본 논문은 1999년 농촌진흥청 대형공동연구사업의
3년차 완결보고서입니다.
주 의 1.
이 보고서는 농촌진흥청에서 시행한 대형공동연구사업의 연구보고서입니다. |
양액재배시 배지재활용에 관한 연구
경기도농업기술원
원예연구과
연 구 책 임 자
: 이 성 재
연구수행참여자 : 이 상
우
심 상 연
Reusing Methods of Media in Tomatoes Hydroponic System
The purpose of this study was to establish efficient reusing methods of perlite media in hydroponic system. In 1997, when used perlite media were treated with water-washing(WW), steam sterilization(SS), and steam sterilization after washing(SSAW) along with new perlite(NP) and non-treated reusing perlite(NTRP), growth of tomato was better in NP and SSAW treatments than in other treatments. Marketable yield of SSAW was similar to that of NP at the first culture and increased by 11% at the second culture compared with that of NTRP. The concentration of inorganic element in perlite media was reduced by WW and SSAW, but that of phosphate was not reduced. When the concentration of total phenolics in the nutrient solution after cultivation was analyzed, it was higher in NTRP and SS. Those nutrients contained high concentration of phenolics inhibited germination of tomato seeds. The phenolics in nutrient solution were identified as hydroxybenzonic acid, coumaric acid and ferulic acid by HPLC analysis. In 1998, in order to reuse perlite media efficiently, perlite media used in 1997 were sterilized with heat pipe(HP) installed for root zone heating in the bed system. Average fruit weight was higher in SSAW than any other treatments, but the marketable fruit was similar to that of NP. Sterilization with heating pipe(SHP) decreased the marketable fruit. Density of saprophytic bacteria was reduced in SSAW and population of fungi was also decreased in SHP. Concentration of inorganic elements except phosphate in perlite media was decreased, which was similar to that of 1997. Therefore, steam sterilization after water-washing(SSAW) could be useful technique for reusing of perlite media in hydroponic system.
우리나라에서는 최근 양액재배 면적이 급증하고 있으며 근권의 산소공급을 원활하게 하고 수량 및 품질을 향상을 목적으로 수경재배보다 배지경 재배 면적이 증가 추세에 있다. 주로 인공배지로 펄라이트, 암면, 질석 등이 사용되고 있으며 천연배지로는 피트, 훈탄, 왕겨, 톱밥, 자갈, 모래 등의 배지도 사용되고 있다. 펄라이트는 진주암을 약 1,000℃에서 급속히 가열하여 고열로 팽창시켜 만든 것으로써 가볍고 무균이며 비활성인 특징을 가지고 있다. 이러한 배지는 일부 농가에서는 경영비 절감을 위하여 사용한 배지를 다시 이용하여 양액재배를 시도하고 있으나, 병발생에 의한 수량감소 등의 위험성 때문에 재활용을 기피하고 있는 실정이다. 실제로 양액재배시 배지를 재활용 할 경우 Fusarium 에의한 청고병이나 Phytophthora에 의한 역병 등이 발생하기도하며 순환식재배일 경우 전반이 빠르고 일단 병이 발생하면 근권부를 가해하기 때문에 방제가 어렵다. 1997년도 전국 양액재배 면적 373.7 ha중 배지재배가 차지하는 비율은 88%이며 이 중 50.6%에 해당하는 166 ha가 펄라이트를 배지로 사용하고 있다. 펄라이트 배지를 1년에 한번씩 교체한다고 하였을 때 ha 당 240,000 ℓ의 펄라이트가 폐기되며 전체 재배 면적으로 환산할 경우 39,840,000 ℓ의 펄라이트가 폐기된다. 따라서 이를 재활용하는 방법을 개발하여 활용 연한을 늘리면 농가 경영성 개선 및 환경보전형 양액재배에 기여 할 수 있다. 또한 순환식 양액재배에서는 작기중 재배작물의 뿌리에서 분비되는 페놀계통의 물질이 배지내에 축적되어 작물에 유해한 영향을 주기도 하며 후작기에도 영향을 줄 가능성이 높다.
따라서 양액재배 배지중 특히 펄라이트 재활용시 배지의 효과적인 처리 방법을 구명하여 배지 재활용에 의한 농가소득 증대와 순환식 양액재배 기술의 확립을 목적으로 본 시험을 수행하였다.
토양재배에서 같은 작물을 연작할 경우 토양전염성병의 발생으로 피해가 증가하고 있다. 이러한 연작장해를 해결하기 위하여 양액재배가 도입되었으나 배지를 장기간 재활용할 경우 토양전염병이 발생한다. 따라서 효율적인 배지 재활용을 위한 소독방법의 개선이 필요하다. 고형배지경은 배지종류에 따라 유기물 배지와 무기물배지로 나눌 수 있으며 이러한 배지들은 식물의 뿌리에 양분과 수분을 공급하며 식물체를 지탱하는 역할을 한다. 펄라이트는 화산에서 흘러나온 규산질 계통의 용암이 급속히 냉각된 암석 중 진주암을 분쇄하여 1,000℃이상 열을 가하면 본래부피의 5-20배 팽창하기 때문에 1 m3의 무게가 130-180 kg으로 매우 가벼워 취급이 용이하다(박 등, 1998). 이러한 펄라이트가 양액재배에서 배지로 많이 사용되는 이유는 통기성이 우수하며 근권부위의 용존산소량을 충분히 확보시켜 주며 무균이며 비활성이어서 화학적으로 안정적이며 보수성이 우수하고 높은 공극률은 배수를 원활히 하여준다(농촌진흥청, 1997).
무균상태의 배지라도 작물을 재배하는 기간 중에 많은 미생물이 근권에 서식하게되며 그 중 식물병원균은 종자, 작업농기구, 작업자의 발, 손, 물, 공기 등을 매개로 하여 병이 발생시키기도 하며(Paulitz, 1997), 일부 shore fly등과 같은 매개충이 병을 전반시키기도 한다(Goldberg 등, 1990). 양액재배에서 가장 빈번하게 병을 발생시키는 진균은 유주자를 형성한는 병원균으로서 Phytophthora, Pythium 등이며, Olpidium은 바이러스병도 매개하여 복합적으로 병을 일으킨다. 이러한 병원균에서 생산된 유주자는 섬모를 가지고 있기 때문에 양액에서 이동성이 좋고 뿌리분비물에 의해 기주를 인식하여 병을 일으킨다(Paulitz, 1997). 따라서 배지를 재활용 할 경우에는 작기가 끝날 때 마다 소독하여 사용하는 것이 좋은데 배지 소독 방법으로는 포름알데하이드, 클로로피크린등과 같은 약제나 메틸브로마이드와 같은 맹독성인 훈증제를 사용하는 방법 등이 있으며 증기소독기를 이용하여 암면등을 소독하기도 한다(박 등, 1998). Wilson(1988)는 펄라이트 배지를 증기소독하여 토마토를 재배한 결과 농약을 처리한 경우에는 대조구에 비하여 감소하였으나 증기소독한 처리구에서는 수량이 증가하였다고 보고하였다. 순환식 양액재배의 경우 양액이 계속적으로 순환되기 때문에 수질이 악화될 수 있다. 뿌리에서 분비되는 물질은 대부분 근권미생물에 의하여 분해되지만(Bowen 등, 1976), 일부 페놀은 식물체에 영향을 주어 생육을 억제하기도 한다. 보리의 경우 양액의 인산이나 질소의 농도가 낮은 상태에서 vanillic acid와 p-coumaric acid 에 의하여 생육이 억제되었다(Stowe 등, 1980). 또한 토마토 뿌리 분비물은 생육을 억제시킴으로 양액재배시 토마토 후작으로 오이는 적당하지 않다(Zhou 등, 1997). 토마토 양액재배에서 뿌리에서 분비되는 페놀류는 p-hydroxybenzonic acid, vanillic acid, caffeic acid p-coumaric acid와 ferulic acid등이 있으며(Knutsson 등, 1996), 뿌리에서 분비되는 양은 온도, 광량, 토양습도, 식물영양상태, 상처 그리고 스트레스 등에 영향을 받는다(Vancura 등, 1964).
1. 재배개요
본 시험은 1997∼1998년에 걸쳐 수행되었으며 재배품종으로는 모모타로T93을 공시하였다. 공시품종을 최아시킨후 암면에서 50일간 야마자키 토마토 전용액 0.5배액으로 양액 육묘한 후 상추 4기작 한 펄라이트 재활용 배지를 사용하여 4단 적심재배를 하였다. 양액급액량 조절과 측지제거를 하여 초세를 조절하였다.
2. 처리방법
처리는 재활용 펄라이트 배지를 흐르는 물에 2일간 수세를 하였으며 수세 후 증기소독기로 100℃이상 2시간 정도 살균처리 하였다. 이렇게 처리된 재활용 배지와 무처리의 재활용 배지 그리고 신규 배지를 스티로폼 베드에 담아 양액재배 하였으며 야마자키 토마토 전용양액으로 점적관과 점적핀을 이용 양액을 공급하였다. 1997년 시험에서는 수세, 수세 후 증기소독, 신규배지, 재활용배지, 증기소독배지의 처리를 두어 재활용 배지에 대하여 수세와 증기소독 그리고, 복합 처리하여 그 처리효과를 2회 재배에 걸쳐 검정하였으며 1998년에는 신규배지, 재활용배지, 수세후 증기소독과 급탕소독을 두어 급탕효과를 검정하였다. 급탕소독은 베드안에 근권난방파이프를 이용하여 정식전 충분히 양액을 공급한 후 비닐로 완전히 밀폐하고 뜨거운 물을 흘러보내 배지내 온도가 최고 60℃가 되도록 12시간 처리하였다.
3. 생육조사 및 배지의 무기성분 분석
1화방 수확시에 농사시험연구조사기준에 따라 생육조사를 하였으며 무기성분 분석은 토양분석법(농촌진흥청, 1988)에 준하여 추출한 후 양이온은 ICP(GBC XL)분석을 하였으며 질소 및 인산은 분광광도계를 이용하여 비색정량하였다.
4. 미생물상 조사
세균 및 사상균은 선택배지를 이용하여 자라는 생균수를 측정하여 미생물상을 조사하였다. 그람음성세균은 CV-pectate 배지(Dhingra 등, 1985)를 사용하였으며 그람음성균은 D-2배지를 이용하였고 사상균은 Rose bengal PDA배지를 사용하였다.
5. 페놀 분석
총 페놀함량은 재배 후 양액을 1 ㎖을 취하여 테스트 튜브에 넣고 증류수을 넣어 7 ㎖이 되게 한다. 그리고 Folin-Denis 시약을 0.5 ㎖ 넣은후 흔들어준다. 3분후 1 ㎖의 포화 Na2CO3 용액을 넣고 증류수로 10 ㎖이 되도록 조정한다. 그리고 한시간 후에 스펙트로포토메타 725 nm에서 흡광도를 조사하였다(Swain 등, 1959). HPLC분석시 시료는 무처리 재활용배지에서 토마토를 재배한 후 양액 100 ㎖을 여과 시킨후 ether 100 ㎖로 분액여두기에서 추출하였다. 그리고 다시 5% NaOCl 100 ㎖로 재추출하였으며 이때 1N-HCl로 pH 1로 교정한 후 ether 100 ㎖로 다시 추출하였다. 추출한 ether를 감압농축기에서 농축하여 100 ㎖의 메탄올로 다시녹여 HPLC 분석에 사용하였다. 분석조건은 C-18(LICHROSORB RP-18) column을 사용하였고 이동상은 A펌프에는 methanol을 B펌프에는 5% acetic acid를 사용하여 gradient elution(0%에서 95%로 methanol의 농도를 10분간 높힘, acetic acid는 100%에서 5%로, 10분간) 분리시켰다. Flow rate는 1.5 ㎖/min이였고 254 nm에서 검출하였다.
6. 발아율 검정
살균된 페트리디쉬에 여과지를 2장 깔고 그 위에 종자를 50립씩 치상한후 2차재배후 양액과 ferulic acid 800 ppm용액 및 증류수를 각각 5 ㎖씩 주입하고 25℃에서 암상태로 배양하며 매일 발아율을 조사하였다.
1997년 1년차 시험에서 재활용배지는 상추 4기작 재배한 배지를 사용하였여 수세와 증기소독 그리고 수세후 증기소독의 복합처리의 효과에 대하여 검정하였다. 소독은 배지내 모든 미생물을 살균할 목적으로 실시하였으며 수세는 호기성인 대부분의 식물병원성 진균의 제거와 배지내 염류제거를 목적으로 하였다. 이 처리 결과 펄라이트 양액재배시 신규배지 및 수세후 증기 소독 처리구에서 생육이 가장 좋았고(표 1), 토마토 수량은 신규배지에 비하여 1차재배에서는 비슷하였으나, 2차재배에서는 수량이 11% 증수되었다. 특히 수세처리와 증기소독 처리구에서는 무처리구에 비하여 상품수량은 차이가 없었다(표 2). 배지분석 결과 수세처리와 수세후 증기소독 처리구에서 대부분의 무기성분의 농도는 감소하였으나, 인산의 경우 처리전에 비하여 큰 차이가 없었다(표 3). 결국 수세로는 인을 제거하기가 어렵다는 사실을 알 수 있었다.
표 1. 펄라이트 재활용 배지의 처리별 토마토 생육상황 (1997)
처리방법 |
경 경(mm) |
엽록소 함량x |
절간장(cm) |
경장(cm) |
||||
1차재배 |
2차재배 |
1차재배 |
2차재배 |
1차재배 |
2차재배 |
1차재배 |
2차재배 |
|
신규 배지 증기 소독 수세 처리 수세후증기 무 처 리 |
13.9 12.3 12.1 12.9 13.6 |
11.3 11.0 11.5 12.0 11.4 |
53.9 57.8 59.0 58.7 54.0 |
59.0 57.8 59.0 58.7 54.0 |
7.1 6.9 7.7 8.0 7.2 |
6.0 7.0 7.0 7.0 6.5 |
157 148 162 165 149 |
149 147 148 152 125 |
x엽록소계( Minolta spad 502)를 사용하여 측정한 수치
표 2. 펄라이트 재활용 배지의 처리별 토마토 수량 및 품질 특성 (1997)
처리내용 |
주당총수량 (g/주) |
상품과중 (g/주) |
과실중 (g/주) |
상품수량 (kg/10a) |
상품수량 지수 |
당 도 (。Bx) |
||||||
1차 |
2차 |
1차 |
2차 |
1차 |
2차 |
1차 |
2차 |
1차 |
2차 |
1차 |
2차 |
|
신규 배지 |
2,230 |
1,655 |
2,075 |
1,404 |
147.4 |
126.6 |
6,916 |
4,680 |
100 |
100 |
6.2 |
6.6 |
증기 소독 |
1,958 |
1,325 |
1,812 |
1,060 |
132.5 |
121.1 |
6,039 |
3,533 |
87 |
75 |
6.4 |
6.8 |
수세 처리 |
1,725 |
1,327 |
1,636 |
1,039 |
122.6 |
128.5 |
5,453 |
3,463 |
79 |
74 |
6.2 |
6.9 |
수세후 증기소독 |
2,228 |
1,714 |
2,156 |
1,561 |
133.3 |
135.7 |
7,186 |
5,203 |
104 |
111 |
6.0 |
6.9 |
무처리(대조구) |
2,009 |
1,316 |
1,858 |
1,088 |
136.1 |
125.5 |
6,193 |
3,626 |
90 |
77 |
6.2 |
6.8 |
표 3. 재배전후 배지의 무기성분 함량 (1997)
구 분 |
처리내용 |
NO3-N (mg/kg) |
P2O5 (mg/kg) |
K Ca Mg Na (cmol·kg-1) |
|
1차 재배 |
재 배 전 |
신규배지 증기소독 수세처리 수세후증기 무 처 리 |
2 44 11 4 53 |
2 127 167 141 135 |
0.04 0.13 0 0.22 0.44 5.22 0.65 1.69 0.22 3.11 0.21 0.34 0.15 2.18 0.14 0.42 0.66 7.80 0.93 2.17 |
재 배 후 |
신규배지 증기소독 수세처리 수세후증기 무 처 리 |
41 5 67 54 44 |
78 153 174 140 192 |
1.27 2.31 0.25 0.76 1.66 3.97 0.38 0.89 2.51 4.98 0.62 1.26 1.59 4.55 0.55 1.51 1.58 2.96 0.31 0.26 |
|
2차 재배 |
재 배 전 |
신규배지 증기소독 수세처리 수세후증기 무 처 리 |
0 48 11 40 78 |
1 113 160 179 169 |
0.03 0.17 0 0.13 0.66 3.06 0.35 1.21 0.22 3.12 0.22 0.34 0.16 0.95 0.05 0.31 1.94 5.77 0.71 1.87 |
재 배 후 |
신규배지 증기소독 수세처리 수세후증기 무 처 리 |
53 21 29 20 63 |
141 138 167 109 166 |
0.71 6.63 0.71 4.20 0.63 2.61 0.29 0.83 0.62 3.73 0.41 1.52 1.59 4.55 0.55 1.51 1.91 5.09 0.64 1.97 |
|
토마토 2차 재배후 양액에서의 토마토 뿌리분비물인 페놀함량은 무처리 재활용배지와 증기소독배지에서 페놀 농도가 높게 나타났다(표 4). Wison (1988)은 펄라이트 배지를 증기소독하여 토마토를 재배한 결과 대조구는 물론 신규배지보다 증기소독한 처리구에서는 수량이 증가되었다고 보고하였으나 본 시험에서는 재활용배지의 상품수량과 큰 차이가 없었다. 이러한 이유는 배지내 무기성분의 집적에 의한 양분의 불균형과 식물체의 뿌리분비물인 페놀계통의 물질이 수량을 감소시켰을 가능성이 있다. 재활용배지의 양액을 HPLC로 페놀을 분석한 결과 p-hydroxybenzonic acid, p-coumaric acid와 ferulic acid가 동정되었다(그림 1). 이와 같은 결과는 Knutsson 등(1996)의 보고와 일치한다. 페놀농도를 조사한 양액을 토마토 종자에 처리하여 발아율을 조사한 결과, 페놀농도가 높았던 증기소독 처리구와 재활용배지 처리구에서의 토마토 발아가 억제되었다(표 5). 보리의 경우 양액내에 질산과 인산의 농도가 낮을 경우 coumaric acid나 vanillic acid와 같은 페놀에 의하여 건물중이 감소하였다(Lawlence 등, 1980). 이와 같은 결과를 볼 때 페놀이 토마토 수량에 영향을 줄 가능성이 있다.
표 4. 재배후 앵액의 총페놀 함량 분석 결과(1997)
처 리 내 용 |
1차재배(ppm) |
2차재배(ppm) |
신 규 배 지 증 기 소 독 수 세 처 리 수세후 증기소독 무 처 리 |
82 408 25 31 377 |
14 94 13 13 132 |
표 5. 1차재배후 양액이 토마토 종자발아에 미치는 효과(1997)
구 분 |
처 리 내 용 |
3 일후 |
4일후 |
7일후 |
|||
발아율(%) |
억제지수 |
발아율(%) |
억제지수 |
발아율(%) |
억제지수 |
||
재배후양액 〃 〃 〃 〃 페놀처리 증류수처리 |
신 규 배 지 증 기 소 독 수 세 처 리 수세후증기 무 처 리 Ferulic acid 800 ppm - |
73.7 62.8 71.7 82.6 64.1 0.0 77.5 |
5.2 19.0 7.5 0.0 17.3 100.0 0.0 |
89.5 90.7 87.0 91.3 77.0 0.0 91.0 |
1.6 0.0 4.4 0.0 16.0 100.0 0.0 |
94.7 95.3 91.3 91.3 77.0 60.4 93.5 |
0.0 0.0 2.4 2.4 17.7 35.4 0.0 |
그림1. 1차재배후 무처리구 양액에서 HPLC분석에 의한 페놀 동정 (1997)
1 : p-hydroxybenzonic acid(retention time: 1.48 min)
2 : p-coumaric acid(retention time 2.98 min)
3 : ferulic acid(retention time 4.03 min)
1998년 2년차 시험에서는 1997년 시험에서 효과가 적었던 수세와 증기소독 처리구 대신에 급탕소독을 넣어 시험한 결과 중간생육상황은 재활용배지에서 무살균처리구에서 초장 및 절간장이 짧았으며 신규배지에서 가장 길었다(표 7). 평균과실중은 재활용 배지의 수세후 증기소독 처리구에서 다소 무거운 경향이었으며 과실수량은 신규배지 재배시와 차이가 없었으나 급탕소독과 무처리구에서는 감소하는 경향이었다(표 8).
표 7. 처리별 토마토 중간생육 상황 (1998)
처리내용 |
엽장(cm) |
엽폭(cm) |
경경(mm) |
초장(cm) |
절간장(cm) |
신규배지 |
43 |
31 |
10.8 |
136 |
7.9 |
무살균 |
43 |
36 |
9.7 |
129 |
7.2 |
급탕관소독 |
41 |
33 |
9.7 |
133 |
7.4 |
수세+증기소독 |
43 |
41 |
9.5 |
132 |
7.5 |
표 8. 처리별 토마토 수량 및 품질 특성 (1998)
.
처리내용 |
주당수량 (kg/주) |
상품과중 (kg/주) |
과실중 (g/개) |
상품수량 (kg/10a) |
상품수량지수 |
당도 (Brix) |
신규배지 |
2.89 |
2.797 |
169 |
9,289 |
100 |
6.1 |
무 살 균 |
2.74 |
2.54 |
165 |
8,476 |
91 |
6.1 |
급탕관소독 |
2.87 |
2.74 |
175 |
9,116 |
98 |
6.2 |
수세+증기소독 |
2.89 |
2.80 |
183 |
9,329 |
100 |
5.9 |
또한 1997년 시험 결과와 같이 재활용 배지의 수세후 증기소독 처리에서 무기성분중 NO3, K, Ca, Mg, Na의 함량은 감소 하였으나 인산의 경우 수세효과가 없었다(표 9). 수세후 증기소독은 사용한 배지를 모아 놓고 물을 흘러보내 수세를 한 다음 다시 증기소독 파이프를 넣은 다음 완전히 밀폐하고 온도를 100℃이상 올려야 한다. 이러한 과정에서 배지내의 무기이온이나 페놀과 같은 뿌리 분비물이 감소되어 토마토 수량 및 품질을 향상시킬 가능성이 있다. 그러나 작업이 번거롭기 때문에 토마토 작기가 끝난 후 근권 급탕관을 이용하여 소독효과를 보려고 하였으나 배지온도가 60℃이상 올라가지 않았기 때문에 살균효과가 떨어져 사상균의 밀도는 다소 줄어들었으나 그람음성세균은 무처리구와 큰 차이가 없었다(표 10).
표 9. 재활용배지의 재배전후 배지의 무기성분 함량 (1998)
구분 |
처리내용 |
NO3-N (mg·kg-1) |
P2O5 (mg·kg-1) |
Ex. Cations(cmol·kg-1) |
|||
K |
Ca |
Mg |
Na |
||||
재배전 (처리후) |
신규배지 |
4 |
13 |
0.33 |
0.15 |
0.04 |
0.39 |
무 살 균 |
22 |
247 |
1.34 |
3.38 |
1.45 |
1.54 |
|
급탕관소독 |
26 |
231 |
1.51 |
3.54 |
1.82 |
1.90 |
|
수세+증기소독 |
13 |
223 |
0.78 |
2.02 |
0.86 |
1.13 |
|
재배후 |
신규배지 |
24 |
244 |
0.17 |
1.81 |
0.76 |
1.74 |
무 살 균 |
21 |
384 |
0.50 |
2.77 |
1.04 |
1.73 |
|
급탕관소독 |
19 |
330 |
0.47 |
2.84 |
1.04 |
1.82 |
|
수세+증기소독 |
15 |
271 |
0.26 |
2.07 |
0.73 |
1.43 |
|
표 10. 처리별 배지의 미생물상 (1998)
구 분 |
처리내용 |
세 균(cfu/g) |
사상균(cfu/g) |
|
그람음성 |
그람양성 |
|||
재배전 (처리후) |
신규재배 |
- |
- |
- |
무 살 균 |
2.8×105 |
- |
2.0×104 |
|
급탕소독 |
2.7×106 |
- |
1.3×102 |
|
수세+증기소독 |
3.0×102 |
- |
- |
|
재배후 |
신규재배 |
2.3×106 |
- |
2.1×104 |
무 살 균 |
2.3×104 |
- |
6.8×104 |
|
급탕소독 |
2.7×106 |
- |
2.2×103 |
|
수세+증기소독 |
2.2×106 |
- |
3.0×104 |
|
본 시험에서는 유리온실의 조건상 온실 전체를 완전히 밀폐시키지 못했지만, 만약 한여름에 유리온실의 창문을 완전히 밀폐한 다음 가온 할 경우 좀 더 온도를 높힐 수 있을 것이라 생각된다. 역병균(Rhizoctonia solani)은 45℃에서 12시간 처리하면 사멸하고 시들음병균(Fusarum Oxysporum)과 입고병(Pythium)은 50℃에서 12시간이 경과하여야 사멸하기 때문에(北田, 1997) 근권 급탕관을 이용한 진균류에 의한 식물병균의 살균효과는 있을 것이라 사료된다. 신규배지에서는 사상균 및 세균이 검출되지 않았으나 근권 급탕파이프를 이용한 소독에서 사상균의 밀도가 감소하였으며 재활용 배지의 수세후 증기소독에서는 그람음성세균의 수를 현저히 감소시켰으며 사상균의 살균에 효과가 컸다(표 10). 그리고 경제성 분석 결과 수세후 증기소독 처리구에서 신규배지를 사용한 처리구에 비하여 25 % 소득이 증가되었다(표 11).
표 11. 재활용배지의 소독방법에 따른 경제성 분석
처 리 |
상품수량 (kg/10a) |
단 가 (원/kg) |
조 수 입 (천원) |
경 영 비 (천원) |
소 득 (천원) |
지 수 |
신규배지 |
9,289 |
1,193 |
11,082 |
5,262 |
5,820 |
100 |
무 살 균 |
8,476 |
1,193 |
10,112 |
3,862 |
6,250 |
108 |
급탕소독 |
9,116 |
1,193 |
10,875 |
3,870 |
7,005 |
120 |
수세+증기소독 |
9,329 |
1,193 |
11,129 |
3,881 |
7,248 |
125 |
배지를 오랫동안 재활용하기 위하여서는 병발생이 되지 않도록 관리를 하여야 하며 재배후 되도록 뿌리 잔재물을 제거하여 부생균에 의하여 부패되지 않도록 관리하여야 한다. 그러나 일단 병이 발생한 배지를 재활용 하면 계속적으로 병이 발생하므로 재활용전에 배지를 소독하여야 한다. 1997년 시험에서는 페놀이 최고 400 ppm이상 검출되었으나, 1998년의 시험에서는 양액에서 페놀류가 검출되지 않았다. 이러한 페놀류는 일부 근권에 있는 미생물에 의하여 분해가 이루어지고(Sudin 등, 1995), 뿌리 분비물 함량은 온도, 광량, 토양습도, 식물영양상태, 상처 그리고 스트레스 등에 따라서 뿌리분비물 양이 달라진다(Vancura 등, 1964). 따라서 순환식 양액재배에서 뿌리 분비물중 페놀류의 분비되는 환경 및 식물체에 미치는 영향에 대하여 앞으로 연구가 계속되어야 할 것이다.
양액재배시 효과적으로 배지를 재활용할 목적으로 본 시험을 수행하였다. 1997년 시험에서는 상추를 4기작 재배한 재활용배지로 수세와 증기소독 그리고 수세후 증기소독의 복합처리의 효과에 대하여 2회 재배에 걸쳐 검정하였다. 그 결과 펄라이트 양액재배시 신규배지 및 수세후 증기소독 처리구에서 생육이 가장 좋았고 토마토 수량은 신규배지에 비하여 1차재배에서는 비슷하였으나 2차재배에서는 11% 증수되었다. 배지분석 결과 수세처리와 수세후 증기소독 처리구에서 대부분의 무기성분의 농도는 감소하였으나 인산의 경우 처리전에 비하여 큰 차이가 없었다. 토마토 2차재배후 무처리 재활용배지와 증기소독배지에서 총페놀 함량이 높게 나타났으며 HPLC로 분석결과 hydroxy- benzonic acid, coumaric acid와 ferulic acid가 동정되었다. 페놀의 농도가 높았던 재활용배지 처리구와 증기소독 처리구의 재배후 양액처리시 토마토 종자의 발아가 억제되었다.
1998년에는 근권가온 파이프를 이용한 배지의 급탕관 소독효과에 대하여 조사하였다. 평균과실중은 재활용배지의 수세후 증기소독 처리구에서 다소 무거운 경향이었으며 과실수량은 신규배지재배와 차이가 없었으나 급탕관 소독과 무처리구에서는 감소하는 경향이었다. 급탕관 소독에서 사상균의 밀도가 감소하였으며 재활용배지의 수세후 증기소독은 그람음성 세균의 수를 현저히 감소시켰으며 사상균의 살균에 효과가 컸다. 또한 1997년 시험 결과와 같이 재활용배지의 수세후 증기소독 처리에서 무기성분중 NO3, K, Ca, Mg, Na의 함량은 감소하였으나 인의 경우 수세효과가 없었다. 따라서 펄라이트 재활용 배지의 경우 수세와 증기소독을 복합처리함으로써 보다 효과적인 배지의 장기간 재활용이 가능하리라 사료된다.
1. Bowen, G. D. and A. D. Rovira. 1976. Microbial colonization of plant roots. Ann. Rev. Phytopathol. 14:121-144.
2. Dhingra O. D. and J. B. Sinclair. 1985. Basic plant pathology methods. CRC press, Florida. 355p.
3. Goldberg, N. P. and M. E. Stanghellini. 1990. Ingestion and aerial transmission of Pythium aphanidermium by shore flies Ephydrinae : Scatella stagnalis. Phytopathol. 80 : 1244-1246
4. Knutsson, M., J. Lundh, L. Mathiasson, J. A. Jonsson, and P. Sundin. 1996. Supported liquid membranes for the extraction of phenolic acid from circulating nutrient solution. Analytical letters 29:1619-1635
5. Paulitz T. C. 1997. Biological Control of root pathogens in soilless and hydroponic system. Hortscience 32:103-106
6. Stowe, L. G. and A. Osborn. 1980. The influence of nitrogen and phosphorus levels on the phytotoxicity of phenolic compounds. Can. J. Bot. 58:1149-1153.
7. Sudin. P. and B. Waechter-Kristensen and P. Jensen. 1995. Effect of saprophytic bacteria in the closed hydroponic culture of greenhouse crop. Acta Horticulturae 396:243-250.
8. Swain, T. and W. E. Hillis. 1959. The phenolic constituents of Prunus domestica. I. The qualitive analysis of phenolic constotuents. J. Sci. Food. Agric. 10:63-68.
9. Vancura V. 1967. Root exudates of plants: III. Effect of temperature and "cold shock" on the exudation of various compounds from seeds and seedlings of maize and cucumber. Plant Soil 27:319-328.
10. Wilson G.C.S. 1988. The effect of various treatments on the yield of tomatoes in re-used perlite. Acta horticulturae 221: 379-382
11. Zhou Z. H., S. M. Luo, Z. P. Mou, Z. H. Zhou and S. M. Luo. 1997. Allelopathic effect of tomato. Chinese J. App. Eco. 8:445-449
12. 박권우, 김영식. 1998. 양액재배. 430pp. 아카데미서적.
13. 농촌진흥청. 1997. 양액재배 순회 교육 교재. 99pp
14. 농촌진흥청. 1988. 토양화학분석법. 삼미인쇄사
15. 노건길, 박건우, 이용범. 1997. 온실작물의 물, 배지, 양분. 한국첨단농업시 설협의회
16.北田幹夫. 1997. 太陽熱土壤消毒にようる夏播ホウレンソウの安定栽培技. 農業および園藝 72:295-298.