농촌진흥청 국립원예특작과학원 인삼특작부의 육종포장에서 채종한 재래종을 이용하였다. 종자는 2012년 8월에 채종한 자 경종을 개갑하여 –2 ± 1°C 조건이 유지되는 저온저장고 [(주) JEILFINETECH, Cheonan, Korea]에 저장하여 사용하였다. 파종 전 직경 4mm 이상의 건실한 종자를 분리하고 침종한 뒤 선별한 종자를 상온에서 24시간 동안 음건하여 2013년 4월 3일에 파종하였다. 토양에 시용한 유기물의 종류는 우분퇴비, 우분분변토, 볏짚퇴비, 왕겨숯, 갈잎퇴비 등 5종으로써 왕겨숯 을 제외한 4종의 유기물은 10a당 1, 2, 3 ton씩, 왕겨숯은 10a 당 1, 2, 3kl씩 각각 시용하고 파종 7주 전 토심 30cm 내에 혼합 처리하였다. 재식밀도는 9행 × 12열 (이랑규격 90cm × 180cm)이었으며 모든 처리구는 입모율 확보를 위해 혈 당 3립씩 파종하였다. 시험구는 난괴법 3반복으로 배치하였고 처리구당 면적은 3.24m²로 하였다.

토성은 사질양토이었으며, 2012년 3월에 유박 1,200kg/10a 을 시용하고 호밀과 수단그라스를 재배하여 토양에 혼화하는 방법으로 예정지 관리를 1년 동안 하였다. 유기물은 Solvita^® Digital Color Reader (Woods End Laboratories Inc., Mount Vemon, ME, USA)를 이용하며 부숙도를 측정한 후 시험에 이용하였으며, 유기물과 토양화학성 분석은 농촌진흥 청 식물체 및 토양 분석법에 준하여 실시하였다 (NIAST, 2000). 재배관리는 농촌진흥청 인삼 표준영농교본에 준하여 관 리하였다 (RDA, 2009).

비닐하우스의 규격은 측고 2.3 m, 동고 4.3 m, 폭 6 m, 길 이 52 m의 2 연동이었으며 피복자재는 투광률이 10%인 청색 필름을 사용하였다. 비닐하우스 내 온도, 상대습도 및 광도는 Skye Data Hog (Skye Instruments Ltd., Llandrindod Wells, England)를 이용하여 측정하였다. 지상부 생육은 초장, 경장, 경직경, 엽장, 엽폭 등을, 뿌리는 근장, 근중, 잠아폭, 잠아길 이, 근경, 지근수 등을 각각 조사하였고, 엽록소 측정은 SPAD-502Plus (Konica Minolta Inc., Tokyo, Japan)를 이용 하여 측정하였다. 파종 후 1년생 및 2년생 인삼의 입모율과 생육조사를 하였는데, 입모율은 전체 주수를, 생육은 반복당 15개체를 채취하여 각각 조사하였다. 파종 후 입모율과 지상 부 생육은 6월 20일에, 지하부는 10월 18일에 채취하여 각각 조사하였다. 모든 실험 통계처리는 SAS (Satistical Analysis System, version 4.3, SAS Institute Inc., Cary, NC, USA) 프로그램을 이용하였다.

지하부의 사포닌 분석을 위해 10월 20일에 1년생 묘삼을 채취하여 9종의 진세노사이드를 분석하였다. 진세노사이드 표준품 9종은 Rg₁, Re, Rf Rb₁, Rg₂, Rc, Rb₂, Rb₃, Rd (Chroma Dex Inc., Santa Anna, CA, USA)였고 분석을 위 한 용매는 GR-grade였다. HPLC는 1100 series (Agilent Technologies Inc., Waldbronn, Germany)를 사용하였고 분석 을 위한 Column은 Halo® RP-Amide 4.6 × 150 mm, 2.7μm (Advanced Material Technology Ltd., Wilmington, DE USA)을 사용하였으며, injection volume은 뿌리와 지상부 각 각 10μl, 5μl이었다. HPLC 검출조건은 detector DAD 203㎚, run time 35 min였고 이동상은 0.5 ~ 0.8ml/min이었으 며 elution condition 각각 0-1 min, 27% B; 1-6 min, 28% B; 6-10 min, 28% B; 10-30 min, 34% B; 30-33 min, 80% B and 33-35 min, 27% B였다. 분석에 사용된 인삼 샘플은 동결 건조하여 분쇄한 100mg을 2ml micro tube에 취해 60분 동안 초음파추출 (Powersonic 410; Hwashin Tech., Seoul, Korea)하였다. Sep-Pak Plus C18 cartridges (Waters Corp., Milford, MA, USA)에 MeOH (70%)로 추출하였고 용액은 membrane filter (with a pore size of 0.45μm)로 추 출하여 최종 volume은 1ml로 하였다.

비닐하우스 내 광도는 오후 1시에, 기온과 상대습도는 오후 2시에, 지온은 오후 3시에 매일 측정한 후 월별 평균값을 산출 하여 Table 1에 나타내었다. 6월에서 9월까지의 비닐하우스 내 습도는 7월에 90％, 기온, 지온 및 광도는 8월에 31°C, 25°C 및 131 μmol • m^–2 • s^–1로 다른 달에 비하여 각각 높았다. 인삼 의 광포화점은 생육적온인 15 ~ 20°C에서 162 ~ 202 μmol • m^–2 • s^–1이고 온도가 30°C 이상일 때는 81 ~ 108 μmol • m^–2 • s^–1가 적합하다고 하였다 (Jeong, 2007). 또한 Lee 등 (2011)은 관 행해가림보다 비닐하우스가 8월 상순 평균기온이 1.3°C 높았 다고 하였다. 본 실험에서 1년생의 지상부가 10월 하순까지 유지되어 기상환경에 의한 장해는 크지 않았던 것으로 생각 된다.

이산화탄소 (CO₂) 함량에 따른 색도 값으로 측정한 유기물 의 부숙도는 우분퇴비, 우분분변토, 왕겨숯, 갈잎퇴비 등은 부 숙 중기였고, 볏짚퇴비는 7.30으로 부숙 후기였다. 암모니아 (NH₃)의 색도는 4.7로 처리 간에 차이가 없었다. CO₂의 함량 은 우분분변토 0.26%, 볏짚퇴비 0.14%였고, 암모니아의 함량 은 갈잎퇴비가 0.07μg으로 낮았다 (Table 2).

유기물의 화학성 중 총질소 (T-N)의 함량은 갈잎퇴비가 2.82%로 높았고 유기물 (OM)은 우분퇴비가 650.31 g/kg으로 다른 유기물에 비하여 많았다. P₂O₅ 함량은 우분분변토가 1.96%, K₂O은 왕겨숯이 1.57%, CaO은 갈잎퇴비가 5.12％, MgO은 우분퇴비와 우분분변토가 1.05%, Na₂O은 우분퇴비가 0.35%로 각각 다른 유기물에 비해 높았다. 그리고 Fe 함량 은 우분분변토가 11,122mg/l (1.00%), Zn은 우분퇴비가 328.83mg/l, Mn과 Cu는 볏짚퇴비가 각각 1349mg/l, 84.87mg/l이었다 (Table 3).

유기물의 처리에 따른 토양 화학성 분석 결과는 Table 4와 같다. 유기물의 처리량에 따라 pH, EC, 무기성분, 유기물의 함량은 증가하는 경향이었고, 인삼 재배를 위한 토양화학성 기 준에 적합 또는 허용 범위에 포함되었으나 P₂O₅ 함량은 우분 퇴비 3톤과 우분분변토 2, 3 ton을 시용한 경우 과다한 수준이 었다. 유기물 함량은 대조구, 우분퇴비 1 ton, 우분분변토 2 ton 이하, 볏짚퇴비, 왕겨숯 2 ton 이하, 갈잎퇴비 1 ton 등을 시용 하였을 때 부족한 것으로 나타났다 (RDA, 2009; Park et al., 2014). 우분퇴비 3 ton과 왕겨숯 3kl 처리구의 pH는 각 각 6.73과 6.80으로 나타나 인삼 재배에 적합한 범위를 초과 하였고 타 처리구는 적정범위 수준이었다. EC는 0.50 dS/m 이 하가 밭토양의 기준인데 우분퇴비와 우분분변토 3 ton 처리구 에서 0.79 dS/m와 0.69 dS/m로 높았고 무처리, 우분분변토 1 ton, 왕겨숯 1 및 2kl 시용구에서 0.1 dS/m로 낮았다. 질산태 질소 (NO₃) 함량은 모든 유기물에서 시용량이 많을수록 증가하 였으며, Na 함량은 우분퇴비 3 ton 시용구에서 0.24 cmol⁺/kg로 가장 많았다. OM, K, Ca, Mg 등의 함량은 유기물의 처리량 이 많을수록 증가하는 경향이었다. 특히 유기물 함량은 무처 리와 우분분변토 1 ton 시용구에서 4.13 g/kg, 왕겨숯 1kl에 서 4.00 g/kg으로 타 처리에 비하여 낮았다.

우분퇴비와 우분분변토를 시용한 토양의 경우 시용량이 증가 할수록 무처리구에 비하여 P₂O₅와 Na의 함량이 크게 많아졌는 데, 이는 이들 두 유기물 자체의 P₂O₅와 Na₂O의 함량이 높았 던 것에 기인된 것으로 생각된다. 또한 토양의 NO₃ 함량도 유 기물의 시용량 증가와 함께 증가하였다. 유기물은 토양의 비옥 도를 높여 작물의 생산력에 영향을 미치며 미생물에 의해 분해 되어 영양원소를 공급할 뿐 아니라 토양입자의 구조 개선으로 공기와 수분의 이동을 촉진하고 토양 완충작용 등의 토양환경 에 영향을 미친다 (Chung, 1989; Loveland and Webb, 2003). 미국삼 종자는 토양 중 인산 (P₂O₅)의 농도가 150 ~ 200 ppm 범위일 때 입모율이 증가하고 결주율은 감소한다 (Thomas and Michael, 1994). 그러나 묘삼의 생육시기에는 모잘록병에 의한 결주가 많이 발생한다 (Lee et al., 1978, Yu et al., 1990). 이러한 결과들은 토양환경이나 종자의 상태가 인삼의 결주, 생장, 생리장해 등에 영향을 끼침을 보여주는 것이다.

유기물의 종류와 처리량에 따른 파종혈당 입모율은 우분퇴 비 3 ton에서 99.6%로 높았고 무처리와 갈잎퇴비 3 ton에서는 83.3%와 89.8%로 낮았다. 혈당 3립씩 파종한 종자 중 1립 입모율은 처리 간에 차이가 없었으며, 2립 입모율은 우분분변 토 3 ton 시용구에서 36.1%로 높았고 무처리와 왕겨숯 3kl에 서 각각 24.4 및 25.3%로 낮았다. 그리고 3립이 모두 출아한 경우는 왕겨숯 3kl에서 66.7%로 가장 높았고 갈잎퇴비 3 ton에서 52.2%로 낮았다. 파종구 내 유기물 종류에 따른 3립 출아율은 유의성이 없었고 2립 입모율은 우분분변토 3 ton 에서 높았다 (Fig. 1). 종자 파종 후 유기물의 종류에 따른 인 삼 종자의 입모율은 갈잎퇴비 3 ton이 89.8%로 가장 낮았고, 2년생에서도 83.3%로 낮았다. 그러나 무처리의 입모율은 1년 과 2년차에 83.3%와 66.4%로서 유기물 처리구에 비하여 크 게 낮았으며, 왕겨숯 2kl를 제외한 유기물 처리에서는 1년차 에 비하여 2년차에 결주율이 증가하였다. 입모율은 유기물의 종류 및 시용량에 따라 차이가 있을 뿐 아니라 파종 당년 종 자의 입모율이 다음해의 입모율에 영향을 끼친다는 것이 확인 되었다 (Table 5). 인삼 직파재배의 경우 입모율은 토양환경에 따라 크게 영향을 받는데, 입모율에 대한 자세한 연구보고는 없으나 묘삼 이식재배에서의 결주율은 2년근 14.1%, 2 ~ 3년 근 6.0%, 5년근 10.6%, 6년근 15.8%로 나타났다 (Kim, 1985). 인삼은 전반적으로 고년생으로 갈수록 결주율이 높아 지므로 초기에 높은 입모율을 확보하는 것이 매우 중요하다. 묘삼 생산 시 토양 중의 NO₃, P₂O₅, Na의 함량이 많으면 모 잘록병과 생리장해의 발생으로 인한 결주가 많아져 입모율이 감소한다 (Kang et al., 2007, Hyen et al., 2009, Park et al., 2014). 하지만 하우스 직파재배 시 기비로 유기물을 시용 하면 입모율이 높아지는 것으로 나타났다.

Fig. 1.  Effect of organic fertilizer on emergence rate in 1- years-old ginseng.

^a)CM; Cattle Manure, CMV; Cattle Manure Vermicompost, RSM; Rice Straw Manure, RHC; Rice Husk Charcoal, OLM.; Oak Leaves Manure. *Error bars represent ± SE (n = 3). Different letters indicate values significantly different by the DMRT (p < 0.05).

종자의 크기는 개갑률과 생존율에는 영향을 미치지 않고 생 육에 주로 영향을 미치며, 종자 파종이나 묘삼 이식 시 강수 량 또는 토성에 따라 토양 함수량이 차이를 보이는데, 사양토 의 경우 토양수분 함량이 60%인 경우에 고사율과 근 부패가 적었으며, 이보다 많거나 적으면 고사율은 점차 증가 한다 (Nam et al., 1980; Lee et al., 1985, 2008).

지상부 생육에 있어서 초장은 무처리와 갈잎퇴비 3 ton에서 15.07과 15.29cm로 타 처리에 비하여 길었고 우분퇴비 1 ton 에서는 12.31cm로 짧았다. 경장은 갈잎퇴비 3 ton에서 11.67cm로 길었고, 우분퇴비 1 ton에서 9.11cm로 짧았다. 경 직경은 왕겨숯 3kl에서 1.04cm로 컸고 왕겨숯 1kl와 2kl 에서는 0.72cm로 작았다. 엽장은 우분퇴비 2 ton에서 4.15cm 로 가장 길었고 볏짚퇴비 3 ton에서 3.40cm로 짧았으며, 엽폭 은 갈잎퇴비 3 ton에서 1.97cm로 넓었고 2 ton에서 1.76cm로 좁았다. 엽면적은 우분퇴비 3 ton과 볏짚퇴비 2 ton에서 각각 11.84cm², 11.61cm²로 넓었고 왕겨숯 3kl에서 8.21cm²로 좁 았다. 그러나 잎의 SPAD 값은 볏짚퇴비와 왕겨숯 3 ton에서 각각 36.95와 36.67로 높았다. 유기물 종류에 따른 평균 지상 부 생육을 보면 초장은 갈잎퇴비에서 14.67cm로 길었고 경장 은 우분분변토와 갈잎퇴비에서 10.84cm로 길었으며, 경직경 은 0.99mm로 우분퇴비에서 가장 굵었다. 엽장과 엽폭은 우분 퇴비에서 3.84, 우분분변토 1.89cm로 각각 길거나 넓었고 엽 면적은 갈잎퇴비에서 10.75cm²로 타 처리에 비하여 넓었다. 유 기물의 종류에 따른 초장, 경장, 경직경과 유기물의 시용량 별 초장, 경장, 경직경, 엽장, 엽면적 등은 고도의 유의성이 있었 지만 유기물의 종류와 처리량 간의 상호작용 효과는 없는 것 으로 나타났다 (Table 6).

Jin 등 (2009)은 연근별 (2 ~ 5년생) 인삼의 생육이 양호한 포지와 불량한 포지의 토양 화학성에 대하여 보고하였는데, Ca, Mg 및 K의 성분비로 우량 포지는 6 : 2 : 1, 불량 포지는 4 : 2 : 1이었고 4년근의 생리장해 미 발생 포지는 9 : 3 : 1이라 고 하였다. 묘삼 생산 시 초장과 관련된 육묘상토의 Ca, Mg 및 K의 비율을 보면 70 : 13 : 1이었던 갈잎퇴비 시용구에서 초 장이 길었고 70 : 14 : 1이었던 우분퇴비 시용구에서는 초장이 짧았다. 지하부 생장은 우분분변토를 시용한 육묘용토에서 Ca, Mg 및 K의 비율이 57 : 11 : 1일 때 근장, 근직경, 잠아장, 잠 아폭, 근중 등의 생육이 좋았다. Park 등 (2014)은 묘삼 상토 재배 시 근장, 근직경, 근중이 우수했던 상토의 Ca, Mg 및 K의 비율은 9 : 6 : 1이라고 하였다. 이러한 결과에서 육묘상토 의 Ca, Mg, K의 비율 중 묘삼의 생육에 가장 큰 영향을 미 치는 성분은 Ca라는 것을 추정할 수 있다. 즉, 우량한 묘삼의 생산을 위한 육묘상토의 Ca 함량은 토양육묘의 경우 Mg와 K 를 합친 함량의 475% 이상이어야 하고, 피트모스와 펄라이트 등을 혼합한 인공상토에서는 30% 정도 많아야 한다는 것을 알 수 있다. 토양을 이용한 육묘와 인공상토를 이용한 육묘에 서 우량묘삼 생산을 위한 육묘상토의 양이온 중 Mg와 K에 대한 Ca의 함량 비율이 차이가 있는 것은 좀 더 세밀한 연구 를 통하여 밝혀야 하겠지만, 인삼 육묘상토의 Ca 함량은 Mg 와 K를 합한 것보다 많아야 한다는 사실이 여러 연구를 통하 여 확인되었다. 본 연구에서는 모든 처리가 Ca의 함량이 높은 경향이었다. 또한 2년차에서는 무처리보다 유기물처리에서 입 모율이 크게 높아 적절한 Ca 함량이 입모율 향상에 영향을 미치는 것으로 나타났다.

지하부 생육에서 근장은 우분분변토 3 ton에서 12.03cm로 길었고 왕겨숯 3kl에서 6.03cm로 짧았으며, 근직경은 왕겨 숯 3kl에서 5.28mm로 컸고 볏짚퇴비 1kl와 2kl에서 각각 3.60 및 3.78mm로 작았다. 잠아 폭은 우분분변토 3 ton에서 1.46mm, 왕겨숯 2 kl에서 0.98mm이었으며, 잠아 길이는 우분 분변토 3 ton에서 1.87mm로 길었고 2 ton에서 1.69mm로 짧 았다. 근중은 우분분변토 3 ton에서 0.56 g으로 무거웠고 갈잎퇴비 2 ton에서 0.31 g으로 가벼웠다. 측근은 왕겨숯 1kl에서 18.20개로 왕겨숯 3kl의 7.67개보다 2배 이상 많았다 (Table 7). 시용 유기물의 종류에 따른 근장, 근직경, 잠아폭, 근중, 측근수 등과 유기물의 시용량을 달리할 경우 측근을 제외한 지하부의 모든 생육지표에서 각각 고도의 유 의성이 있었지만 유기물의 종류와 처리량 간의 상호작용효과 는 없었다.

유기물의 종류에 따른 진세노사이드 함량은 유일하게 Re에 서만 고도의 유의성을 나타내었다. 유기물 시용량에 경우 Re 를 제외하고 모두 성분에서 유의성을 보였는데, 그 중 Rg₁, Rb₁, Rc, Rb₂가 고도의 유의성을 나타낸 반면, 시용 유기물의 종류와 시용량 간에는 진세노사이드 Re가 유의성을 보였다.

Protopanaxadiol (PD)계인 Rb₁, Rb₂, Rb₃, Rc, Rd와 protopanaxatriol (PT)계인 Re, Rf, Rg₁, Rg₂ 간의 PD/PT는 무처리에서 0.934%로 가장 높았다. 모든 처리에서 묘삼시기에 PT계 사포닌 함량이 높은 것으로 나타났다. 9종의 총 진세노 사이드 함량은 무처리에서 0.829％로 가장 높았고 유기물 처 리구 중 볏짚퇴비 1 ton에서 0.820%, 갈잎퇴비 1 ton과 3 ton 에서 0.769와 0.796%로 타 처리에 비하여 높았다 (Table 8, Fig. 2). 우분퇴비를 시용한 경우 초장 13.27cm, 경장 9.3cm, 근장 8.03cm, 잠아폭 1.66mm, 측근수 10.86개로 타 유기물 처리에 비해 생육이 저조하였는데, 모든 진세노사이드의 함량 또한 낮은 경향이었다. 4 ~ 5년근의 인삼에서는 근직경이 증가 할수록 총 진세노사이드 함량은 감소한다고 하였는데 (Han et al., 2013), 유기물 처리에 따른 1년생 묘삼의 경우에는 근직경 이 증가할수록 총 진세노사이드의 함량은 대체적으로 낮았고 근직경과 총 진세노사이드 함량 간에는 일정한 경향을 나타내 지 않았다. 이러한 결과는 고년근과 묘삼의 진세노사이드 함 량에 차이가 있음을 나타낸다. Kim 등 (1995)은 4 ~ 5년근 인 삼의 saponin 함량은 Na과는 부의 상관이었고 유기물과는 정 의 상관이 있으며, 진세노사이드 Rb₂의 함량은 토양 중 유효 인산, 치환성 Na, Ca, Mg의 함량과 고도의 부의 상관이 있다 고 하였다.

Fig. 2.  Effect of organic matter on total ginsenoside content in ginseng.

*Error bars represent ± SE (n = 3). Different letters indicate values significantly different by the DMRT (p < 0.05). ^a)CM; Cattle Manure, CMV; Cattle Manure Vermicompost, RSM; Rice Straw Manure, RHC; Rice Husk Charcoal, OLM.; Oak Leaves Manure.

우분분변토를 시용한 경우 근장 10.50 cm, 근직경 4.80 cm, 잠아장 1.74mm, 근중 0.51 g로 타 처리에 비하여 지하부 생육 이 우수하였고, 측근수는 볏짚퇴비에서 14.08개로 많았다. 근 장, 근직경, 잠아폭, 근중 등의 지하부 생육은 우분분변토에서 좋았고 측근 수는 볏짚퇴비에서 많았다. 또한 사포닌 분석결 과 우분분변토에서 Rb₁, Rg₂, Rc, Rd의 함량은 0.115, 0.044, 0.101, 0.066%로, 갈잎퇴비에서 Rg1, Re, Rf, Rb₂의 함량은 0.267, 0.068, 0.054, 0.065%로 각각 타 처리에 비하여 높 았다.

일반적으로 인삼은 재식밀도를 달리하여 1립 파종을 하는 데, 시설의 설치비가 비싼 비닐하우스에서는 입모율의 확보를 위해 모든 처리구는 9주 12열의 재식간격으로 파종혈당 3립 씩 동일하게 파종하였다. 비닐하우스 직파재배에서는 2년생에 서도 80% 이상의 입모율을 확보하여 관행 해가림시설 하에서 의 생존율 67%에 비하여 13%나 증가하였다 (Won and Jo, 1999). 무처리에 비하여 유기물을 처리한 경우 12년생 인삼의 입모율이 높을 뿐 아니라 생장량 또한 증가되었다. 본 연구에 서는 우분분변토 3 ton을 시용했을 때 토양 중 P₂O₅의 함량은 600.31mg/kg으로 과다 범위에 속하였음에도 불구하고, 파종 당년과 2년생의 입모율은 각각 97.2%와 95.4%로 높았고 묘삼 의 근중도 0.56 g으로 무거웠다. 2차 대사산물인 진세노사이드 함량도 우분분변토를 1 ~ 3 ton 시용하였을 때 0.744 ~ 0.755% 범위로 시용량 간에 큰 차이가 없어 우분분변토를 3 ton까지 시용하여도 안정적인 생육을 유지할 수 있는 것으로 나타 났다. 현재 2년생 인삼 중 지상부가 우량한 개체만을 남겨두 고 솎아준 상태이며, 이에 따른 병해충 발생, 생리장해, 생장, 사포닌 함량, 토양화학성 등에 대한 연구를 지속적으로 수행 할 계획이다.