Introduction
Materials and Methods
시험재료 및 처리
과실 및 수량조사
수체생장 조사
수체 성분분석 및 통계처리
Results and Discussion
과실생산
신초생장
건물중
무기원소 함량
Conclusions
Introduction
블루베리 과실은 항산화 및 항암효과가 큰 것으로 알려져 왔고 (Prior et al., 1998; Kalt et al., 2001), 우리나라에서는 블루베리 재배면적 확대와 더불어 생과와 다양한 가공품 형태의 소비가 증가하고 있어 그 산업 규모가 점점 커지고 있는 추세이다. 재배면적은 2010년 534 ha에서 2019년 3,447 ha로 지난 10년 간 6.4배나 증가하였다 (KBA, 2020). 재배작형은 노지 위주에서 가온, 무가온, 비가림 등 시설재배 비중이 높아지고 있는데, 2020년 시설재배 면적은 471 ha로 2016년과 비교하여 20% 증가하였다. 또한 시설 내에서는 토경보다 용기를 활용한 양액재배가 증가하고 있다. 용기 양액재배는 배수가 불량한 곳에서도 가능하고, 정밀한 양수분 관리로 단위면적당 생산성을 높일 수 있다 (Bucks et al., 1981; Shalhevet et al., 1983). 또한 양액재배는 나무가 필요로 하는 적당량의 수분과 양분을 적기에 공급하여 비료의 과다시용을 예방할 수 있다 (Poffley, 2004; Warren and Bilderback, 2004).
가온 시설재배는 조기출하에 의한 소득 증대를 목적으로 저온요구도가 낮은 남부하이부시 품종을 이용하는데, 경남에서는 ‘신틸라’ 품종이 가장 많이 재배되고 있다. 블루베리 용기재배에서 양액 조성은 수체의 건전한 생육 (Claypool, 1975; Raese and Drake, 1997)과 과실 생산 (Cheon et al., 2021) 측면에서 매우 중요한데, 무가온 재배용으로는 Cheon et al. (2018)이 개발한 조성 양액이 농가에 활용되고 있다. 무가온 재배용 양액은 나무가 낙엽이 된 상태에서 1 - 2월부터 보온하여 새로 싹을 틔워 재배하는 형태에 적합하게 개발되었으므로, 대부분의 잎이 겨울 동안에서 붙어 있는 아열대성 품종 ‘신틸라’를 대상으로 12월부터 가온하여 재배하는 경우에는 이 양액이 맞지 않다. 가온재배의 경우 아직 제시된 조성 양액이 없어 농가에서는 해외 블루베리 양액 기준이나 비료 업체의 자료를 참고하여 임의로 조성액을 만들어 사용하고 있는 실정이다.
블루베리는 뿌리털이 없는 수염뿌리 구조로 토양 pH, 수분 함량, 비료 성분 구성, 전기전도도 (EC) 등에 매우 민감하게 생장 반응을 하는 것으로 알려져 있어 (Gough, 1980; Eck, 1988; Haman et al., 1994) 양액의 양분 조성이 매우 중요하다. 그러나 가온재배에서 양액의 양분 조성에 따른 블루베리 생장 반응에 대한 연구결과는 찾기 어렵다. 한편 과수에서 적절한 영양생장과 생식생장의 균형은 장기적이고 안정적인 과실 생산에 매우 중요한데, 일반적으로 낙엽과수에서는 양분의 과다공급이 양분의 과실 분배비율을 감소시켜 생산효율을 낮출 수 있다 (Forshey and Elfving, 1989). 많은 블루베리 농가에서 재식 후 점진적인 수세 약화를 자주 볼 수 있으므로 장기적인 수세 안정과 안정적인 과실 생산을 위해 양분관리를 통한 적절한 건물 및 양분 분배를 도모할 필요가 있다. 본 연구는 블루베리 가온재배 시 적절한 양액 조성을 위해 무가온 재배용 양액을 토대로 N과 K 조성 비율을 달리하여 수체 및 과실 생장에 미치는 영향을 비교하였다. 또한 수체의 영양생장과 생식생장의 균형을 유지하기 위한 기초자료로 활용하고자 양액 조성액 차이가 수체 부위별 건물 및 무기원소 함량에 미치는 영향을 조사하였다.
Materials and Methods
시험재료 및 처리
본 연구는 2020년부터 2022년까지 3년간 경상남도 진주시에 위치한 가온재배 비닐하우스에서 수행하였다. 2020년 7월에 2년생 ‘신틸라’ (Vaccinium corymbosum L. interspecific hybrids) 묘목을 피트모스와 펄라이트 상토를 8:2 (v/v)로 혼합한 32 L 원형 플라스틱 용기에 재식하였고 시험주는 열간 1.5 m, 주간 1.0 m 거리로 배치하였다. 배양액은 Cheon et al. (2018)이 개발한 블루베리 무가온 재배용 양액 (NO3-N 4.6, NH4-N 3.4, PO4-P 3.3, K 3, Ca 4.6, Mg 2.2 me L-1)을 대조구로 하였고, N과 K를 대조구보다 25% 증가시킨 처리구 (NK 25% 증)와, 25% 감소시킨 처리구 (NK 25% 감)로 나누어 공급하였다. 시험구는 한 주를 한 반복으로 5반복 완전임의로 배치하였다.
양액은 재식 당년인 2020년 9월 10일부터 이듬해 5월 20일 (수확종료 후 40일경)까지, 2021년 12월 5일 (개화 시작 전 20일경)부터 그 이듬해인 2022년 5월 20일 (수확종료 후 40일경)까지 양액공급기로 EC를 1.0으로 조절하여 일주일에 주당 4 L씩 1회 공급하였다. 양액을 공급하지 않는 날에는 상토가 마르지 않을 정도로 지하수로 1 - 3일 간격으로 주당 4 L씩 관수를 하였다. 비닐하우스의 가온은 시험기간 동안 12월 1일에 시작하여 겨울 (12월 1일 - 3월 30일)에는 주야간 온도를 10°C 이상, 봄 (4월 1일 - 4월 30일)에는 추운 야간에만 가온하여 기온이 8°C 이하가 되지 않도록 관리하였다. 여름에는 온실 내 낮 온도가 35 - 45°C 범위로 높아졌기 때문에 환기를 통해 고온장해가 발생하지 않도록 하였다. 2년간 개화는 12월 25일에 시작되었으며, 수확은 2021년에는 2월 20일부터 4월 25일, 2022년에는 2월 25일부터 4월 28일까지 하였다. 과다착과가 되지 않도록 개화 전에 결과지당 화총이 5개 이상이 되지 않도록 화총을 솎았으며, 개화기에는 수정벌을 방사하여 수분을 촉진시켰다. 그 외 관리방법은 농촌진흥청 블루베리 재배법 (RDA, 2020)에 준하였다.
과실 및 수량조사
2년간 2 - 4월에 5회로 나누어 과실을 수확한 후 주당 총 수량을 합산하였으며, 2021년 4월 22일과 2022년 4월 25일에 주당 50개의 과실을 무작위로 채취하여 과실 특성을 조사하였다. 평균 과중을 조사 후 나무별로 과실을 사발에 으깨어 즙액을 모아 굴절당도계 (PR-100, Atago, Japan)로 가용성고형물을 측정하고, 과즙 5 mL를 채취하여 0.05 N NaOH로 pH 8.3까지 중화적정 후 소요된 NaOH 양으로 산출한 주석산을 산 농도로 간주하였다. 수확 과실의 일부는 생체중을 측정한 후 60°C에서 48시간 건조시켜 건물률을 구하여 주당 총 과실 건물중을 산출하였으며, 건조시료는 무기원소 분석에 사용하였다.
수체생장 조사
수체 생장 조사는 2021년과 2022년 6월 12일에 농촌진흥청 농업과학기술 연구조사 분석기준 (RDA, 2012)에 따라 나무 중간부위 높이의 자르지 않은 가지에서 발생한 신초를 주당 20개씩 선정하여 신초경과 신초장을 조사하였다. 신초경은 신초기부에서 0.5 cm 떨어진 부위에서 버니어캘리퍼스로 측정하였으며, 신초장은 기부로부터 신초 선단부까지 길이를 측정하였다. 또한 주당 총 신초수를 세고 모든 신초의 길이를 측정하여 주당 총 신초장을 구하였다.
수체 성분분석 및 통계처리
2022년 6월 30일에 처리별로 3주씩을 굴취하여 잎, 신초, 묵은 가지 (old branch), 주축지 (cane), 뿌리로 나누어 60°C에서 96시간 이상 건조시킨 후 수체 부위별 건물중을 구하였다. 시험처리에 따른 무기원소 흡수 차이를 조사하기 위하여 건조 시료를 40 mesh에 통과하도록 분쇄하여 그 일부를 분석에 사용하였다. N은 CNS 원소분석기 (Vario MAX CNS, Elementar Analysensysteme GmbH, Germany)를 사용하여 분석하였다. 그 외 다른 무기원소는 건조시료 1 g에 H2SO4와 HClO4 분해액을 첨가하여 전열판에서 분해한 후, P는 Vanadate법으로 비색계 (UV-1650PC, Shimadzu Co., Kyoto, Japan)로 분석하였고, K, Ca, Mg는 유도결합플라스마분광분석기 (ICP, Analyst 300, Perkin-Elmer, Norwalk, USA)를 이용하여 Lee and Ha (2011)의 방법으로 측정하였다. 분석 후 얻은 부위별 무기원소 농도에 건물중과 곱하여 수체 부위별 무기원소 함량과 부위별 분배비율을 산출하였다. 통계분석은 SAS 9.1 (SAS Institute, Cary, NC, USA)프로그램을 이용하여 5% 수준에서 최소유의차 (least significant difference) 검정을 실시하였다.
Results and Discussion
과실생산
양액의 NK 25% 증가는 처리 후 첫 수확한 2021년의 과중, 가용성고형물, 산 함량 및 수량에는 영향을 주지 않았으나 NK 25% 감소는 과중과 주당 수량을 감소시켰다 (Table 1). 첫해 평균과중은 대조구가 2.4 g인데 반해 NK 수준을 낮춘 처리구는 21% 작아졌다. 2022년에는 처리 간 과실 특성 차이가 없었고 주당 수량은 대조구가 2,014 g일 때 NK 25% 증 처리구는 22% 증가하여, NK 25% 감 처리구는 13% 감소하는 것으로 나타났으나 유의적 수준은 아니었다. 2021년에 NK 25% 감 처리구의 수량이 낮은 것은 과실 크기와 주당 착과수 감소에 의한 것으로 판단되었다. 남부하이부시 블루베리의 꽃눈분화는 가을까지 지속되므로 (Kovaleski et al., 2015), 본 시험에서 2020년 9월부터 양액 공급 처리로 수체의 N, K 흡수량이 꽃눈분화에 영향을 주어 (Williamson et al., 2012) N, K 수준이 낮은 처리구의 이듬해 착과량이 감소하였을 것이다. 2022년 처리 간 수량 차이는 과실 크기의 영향보다 꽃눈분화 정도와 수관의 크기에 따라 착과량이 달랐기 때문으로 여겨진다. 따라서 양액의 NK 조성 차이가 과실 생장보다 나무의 크기 생장에 미치는 영향이 크고, NK 25% 증 처리구가 수량을 높이는데 효과적임을 알 수 있었다.
Table 1.
Fruit characteristics and yield for ‘Scintilla’ blueberry supplied with different N and K compositions of nutrient solution in two growing seasons.
신초생장
양액의 NK 수준에 따른 가온재배 ‘신틸라’의 2021년과 2022년 6월에 조사한 신초 생장은 Table 2와 같다. 유의적 차이는 아니었으나 신초 생장은 대조구에 비해 NK 25% 증 처리구가 컸고, NK 25% 감 처리구가 작은 경향이었는데, 평균 신초장과 주당 총신초장은 2021년보다 2022년에 처리 간 차이가 크게 나타났다. 주당 총신초장은 NK 25% 증 처리구가 2021년에 대조구에 비해 10%, 2022년에는 56% 더 길어 수체 생장에 유리함을 나타냈다. NK 25% 감 처리구는 2021년에 대조구보다 33% 감소하였으나 이듬해에는 47%가 감소하여 양액 조성 처리효과가 더 커졌다.
신초의 초기 생장은 수체 내 저장양분이나 상토에 존재하는 양분의 영향을 받아, 시험처리 이듬해는 처리의 영향이 작을 것으로 예상되지만, 시험처리 이듬해부터 NK 수준에 따른 차이를 보인 것은 양분 공급량이 당년의 수체 생장에 미치는 영향이 큼을 의미한다 (Ballinger et al., 1963, 1966). 또한 2022년에 신초생장 차이가 더 커진 것은 수관 크기에 따른 광합성량 및 무기원소 흡수 차이가 신초생장에 미친 영향으로 볼 수 있다 (Furukawa and Yamashita, 1974; Lee et al., 2002, 2007).
Table 2.
Effect of different N and K compositions of nutrient solution on shoot growth of southern highbush ‘Scintilla’ blueberry in two growing seasons.
건물중
Table 3은 양액의 NK 수준을 달리하여 2020년 9월부터 공급한 후 2022년 과실 수확 66일 후 나무 전체를 채취하여 부위별 건물량을 조사한 결과이다. 통계적 유의성은 없었지만 NK 25% 증 처리구가 대조구보다 모든 부위에서 건물량이 증가하였는데 특히 뿌리가 2.4배나 증가하였으며, 주당 총건물량은 대조구 551.9 g보다 25%가 많았다. NK 25% 감 처리구는 모든 부위에서 대조구보다 건물량이 작아 총 건물량은 17% 감소하였다. 시험구들의 부위별 건물중 분포를 보면 총 건물중에서 잎이 15 - 18%, 신초가 13 - 16% 차지하였으며, 시험주들이 어린 나무여서 묵은 가지와 주축지의 비율은 4% 이하로 낮았다. 뿌리는 7 - 14%로 처리에 따른 차이가 컸다. 다른 수체 부위보다 먼저 수확하였던 과실은 총 건물중에서 48 - 59%로 가장 많은 건물량을 차지하였다.
수체 부위별 건물 분포를 보면, NK 25% 증 처리구는 잎의 건물 분배율은 낮고 양분저장 기관인 뿌리의 건물 분배율이 대조구의 2배로 높았다. 일반적으로 다른 과수에서 영양생장기관보다 과실로 건물 분배를 높이는 것이 과실 생산 효율 측면에서 유리한 것으로 알려져 있다 (Forshey and Elfving, 1989). 그러나 블루베리를 대상으로 한 본 연구에서 수량이 가장 많았던 NK 25% 증 처리구는 뿌리로 탄수화물의 분배가 높아 수세 유지와 수관 확대가 촉진되어 과실 생산에 유리하게 작용한 것으로 판단된다. 한편 NK 25% 감 처리구는 과실의 건물 분배율이 가장 높았는데, 이로 인해 상대적으로 가지나 뿌리의 생장이 나빠져 수세 유지 및 수관 확대가 불리하였을 것이다. 일반적으로 탄수화물에 대한 수용부위 활성 (sink activity)은 수체 부위 중에서 과실이 가장 높지만 (Flore and Lakso, 1989), N 시비 후 N은 과실보다 뿌리에서 흡수 증가율이 높아질 수 있다 (Kim et al., 2009; Choi et al., 2011a). 이러한 뿌리의 N 증가는 수체의 잎 생장 증가로 이어지고 동화산물의 분배가 과실보다 뿌리에 많아졌을 것 (Forshey and Elfving, 1989; Loescher et al., 1990)으로 생각된다. 그러나 과실이 차지하는 건물의 비율이 높아지면 다른 과수에서 보고된 결과와 마찬가지로 착과에 의한 건물 분배율 증가가 수세 약화로 쉽게 이어질 수 있다 (Forshey and Elfving, 1989). 이러한 뿌리 생장 감소는 장기적인 과실 안정생산에 불리하게 작용할 가능성이 높다 (Loescher et al., 1990).
Table 3.
Dry weight and its partitioning in different parts of ‘Scintilla’ blueberry plants supplied with different N and K compositions of nutrient solution in two growing seasons.
무기원소 함량
Table 4는 양액의 N과 K 조성에 따른 수체 부위별 무기원소 함량과 분배 비율을 나타낸 것이다. N과 K 수준을 높였을 때 무기원소 흡수는 N과 K뿐만 아니라 다른 무기원소의 흡수량도 증가한 것을 알 수 있다. NK 25% 증 처리구는 N의 주당 총 함량이 6.487 g, K는 1,179 g으로 대조구보다 각각 49%, 30% 많았으며, 특히 P 함량은 99%까지 증가하였다. NK 25% 감 처리구의 주당 총 N과 K 함량은 대조구보다 각각 41%, 21% 감소했고 다른 원소도 23 - 33% 감소하였다. 양액의 N과 K 수준이 다른 무기원소의 흡수에 영향을 준 것은 나무의 생장 정도에 따라 전체 양분의 흡수량이 달라졌음을 반영한다. 부위별 양분함량의 차이가 Table 3의 건물중 차이보다 큰 것은 NK 수준이 높을수록 수체의 무기원소의 농도도 높아졌기 때문으로 판단된다.
무처리구에서 각 부위별 N 분배 비율을 보면 잎이 45.5%로 가장 많이 차지하였으며 다음으로 과실이 32.4%, 신초가 12.7%를 차지하여 이들 조직에 분배되는 양이 전체의 90.6%에 달하였고, 묵은 가지, 주축지, 뿌리가 차지하는 비율은 9.4%에 불과하였다. 양액의 NK를 25% 증가시켰을 때는 잎과 과실의 분배율을 낮아졌으나 뿌리는 21.1%로 대조구보다 2.6배 높아졌다. NK를 25%를 감소시켰을 때는 잎, 신초, 뿌리의 분배비율이 모두 낮아진 반면 과실은 43.8%로 대조구의 1.4배로 높아졌다. P는 대조구에서 잎이 23.7%, 신초가 21.0%를 차지하였고 과실이 42.5%를 차지한 반면 뿌리는 9.4%에 불과하였다. 양액의 NK 25% 증가에 의해 잎과 신초의 P 분배비율은 감소한 반면 뿌리는 23.8%로 대조구보다 2.5배 이상 높아졌다. 양액의 NK가 감소했을 때에는 P의 신초 분포 비율은 감소하고, 과실은 대조구보다 16% 높아졌다. K는 과실 분배가 특히 많아 대조구에서 53.1%를 차지하였으며 뿌리는 2.8%로 낮았다. K가 과실의 무기원소 중 차지하는 비율이 가장 높았는데 이는 과실의 당 축적에 수반되는 역할과 관련지을 수 있을 것이다 (Hansen, 1982). 그러나 NK 수준 증가로 뿌리의 분포비율이 3.2배 높아졌고 과실은 50.1%로 낮아졌으며, NK 수준을 25% 감소시켰을 때는 과실 분배가 60.3%로 높아졌다. Ca와 Mg 분배도 양액의 NK 수준이 높아지면 뿌리 분배가 2.5배 이상 증가하는 반면 과실은 감소하였으며, NK 수준이 낮아지면 과실 분배가 증가하였다. 무기원소의 분배에서 공통적으로 양액의 NK 수준을 높이면 뿌리로 분배되는 비율은 증가하고 과실은 감소하는 반면 NK 수준을 감소시키면 영양 기관의 분배가 감소하고, 과실 분배는 증가하는 것으로 나타났다.
Table 4.
Content and partitioning of inorganic elements in different parts of ‘Scintilla’ blueberry plants supplied with different N and K compositions of nutrient solution in two growing seasons.
NK 시비량을 많게 하면 다른 부위보다 뿌리의 건물중 및 양분 분배 비율이 높아진 결과는 감나무 (Choi et al., 2011b)에서도 나타났는데, 이러한 뿌리의 생장 촉진과 양분 축적이 장기적으로 수체 전체의 생장을 증가시켜 수량 확보에 유리하게 작용할 것으로 여겨진다. 그러나 과다한 N, K 공급으로 뿌리의 생장이 나빠지거나 (Choi et al., 2011b) 수체 내 N 동화작용 증가로 탄수화물 소모가 많아져 수체가 연약해지거나 과실 성숙이 나빠질 수 있다 (Titus and Kang, 1982; Cheng and Fuchigami, 2002; Cheng et al., 2004). 한편 본 연구의 양액을 EC 1.0으로 맞추고 공급량을 1주일에 주당 4 L씩 공급하였지만, 양액의 EC나 공급량을 달리할 경우 양액의 비료성분 조성 비율은 동일하더라도 다른 결과가 나타날 수 있을 것이다.
Conclusions
본 연구는 블루베리 무가온 재배에 적합한 양액을 만들기 위하여 N과 K 조성 비율을 달리하여 수체의 생장 및 양분 흡수량에 미치는 영향을 조사하였다. 양액의 NK 수준을 높이면 양분흡수량이 많아지고 수체 생장 특히 뿌리 생장이 촉진되어 다른 양분의 흡수도 많아지지만, NK 수준이 낮아지면 영양생장의 감소와 함께 무기원소의 과실 분배 증가로 뿌리의 양분흡수 능력이 더 감소하는 것으로 나타났다. 따라서 시험기간 동안 양액의 NK 수준 25% 높였을 때, 흡수된 각 무기원소 함량은 30 - 99% 증가하였고, 양액의 NK 수준이 25% 감소하였을 때는 무기원소 흡수가 23 - 41%까지 감소하였을 것으로 여겨진다. 그러므로 본 연구에서 검토된 기존 무가온재배용 양액에서 NK 수준을 25% 높인 양액은 남부하이부시 블루베리 ‘신틸라’ 가온재배에서 조기 성원화에 유리한 것으로 판단되었다. 대조구 무가온재배용 양액의 경우 NK 25% 증 처리구보다 양액 공급 횟수를 늘려 수체 생육을 촉진하거나 밀식을 해야 단위면적당 비슷한 수량을 얻을 수 있을 것이다. 본 연구에서는 양액의 NK를 25% 높였더라도 부작용이 나타나지 않았으므로 금후 이보다 높은 NK 수준의 조성 양액에 대한 검토도 필요할 것으로 생각된다.
