서 언
고추(Capsicum annuum L.)는 고온성 작물로 우리나라 주요 조미채소 중 국산 선호도가 가장 높으며, 우리나라 고추 소비량은 일인당 연간 2.0-2.5kg으로 주요 고추 소비국인 헝가리 200g, 미국 50g, 일본 20g과 비교하여 평균 40-100배 수준으로 세계에서 가장 많이 고추를 소비하고 있다(Park et al., 2000). 2011년 우리나라의 고추 재배면적은 전체 채소면적의 16%인 42,574ha로 1996년에 비해 절반 수준에도 미치지 못하고 있다(MIFAFF, 2012). 고추 재배면적 감소에 따른 고추의 안정생산과 생산성 증대를 위해 고추 비가림재배 기술이 도입되었다.
고추 비가림 재배는 강우 차단에 의한 병해충 발생 억제 및 양·수분 조절의 용이성, 조기 정식 및 재배기간 연장 등으로 고추 생산성을 크게 높일 수 있다. 고추 비가림 재배 시 재배법(Lee et al., 2014), 시비량, 바이러스(Green and Kim, 1991; Lee et al., 2004) 등의 연구가 진행되었다.
본 연구는 고추 논 비가림 안정생산 재배기술 확립 하고자 고추 논재배 시 비가림 형태가 생육 및 품질에 미치는 영향을 구명코자 실시하였다.
재료 및 방법
고추 논재배 시 비가림 형태가 생육 및 품질에 미치는 영향을 구명코자 2012년 5월 6일 ‘금마루(몬산토코리아주식회사, 대한민국)’ 품종을 충청북도 괴산군 사리면 농가 포장에 정식하였으며, 7월 23일부터 9월 27일까지 8회에 걸쳐 고추를 수확하였다. 농가 포장은 배수가 양호한 논이었으며, 2012년 처음으로 밭으로 사용하는 포장이었다. 비가림 형태는 ① 노지재배(Control), ② 간이비가림 2줄재배(2R), ③ 간이비가림 4줄재배(4R) ④ 고추비가림 하우스(House) 등 4처리를 하였다. 2R은 ∮25mm 펜타이트 파이프를 5.5m 길이로 잘라 두께 0.07mm의 비닐을 덮어 고정하여 간이 비가림 시설을 만들었다. 2R 폭은 2m, 측고는 1.8m이었으며, 파이프와 파이프를 2m 간격으로 설치하였으며, 길이는 60m이었다. 고추를 2줄로 재배하였다. 4R은 ∮25mm 펜타이트 파이프를 9.0m 길이로 잘라 간이비가림 시설에 두께 0.07mm의 비닐을 씌웠다. 4R 폭은 4m, 측고는 1.8m이었으며, 파이프와 파이프를 2m 간격으로 설치하였다. 길이는 60m이었다. 고추를 4줄로 재배하였다 2R과 4R의 측창은 별도로 설치하지 않고 하우스 상부만 비가림이 되도록 하였다. House는 폭 7.0m, 측고 2.2m, 동고 3.5m, 길이 60m의 완전한 형태의 하우스를 설치하였다. 측창개폐기를 설치하여 정식 직후 온도가 낮거나 비가 올 때 작동케 하였다. 재배형태는 1줄재배 하였으며, 재식밀도는 100 × 40cm(2,500주/10a)로 하였다. 시험구 배치는 난괴법 3반복으로 하였으며, 15주를 한 반복으로 하였다. 적숙과를 수확하여 시험재료로 사용하였다. 고추 재배관리는 관행재배법을 따랐다.
Capsaicin 및 dihydrocapsaicin 함량은 Attuquayefio and Buckle(1987)의 방법을 변형하여 고추 건조 분말 시료 1g에 methanol 40mL를 가하여 homogenizer로 2분동안 균질화 시킨 다음 100mL mass flask에 깔때기를 놓고 Whatman filter paper(Whatman No. 2, Whatman International Ltd., Maidstone, UK)로 여과 후 methanol로 정용하였다. 여과한 시료 1mL를 0.45μm membrane filter를 통과시킨 후 HPLC(Perkinelmer Flexar system, Perkinelmer, USA)로 분석하였다. Luna 5μ C18 100A column(250 × 4.6mm)과 Fluorescence detector(Ex λ 280nm, Em λ 320nm)를 사용하였다. Mobile phase는 acetonitrile:water:glacial acetic acid(60:39:1, v/v/v)이었으며, flow rate는 1.0mgㆍmin-1이었다. 성분 분석용 standard는 capsaicin(CAS NO. 404-86-4, Sigma-Aldrich Co. St. Louis, MO, USA), dihydrocapsaicin(CAS NO. 19408-84-5, Sigma-Aldrich Co. St. Louis, MO, USA)이었으며, 표준품의 농도를 5-, 10-, 30-, 50-, 100mgㆍL-1으로 하여 검량선을 작성하였다. 그 밖에 사용된 시약은 JT. Baker (Phillipsburg, NJ, USA)로부터 HPLC 등급의 시약을 사용하였다.
고추의 붉은 색소는 ASTA(1986)의 방법으로 측정하였다. 즉, 고추 분말시료 0.1g에 acetone 100mL를 가하여 암상태의 실온에서 16시간동안 추출하였다. 그 후 추출물을 Whatman filter paper(Whatman No. 2, Whatman International Ltd., Maidstone, UK)로 여과하여 460nm에서 흡광도를 microplate spectrophotometer(Spectramax plus 384, Sunnyvale, USA)로 측정하였다. ASTA 값은 계산식에 의해 산출하였다.
결과 및 고찰
생육특성
고추 논재배 시 비가림 형태에 따른 초장은 House에서 163cm로 가장 컸으며, 2R, 4R, 대조구간에는 통계적인 유의성은 인정되지 않았다(Table 1). 대조구, 2R, 4R의 처리간 주경장은 19.7-20.3cm로 유의적인 차이가 없었으나, House 처리의 주경장은 17.0cm로 위의 3처리와 비교하여 유의적으로 낮은 값을 나타내었다. 분지수는 처리에 따라 10.0-10.7개로 처리간에 차이를 나타내지 않았으며, 엽장과 엽폭은 2R, 4R, House가 우수하여 대조구와 통계적인 유의성을 나타냈다. 노지재배보다 House, 2R, 4R 처리에서 생육이 좋았던 것은 생육 초기에 냉기를 막을 수 있었고, House는 전 생육기간동안 노지재배보다 0.4-1.9°C높아 생육이 촉진된 것으로 생각된다(Fig. 1).
고추의 과장은 대조구가 15.5cm로 가장 길었고, 2R 처리에서 가장 작았다(Table 2). 과경은 처리에 따라 1.8-2.1cm의 분포를 나타내 처리간에 차이를 나타내지 않았다. 주당 생과중은 House가 723g으로 가장 무거웠으며, 4R > 2R > 대조구 순으로 무거웠다. 주당 과수는 House > 4R > 대조구 > 2R순이었고, 평균 과중은 2R, 4R, House가 16.0-16.1g을 나타냈으며, 대조구 13.3g과 통계적인 유의성을 나타냈다. 토양수분 등 다른 환경 등은 동일하게 관리하며 재배하였기에 때문에 과실특성이 완전한 비가림 형태일수록 우수한 것은 정식 직후 초기 지온과 실내 온도가 높아 활착이 양호하며 초기 생육이 촉진되고, 고온성 작물인 고추가 생육 후기까지 온도 영향을 미쳐 고추의 생육이 왕성했기 때문이라고 생각된다.
수량특성
생과중은 House에서 1,808kg·10a-1로 가장 우수하였고, 4R > 2R, 대조구순이었다(Table 3). 건과중도 생과중과 같은 경향이었으며 House에서 388kg·10a-1로 가장 많았고 대조구에서 263kg·10a-1로 가장 적었다. An et al.(2006)도 고추 터널재배 시 노지재배보다 건고추 수량이 증가한다고 보고하였다. 이와 같이 비가림재배(House, 4R, 2R)는 6월 중순까지 노지보다 0.4-1.9°C 높아(Fig. 1) 고추의 초기 생육을 촉진하고, 생육기간동안 높은 온도를 유지할 수 있어 대조구에 비해 47-9%의 수량이 증가한 것으로 생각된다. 특히, 고추의 생육 적온은 25-28°C인데, 본 실험에서 각 처리구별 평균 온도를 계측한 결과 House 처리에서 House내 온도는 고추 생육 최기인 5월하순부터 6월 중순까지 노지재배보다 0.4-1.9°C 높았다. 온도 상승에 따라 정식 후 활착이 촉진되고, 꽃가루의 발아 및 신장 적온 범위인 20-25°C의 범위에 있어 화아 분화와 결실에 긍정적인 영향을 주어 수량이 증가된 것으로 생각된다. Kim et al.(2005)은 고추 시설재배 시 광, 온도, 토양 수분을 적합하게 관리하면 착과율을 50-60% 증대 시킬수 있다고 보고하였다. 처리에 따른 건물율은 2R 처리에서 21.8%로 가장 높았고, House에서 19.1%로 가장 낮았다.
건과중은 고추 수확시기에 관계없이 House에서 가장 우수하였으며, 대조구에서 가장 낮았다(Fig. 2). 수확시기와 처리에 따른 건과중은 4차 수확 시 모든 처리에서 가장 우수하였으며, 1차와 8차 수확 시 가장 적었다. 고추는 생육하면서 지속적으로 분지하고 착생하는 특성이 있어 수확 초에서 말기까지 4-6회 또는 그 이상에 걸쳐 계속적으로 수확하여야 한다(Chung et al., 2002). 고추는 중일식물이면서 무한화서 식물로서 생육에 적당한 온도 조건만 되면 영양생장과 생식생장이 동시에 일어나기 때문에 수확시기에 수량의 차이가 있는 것으로 생각된다.
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Fig. 2. Seasonal changes of dry weight of harvested red pepper according to different rain-shelter types (Vertical bar means standard error) (n = 15). | |
Capsaicinoids 함량
고추의 capsainoids 함량은 주로 capsaicin과 dihydrocapsaicin으로 구성되어 있으며, capsaicin과 dihydrocapsaicin의 비율은 56:44로 큰 변동 없이 유지된다(Lee and Cho, 1971). 우리나라 고춧가루의 capsaicinoids 함량은 40품종 중 85% 이상이 100mg·100g-1 수준 미만이라고 하였다(Kim et al., 2002). 고추의 capsaicinoids 함량은 노지재배에서 44.03mg·100g-1으로 가장 높았고, House에서 32.51mg·100g-1으로 가장 낮았다(Fig. 3). 고추의 capsaicin 함량은 100.27-261.54mg%, dihydrocapsaicin 함량은 51.01-84.58mg% 범위였고 capsaicinoids 함량은 11개 지역에서 200mg% 이상의 함량을 보였다(Hwang et al., 2011).
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Fig. 3. Characteristics of capsaicin and dihydrocapsaicin of dried red pepper according to different rain-shelter types (Vertical bar means standard error) (n = 15). | |
이처럼 고추의 총 capsaicin 함량은 같은 품종이라도 재배지역(Hwang et al., 2011), 재배방법(Joo and Lee, 2010)과 건조방법(Lee et al., 2014a; Lee et al., 2014b)에 따라 차이가 있다. Lim et al.(2007)도 capsaicinoids 함량은 정식기에 따라 일정한 경향이 없었으며, 노지재배보다는 비가림재배에서 낮은 경향이었다. 본 연구에서도 선행 연구(Joo and Lee, 2010; Lim et al., 2007)와 같이 완전한 비가림 재배 형태를 갖출수록 고추 capsaicinoids 함량은 감소하는 것으로 나타났다.
ASTA 값
ASTA 값은 미국 양념협회(America Spice Trade Association)에서 정한 고춧가루의 품질기준으로 미국 등 국제사회에서 고춧가루의 색을 평가하는 객관적 단위로 사용되고 있다. ASTA 값이 높아질수록 lutein, α-carotene은 감소하고, capsanthin, zeaxanthin, β-cryptocanthin 및 β-carotene은 증가하는데, capsanthin > β-carotene > zeaxanthin 순으로 크게 증가한다. 고추 비가림 형태에 따른 ASTA 값은 하우스가 27.4로 가장 높았고, 4R에서 17.8로 가장 낮았다(Table 4). Choi et al.(2000)과 Ku et al.(2001)은 고춧가루의 ASTA 값은 품종과 재배지역에 따라 차이를 나타낸 것처럼 본 연구에서도 비가림 형태에 따라 차이를 나타냈다. Hwang et al.(2001)의 연구에서도 시판 고춧가루의 ASTA 값은 54.44-85.44로 품종과 재배지역에 따른 상이한 결과를 나타냈다. ASTA 값과 매운 맛 성분인 capsaicinoids 함량과의 상관 관계는 낮은 것으로 보고하고 있다(Park et al., 1999; Ku et al., 2001). 명도는 House에서 29.78로 가장 낮았으며, 적색도와 황색도는 처리간에 유의성을 나타내지 않았다. ‘청양’ 품종을 재배지역을 달리하여 재배했을 때 적색도는 28.89-37.12의 범위였고, ASTA 값은 76.54-139.57의 범위로 적색도에 비해 넓은 분포를 나타냈다(Hwang et al., 2011). 결론적으로 적색도와 ASTA 값은 재배 품종(Choi et al., 2000; Ku et al., 2001), 재배지역(Choi et al., 2000; Ku et al., 2001; Hwang et al., 2011) 및 본 연구 결과처럼 재배 방법에 따라 차이가 남을 알 수 있었다.
Table 4. Characteristics of ASTA value, and Hunter's color value according to different rain-shelter types (n = 15).
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zMean separation within columns by Duncan's multiple range test at 5% level. | |
병해충 발생 양상
고추 비가림 형태에 따른 역병, 흰가루병, 세균성 점무늬병, 응애, 총체벌레, 담배가루이는 비가림형태에 관계없이 발생하지 않았다(data not shown). 비가림재배는 노지와 달리 강우가 차단되어 각종 병의 발생이 적은 것으로 생각된다. 탄저병은 노지재배에서만 발병하였으며 이병과율은 12.2%였다. 고추 노지재배 시 탄저병은 40% 정도 발생되었으나, 비가림 시설재배는 탄저병과 역병이 전혀 발생되지 않았다(Yang et al., 2008). 수산화동, 황/생석회, 수용성칼슘, 아인산, 식물정유, 정향 추출물 등 친환경 농자재가 탄저병 예방 효과는 우수하였으나 치료 효과를 나타내지 않았다(Park et al., 2012). 고추 흰가루병(Leveillula taurica)은 본 연구에서 발병되지 않았으나, 시설재배의 증가로 경제적인 피해가 증가하는 병해이다. 흰가루병은 약제의 살포로 방제가 가능하나(Reuveni et al., 1998), 약제를 이용한 흰가루병 방제는 노력과 경비가 많이 소모되고, 친환경 농산물의 수요 증가로 인하여 사용에 제한이 따른다. 고추재배에서 비가림재배시 역병은 발생하지 않았으며, 흰가루병 발생이 심하였다(Lim et al., 2007). 본 연구에서도 역병은 발생하지 않았는데, 논으로 이용하다가 밭으로 전환하여 고추재배 처녀지이기에 발병되지 않은 것으로 생각된다. Park et al.(2012)은 수산화동, 황/생석회, 수용성칼슘, 아인산, 식물정유, 정향 추출물 등 친환경 농자재가 80% 이상의 역병 예방 효과를 나타냈으나 치료 효과를 나타내지 않았다.
시설 원예작물 재배지에서 가장 많은 피해를 주는 해충은 진딧물이며, 그 외 총채벌레, 응애, 온실가루이, 아메리카잎굴파리 등이 주요 해충으로 알려져 있다(Choi et al., 1990). 국내 고추재배 시 발생하는 주요 진딧물은 복숭아혹진딧물(Myzus persicae)와 목화진딧물(Aphis gossypii)이며(Kim et al., 1986), 복숭아 진딧물은 고추, 오이 등을 비롯한 약 300여종의 작물에 기생한다(Kim and Kim, 2004). 진딧물은 비가림 형태에 관계없이 동일한 수준으로 발생하였다(Table 5). 진딧물은 바이러스를 매개하므로 방제 작업이 반드시 필요하다. 천적을 이용한 진딧물 방제가 시도되었는데, 싸리진디벌을 방사했을 때 농약살포구와는 동일한 방제 효과(Chang and Jeon, 2003)를 나타낸 것은 주목할만 하다. 방충망을 설치하면 대조구에 비해 95% 이상 진딧물 유입 방제 효과가 있으며, 총 약제 방제 횟수를 40% 줄일 수 있어 노동력 및 농약대를 절감 할 수 있다(Park et al., 2013).
담배나방, 바이러스는 비가림형태에 관계없이 동일한 수준으로 발생하였다. 고추에는 약 45종의 바이러스가 감염되며(Green and Kim, 1991), 2002년 노지 및 시설고추를 대상으로 전국적인 규모의 바이러스 발생 실태를 조사한 결과, TMV, RMV, PVY, AMV, TSWV에 감염된 것은 없었으나, CMV, BBWV, PepMoV, PMMoV, ToMV, TMGMV가 검출되었다(Lee et al., 2004). 바이러스의 발병율은 시설재배에서 10%, 노지재배에서 약 30%의 발병하였으며, 복합 감염율은 시설 및 노지재배에서 각각 16%와 61%로 나타났다(Lee et al., 2004). 본 연구에서는 장기간 논으로 사용하다가 처음으로 밭으로 전환하여 논과 밭의 생물상이 다르고, 고추 재배 처녀지이므로 병해충의 발생이 적었던 것으로 생각된다. 논의 밭 전환 기간에 따른 병해충의 발생에 관한 추가적인 연구가 필요하다 생각된다. 고추 비가림 형태가 고추의 생육과 수량뿐만 아니라 병해충 발생 양상에 많은 영향을 미친 것으로 생각된다.
