전라북도 서해안 지역에 28,300 ha가 넘는 대규모 간척용 지가 조성되고 조성된 간척용지의 30% 정도인 8,570 ha가 첨단농업용지로 개발될 것이라는 계획이 새만금 토지이용 기본구상을 통하여 확정되었다. 새로이 개발되는 간척지가 농업 개발 수요를 충족시키기 위해서는 불리한 간척지 토양 특성을 최소화할 수 있도록 최적 적용 가능 작물을 선발하 고 재배, 이용 측면에서 활용성을 높일 수 있는 기술을 개발 하는 것이 필요하다. 지금까지 간척지는 벼농사를 중심으로 한 주곡생산에 주로 활용되어 왔으나 최근 쌀 생산 과잉에 따른 대체 소득작물 개발 요구도가 갈수록 높아지고 있고, 쌀 수입개방과 소비량 감소 등으로 벼 생산에 관한 농업 환 경이 급변하고 있어서 간척지 농업도 벼농사 일변도에서 다 양한 밭작물의 도입 가능성이 모색되고 있다(Lee et al., 2000; RRI, 2006; RRI, 2007). 간척지를 밭으로 이용할 경우 지하 수위 및 배수조건 등에 따라 토양의 염류분포가 불균일하여 작물의 생육과 수량 등에 많은 차이를 나타내는 점이라든 가, 가뭄이 지속될 때 관수 등 물관리가 작물의 생육 및 수 량에 큰 영향을 미친다든가(Son, 1994), 높은 염농도와 낮은 유기물 함량으로 숙답화에 들어가는 시간과 비용이 많이 소 모된다는 점 등 해결해야할 문제점이 많이 있다. 그러나 염 에 대한 내성이 강하고 간척지의 거친 환경에 잘 적응 할 수 있는 대상작물을 적절히 선택하는 것이 가장 우선적으로 고려해야할 중요 해결과제이다. 케나프(Hibiscus cannabinus L.)는 아프리카가 원산으로 고온성 열대작물이나 기후나 토 양환경에 대한 적응성이 매우 강해서 다양한 기후 특성을 가진 세계의 여러 지역에서 재배되고 있다(Webber & Bledsoe, 1993). 또한 척박한 토양 환경에서도 매우 잘 자라며(Dao et al., 1989, Evans & Hang, 1993) 토양 속의 질소 인산 등 다양한 오염물질을 흡착하는 능력이 매우 강해서 환경 정화 소재로도 이용되고 있기도 하다(Bledsoe, 1999; Killinger, 1969; Miyazaki et al., 1995). 특히 염과 관계되어 있는 금속이온 의 흡착능력이 높아서 많은 이온들이 산재해 있는 간척지의 제염 효율을 높일 수 있는 좋은 소재로서 활용 될 수 있는 가능성이 있다(Ahlgren et al., 1950; Curtis & Lauchli, 1985; Maas & Hoffman, 1977; Van Genuchten & Hoffman, 1984). 또한 10a당 평균 수량이 10톤을 상회하는 높은 수량성과 다 양한 산업용도 특히 우수한 사료특성을 보유하고 있어(Bhardwaj et al., 1995; Cahilly, 1967; Clark & Wolff, 1969; Hollowell et al., 1996; Hurse & Bledsoe, 1989; Killinger, 1964; Killinger, 1967; Phillips et al., 1989; Powell & Wing, 1967; Suriyajantratong et al., 1973; Swingle et al., 1978) 다수 국가와의 FTA 체결 등으로 경쟁력 확보가 필수적인 축산농가에 많은 수량과 우 수한 사료가치를 가진 조사료자원을 공급 할 수 있다는 점 에서 상당한 관심을 끌고 있다. 이러한 케나프의 경쟁력 확 보 방안의 일환으로 간척지에서의 대규모 재배 가능성을 확 인하고 대량 생산에 따른 파급효과를 검토하기 위하여 새만 금 간척지 내에서의 염농도에 따른 케나프의 생산 가능성을 본 논문에서 검토하였다.
재료 및 방법
만금 간척지에서 토양 염농도별 케나프의 생육반응 및 수량성 구명
시험은 부안군 계화면 농촌진흥청 국립식량과학원 벼맥 류부 계화간척지 시험포장에서 수행되었다(Fig. 1). 시험전 토양의 화학적 특성은 Table 1, Table 2와 같았고 시험기간 의 기상조건은 Table 3과 같았다. 토양 염농도 수준이 EC 3.0~6.0 dS/m인 시험포장에서 만기 개화종인 케나프 품종 홍마 300을 30×20 cm (8,000본/10a)로 점파 하였다. 시험 처리는 난괴법 3반복으로 수행 하였는데 파종은 2013년 5 월 12일 하였고 최종 수확은 2013년 11월 4일 하여 약 200 일 재배하면서 토양 염농도별 발아율과 생육상황 그리고 생 체량 등을 조사하여 케나프의 토양 염농도별 생육반응 및 수량성 등을 측정하였다. 시험구의 면적은 18.0 m2로 하였 고 시비량은 시험전 토양 화학적 특성을 기준으로 비슷한 특성을 가진 작물로 평가되는 옥수수 시비처방기준에 따라 N-P2O5-K2O (15-15-10kg/ha)를 전층 시용하였다. 기비는 파 종 후 60일 경과후인 7월 12일에 요소 100 kg/10a을 살포 하였다. 주요 생육 특성은 파종 후 1개월 단위로 6회 조사 하였는데 시험구 중간지점에서 20본을 선정하여 초장, 엽 수, 엽장, 엽폭, 엽분포, 줄기직경, 분지수, 주당무게 등을 조 사하였고 기부에서 전초를 절단한 후 잎과 줄기 부분을 분 리한 후 무게를 측정하여 생체중 비율을 측정하였다.
Fig. 1.
The experiment place location and soil EC change (Saemangeum reclaimed land : Jeollabuk-do Buan Kun Kaehwa-myun).Table 1.
The physiochemical properties of soil of experiment field (Saemangeum reclaimed land) according to the soil EC change.
| Soil salinity | soil texture | pH (1:5) | Av.P2O5 | T-N | OM | Ca | K | Mg | Na | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| --------------- | (g/kg) | --------------- | ------------------- | (g/kg) | ------------------- | |||||
| 3.0 dS/m(0.19%*) | SiL | 7.41 | 76.6 | 0.6 | 12.08 | 3.04 | 1.26 | 6.16 | 2.18 | |
| 4.0 dS/m(0.26%) | 7.64 | 72.7 | 1.2 | 12.41 | 2.84 | 1.21 | 6.04 | 2.02 | ||
| 5.0 dS/m(0.32%) | 7.76 | 70.2 | 1.4 | 12.25 | 2.62 | 1.38 | 5.98 | 2.18 | ||
| 6.0 dS/m(0.39%) | 8.02 | 68.5 | 1.8 | 12.06 | 2.14 | 1.64 | 5.62 | 3.26 | ||
Table 2.
The physiochemical properties of soil of experiment field (Saemangeum reclaimed land) according to the soil EC change.
Table 3.
The weather condition of experiment place in culture period.
시험지 토양 분석
토양 삼상은 자연토양에 시료채취기로 core 시료를 채취 한 후 토양수분이 마르지 않도록 tape로 밀봉하여 실험실 내로 운반한 후 용적밀도와 입자밀도를 구하여 측정하였는 데 고상(%)은 (용적밀도/입자밀도)×100으로 액상(%)은 중 량수분함량(%)×용적밀도로 기상(%)은 100에서 고상과 액 상을 제하여 계산하였다. 토양 화학성은 한 개의 시험구내에 서 균일하게 10개소를 지정하여 측정 하였는데 작토층 30 cm 깊이까지 오거를 이용하여 토양을 채취한 후 온도 20~25°C 와 습도 20~60%가 유지되는 실내에서 건조 시킨 후 모래 나 자갈이 깨어지지 않도록 토양분쇄기를 사용하여 분쇄하 여 사용하였다. 분쇄된 시료는 2 mm 체를 통과시켜서 사용 하였는데 T-N 분석 등의 시료는 2 mm 체를 통과한 토양을 유발로 갈아서 0.5 mm 체를 전량 통과시켜 사용하였다. 토 양 pH 및 전기전도도(EC)는 토양시료 5 g에 증류수 25 mL 을 넣어 1 : 5로 희석하여 저어주면서 1시간 방치 후 pH meter 및 conductivity meter로 측정하였고 유기물은 Tyurin법에 의하였는데 0.5 mm 체를 통과한 시료 1.0 g에 0.068 M (0.4N) 중크롬산칼리 황산혼합 용액 10 mL를 넣어 200°C 전열판 에서 기포발생 후 5분간 반응시킨 후 분해액에 약 150 mL 의 증류수와 5 mL의 85% H3PO4 및 5~6방울의 지시약을 넣고, 0.2M (0.2N) FeSO4(NH4)2SO4 용액으로 적정하여 측 정하였다. T-N은 비색법으로 분석하였는데 토양시료 5 g에 농 황산 25 mL을 넣은 후 분해 촉진체 혼합분말(K2SO4 : CuSO4 = 9 : 1) 5 g을 넣어 400°C에서 4시간 분해한 뒤 증류수로 100 mL를 맞추고, 이 중 1 mL를 시험관에 옮겨 phenol-sodium nitroprusside-EDTA 혼합용액 3 mL를 넣고 37°C에서 5분 간 반응시킨후 phosphate- sodium hypochlorite 혼합액 5 mL를 넣고 잘 흔들어 20분간 30°C에서 항온시킨 후 665 nm에서 비색 정량하였다. 유효인산은 Lancaster법에 의하 였는데 토양시료 5 g에 pH 4.25의 lancaster 침출액 20 mL을 넣은 후 10분간 진탕 침출하여 여과한후 ammonium molybdate 를 발색(청색)시켜 비색 정량하였다. 양이온치환용량(CEC) 은 1M CH3COONH4 (pH 7.0) 50 mL로 12시간동안 포화 시키면서 토양교질에 NH4+을 흡착시킨 후 암모니아성 질소 법으로 정량하였다.
식물체내 산도, SOD 유사활성 및 proline, Flavonoid, polyphenol 함량 분석
식물체내 산도 및 전기전도도 변화는 멸균증류수로 1 : 5 희석한 후 pH meter와 전기전도도 측정기(Orion 4 star pH. Conductivity)를 사용하여 측정하였다. proline 함량 측정은 분광광도계 SHIMADZU UV-Visible 1650PC를 사용하여 toluene과의 발색반응을 통하여 측정하였고 SOD 유사활성 검정은 Marklund & Marklund (1974)의 방법을 변형시켜 분석. 시료를 메탄올로 추출하여 농축한 후 용매 메탄올 1 mL당 1,000 μg로 희석. 시료 희석액 0.2 mL, Tris HCl buffer (50 mM Tris hydroxymethyl aminomethane with 10 mM EDTA, pH 8.5) 2.6 mL, 7.2 mM pyrogallol 0.2 mL를 첨가 하여 25°C에서 10분간 반응시키고 0.1N HCl 0.1 mL로 반 응을 중지시킨 후 반응액 중 산화된 pyrogallol 양을 ELISA reader를 사용하여 420 nm에서 측정 하였다. 총 페놀 함량 은 Folin-Denis 방법을 변형시켜 실시하였는데 시료 1 g을 메탄올 100 mL로 24시간 진탕추출한 후 추출액과 증류수 를 1 : 20 비율로 섞고 희석액의 1/10 볼륨의 Folin-Ciocalteau's phenol reagent를 가하여 혼합한 후 Na2CO3 포화용액 0.2 mL를 가하고 증류수를 첨가하여 2 mL로 만든 후 ELISA reader (Spectra Max 190, Molecular Devices, U.S.)로 725 nm 의 흡광도를 측정한 후 caffeic acid를 이용하여 작성한 표준곡 선으로부터 총 페놀 함량을 산출하였다. 플라보노이드 함량은 총 페놀 분석과 동일한 시료 200 μL에 diethyleneglycol 500 μL를 넣고 1N NaOH 50 μL를 혼합하여 vortexing 한 후 ELISA reader로 420 nm에서 흡광도를 측정. 표준물질로 naringin을 사용하여 만들어진 표준곡선에 대입하여 측정하 였다.
결과 및 고찰
새만금 간척지에서 토양 염농도별 케나프의 생육반응 및 수량성 구명
본 시험에서 사용된 시험포장은 바닷물에서 노출된 후 자 연 방임된 상태로 보존된 토양으로 일반적인 간척지 토양 특성에 따라 토양 pH는 7.5 이상으로 높게 형성되어 있었 고 유기물 함량은 0.32%로 비간척지 토양의 1/10 수준이었 으며 인산 함량도 26~37 mg/kg으로 대조구인 비간척지 토 양에 비해 30% 정도로 아주 낮은 수준을 유지하고 있었다. 토양 EC는 토양 지점에 따라 다르게 나타났는데 고염지는 7.2 dS/m (=0.47%), 중염지는 4.8 dS/m (=0.31%) 이었고 저염지는 2.9 dS/m (=0.19%)로 지점 간 큰 차이가 나타났 다. 시험 전후의 토양 특성을 비교해보면 퇴비 및 비료 투입 으로 시험전후 토양 유기물, 인산 등에 약간의 변화가 있었 으나 변화의 폭은 그리 크지 않았다. 퇴비는 10a당 2,000 kg을 투입하였으나 유기물 함량(OM)이 고염지 포장에서 최대 0.38%로 함유량 증가폭이 최대 0.07%에 그쳐 토양 개선 효과가 크게 나타나지는 않았고 토양내 인산(P2O5) 농도 개선 효과도 최대 10 mg/kg 으로 미미해서 정상적인 상태의 토양 조성에 상당한 시간이 소요될 것으로 예측되었다(Table 4).
Table 4.
The change of physiochemical properties of experiment field in culture period.
간척지 토양의 염농도는 간척후 경과 기간과 숙전화 정도 에 따라 다르게 나타나지만 일반적으로 지하수위의 높이에 따라 다른 양상을 나타낸다. 공시된 시험포장의 시기별 토 양 염농도의 변화는 Table 5와 같은데 작물재배에 의한 염 흡수 및 토양 조성 후 강우 등의 영향에 의한 자연 제염 등 에 의해 시험초기인 4월 보다는 작물 수확기인 10월의 토양 염농도가 대체로 하강하는 경향을 나타내었다. 또한 제염 효율의 차이가 염농도 분포에 따라서 다르게 나타났는데 고 염지 에서는 10.2 → 8.2 dS/m로 19.6% 감소한 반면 중염 지와 저염지 에서는 각각 27.1% (4.8 → 3.5 dS/m)와 24.1% (2.9 → 2.2 dS/m)로 중염지와 저염지에서의 제염 효율이 약간 높게 나타났다. 이는 높은 염농도에 의해 케나프가 생 존하지 못한 고염지에 비해 케나프의 생육이 양호하게 유지 된 저염지와 중염지에서 작물재배에 의한 제염 효과가 더 크게 나타난 것으로 해석되었는데 흡비력이 높은 케나프의 작물특성이 좀 더 크게 반영된 것으로 추측되었다(Data not shown). 시기별 토양 염농도 변화를 보면 4월 토양이 조성 된 상태에서 파종을 통해 본격적인 식물체 생장이 이루어지 는 6월에서 8월 사이의 토양 염농도가 장마 등 강우의 영향 과 식물체 피복 효과 등으로 점차 낮아지다가 비강우기인 10월에 약간 증가하는 것을 볼 수 있었으며 건조한 날씨가 많은 3~4월을 거치면서 염농도가 다시 상승하는 경향을 확 인 할 수 있었다(Table 5).
Table 5.
The change of soil electro-conductivity along culture period (Unit : dS/m).
| Month (2013 year) | April | June | August | October |
|---|---|---|---|---|
| High salinityregion | 10.2 | 9.4 | 7.6 | 8.2 |
| Middle salinityregion | 4.8 | 4.0 | 3.2 | 3.5 |
| Low salinityregion | 2.9 | 1.4 | 1.8 | 2.2 |
| Non-reclaimedregion | 1.2 | 0.8 | 0.8 | 1.0 |
종자의 발아율은 토양 염농도에 의해 크게 영향을 받는 다. 토양 염농도가 높아지면 발아 자체가 영향을 받는 것이 일반적인데 대체적으로 높은 염에 대한 적응성이 큰 것으로 평가되는 작물들도 염농도가 0.5%를 넘어서면 발아율이 급 격히 떨어지는 것이 일반적이다. 여러 작물 들을 대상으로 바닷물을 이용하여 염분농도를 조절하며 종자 발아율과 식 물별 발아 한계농도를 조사한 결과 내염성 정도는 Barnyard grass > Rumex > Sesbania > Festuca > “FL478”, “Pokkali” > Italian Ryegrass > Alfalfa > Ryegrass > Kenaf > Sudan grass > Amaranthus 순이었는데 이와 유사하게 염농도 차 이에 따른 케나프의 발아율을 조사해보면 토양 염농도 4.0 dS/m (=0.26%) 까지는 종자 발아율이 80%를 넘어 염농도 에 의한 영향을 크게 받지 않았으나 토양 염농도가 0.3%를 넘어서게 되면 종자 발아율이 급격히 떨어져서 염농도 5.0 dS/m (=0.32%)에서는 발아율이 17%로 급격히 하락하였고 6.0 dS/m (=0.39%) 에서는 발아율이 채 10%를 넘지 못하 고 9%이었다(Fig. 2). 이상의 결과에서 볼 때 케나프의 발 아 염농도 한계선은 0.3% 정도인 것으로 추산되었으며 토 양 염농도가 0.3%를 넘어서는 토양에서는 직파 보다는 묘 를 육성하여 이식하는 정식 방법을 이용하는 것이 적정 재 식밀도를 유지하는데 유리할 것으로 판단되었다.
Fig. 3은 간척지에서의 케나프의 생장 과정을 기간경과별 온도변화에 따라 해석해 놓은 그림이다. 5월 1일 파종 후 충분한 수분 공급이 이루어지면 약 5일 정도 경과한 후부터 케나프가 본격적으로 발아하는데 이 때 최초로 발아가 시작 되는 평균 외기온도는 약 10~12°C 이며 생육상 변화를 통 해 본격적으로 생장을 시작하는 온도는 15~20°C 정도로 시 기적으로는 5월 15일 전후에 해당된다. 이 후 본격적으로 온도가 상승되는 6월 하순 이후에는 빠른 속도로 생장하게 되는데 평균 온도가 25°C를 넘는 상태를 유지하는 8월 하 순까지 성장패턴이 지속적으로 증가하다가 이후 평균기온 이 떨어지면서 생장 속도가 점차 둔화된 것으로 보아 케나 프는 높은 온도에서 생장이 크게 촉진되는 고온성 작물로 생육 최적 온도는 평균기온 24°C에서 29°C 정도로 평가되 었다(Fig. 3).
Fig. 2.
The germination rate of Kenaf (Hibiscus cannabinus L.) on soil salinity in ‘Saemangeun’reclaimed land.
Fig. 3.
The growth analysis of Kenaf (Hibiscus cannabinus L.) on reclaimed land according to the air temperature (2013).간척지 토양의 염농도에 따른 케나프의 지상부 생육을 비 교해보면 토양 염농도가 6.0 dS/m (=0.39%)를 넘어서게 되 면 파종 30일 후 식물체가 염해를 받아 고사하게 되고 4.0 dS/m (=0.26%) 부터는 토양 염농도와 반비례하여 식물체 생장이 영향을 받게 된다. 전체적으로 초장과 줄기의 평균 직경과 분지수, 엽수 및 잎의 신장 정도가 감소하게 되는데 유의하여 볼 점은 줄기의 직경 감소가 분지수 및 엽수 감소 와 상당히 밀접하게 연관되어 있다는 점이다. 케나프는 주 요 영양소가 잎에 분포하고 있으며 이를 통해 높은 사료가 치 등의 특성이 유지된 것으로 평가되고 있다(Cahilly, 1967; Phillips et al., 1989). 또한 사료가치 이외의 산업 활용 분 야에서도 최대 성장을 통해 많은 수량을 확보하기 위해서는 광합성을 할 수 있는 적정한 선의 잎을 확보하는 것이 필수 적이다. 따라서 잎 분포 비율을 최대한도로 유지하고 많은 양이 수확되도록 유지하는 것이 이용 측면에서는 유리한데 케나프는 줄기직경을 2.6 cm 이상으로 유지할 수 있을 경 우 유의할 수준으로 엽수가 큰 폭으로 증가하고 줄기부분에 대한 상대적 무게비율이 증가하는 결과를 얻을 수 있었다. 이는 잎의 분열을 촉진시킬 수 있는 충분한 생장량 확보가 줄기직경 2.6 cm 이상에서부터 가능하다는 것을 의미하며 파종거리나 파종시기 등 재배기술 개발에 있어서도 개체의 줄기직경을 2.6 cm 이상으로 유도 할 수 있는 재배기술을 만들어내는 것이 중요하다 할 수 있다. 간척지에서 케나프 의 줄기직경을 2.6 cm 이상으로 유지하여 상대적으로 많은 잎 분포비율을 유지시키기 위해서는 토양 염농도가 4.0 dS/m (=0.26%) 이하이어야 한다. 염농도가 5.0 dS/m (=0.32%) 이나 6.0 dS/m (=0.39%) 으로 높아지게 되면 줄기직경이 2.0 cm 이하로 형성되었고 이에 따라 엽수도 20~46% 감소 하였다. 이는 전체적인 수량감소의 요인이 될 뿐만 아니라 생산물의 사료가치를 하락시키는 요인으로 작용 할 수도 있 으므로 케나프 재배는 염농도 4.0 dS/m (=0.26%) 이하의 재배지에서 재배하거나 염농도 4.0 dS/m (=0.26%) 이상의 염농도의 토양에서 재배할 필요가 있을 경우에는 재식거리 를 넓게 유지하는 등의 재배기술 조정을 통하여 줄기 직경 을 2.6 cm 이상으로 유지시키는 것이 중요하였다.
Fig. 4는 토양 염농도 변화에 따른 케나프 식물체의 pH 변화를 나타낸 그림이다. 일반적으로 식물체 내에서 스트레 스에 의해 자유라디칼이 증가하게 되면 식물체는 이를 중화 시키기 위하여 수소이온을 소모하게 되며 이에 따라 pH가 상승하고 전기전도도가 증가하게 된다. 따라서 pH의 급격 한 상승은 식물체 내에서의 스트레스 증가를 의미하기도 하 며 이에 따른 고사주의 증가가 나타나기도 한다(Ahmed et al., 2010; Ruenroengkin et al., 2007). 케나프 식물체의 pH 를 간척지 토양 염농도 별로 분석한 결과 토양 염농도가 4.0 dS/m (=0.26%)까지는 일정 수준을 유지하다가 4.0 dS/m (=0.26%) 이상부터는 급격히 증가하는 경향이 나타나 케나프가 염에 의해 일정 수준 이상의 스트레스를 받는 한계 토양 염농도 는 4.0 dS/m (=0.26%)인 것으로 확인되었다. 이와 유사한 경향을 케나프 식물체 내 SOD 농도 측정에서도 확인할 수 있었는데 SOD (Super Oxide Dismutase)는 대사과정 및 스 트레스 과정에서 생성되는 자유라디칼을 흡수하는 효소의 일종이다. 이 SOD 발현량이 증가한다는 것은 스트레스 증 가에 의해 발생된 자유라디칼을 제거할 필요성이 증가했다 는 것을 의미하기 때문에 SOD 증가 폭이 클수록 식물체가 많은 스트레스를 받는 다는 것을 의미한다. 케나프에 있어 서 SOD 함량은 4.0 dS/m (=0.26%) 염농에서 5.57±0.80으 로 3.0 dS/m (=0.19%)의 5.48±0.80과 큰 차이를 보이지 않 다가 5.0 dS/m (=0.32%) 염농도에서 6.68±0.59로 급격히 증가하게 된다(Fig. 5). 이는 앞의 pH 변화와 유사한 결과로 케나프의 일정 수준 이상의 스트레스를 받는 한계 토양 염농 도는 4.0 dS/m (=0.26%)인 것을 확인 할 수 있었다(Fig. 5).
Fig. 4.
pH Change of Kenaf (Hibiscus cannabinus L.) in Saemangeum reclaimed land at 90days after seeding according to the soil salinity.
Fig. 5.
SOD contents change of Kenaf (Hibiscus cannabinus L.) in Saemangeum reclaimed land at 90days after seeding according to the soil salinity.일반적으로 식물체가 삼투압에서 기인한 osmotic pressure 를 받으면 식물체내에 proline 등의 아미노산을 축적하게 된다(Claussen, 2005; Mafakheri et al., 2010). 따라서 식물 체 내에서 삼투압에 기인하는 스트레스 정도를 확인하기 위 하여 proline의 함량을 측정하게 되는데 케나프에 있어서도 스트레스 한계 염농도라 판단되는 4.0 dS/m (=0.26%) 까지 는 일정 수준을 유지하다가 4.0 dS/m (=0.26%) 이상에서는 농도가 급격히 증가하는 경향을 확인 할 수 있었다(Fig. 6).
Fig. 6.
Proline contents change of Kenaf (Hibiscus cannabinus L.) in Saemangeum reclaimed land at 90days after seeding according to the soil salinity.폴리페놀은 지질의 과산화에 대한 항산화제, 충치 방지, 혈압상승 억제, 혈액 중의 콜레스테롤 상승 억제 등 생체 내 에서 다양한 생리 활성을 나타내는 것으로 알려지면서 천연 물로부터 항산화물질을 추출하려는 연구가 여러 분야에서 이루어지고 있다(Cho et al., 2005; Lee et al., 2005; Lim et al., 2007; Park et al., 2000; Woo et al., 2005). 플라보노이 드 역시 대표적 항산화 성분으로서 세포조직 보호와 세포막 강화 등의 기능을 가진 것으로 확인되고 있는데 두 성분 모 두 생체 방어물질로 분류되는 다양한 물질들의 전구 물질로 서 식물체가 스트레스를 받을 경우 식물체내 플라보노이드 와 폴리페놀 함량이 증가하는 경향이 있다(Birasuren et al., 2013; Kang et al., 2002; Kim et al., 2010; Kim et al., 2012). 케나프에 있어서도 역시 스트레스 증가에 따라 폴리 페놀과 플라보노이드 함량이 점차로 증가하였는데 토양 염 농도가 5.0 dS/m (=0.26%)일 경우 폴리페놀 함량은 195.8± 4.86으로 비간척지 케나프에 비해 1.36배 증가하였고 플라 보노이드 함량도 105.0±4.06으로 53% 증가하였다(Table 7).Table 6
Table 6.
The stem and leaf growth character of Kenaf (Hibiscus cannabinus L.) on soil salinity in‘Saemangeun’reclaimed land.
| Soil salinity | Plant height (cm) | Stem | Leaf | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Average Diameter (cm) | Branching (No.) | Length (cm) | Width (cm) | No. (ea) | Leaf Area Index | ||
| Non-reclaimed region | 384.2 a* | 3.1 a | 145.9 a | 15.4 a | 21.8 a | 196.5 a | 5.24 a |
| 3.0 dS/m (0.19%) | 368.4 ab | 2.9 ab | 142.8 a | 14.6 ab | 21.4 a | 184.2 a | 5.12 a |
| 4.0 dS/m (0.26%) | 308.6 b | 2.6 b | 92.6 b | 15.2 a | 20.6 ab | 146.2 c | 4.35 b |
| 5.0 dS/m (0.32%) | 248.6 c | 2.0 c | 42.8 c | 12.6 b | 17.6 b | 98.6 d | 3.14 c |
| 6.0 dS/m (0.39%) | Cell death at 30 days from seeding | ||||||
Table 7.
Changes of flavonoid and polyphenol contents of Kenaf (Hibiscus cannabinus L.) in Saemangeum reclaimed land at 90days after seeding according to the soil salinity.
케나프의 토양 염농도에 대한 수량성을 분석한 결과가 Fig. 7이다. 케나프 역시 염농도 상승에 따라서 수량 감소를 동반하게 되는데 토양 염농도가 3.0 dS·m-1 (=0.19%)일 경우 10a당 케나프 수량은 8,924 kg이었고 4.0 dS/m (=0.26%)인 경우에는 8,526 kg으로 비간척지에 비해 각각 13%와 19% 하락한 수치이었으나 양 염농도간 차이는 크지 않았다. 그 러나 토양 염농도가 4.0 dS/m (=0.26%)를 넘어서는 경우부 터는 수량 감소폭이 크게 나타났는데 토양 염농도가 5.0 dS/m (=0.32%) 일 경우에는 수량이 5,329 kg으로 비간척지 의 51% 수준을 유지하는데 그쳤으며 토양 염농도 4.0 dS/m (=0.26%)일 때의 수량에 비해서도 38% 감소하는 결과를 나타내었다. 통계분석을 통하여 간척지에서 수량성 감소를 80% 이내로 유지 할 수 있는 토양 염농도를 산출해본 결과 토양 염농도가 4.2 dS/m 이내로 유지될 경우 케나프의 생산 성은 80% 이상을 유지할 수 있었다(Fig.7).
적 요
우수한 사료자원으로 평가되는 케나프의 생산단가를 낮 추기 위하여 새만금 간척지 시험포에서 염농도 단계별 생육 및 수량을 관찰한 결과 케나프는 중·상정도의 내염성을 보 유한 작물로 평가할 수 있으며 충분한 제염이 이루어진다고 하면 간척지에서의 재배 가능성도 충분할 것으로 평가할 수 있었다. 염농도별 케나프의 발아력을 조사한 결과 토양 염 농도가 4.0 dS/m (=0.26%) 일 때 84%이던 케나프 발아율 이 5.0 dS/m (=0.32%) 에서는 18%로 급격히 떨어졌으며 6.0 dS/m (=0.39%) 에서는 발아율이 10%를 넘지 못하였다. 또한 생육 상황도 토양 염농도에 비례하여 급격히 떨어졌는 데 케나프는 줄기직경을 2.6 cm 이상으로 유지할 수 있을 경우 엽수가 유의할 수준으로 늘어나고 줄기부분에 대한 상 대적 무게비율이 증가하는 결과를 얻을 수 있었다. 이는 잎 의 분열을 촉진시킬 수 있는 충분한 생장량 확보가 줄기직 경 2.6 cm 이상에서부터 가능하다는 것을 의미하는데 새만 금에서는 토양 염농도 4.0 dS/m (=0.26%) 이하에서는 케나 프의 줄기직경을 2.6 cm 이상으로 유지하는 것이 가능하였 으나 염농도가 5.0 dS/m (=0.32%)를 넘어서게 되면 줄기직 경이 2.0 cm 이하로 엽수도 20~46% 감소하였다. 생육장해 는 파종 후 1개월 경과부터 본격적으로 나타나기 시작하였 는데 엽 정단이 고사하고 주변 잎 들이 급격하게 황화 낙엽 되는 현상이 발생하였다. 케나프의 토양 염농도에 대한 수 량성을 분석한 결과 토양 염농도 4.0 dS/m (=0.26%) 까지 는 비간척지에 비해 수량이 최대 19% 하락하였으나 염농도간 차이는 크지 않았다. 그러나 토양 염농도가 4.0 dS/m (=0.26%) 를 넘어서는 5.0 dS/m (=0.32%) 에서는 비간척지의 51% 수준을 유지하는데 그쳤으며 토양 염농도 4.0 dS/m (=0.26%) 일 때의 수량에 비해서도 38% 감소하였다. 통계분석을 통 하여 간척지에서 수량성 감소를 80% 이내로 유지 할 수 있 는 토양 염농도를 산출해본 결과 토양 염농도가 4.2 dS/m 이내로 유지될 경우 케나프의 생산성은 80% 이상을 유지할 수 있었다.
