이는 토양 미생물 군집의 변화와 길항작용, 그리고 물리적 구조 개선에 기인한 것으로 분석되었다. 반면, 무기 개량제인 마사토는 토양 통기성과 물리적 특성 개선 효과는 일부 확인되었으나, 유효 양분 공급 기능이 제한적이어서 생육 및 수량 증대 효과는 미미하였다. 따라서, 연작장해가 누적된 시설 재배지에서 토양개량제를 활용할 경우에는, 유기물 기반 자재가 더 효과적인 대안이 될 수 있다.
