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절화 장미는 연중 재배되고 있는 작물로 2018년 농식품수출정보에 따르면, 전체 절화류 중 장미의 출하량은 약 29%이며, 그 중 스프레이 절화 장미는 대부분 수출용으로 사용되고 있다(KITA, 2019). 국내 절화의 주요 수출국은 일본으로 전체 수출의 99%를 차지하고 있으며 최근에는 중국, 에티오피아 등으로 소량 수출되고 있다(KITA, 2019). 국내에서 절화 장미는 주로 시설재배를 통해 연중 생산되고 부적합한 재배환경 및 재배시설은 장미의 다양한 생리장해를 유발하고 생산량에 직접적인 영향을 줄 수 있다(Kim and Lieth, 2012; Seo and Kim, 2013). 재배는 주로 유리온실과 PE 비닐하우스에서 이루어지며, 시설 내 가장 중요한 환경 요인은 광, 온도 및 습도라고 하였다(Cheong et al., 2012). 특히, 온도는 절화 장미의 블라인드 현상을 초래하여 기형화를 생산할 수 있고(Seo and Kim, 2013), 절화의 수량과 절화장 및 화소수, 꽃의 크기와 화색 등 품질에 영향을 미치는 것으로 보고되었다(De Vries et al., 1982). 또한, 시설 내 온도와 습도는 잿빛곰팡이와 같은 병 발생에 영향을 미치며(Mortensen 2000; Lee et al., 2016), 고습도 환경은 수확 후 꽃목굽음, 꽃잎 탈리 및 위조 등 노화현상을 다소 발생시켜 절화수명을 단축 시키는 것으로 연구되었다(Fanourakis et al., 2012). 이와 같이 상품성 있는 절화를 생산하기 위해서 시설의 환경관리가 중요하며, 장미 재배 시 시설 내 환경은 수확 후 절화수명 및 품질에 영향을 미치는 것으로 알려져있다(Lee et al., 2004). 절화 장미의 재배환경에 대한 연구는 겨울철(Yeon and Kim, 2017)과 여름철(Yeon and Kim, 2016) 재배환경특성과 절화수명에 관한 연구가 이루어졌으며, 대부분의 연구는 스탠다드 장미 중심으로 진행되었다.

스프레이 장미의 여러 품종 중 Rosa hybrida L. ‘Lovely Lydia’는 한 줄기에 5 ‑ 6개 이상의 봉오리와 선명한 자색을 가지고 있어 일본에서 인기가 많은 주 수출 품종으로 보고되었다(Oh et al., 2017). 스프레이 타입인 ‘Lovely Lydia’는 수확 후 수분공급이 이루어지지 않으면, 소화경에서 꽃목굽이 많이 발생하여 품질 및 관상가치가 저하된다고 알려져있다(Oh et al., 2018). 이를 해결 하기 위해 재배환경을 분석하고 수확 후 전처리(Oh et al., 2018), 수송 환경(Oh et al., 2017)을 분석하는 등 여러 연구가 이루어졌으나, 스프레이 절화 장미 ‘Lovely Lydia’의 재배환경 연구는 겨울철 제습기 설치에 따른 재배환경 변화 및 수확 후 품질에 관리에 관한 연구만 이루어졌다(Lim et al., 2017). 절화 장미는 시설 내에서 연중 생산되는 작물이기 때문에 사계절 동안 재배환경을 파악하여 고품질의 장미를 생산하기 위한 연구가 필요한 실정이다. 따라서, 본 연구는 스프레이 절화 장미 ‘Lovely Lydia’의 수출 상품 생산성 향상을 위하여 계절에 따른 재배환경과 그에 따른 생육 특성과 절화수명 및 품질을 분석하여 우수한 품질을 유지 할 수 있는 환경을 제시하고자 수행하였다.

재료 및 방법

공시재료

공시재료는 2015년 8월부터 2016년 5월까지 전라북도 장수 지역에 위치한 스프레이 절화 장미 ‘Lovely Lydia’(Rosa hybrida L. ‘Lovely Lydia’)를 재배하는 벤로형의 유리온실 농가에서 여름(2015년 8월), 가을(2015년 11월), 겨울(2016년 2월), 봄(2016년 5월)에 수확하여 사용하였다. 절화 장미는 수출용 수확 단계인 겉잎이 벌어지기 시작한 상태의 꽃을 채화하였다(Fig. 1). 채화한 절화 장미는 수확 직후 수돗물에 물올림하였다.

Fig. 1.

Apperance of Rosa hybrida L. ‘Lovely Lydia’ at harvest (left, front view; right, top view).

계절에 따른 재배환경 분석

계절에 따른 재배환경 조사를 위해 데이터로거(WatchDog 1450, Spectrum Technologies Inc., USA)를 설치하여 30분 간격으로 온도와 습도를 측정하였다. 또한, 측정된 온도와 습도를 이용하여 포화수증기압차(vapor pressure deficit, VPD)를 계산하였다. 재배환경 데이터는 일평균, 일최고, 일최저 값을 조사한 다음 월평균 값으로 계산하였다.

모의수송환경 적용 및 계절에 따른 초기 생육 특성과 품질 분석

각 계절마다 농가에서 수확 한 절화 장미는 수돗물에서 물올림 상태로 단국대학교 화훼원예학 실험실로 이동하여 모의수송환경 적용 후 절화 특성 및 품질 조사를 실시하였다. 모의수송환경은 Lee and Lee(2015)의 연구에 따라, 채화 후 일본 현지 도착까지 저온 수송 기간을 고려하여 48시간 동안 5°C 저온고에 저온저장하였으며, 일본 현지 도착 후 검역 과정을 적용하기 위해 상온에서 12시간 노출하였다. 그 후, 경매장 시점인 수확 후 4일에 절화 장미의 특성과 품질 조사를 진행하였다. 절화의 특성은 농가별로 30본을 임의로 선별하여 절화의 총 장, 상ㆍ하부 줄기 직경, 생체중, 화소 수, 화폭을 측정하였다. 절화의 생육 특성 조사가 끝난 후 45cm로 재절단하고 하위 15cm 잎을 제거하여 500mL의 증류수가 담긴 삼각플라스크에 꽂아 6반복으로 24시간마다 품질 조사를 실시하였다. 품질은 절화수명 및 노화양상, 생체중, 흡수량, 수분균형, 잎의 명ㆍ암 상태에 따른 기공의 크기 변화율을 조사하였다. 절화수명은 장미의 대표적 노화 현상인 청변화(blueing), 꽃목굽음(bent neck), 손상(damage), 위조 현상(wilting) 중 한가지 이상의 증상이 발견되어 더 이상 관상가치가 없는 시점을 절화수명으로 정하여 일수를 계산하였다. 꽃목굽음은 10° 이상 아래로 굽었을 때 절화수명 종료시점으로 판단하였으며, 위조는 손으로 만져보았을 때 수분감이 느껴지지 않거나, 50% 이상 위조 되었을 때로 판단하였다. 또한, 각 농가별 절화 장미에 발생하는 노화 양상을 조사하여 백분율로 나타내었다. 잎의 기공은 기공전용 관찰 키트(SUMP, Kenis, Japan)를 이용하여 잎을 본 떠 관찰하였다. 실험 첫날인 수확 후 4일에 조사하였으며, 25 ± 3°C 상온인 공간에서 12시간 암상태 처리하여 잎을 본 뜬 후 1시간 명상태 처리하여 잎을 본 떠 조사하였다. 잎을 본 뜬 것은 광학현미경(CX 31, Olympus, Japan) 400배율에서 관찰하였으며, image J 프로그램을 이용하여 공변세포를 제외한 기공의 크기를 암상태는 닫힌기공, 명상태는 열린기공의 너비와 길이를 측정하여 면적을 계산하였다. 기공의 면적은 타원형 넓이 구하기 공식에 대입하여 계산 후, 암상태를 기준으로 명상태에서 변화된 기공의 크기를 변화율로 계산하였다

통계분석

절화 장미는 데이터로거를 설치 한 구역 중심으로 수확 한 30본에 대하여 생육특성을 조사하였다. 또한, 실험실 내 품질 조사 시 6반복으로 임의로 배치하여 조사하였다. 재배환경과 품질 조사 후 통계분석은 SAS 프로그램(SAS 9.0, SAS institute Inc., USA)을 이용하여 ANOVA(analysis of variance)분석을 실시하였으며, 처리간의 유의성 검정은 Duncan의 다중검정 p ≤ 0.05 수준에서 분석하였다.

결과 및 고찰

계절에 따른 재배환경 분석

2015년 8월 여름부터 2016년 5월 봄까지 재배환경을 분석한 결과(Table 1), 절화 장미 재배 시 계절에 따른 평균 온도는 여름 24.87°C, 가을 22.15°C, 겨울 20.63°C, 봄 22.91°C 조사되었다. 이는 절화 장미 재배 시 적정 온도로 여름은 외부 기온이 높기 때문에 시설 내 온도가 다른 계절보다 가장 높았으며, 가을과 봄은 온도가 유사한 것으로 나타났다. 각 계절의 최고 온도를 조사한 결과, 여름과 봄은 통계적으로 유의적 차이가 없었으며, 최저 온도는 계절별로 최저 17.53‑19.82°C로 온도관리가 적절하게 된 것으로 판단된다. 절화 장미 재배 시 온도는 수확량과 총 장, 화소 수, 꽃잎 수 등 품질을 좌우하는 주요 요인으로 적정 주간온도 범위는 24 ‑ 27°C, 야간온도는 15 ‑ 18°C로 보고되었다(aT, 2005). 습도는 평균 73.92 ‑ 79.92%로 나타났으며, 여름 장미 재배 농가의 상대습도는 75.7 ‑ 81.3%로 보고된 것(Yeon and Kim, 2016) 같이 본 논문의 여름철 평균 상대습도도 76.86%로 조사되었다. 농가에서는 여름 온도조절을 위해 미스트처리로 시설 내 온도를 낮추는 경우가 있는데 이는 과도한 습도로 인해 수확 후 품질 저하에 영향을 미치는 것으로 나타났다(Chon et al., 2013). 본 연구 결과에서 농가의 온도 관리를 분석한 결과, 평균 온도는 적절한 관리를 한 것으로 판단되었으나 여름의 높은 기온으로 인해 최고 온도가 32.42°C로 상승하여 미스트 처리를 통해 시설의 온도 관리를한 것으로 조사되었다. 이로 인해 여름 최고 습도는 90.91%로 다른 계절에 비해 유의적으로 높은 것으로 조사되었다. Fanourakis et al.(2012)에 따르면, 시설 내 고습도 환경에서 자란 절화 장미는 수확 후 노화가 촉진되어 절화수명이 단축되고 품질 저하가 발생한다고 보고하였으며, 절화 장미 재배 시 과도한 습도로 인한 품질 하락이 없도록 제습기 및 환기시스템을 이용하여(Lim et al., 2017) 적정 습도 유지가 필요할 것으로 판단된다.

Table 1. Environmental characteristics of the greenhouse by seaseon for cut Rosa hybrida L. 'Lovely Lydia'

온도와 습도 값을 이용하여 재배 시설 내 VPD를 분석한 결과(Table 1), VPD는 평균 0.61 ‑ 0.87 kPa로 나타났으며, 여름철과 봄철은 통계적으로 유의차가 나타나지 않았다. 일일 VPD 편차가 클수록 절화 장미 재배 시 증산작용을 촉진시켜 수분손실을 유발하고 생육을 저해하기 때문에(In et al., 2016; Oh et al., 2017) 적정한 VPD를 유지 하기 위해서 고온, 저습도의 환경과 고습도의 환경을 피할 수 있도록 조성해야한다. 여름과 봄의 VPD 차이는 비슷하고 다른 두 계절에 비해 통계적으로 유의차있게 나타났으나, 여름철 기온으로 인해 평균온도가 가장 높고 이를 낮추기 위해 미스트 처리로 습도가 다른 계절에 비해 높아서 절화의 품질 및 최종 수명에 영향을 미친 것으로 판단된다. 또한, 여름철의 최저 온도가 19.82°C로 야간 적정온도인 15 ‑ 18°C보다 크게 나타나서 절화의 초기 생육 특성 및 품질 저하에 영향을 미친것으로 판단된다.

계절에 따른 초기 생육 특성 및 품질 분석

스프레이 절화 장미 ‘Lovely Lydia’의 계절별 절화의 생육 특성을 조사한 결과(Table 2), 절화의 총 장, 줄기 상·하부 직경, 생체중, 소화 수는 계절에 따라 영향을 많이 받는 것으로 조사되었으며, 초장은 봄에 수확한 절화 장미가 92.40cm 로 다른 계절보다 긴 것으로 조사되었다. 스프레이 절화 장미 ‘Lovely Lydia’ 품종은 길이가 길고, 선명한 분홍빛을 가지고 있어 일본에서 인기가 있는 수출 주력 품목 중 하나이다(Oh et al., 2018). 일본으로 수출 시 60cm 이상이면 1등급으로 분류하여 수출이 되고있으며(aT, 2005) 봄에 수확 한 장미는 초장이 길어 품질이 우수한 것으로 판단된다. 이와 같이 스프레이 타입 절화의 수출 상품성 증진을 위해서는 절화장이 길고, 소화수가 많아야 하는데(Cheong et al., 2012) 계절별로 조사한 결과 절화 장미 ‘Lovely Lydia’의 총 장이 여름 및 겨울에 다소 짧게 나타났으며, 특히, 소화수가 여름에 7.8개로 다른계절 보다 1 ‑ 2개 적게 있는것으로 나타났다. 또한, 줄기 하부 두께를 조사한 결과 다른 계절에 비해 다소 작게 나타나서 여름에 수확 한 절화 장미 ‘Lovely Lydia’는 전체적으로 볼륨이 작으며, 생체중도 통계적으로 유의하게 적게 나타나 봄, 가을, 겨울에 수확 한 절화 장미에 비해 품질이 좋지 않은 것으로 판단된다. 여름철 30°C 이상의 고온이 되면 호흡으로 인해 소모되는 동화산물이 많아져서 꽃이 적어지고 꽃잎수가 퇴색되고 전체적으로 수량은 많아지지만 품질이 떨어지게 된다(RDA, 2017). 또한, 재배기간 중 온도가 높아지면 생장이 가속화되어 조직이 연해지기 때문에 품질 유지 기간이 짧아지는 것으로 보고되어(aT, 2005) 본 연구결과와 일치하였다.

Table 2. Morphological characteristics by season of cut Rosa hybrida L. 'Lovely Lydia'

수확 후 절화의 품질을 조사한 결과(Table 3), 여름에 수확 한 절화 장미의 절화수명은 4.6일로 수명이 가장 길게 조사된 봄에 비해 약 4일 이상 줄어든 것으로 나타났으며, 여름에 비해 겨울, 봄으로 갈수록 절화수명이 점차 연장되어 Ahn and Park(1996)의 연구결과와 일치하였다. 노화양상으로 나타나는 청색화 현상 및 꽃목굽음도 여름철에는 각각 100%로 빈도 발생이 높았다. 여름은 일최고 온도와 고습도로 인해 절화 장미의 호흡이 증가되고 수분 흡수가 어려워 에너지 소모가 많이 일어나기 때문에 당과 단백질이 저하되고, pH 변화를 촉진시켜(Kim and Lee, 2002) 청변화가 다른 계절에 비해 많이 나타난 것으로 판단되었다. 또한, 여름 재배환경은 유의적으로 다른 계절보다 일최고 습도가 높았으며, 고습도는 절화 장미의 수확 후 꽃목굽음을 유발하여 절화수명 단축에 영향을 미치는 것으로 보고되었다(Fanourakis et al., 2012). 생체중변화율, 수분흡수량 및 수분균형을 조사한 결과(Fig. 2), 절화수명이 다소 연장되었던 봄에 수확 한 절화 장미는 다른 계절보다 생체중변화율이 적은 것으로 나타났으며 실험 3일까지 같은 양상으로 조사되었다(Fig. 2A). 이는 봄에 수확한 절화 장미의 수분흡수량이 높아짐에 따라 절화의 팽압이 증대하면서 절화 내 지지력이 커지고 꽃목 또한 단단해져 생체중변화율이 적고 절화수명 연장에 영향을 미친 것으로 판단된다(Fig. 2A and 2B). 그러나, 여름에 수확한 절화 장미는 다른 계절보다 수분흡수량이 다소 낮은 것으로 조사되었으며(Fig. 2B), 재배환경 조사 시 일최고 습도가 다른 계절보다 유의적으로 높게 나타난 것과 관련이 있는 것으로 판단된다. 계절에 따른 수분균형을 조사한 결과(Fig. 2C), 겨울철 절화 장미의 수분균형은 실험 5일 이후 ‘0’ 이하로 떨어지는 것으로 나타났으며, 이는 노화양상이 보이기 시작하는 시기로 조사되었다. 여름에 수확 한 절화 장미의 수분균형은 실험 3일과 4일 사이에 수분균형이 ‘0’ 이하로 떨어져 노화양상이 시작되자마자 바로 꽃목굽음과 청색화로 절화수명이 종료된 것으로 조사되었고, 봄은 겨울과 마찬가지로 실험 5일 이후 수분균형이 떨어졌다. 계절별로 명과 암상태에 따라 실험 첫 날 절화 장미의 기공의 크기 변화율 조사한 결과(Fig. 3), 절화수명이 다소 길었던 봄의 기공 크기변화율이 다른 계절보다 큰 것으로 조사되었으며, 이를 통해 봄에 수확한 절화 장미는 명과 암상태에 따라 기공 개폐 조절이 잘 이루어지는 것으로 판단된다. 그러나, 이와 반대로 절화수명이 짧았던 여름의 절화 장미는 기공 크기 변화율이 가장 작았으며 이는 여름의 재배환경의 고습도와 관련이 있는 것으로 판단된다. 효과적인 기공 개폐 조절은 광합성을 하는 동안에 수분 이용 효율을 최적화하고, 수분이 부족할 때 식물 체내의 건조를 막기 때문에 생육에 직접적인 영향을 미친다(Wang et al., 2014). 여름 고온기에 농가는 미스트 처리를 하며, 미스트 처리는 온도를 낮춤과 동시에 고습한 환경을 조성한다. 이러한 환경은 기공이 열리지 않고 닫혀있어 식물체 내의 증산작용 및 가스교환에 부정적인 영향을 미쳐 수분스트레스를 유도하고 수확 후 품질 저하를 유도하는것으로 보고되어졌다(In et al., 2010). 또한, 절화 장미는 수분에 민감한 작물로 식물체 내의 수분함량에 따라 노화 현상을 야기하는것으로 연구되었다(In et al., 2016). 활발한 기공 개폐는 절화 장미의 증산작용에 영향을 미쳐 수분흡수 증가 및 수분균형 유지에 효과적이기 때문에(Lim et al., 2017) 절화수명 연장에 효과적인 것으로 판단된다.

Table 3. Vase life and type of senescence by harvest season on cut Rosa hybrida L. 'Lovely Lydia'

Fig. 2.

Fresh weight (A), water uptake (B), and water balance (C) by season of cut Rosa hybrida L. ‘Lovely Lydia’ after harvesting. Vertical bars indicate the standard error (n = 6).

Fig. 3.

Ratio of stomatal size in the light and the dark conditions of cut Rosa hybrida L. ‘Lovely Lydia’ roses. Stomatal size was measured on the abaxial surface of leaves 4 days after harvest. Vertical bars indicate the standard error (n = 3). Values with different letters on the bar are significantly different (p ≤ 0.05) by Duncan’s multiple range test.

따라서, 장미는 부적합한 재배환경에서 받은 스트레스로 인해 수확 후 꽃목굽음이나 위조 등 다양한 생리적 장해가 발생하는 것으로 보고되었고(Yeon and Kim, 2016), 다른 계절 보다 여름철 고온으로 인해 생육과 품질이 떨어지는 등 장해를 입는다고 하였다(Chon et al., 2013). 본 연구 결과, 여름과 같이 고온다습한 환경에서 재배된 절화 장미는 수확 후 수분흡수가 저해되고, 빠른 기간내에 수분균형이 ‘0’이하로 떨어져 품질 저하에 영향을 받는 것으로 나타났다. 절화는 수확 후에도 원활한 수분공급이 어려울 시 수분균형이 하락하는 것으로 보고되어졌다(Oh et al., 2017). 또한, 본 연구에서 여름에 수확한 절화 장미의 암과 명상태에 따른 기공크기변화율 조사 결과, 다른 계절보다 여름에 기공변화율이 작았으며 이는 기공의 개폐가 잘 이루어지지 않아 증산작용이 원활하지 못한 것으로 판단된다. 수분균형의 하락은 증산량이 수분흡수량보다 많기 때문에 발생한 것으로 개체 내 생리활성의 감소로 인해 에너지 소모가 증가하여 절화수명이 짧아 지는 것으로 연구되었다(Oh et al., 2018). 위와 같이 재배 환경에 따라 절화 장미는 수확 후에도 품질에도 영향을 미치기 때문에 고품질의 절화가 생산되고 소비자 단계까지 품질이 우수하게 유지될 수 있도록 재배 시 적정한 생육환경을 유지가 필요한 것으로 판단된다. 또한, 이를 위해 절화 장미 재배 시 고온 다습한 환경을 제어할 수 있는 제습기와 환기시설 등의 환경 제어 기기를 이용하여 여름에 농가의 재배환경 조절이 필요할 것으로 판단된다.