Korean J. Plant Res. 28(2):271-278(2015) http://dx.doi.org/10.7732/kjpr.2015.28.2.271 Print ISSN 1226-3591 Online ISSN 2287-8203 Original Research Article 생강연작재배지에서 Pythium zingiberum 경감을위한녹비작물재배효과 정유진 1,2, 노일섭 3, 김용권 4, 강권규 1,2 * 1 한경대학교원예학과, 2 한경대학교유전공학연구소, 3 순천대학교원예학과 4 신경대학교생명공학과 Effect of Green Manure Crops Incorporation for Reduction of Pythium zingiberum in Ginger Continuous Cultivation Yu Jin Jung 1,2, III Sup Nou 3, Yong Kwon Kim 4 and Kwon Kyoo Kang 1,2 * 1 Department of Horticulture, Hankyong National Unversity, Ansung 456-749, Korea 2 Institute of Genetic Engineering, Hankyong National University, Ansung 456-749, Korea 3 Department of Horticulture, Suncheon National University, Suncheon 540-742, Korea 4 Department of Life Science & Biotechnology, Shingyeong University, Hwaseong 445-741, Korea Abstract - This experiment was carried out to evaluate the effects of green manure crops on the changes of chemical properties and microorganisms in soil of continuous ginger cultivation. The biomass and nitrogen absorption of green manure crop were the highest in crimson clover. After cropping, soil phosphate content was the lowest in orchard grass, however, T-N content was the highest of hairy vetch > crimson clover > orchard grass. Also real-time PCR analysis was conducted to measure density of Pythium zingiberum in soil of before and after incorporation of green manure crop. Density of P. zingiberum was the lowest of all the green manures. In this results are summarized that green manure cropping reduced salt accumulation and density of P. zingiberum in continuous ginger cultivation. Key words - Green manure, Continuous ginger cultivation, Pythium zingiberum, Salt accumulation, Soil microorganisms 서언최근의농업은생산환경의중요성과함께단위면적당생산량을높이고고소득을목표로하고작물의선정이중요한과제로남아있다. 따라서농가에서는생산성을증대시키기위해많은퇴비와비교적저렴하고양분의이용률이높은화학비료를사용하고있다. 그러나화학비료의지속적사용은토양환경의질을악화시키는원인이될뿐만아니라토양생물성을해칠수있다 (Tang et al., 2008). 건전한토양은유용미생물의밀도, 생물량, 효소활성등의상호작용에의해토양내원활한물질순환이진행되어유기물함량을증가시킨다고보고된바있다 (Tate, 1995). 이러한면에서화학비료의사용량을줄이면서토양비옥도를높이고작물의품질을향상시킬수있는수단으로녹비를활용하는방법이연구되고있다 (Jeon et al., 2010; Kim et al., * 교신저자 (E-mail) : kykang@hknu.ac.kr 2011). 대부분의채소작물은시설재배를제외하고는겨울용녹비작물인호밀과헤어리베치를많이활용한다는보고가있으며, 다년간재배하거나녹비를토양에환원하였을경우지력개선효과와함께토양의물리성과화학성의개선으로채소작물에발생하는병원성도감소시킬수있다고보고되었다 (Kim et al., 2002; Lee et al., 2006). 생강은농가소득에기여도가높은환금작물로우리나라에서는충남서산, 태안및전북완주지역등지에서재배되고있다. 그러나생강이고소득채소임에도불구하고진균, 세균및바이러스를포함하여 12종의병해가기록되고있으며 ( 한국식물병리학회, 1998), 이중에서가장큰피해를주는병해는 Pythium myriotylum ( 유사종 : P. zingiberum) 에의한뿌리썩음병 ( 근경부패병 ) 으로해마다발생하여큰피해를주고있어생강생산의가장큰제한요인이되고있다 ( 농촌진흥청, 1998). P. myriotylum 병원균은대부분토양속에서생활하는토양서식균으로균사편, 난포자, 피낭포자의형태로월동 c 본학회지의저작권은 ( 사 ) 한국자원식물학회지에있으며, 이의무단전재나복제를금합니다. This is an Open-Access article distributed under the terms of the Creative Commons -271- Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.
韓資植誌 Korean J. Plant Res. 28(2) : 271~278(2015) 하여이듬해고온다습한환경에서병원균이발아하여유주자낭을형성하고, 이유주자들이수분의경로를따라생강으로침입한다고보고되고있다 (Kim et al., 1998). 최근들어농업생산환경의중요성이부각되면서토양미생물의기능과집적된양분이환경으로유출될수있는가능성을평가하고 2차오염을방지하는것이중요하게되었다 (Cho et al., 2002; Tang et al., 2008). 건전한토양은경작지내미생물군집의다양성과관련되어있으며미생물의밀도, 생물량, 효소활성등과밀접한관계가있고 (Cheng, 1990; Lee et al., 2011), 토양내원활한물질순환이진행되고, 이과정모두토양미생물이관여하고있다 (Munnecke et al,. 1982; Tate, 1995). 논에서녹비작물재배는토양의유기물함량을증가시켜토양미생물밀도를증가시킨다 (Pollock et al., 2008; Pretty, 2008; Zhao et al., 2008; Lee and Lee, 2011). Suh (1998) 의연구결과에따르면토양과작물근계에는수십만종의미생물이군집을이루면서서로경쟁보완및공생등의상호관계를이루면서살아가고있다. 이들미생물군집은토양의물리화학적성질과밀접한관계를맺고있으며미생물의에너지원을공급하는유기물함량과도상관관계가높은것으로알려져있다. 특히작물의잔사나토양유기물의저장은토양의물리적특성변화에영향을주며 (Carter, 2002), 토양병해를감소시키는효과가있다 (Pedersen and Hughes, 1992; Scholte, 1987). 생강주산지인서산지역은 1930 년부터재배되면서연작등에의해뿌리썩음병의발생이증가되고있으며, 종강소독뿐만아니라화학적방제를통해토양내뿌리썩음병원균의발생을경감시키려는노력을하고있다. 따라서본연구에서는몇몇녹비작물을생강연작지에적용하여토양화학성변화및토양내뿌리썩음병원균의경감효과를분석하고자하였다. 재료및방법시험포장본연구는충청남도서산시인지면에위치한생강연작농가포장에서 2년 (2010 년 ~2011 년 ) 에걸쳐서수행되었으며, 총두차례의결과수치를평균하여나타내었다. 시험에사용된공시토양의화학적조성은 ph 6.8, 전기전도도 (Electrical conductivity, EC) 1.95 ds m -1, 토양유기물 (Organic matter, OM) 함량 17.0 g kg -1, 총질소 (Total-nitrogen) 함량 0.98 g kg -1, 유효인산 (Available phosphorus) 함량 559.5 mg kg -1, 치환성칼륨 (Exchangeable potassium) 함량 1.2 cmol c kg -1, 치환성칼슘 (Exchangeable calcium) 함량 7.4 cmol c kg -1, 치환성마그네슘 (Exchangeable magnesium) 함량 2.0 cmol c kg -1, 치환성나트륨 (Exchangeable natrium) 1.2 cmol c kg -1 의분포를보였다. 녹비작물재배및식물체분석본실험에사용된녹비작물은콩과작물인헤어리베치와크림손클로버, 화본과작물인오차드글라스등 3종이고녹비처리구, 대조구 ( 무처리 ), 관행처리구로설정하였다. 생강연작재배지에서각처리구별녹비작물파종은 2월초에 10a 당 10~14 kg을파종하였고, 예취및환원시기는 4월 20일이후생초 2,000~ 2,500 kg 10a -1 를건조후살포하였다. 식물체분석은각처리구별식물체의지상부와지하부를채취하여 80 에 48시간동안건조하고무게를측정하였고, 식물체의질소함량은 Kjeldhal (1883) 방법으로측정하였다. 녹비작물의양분공급량은각녹비작물의 T-N, T-P, K, Ca 및 Mg 함량과생체중량을고려하여계산하였으며, 나온결과를 N, P 2O 5, K 2O, CaO 및 MgO 의비료공급형태로환산하였다. 녹비작물토양환원후생강의특성은대조구와녹비작물처리구에서 10월 20일에생강의지상부, 지하부및종강무게등을조사하였다. 토양이화학분석각각의시험구내다섯군데작토 ( 깊이 0~20 cm ) 로부터채취한토양은식물잔여물을제거하고, 건조한후에 2 mm체를통과한것을화학성분분석에사용하였다. 화학성분분석은농촌진흥청농업과학기술원토양분석법 (NIAST, 2000) 을적용하여 ph와 EC는토양과증류수의비율을 1:5로희석한후 ph meter (Orion 520A ph meter, Orion Research Inc., Boston, USA) 와, EC meter (Orion 3STAR EC meter, Orion Research Inc., Boston, USA) 로측정하였다. T-N 은 Kjeldhal (1883) 방법으로, NH4-N 은건토 5 g을 0.5M K 2 SO 4 50 ml로용액으로침출후 MgO 로알카리화하여증류법으로정량하였으며, NO 3-N은 NH 4 -N을정류후 devarda s alloy를가하여 NO 3 -N을 NH 4 -N 로전환시켜증류법으로정량, 유기물은 Tyurin (1931) 방법으로측정하였으며, 유효인산은 Lancaster 방법으로비색계 (UV- 1650PC, Shimadzu Co., Kyoto, Japan) 를사용하였다. 치환성칼륨, 칼슘, 마그네슘, 나트륨등의양이온은 1M NH 4 OAc로추출하여 ICP (DV-4300, Perkin-Elmer, Norwalk, USA) 로분석하였다. 식물체분석은습식분해법 (H 2 SO 4 :HClO 4 =1:1) 으로전처리하여 T-N은 Kjeldahl 법 ( 질소자동분석기, Gerhardt autosampler Vapodest 50 carouse, Germany) 으로분석하였고, T-P -272-
생강연작재배지에서 Pythium zingiberum 경감을위한녹비작물재배효과 는 Vanado molybdate법 (UV2550PC, Perkinelmer) 을사용하였다. 무기성분함량은습식분해법으로분해된용액을 ICP (DV- 4300, Perkinelmer) 를사용하여각각분석하였다 (NIAST, 2000). 또한분석된토양화학성은 SAS 프로그램 9.1.3 버전 (2006) 을사용하였다. 생강재배지토양으로부터 total DNA 추출생강재배지토양으로부터토양샘플 5 g씩을 2일동안건조후분쇄하여 Takada 등의 bead beating 방법 (Takada and Matsumoto, 2004) 에 DNA 직접추출과정중 skim milk가첨가되어토양 DNA 안의부식산제거효과가탁월하다고밝혀진 ISOIL kit 를이용하여부식층에서채취한시료로부터 total DNA 를추출하였다. 토양시료 0.5 g을 ISOIL kit (Nippon Kit co., Japan) 매뉴얼에따라 lysis solution BB 950 μl를첨가하여 bead beater (Fast prep. Inc., Funakoshj. Japan) 로 6 m/sec, 45 초간처리하고, 60 에서 1시간동안반응시킨후 10,400 g에서 1분동안원심분리하였다. 상등액에 purification solution 400 μl를첨가하고섞어준후 600 μl chloroform을첨가하고 15초간 vortex 한후 10,400 g에서 15분간원심분리하였다. 분리된상등액에 precipitation solution 800 μl를첨가하여혼합한후 12,000 g에서 15분간원심분리하여상등액을제거하였다. 침전물에 washing solution 1 ml를넣은후 12,000 g에서 10분간원심분리하였고상등액을제거하고 70% ethanol 1 ml와 ethachinmate 2 μl를첨가하여 12,000 g에서원심분리한후 DNA pellet 을얻었다. DNA pellet 을진공건조 (Micro Vac MV- 100, TOMY) 하고 100 μl의 TE buffer를첨가하여전기영동 (Mupid-21, Gel documentation system, Bio-Rad) 을통해 DNA 를확인하였으며, spectrophotometor (UV-1650PC, SHIMAZU) 로농도를확인하고흡광도 A 260 /A 280 비를계산하여순도를측정하였다. 5.8S rdna 의 PCR 증폭및 RT-PCR 에의한토양내균의밀도분석생강뿌리썩음병을유발하는 Pythium myriotylum균의 5.8S rdna 를증폭하기위하여 NCBI data base로부터 5.8S rdna (AJ233465) conserved sequence 를기초로하여 5.8F (5'- acctctattggcggtatgtt-3') primer 와 5.8R (5'-ccaagagcagcaaaa ttcta-3') primer 를합성하여이용하였다. PCR 조건은 1 PCR buffer, 0.2 mm dntps, 0.2 μm primer, 2.5 U Taq DNA polymerase(solgent co., Korea), template 는 10~50 ng 으로 하였다. 반응부피는 50 μl로핵산증폭기 (GeneAmpR PCR System 9700, Applied Biosystems) 를이용하여 94 에서 5분간반응한다음 94 에서 denaturation 1분, 58 에서 annealing 30 초, 72 에서 extension 1분을 30회반복하고 72 에서 10분간 final extension 반응시켰다. PCR 증폭산물은 1% agarose gel 에서전기영동 (Mupid-21, Gel Documentation system, Bio-Rad) 하여증폭여부를확인하였다. 확인된토양샘플로부터뿌리썩음병균의밀도는토양균유래 total DNA 를사용하여 real-time PCR 분석하였다. Real-time PCR 을이용한 5.8S rdna 의 standard curve 를얻어내기위해 5.8S rdna 량을나노드롭으로 1 ng 부터 0.01 pg 까지 serial dilution하여반응시료를조성하고 qualitative PCR 의결과에서얻은최적 PCR 조건으로반응을수행하여 standard curve 를얻어냈다. Qualitative PCR 에서얻은최적 PCR 조건은 94 에서 15초간반응한다음 94 에서 denaturation 15초, 60 에서 annealing 15초, 72 에서 extension 15 초를 45회반복하였다. Cycling step 에서 polymerization 후, 490 nm excitation/530 nm emission 으로 700 msec 동안 sybr green 의형광값을측정하였다. Post-polymerization 은수행하지않았으며, cycling 이완결된후, 45~94 까지초당 0.5 씩온도를증가시키며형성된 PCR 산물의 Tm 분석을수행하여 PCR product 의동일성여부를분석하였다. 결과및고찰녹비작물의 Biomass와성분특성생강연작지에서녹비작물에따른녹비수량성을조사한결과 Table 1과같다. 녹비작물의초장은헤어리베치가 107.5 cm로가장길었으며, 생체중은크림손클로버가 4,199 kg /10a 로가장높게나타났으며, 지상부의건물중은크림손클로버가 502 kg /10a 로가장높게나타났다. 또한녹비작물종류에따른식물체중의성분함량을지상부및뿌리를나누어분석한결과 Table 2와같다. 지상부의 T-N율에서는크림손클로버에서가장높게나타났으며, 지하부에서는헤어리베치에서높게나타났다. P, K, Ca 및 Mg의함량에서지상부은크림손클로버 > 오차드그라스 > 헤어리베치순으로나타났으나, 지하부에서는오차드그라스 > 크림손클로버 > 헤어리베치순으로나타났다. 또한생강연작재배지토양에서생육된녹비작물의토양환원시양분공급량을조사한결과 Table 3과같다. 지상부의건물중대비인 (P 2 O 5 ) 공급량은크림손클로버가 2.45 kg /10a, 오차드글 -273-
韓資植誌 Korean J. Plant Res. 28(2) : 271~278(2015) Table 1. Growth characteristics of green manure crops Green manure crops Plant heights ( cm ) Fresh weights ( kg /10a) Dry weights Underground parts Aerial parts Total ( kg /10a) Hairy vetch 107.5 ± 9.8 213 ± 12 1,727 ± 129 1,940 ± 141 262 ± 18 Crimson clover 59.8 ± 6.6 694 ± 9.0 3,505 ± 168 4,199 ± 177 502 ± 26 Orchard grass 78.7 ± 9.2 865 ± 9.0 2,182 ± 176 3,047 ± 185 348 ± 24 Table 2. Constituent analysis of green manure crops Green manure crops Aerial parts (g/ kg ) Underground parts (g/ kg ) T-N P K Ca Mg T-N P K Ca Mg Hairy vetch 18.4 3.3 20.8 6.9 2.7 19.5 5.3 17.9 18.6 4.1 Crimson clover 26.8 4.9 43.4 14.8 6.4 17.0 5.9 21.8 16.8 5.9 Orchard grass 24.8 5.3 45.1 9.9 5.5 19.0 6.5 17.6 19.1 4.9 Table 3. Nutrient contribution of green manure crop in ginger continuous cultivation Green manure crops Dry weights Nutrient contribution ( kg /10a) ( kg /10a) N P 2 O 5 K 2 O CaO MgO Hairy vetch 262 4.82 0.86 5.44 1.80 0.70 Crimson clover 502 13.45 2.45 21.72 7.42 3.21 Orchard grass 348 8.63 1.84 15.69 3.44 1.91 라스가 1.84 kg /10a 헤어리베치가 0.86 kg /10a 였다. 칼륨 (K 2 O) 공급량은크림손클로버가 21.72 kg /10a, 오차드글라스가 15.69 kg /10a 헤어리베치가 5.44 kg /10a 였다. CaO 공급량은크림손클로버가 7.42 kg /10a, 오차드글라스가 3.44 kg /10a 헤어리베치가 1.80 kg /10a 였다. 지금까지몇몇연구자들은양분공급에있어서녹비작물종류및녹비작물혼파비율이중요한영향을미친다고보고한바있다 (Jeon et al., 2011, 2012). 본연구에서크림손클로버의양분공급은같은두과작물인헤어리베치보다월등히좋은결과를보여주었다. 따라서헤어리베치, 크림손클로버및오차드글라스의혼파비율을설정한다면양분공급효과는증대될수있을것으로판단되며, 과잉으로공급되는 K와같은성분들을감소할수있을것으로판단된다. 녹비환원후생강재배토양화학성생강연작지에서헤어리베치, 오차드그라스, 크림손클로버를파종하여 80일동안재배후토양화학성변화를조사한결과는 Table 4와같다. 토양의 ph 및 EC는녹비작물을환원한토양의모든처리구에서감소하는경향을보였으며, 특히크림손클로버에서가장낮게나타났다. 흔히작물을연작하였을경우이온의불균형과과다이온의존재에의한이온독성발현과타유 효이온의흡수를저해하여작물의생육장해를유발할수있다고보고된바있는데 (Chang and Drenge, 1955; Cho et al., 2006), EC가높아지면뿌리에서토양수이용률을저하시켜 (Bernstein, 1975) 작물의생육에막대한영향이있다고하였다. 생강연작재배지의연작장해경감을위해크림손클로버, 헤어리베치및오차드글라스와같은녹비작물의시용이토양의 EC를경감시킬수있는방안이라판단된다. 또한유기물의함량은녹비작물처리구가처리전토양 ( 대조구 ) 에비해증가하는경향이었으며, 녹비작물처리구별유기물함량의증가량은헤어리베치구 (2.2 g/ kg ) > 크림손클로버구 (1.7 g/ kg ) > 오차드글라스구 (0.2 g/ kg ) 순이었다. Cho et al. (2003) 은토양에녹비작물들과같은신선한유기물이가해지면미생물들은이를분해하여탄소는에너지원으로섭취하고, 질소는영향원으로섭취하여세포구성에이용하게된다고하였다. 따라서유기질이분해되기위해서는토양유기물중탄소와질소가미생물의생육에직접관계하여분해속도를결정하게된다. 본실험에서헤어리베치및크림손클로버에서비교적유기물의함량이오차드글라스보다증가된것은토양에혼입된유기질들이미생물의생육이빨라분해속도가높아진것때문으로생각되어진다. T-N 함량은녹비를토양에환원한후모든녹비처리구가처리전토양 ( 대조구 ) 에비해 -274-
생강연작재배지에서 Pythium zingiberum 경감을위한녹비작물재배효과 Table 4. Chemical properties in soil after incorporation of green manure crops Treatment plots ph 1:5 EC ds m -1 OM g kg -1 T-N Avail. P 2 O 5 K Ca Mg Na g kg -1 mgkg -1 Exchangeable (cmol c kg -1 ) Soil of continuous cropping (SCC) 6.6 1.95 17.0 0.98 559.5 1.24 7.41 2.01 1.22 Hairy vetch 6.5 1.90 19.2 1.32 673.3 1.27 7.52 2.11 1.32 Crimson clover 6.3 1.89 18.7 1.28 598.2 1.23 7.57 2.09 1.27 Orchard grass 6.4 1.91 17.4 1.18 566.8 1.34 7.49 2.08 1.29 Table 5. Growth and yield characteristics of ginger after treatment green manure crops in soil Treatment plot Plant height ( cm ) Aerial parts ( cm ) Roots ( cm ) Rhizomes weight (g/m 2 ) Soil of continuous cropping (SCC) 52.30 47.87 4.43 53.79 Hairy vetch 66.65 60.97 5.68 90.07 Orchard grass 64.05 58.47 5.59 78.33 Crimson clover 62.13 56.79 5.35 56.88 Fig. 1. Growth and yield of ginger in soils of continuous cropping (Seosan city, Chungnam). a; control, b; Hairy vetch, c; Orchard grass, d; Crimson clover. 증가하는경향을보였다. 녹비작물중에서두과녹비는공중질소를고정하는능력이있어토양에환원시킨후에분해속도가화본과녹비에비해질소함량이증가한다고알려져있다 (Sung et al., 2008, Sarrantonio and Scott, 1988; Jeon et al., 2011). 본연구에서도두과인헤어리베치와크림손클로버가화본과인오차드글라스보다질소함량이높게나타났다. 또한생강연작재배지에서녹비작물의토양환원후토양의양이온중 K의함량은오차드글라스구의경우는약간증가하는경향이었고, 헤어리베치와크림손클로버에서는거의유사한경향을보였다. 무기성분함량은전반적으로녹비작물처리전 ( 대조구 ) 에비해약간증가하는경향이었다. 후작물 ( 생강 ) 생육특성각녹비작물의토양환원후, 생강생육특성을조사한결과 Table 5와같다. 녹비작물처리구는대조구에비해서는우수한생육을보였다 (Fig. 1). 특히헤어리베치구에서지상부및지하부의생장이가장높게나타났으며, 종강의무게가 90.07g/ lm 2 로대조구에비해 70% 증수효과를보였다. Kim et al. (2002) 의보고에의하면헤어리베치를녹비로투입하였을경우관행에비해m2당종강수량이 60% 정도증가되었으며, 풋베기보리를녹비로사용하였을경우관행에비해수수의수확량이 50% 정도증가되었다고하였다 (Sohn et al. 2004). 이와같이녹비작물의시용만으로도생강의생육에일정부분양분공급이가능할것으 -275-
韓資植誌 Korean J. Plant Res. 28(2) : 271~278(2015) Fig. 2. Density analysis of P. myriotylum in ginger cultivation A; Soil of ginger cultivation, B; Standard pathogen density C; genomic DNA and realtime PCR analysis. 로판단되며, 퇴비와적절히혼합한다면생강의높은생산성과화학비료의절감효과를동시에만족할수있을것으로사료된다. 생강연작재배지토양에서뿌리썩음병원균밀도경감효과생강연작재배지의가장큰장해요인은뿌리썩음병원균의감염에따라생강생산에막대한영향을주고있다 ( 농촌진흥청 1998). 따라서본연구에서는생강의뿌리썩음병의밀도를분석하기위해우선충남서산의생강연작지 3개소의토양샘플을채취하여토양내 genomic DNA 를추출한후 real-time PCR 분석을이용하여뿌리썩음병원균 (P. myriotylum) 의밀도분석한결과 Fig. 2와같다. Real-time PCR 을이용한 5.8S rdna 의 standard curve 를얻어내기위해 5.8S rdna 량을나노드롭으로 1 ng 부터 0.01 pg 까지 serial dilution하여반응시료를조성하고 qualitative PCR 의결과에서얻은최적 PCR 조건으로반응을수행하여 standard curve 를얻어냈다 (Fig. 2B). 연작하지않고뿌리썩음병원균의발생도거의없는 comtrol 토양에비하여연작장해가심하게발생한 Field 1, 2, 3 토양에서는뿌리썩음병원균의밀도가 Field 1의 8 level 에서높게는 Field 2에서 30 level 까지높게나타났다. 실험재배지에서병원균의피해를가장많이받은처리구에서토양내 P. myriotylum 의밀도가높게나타났음을알수있었다. 따라서병발생은재배환경에서발생하는토양내균의밀도와도밀접한관련이있음을추측할수있었고, 이러한결과를바탕으로녹비작물처리한토양에서뿌 Fig. 3. Real-time PCR analysis for density of ginger rhizomes (Pythium zingiberum) from experimental soil. A, Gel electrophoresis of gdna in soil. M: 1kb DNA ladder, Lanes 1~8: gdna in soil samples from different green manure crops, lane 1~2; control, lane 3~4; Hairy vetch, lane 5~6; Orchard grass, lane 7~8; Crimson clover, B, Change of ginger rhizomes (Pythium zingiberum) density in soil before/ after incorporation of green manure crop. 리썩음병원균밀도를분석한결과 Fig. 3 과같다. 헤어리베치, 오차드그라스와크림손클로버에서대조구에비해병원균의밀도가각각감소하였고, 그중화본과작물인오차드그라스에서가장많은감소효과를나타내었다 (Fig. 3B). 뿌리썩음병원균 -276-
생강연작재배지에서 Pythium zingiberum 경감을위한녹비작물재배효과 은토양내에균사절편, 팽윤균사편, 난포자, 혹은피낭포자의형태로존재하여토양의한곳에모여있기보다는토양표면에균등하게분포한다고하였다 (Kim et al., 1997). 따라서적절한녹비작물의선택과재배는토양개량효과로인한병원균의밀도를조금감소시킬수있을것으로생각되며, 토양내에 1~2 10 2 cfu/g 토양일때발병이시작된다고하였다 ( 심등, 2000). 따라서본연구의결과에서생강연작지토양에크림손클로버와같은녹비작물을재배한다면토양개량효과를가져와배수가양호하며, 토양내뿌리썩음병원균의밀도를현저히감소시켜, 친환경적재배가가능할것으로판단된다. 적요생강연작재배지토양에녹비작물의재배가토양양분의변화와뿌리썩음병원균경감효과를알기위해헤어리베치, 크림손클로버, 오차드글라스를 80일간재배후, 토양에환원하여토양분석및 real-time PCR 분석한결과는다음과같다. 녹비작물의생육은크림손클로버가가장좋았으며, 질수흡수량은크림손클로버가가장높게나타났으며, 토양의인산함량은오차드글라스가가장낮게나타났다. T-N 함량은헤어리벳치 > 크림손클로버 > 오차드글라스순으로나타났다. 또한토양내뿌리썩음병원균밀도분석을위해 Pythium zingiberum 균특이 5.8S rdna 를이용하여 real-time PCR 분석한결과헤어리베치, 오차드그라스및크림손클로버처리의 Ct값은대조구보다낮게나타났다. 이상의결과를요약해볼때생강연작재배지에서녹비처리후토양은대조구에비해 EC가감소되고, 몇몇무기성분은증가하였으며, 뿌리썩음병원균밀도는감소하였다. 사사이논문은농촌진흥청의연구비지원 (PJ007358) 에의해이루어진결과로이에감사드립니다. References Bernstein, L. 1975. Effects of salinity and sodicity on plant growth, Ann. Rev. of Phytopathology 13:295-312. Carter, M.R. 2002. Soil quality for sustainable land management: organic matter and aggregation interaction that maintain soil functions. Agron. J. 94: 38-47. Cheng, H.H. 1990. Pesticides in the soil environment; precesses, impacts and medeling. Soil Sci. Soc. of America. pp. 429-466. Chang, C.W. and H.E. Drenge. 1955. The effect of exchangeable sodium on soil properties on growth and cation content of alfalfa and cotton. Soil Sci. Soc. Am. Proc. 19:29-35. Cho, K.R., C.S. Kang, T.J. Won and K.Y. Park. 2006. Effects of compressed expansion rice hull application and drip irrigation on the alleviation of salt accumulation in the plastic film house soil. Korean J. Soil Sci. Fert. 39(6):327-379. Cho, J.Y., K.W. Han, J.K. Choi, Y.J. Kim and K.S. Yoon. 2002. N and P losses from a paddy field plot in central Korea. Soil Sci. Plant Nutr. 48:301-206. Jeon, W.T., K.Y. Seong, M.T. Kim, G.J. Oh I.S. Oh and U.G. Kang. 2010. Change of soil physical properties by glomalin concentration and rice yield using difference green manure crop in paddy. Korean J. Soil Sci. Fert. 43(2):119-123. Jeon, W.T., K.Y. Seong, M.T. Kim, I.S. Oh, B.S. Choi and U.G. Kang. 2011. Effect of biomass and N production by cultivation methods of Leguminous and Gramineae green mamure on rice growth in central regions of Korea. Korean J. Soil Sci. Fert. 44(5):853-858. Jeon, W.T., K.Y. Seong, G.J. Oh, M.T. Kim, Y.H. Lee, U.G. Kang, H.B. Lee and H.W. Kang. 2012. Changes of biomass of green manure and rice growth and yield using leguminous crops and barley mixtures by cutting height at paddy. Korean J. Soil Sci. Fert. 45:192-197. Kim, C.G., J.H. Seo, H.S. Cho, S.H. Choi and S.J. Kim. 2002. Effect of hairy vetch as green manure on rice cultivation. Korean J. Soil Sci. Fert. 35(3):169-174. Kim, E.S. and Y.H. Lee. 2011. Response of soil microbial communities to applications of green manures in paddy at an early rice-growing stage. Korean J. Soil. Sci. Fert. Vol. 44(2):221-227. Kim, C.H., S.S. Yang and K.D. Hahn. 1998. Effect of soil disinfection, fungicide application, and narrow ridge cultivation on development of ginger rhizome rot caused by Pythium myriotylum in fields. Korean J. Plant Pathol. 14(3):253-259. Kim, C.H., S.S. Yang and K.D. Hahn. 1997. Ecology of ginger rhizome rot development cased by Pythium myriotylum. Korean J. Plant Pathol. 13(3):184-190. Kjeldahl, J.Z. 1883. A new method for the determination of nitrogen in organic bodies. Analytical Chemistry 22:366. Lee, B.H., J.W. Ahn, D.Y. Hwang, S.H. Oh, J.H. Kim, S.Y. Kim, Y.C. Ku and Z.R. Choi. 2006. Growth characteristics of six rice cultivars under rice-chinese milk vetch (Astragulus sinicus L.) cropping system. Korean J. Crop Sci. 51:84-91. -277-
韓資植誌 Korean J. Plant Res. 28(2) : 271~278(2015) Lee, Y.H. and S.T. Lee. Comparison of microbial community of orchard soils in gyeongnam province. Kor. J. Soil. Sci. Fert. 44:492-497. Munnecke, D.M., L.M. John, H.W. Talbot and S. Barik. 1982. Microbial metabolism and enzymology of selected pesricides: In Chakrabarty, A.M. (ed.), Biodegradation and Detoxication of Environmental Pollutants, CRC press, Boca Raton, FL (USA). 1-32. NIAST. 2000. Methods of soil and plant analysis. National Institute of Agricultural Science and Technology, RDA, Suwon, Korea. Pedersen, E.A. and G.R. Hughes. 1992. The effect of crop rotation on development of the septoria disease complex on spring wheat in SasKatchewan. Can. J. Plant Pathol. 14:152-158. Pollock, C., J. Pretty, I. Crute, C. Leaver and H. Dalton. 2008. Introduction sustainable agriculture. Philos Trans R. Soc. B. 363:445-446. Sarantonio, M. and T.W. Scott. 1988. Tillage effects on availability of nitrogen to corn following a winter green manure crop. Soil Sci. Soc. Am. J. 52:1661-1668. Scholte, K. 1987. The effect of crop rotation and granular nematicides on the incidence of Rhizoctonia solani in Potato. Potato Res. 30:187-199. Sohn, B.K., J.S. Cho, D.J. Lee, Y.J. Kim, S.Y. Jin and G.S. Cha. 2004. Paddy rice growth and yield as affected by incorporation of green barley and chinese milk vech. J. Korean Soc. Soil Sci. Fert. 37:156-164. Suh, J.S. 1998. Soil microbiology. Korean J. Soil Sci. Fert. 31(S):76-89. Tang, J., B. Zhang, C. Gao and H. Zepp. 2008. Hydrological pathway and source area of nutrient losses identified by a multi-scale monitoring in an agricultural catchment. Catena 72:374-385. Takada, H.Y. and N. Matsumoto. 2004. An improved DNA extraction method using skim milk from soils that strongly adsorb DNA. Microbes Environ. 19:13-19. Tate, R. L. 1995. Soil microbiology. Energy Transformations and Metabolic Activities of Soil Microbes. John Wiley & Sons Inc. New York (USA). pp. 64-92. Tyurin, I.V. 1931. A new modification of the volumetric method of determining soil 344 organic matter by means of chromic acid. Pochvovedenie 5(6):36-47. Zhao, J., Q. Luo, H. Deng and Y. Yan. 2008. Opportunities and challenges of sustainable agricultural development in China. Philos Trans R. Soc. B. 363:893-904. 심형권, 이두구, 이용훈. 2000. 생강뿌리썩음병생리생태및방제연구. 호남농업시험장시험연구보고서 pp. 367-379. 조성진, 박천서, 엄대익. 2003. 토양학. 향문사. 서울. pp. 137-143. 한국식물병리학회. 1998. 한국식물병명목록. 제 3판. p. 436. (Received 6 October 2014 ; Revised 11 February 2015 ; Accepted 10 April 2015) -278-