韓國環境復元技術學會誌 17(3):53~63(2014) DOI:http://dx.doi.org/10.13087/kosert.2014.17.3.53 J. Korean Env. Res. Tech. 17(3):53~63(2014) ISSN 1229-3032 하유미 1) 김동엽 1) 황동규 2) 민광식 2) 1) 성균관대학교조경학과 2) 성균관대학교조경학과대학원 Investigation on the Growth of Several Medicinal Plants in a Rooftop Vegetable Garden Ha, Yoo Mi 1) Kim, Dong Yeob 1) Hwang, Dong Kyu 2) and Min, Kwang Sik 2) 1), 2) Department of Landscape Architecture, Sung Kyun Kwan University, Suwon 440-746, Korea. ABSTRACT This study was carried out to investigate the growth responses of medicinal plants such as Glehnia littoralis, Cryptotaenia japonica, Angelica gigas, Reynoutria japonica, Saururus chinensis, Houttuynia cordata, Ligularia fischeri, and Aralia cordata under 70%-shading and full sunlight conditions on a rooftop condition using artificial soil as a growth media. Glehnia littoralis, Cryptotaenia japonica, Ligularia fischeri, Saururus chinensis, and Houttuynia cordata showed better growth on plant height, leaf length, leaf width, petiole length and leaf number under full sunlight conditions on a rooftop condition. Cryptotaenia japonica and Houttuynia cordata had high value of Hunter's a (red-green) under full sunlight, while had lower value of L(lightness) and b(blue-yellow) than those of 70% shading condition. As an index of plant stress response, Glehnia littoralis, Reynoutria japonica, Houttuynia cordata, Ligularia fischeri showed Fv/Fm values 0.79 0.84 under full sunlight in August, indicating low stress on plant growth. Therefore they seemed to be suitable medicinal plats for rooftop conditions. Ligularia fischeri and Reynoutria japonica showed better growth under 70% shading treatment in August, while showed high growth response under full sunlight conditions in September. The 70% shading treatment was effective for the growth of Angelica gigas, Reynoutria japonica, and Aralia cordata. Angelica gigas and Reynoutria japonica, however, showed better plant growth under First author:ha, Yoo Mi, Department of Landscape Architecture, Sungkyunkwan University, Tel:+82-31-290-7854, E-mail:haym4941@hanmail.net Corresponding author:ha, Yoo Mi, Department of Landscape Architecture, Sungkyunkwan University, Tel:+82-31-290-7854, E-mail:haym4941@hanmail.net Received:12 February, 2014. Revised:26 May, 2014. Accepted:21 May, 2014. - 53 -
54 하유미 김동엽 황동규 민광식 full sunlight during summer. The results showed that Glehnia littoralis, Cryptotaenia japonica, Ligularia fischeri, Saururus chinensis, and Houttuynia cordat seemed to be suitable medicinal plants for rooftop garden where there is a full sunlight condition. Key Words:Medical plants, Vegetable garden, Rooftop greening, Shading effect. I. 서론현대를살아가는사람들은아름다운자연과함께하는아늑한전원생활을꿈꾼다. 그러나급속한도시화로인한인구의집중과고층, 고밀의건축물의증가로도심에서는식물을접할수있는공간이점점사라졌다. 이러한도심환경을개선하기위해죽어있는공간인 옥상 에아이들을위한자연학습장을새롭게꾸미거나채소나허브를기르는 옥상농원 을조성하며도심속전원생활을실천하는사례들이늘고있다. 최근에는건물내휴식공간인옥상정원을넘어텃밭을조성하고채소를가꾸는 옥상농원 이나타나고있다 (Chung et al, 2009; 2010a). 서울시는 2010년 7월복지관과유아원등 25개공공건물옥상에텃밭을조성하는옥상농원시범사업이진행되었다. 최근서울, 부산등대도시를중심으로도심내녹지확보의일환으로옥상정원조성사업이추진되고있으며다양한이용을위한노력이이어지고있다. 국립원예특작과학원에서는옥상정원의이용성을높이기위한다양한텃밭모델과이용방안에대한연구를수행해오고있다 (Chung et al, 2010b). 최근식용가능한약용식물에대하여식품학적가치가인정되면서새로운재배방법을개발하여식품으로의이용도를증진시키려는연구가진행되고있다. 앞으로도쌈잎채소의수요가점차증가될것으로판단되고, 약재로뿐아니라채소자체로재배되어새로운농가소득원 으로주목받을것으로사료된다 (Ha, 2006). 바이오웰빙시대의시작과더불어우리나라도고령사회로진입함에따라국민들의건강에대한관심이점점고조되고있다. 건강기능성제품의수요증가는천연식물자원을이용한기능성식품의개발에활기를띠게하였다. 또한이들자원을쌈잎채소로이용하기위하여그효능에관한과학적인근거가제시되고있다 (Kim et al, 2006). 뿐만아니라농촌진흥청은주로뿌리만을약재로활용하던약용식물을식품시장에도보급하기위해잎을샐러드로먹을수있는토종약초 7종을선발했다. 이들은잔대, 수경재배인삼, 당귀, 민들레, 산마늘, 더덕및섬초롱이며각각독특한맛과향을지니고있다. 특히뿌리가복통과종기를다스리는것으로알려진잔대의잎은대부분의약초가쓴맛을내는것과달리단맛이풍부해다른채소와의어울림이뛰어나다. 기존에채소류를중심으로이용되던텃밭용식물에샐러드로이용할수있는약용식물이더해질수있을것으로생각된다. 약용작물에관한차광재배시험으로, Ahn et al (1994) 이남부지방에서참당귀를재배하기위하여차광재배를실시한결과 40 70% 차광에서엽장이크고엽수가많아생육이양호한것으로나타났다. 특히 55% 차광재배에서주당근수가많고근장과묘두직경이커서양호한생장과차광효과가확인되었다. 또한 Kim et al (1995) 은천궁의차광재배시험을실시하여 35 5% 의차광재배에서품질이양호한것을생산
55 할수있다고하였으며 Lee et al(2000) 은천궁의생리생태에관한시험에서차광의효과를확인한바있다. 그러므로본연구에서는텃밭용작물을활용한식용작물생산으로수확의기쁨을제공하고동시에옥상녹화효과를꾀하기위한기초연구로서약초를옥상텃밭에서 70% 차광조건과무차광조건에서재배하고생육을조사함으로써옥상정원에적합한약초를선발하고자하였다. II. 연구방법 1) 공시재료본연구는중부지방의양지에서생육이강한약초를위주로선정하였으며갯방풍 (Glehnia littoralis), 파드득 (Cryptotaenia japonica), 당귀 (Angelica gigas), 호장근 (Reynoutria japonica), 삼백초 (Saururus chinensis), 어성초 (Houttuynia cordata), 곰취 (Ligularia fischeri), 독활 (Aralia cordata) 등총 8 종을공시재료로이용하였다. 3 inch pot에식재된묘를구매하여 2011년 6월부터 2011년 10월까지성균관대학교 3층건물옥상텃밭에식재하였다. 2) 실험방법차광처리가인공지반내약초의생육에미치는영향을조사하기위해 E사의식재모듈 EP-16 (50 50 10cm) 에각각공시식물 9주씩식재하였다. 실험구는 70% 차광처리와무차광처리로나누어설치하였으며, 모듈은 3 반복으로, 식물의배치는임의로하였다. 관수는 Gardena 사의 Water Computer C1060을사용해자동화하여일주일에 3회씩관수하였다. 조사항목은생육특성으로초장 (cm), 초폭 (cm), 생육기간등을조사하였고, 잎의특성으로는엽폭 (cm)(a), 엽신장 (cm)(b), 엽형지수 (A/B), 엽수 ( 개 ) 를조사하였고, Hunter colorimeter를이용하여엽색 (L, a, b) 을조사하였다. 옥상조건에서식물의생장반응을 알아보기위하여 chlorophyll fluoremeter(opti- Sciences, OS-30p) 를이용하여식물체에가해지는스트레스를측정하였다. F O (minimum fluorescence) 와 F M(maximum fluorescence) 를측정하고아래식에의해 F V /F M 값을구하였다. F V/F M = (F M - F O) / F M F V /F M 은표준화된매개변수로서식물의 photosystem II 반응시최대양자효율을나타내는것으로건강한식물의경우 F V /F M 값이 0.79 0.84 사이에서측정된다 (Maxwell and Johnson, 2000). 반면스트레스를받은식물은이보다작은값을나타내어식물의스트레스정도를측정하게된다. 통계처리는 PC용 SAS(Statistical Ananysis System) 9.0 프로그램을이용하여 ANOVA 분석을실시하였다 (Knowledge & information Officer of Rural Development Administration, 2008.). 처리구평균간유의성검정은 5% 유의수준에서 LSD(Least significance difference) 검정을하였다. III. 결과및고찰 1) 차광처리에의한약용식물의생육특성전통약용식물중차광에따른생장차이를보인식물은갯방풍, 당귀, 독활및삼백초였다 (Figure 1). 어성초, 독활, 호장근등은차광처리구에서높은초장을보였으며음지에서생육이더양호한것으로나타났다. 반면자연광에서높은초장생장을보인식물은갯방풍과파드득이었다. 공시식물들은 8월에최대생장을보였으며 9월이후초장이줄어들어생육이떨어지는것으로나타났다. Table 1은자생약용식물의잎생장조사결과대부분 8월에비해 9월에엽신장과엽폭이줄어든것으로나타났다. 이는 8월이후고온과일조시간단축으로인해식물의생장이둔화된때문인것으로생각되었다. 갯방풍, 파드득및
56 하유미 김동엽 황동규 민광식 Figure 1. Growth responses of medicinal plants under 70%-shading and full sunlight conditions on a rooftop vegetable garden. GLLI: Glehnia littoralis, HOHO: Houttuynia cordata, LIFI: Ligularia fischeri, CRJA: Cryptotaenia japonica, ANGI: Angelica gigas, ARCO: Aralia cordata, REJA: Reynoutria japonica, SACH: Saururus chinensis. Figure 2. Number of leaves per medicinal plant under 70%-shading and full sunlight conditions on a rooftop vegetable garden. GLLI: Glehnia littoralis, HOHO: Houttuynia cordata, LIFI: Ligularia fischeri, CRJA: Cryptotaenia japonica, ANGI: Angelica gigas, ARCO: Aralia cordata, REJA: Reynoutria japonica, SACH: Saururus chinensis. 어성초는 8월에는차광조건에서엽신장, 엽폭및엽병길이의생장이자연광조건에비해높은것으로나타났으나, 9월에는자연광조건에서잎의생장이더높은것으로나타났다. 따라서갯방풍, 파드득, 어성초는옥상의자연광조건에서생육이양호할것으로생각되었다 (Table 1). 그러나곰취, 삼백초및당귀는차광에따른잎의생장에차이가없는것으로나타났다. 갯방풍의엽병의홍자색은안토시아닌에의한것으로홍자색이선명하게나타날수록상품가치가높다. 안토시아닌의생성은온도및광의영향을강하게받는것으로알려져있다 (Lee and Yoon, 1996). 따라서시간이지날수록자연광에서생장이우수한갯방풍, 파드득및어성초와차광에따른생장차이를보이지않았던곰취, 삼백초및당귀는옥상텃밭에활용이가능할것으로생각되었다. 어성초, 파드득, 독활, 호장근등은자연광조건에서엽수가많았으며, 어성초와독활은 9월에도자연광조건에서엽수가더많았다 (Figure 2). 이러한경향은초장과잎의생장에서는볼수 없었다. Allard et al(1990) 은 Tall Fescue의차광실험을통해엽면적비 ( 총엽면적 / 수관투영면적 ) 는태양광이많은곳보다는적은곳에서자라는식물이더높은것을관찰하였다. 태양광이적은경우잎길이가 54~65% 더길었고엽면적이 65~77% 더많았다. 잎의두께는 12% 정도얇고, 잎의무게는 18~25% 정도적은것으로나타났다. 갯방풍과호장근의잎은 8월에는자연광보다는차광조건에서생장이좋았으나 9월에는자연광에서생육이더좋은것으로나타났다 (Figure 3). 이두종은옥상텃밭에서자연광조건에서재배가가능할것으로보인다. 독활은차광조건에서초장및잎의생장이더활발한것으로나타났으며, 삼백초의경우차광과자연광조건에서초장과잎의생장이큰차이를보이지않았다 (Figure 4). 독활은옥상텃밭재배시차광이요구되는것으로나타났다. Han et al(2001) 은 50% 차광조건에서가시오갈피의엽면적이가장많은것을밝혔으며본실험에서도이와비슷한경향을볼수있었다. 또
57 Table 1. Leaf growth characteristics of medicinal plants under 70% shading and full sunlight conditions on a rooftop vegetable garden. Plants Shading Date Leaf length (cm) Leaf width (cm) Petiole length (cm) Glehnia littoralis 70% Aug. 9 5.3* 6.2 2.6* ( 갯방풍 ) Sep. 20 3.4* 3.7* 1.3 No Aug. 9 3.7* 7.3 6.3* Sep. 20 4.8* 5.3* 1.6 Cryptotaenia japonica ( 파드득 ) 70% Aug. 9 3.7* 2.9* 6.4* Sep. 20 2.8* 2.2* 4.8* No Aug. 9 2.5* 2.3* 4.9* Sep. 20 4.4* 3.1* 0.5* Ligularia fischeri ( 곰취 ) 70% Aug. 9 7.7 11.3 8.1 Sep. 20 5.4 9.1* 5.7 No Aug. 9 7.7 11.3 8.4 Sep. 20 5.0 7.2* 6.9 Saururus chinensis ( 삼백초 ) 70% Aug. 9 9.6 5.7 2.5 Sep. 20 10.6 5.8 2.7* No Aug. 9 9.9 5.8 3.0 Sep. 20 9.5 6.5 4.0* Houttuynia cordata ( 어성초 ) 70% Aug. 9 7.7* 6.4 3.2 Sep. 20 5.9* 5.1* 3.6 No Aug. 9 6.3* 5.8 3.2 Sep. 20 7.1* 6.3* 3.3 Angelica gigas ( 당귀 ) 70% Aug. 9 5.5 6.1 2.0* Sep. 20 5.0 4.1 6.3* No Aug. 9 5.9 5.3 9.4* Sep. 20 4.7 4.7 1.5* Reynoutria japonica ( 호장근 ) 70% Aug. 9 6.2* 3.1 1.3* Sep. 20 5.9 3.2 0.4* No Aug. 9 7.8* 3.3 0.7* Sep. 20 6.2 2.9 0.6* Aralia cordata ( 독활 ) 70% Aug. 9 10.5* 6.7* 2.2 Sep. 20 15.3* 8.9* 2.6 No Aug. 9 6.8* 5.0* 2.2 Sep. 20 8.2* 5.3* 2.1 * significantly different at α = 0.05
58 하유미 김동엽 황동규 민광식 <Glehnia littoralis> <Reynoutria japonica> Figure 3. Shoot growth of Glehnia littoralis and Reynoutria japonica on the rooftop vegetable garden in 2011. <Aralia cordata> <Saururus chinensis> Figure 4. Shoot growth of Aralia cordata and Saururus chinensis on the rooftop vegetable garden in 2011. 한 Hong et al(1996) 은참취와곰취의잎수와잎길이가 50% 차광조건에서증가하였으나 80% 차광조건에서는다소감소하는경향이나타난것으로보고하였다. 따라서적정광도를유지시켜주는것이초장및잎의생육에좋은것을알수있다. 2) 차광처리에의한약용식물의엽색변화어성초와독활에서밝기를나타내는 L 값이 70% 차광조건에서차이를보였으나다른종에서는차이가없었다 (Figure 5). 붉은색을나타내는 a값의경우어성초, 파드득및호장근이양의값을나타내어잎이붉은것을보였다. 특히
59 <Houttuynia cordata> <Cryptotaenia japonica> <Reynoutria japonica> Figure 6. Medicinal plant leaves showing red color under 70%-shading and full sunlight conditions on a rooftop vegetable garden. Figure 5. Leaf color(l, a, b) of medicinal plants under 70%-shading and full sunlight conditions on a rooftop vegetable garden. GLLI: Glehnia littoralis, HOCO: Houttuynia cordata, LIFI: Ligularia fischeri, CRJA: Cryptotaenia japonica, ANGI: Angelica gigas, ARCO: Aralia cordata var. continentalis, REJA: Reynoutria japonica, SACH: Saururus chinensis. 자연광에서높은 a값을나타내었고 8월에비해 9월에더욱붉은색이짙게나타났다. 노란색을나타내는 b값은어성초와파드득이차광조건에서높은것을알수있었으나곰취, 독활, 삼 백초등은자연광에서높았으며 9월에더욱색이짙어지는것으로나타났다. 자연광조건에서붉은색이강했으며생육또한양호한것으로나타났다 (Figure 6). 일장처리시간이파드득의생육과수량에미치는영향을조사한실험에서일장시간이길어질수록초장, 엽수, 분얼수, 엽폭및엽장이증가하는결과를얻었으며지상부의생장이증가하였다 (Shin et al, 1999). 이러한경향은본연구의결과와비슷한것으로나타났다. 3) 차광처리가약용식물의생육에미치는영향차광처리에따른약용식물의스트레스반응은 8월에모든처리구에서 F V/F M 값이 0.79 0.84 범위를벗어나스트레스정도가높은것으로나타났다. 반면 9월에는비교적높은 F V /F M 값을보여스트레스가완화된것으로보였다 (Table 3). 갯방풍, 호장근, 어성초및곰취는 8 월무차광조건에서스트레스를덜받았으며생장량또한높았다. 따라서이들은옥상에서무차광조건에서도생육이가능할것으로보이며옥상텃밭에활용될수있을것으로생각되었다.
60 하유미 김동엽 황동규 민광식 Table. 3. Stress responses of medicinal plants under 70%-shading and full sunlight conditions on a rooftop vegetable garden. F O (Min. F M (max. F V/F M(Max. yield of fluorescence) fluorescence) photosystemii) 70% Aug. 9 65.0±9.98 z 97.0±40.90 0.418* y Plants Shading Date Glehnia littoralis ( 갯방풍 ) Sep. 20 68.0±5.76 263.0±36.92 0.740* No Aug. 9 82.0±16.77 227.0±71.52 0.620* Sep. 20 61.0±5.05 217.0±33.25 0.715* Reynoutria japonica ( 호장근 ) 70% Aug. 9 83.0±6.17 173.0±13.75 0.519 Sep. 20 80.0±5.81 304.0±21.52 0.737* No Aug. 9 77.0±3.81 209.0±22.01 0.621 Sep. 20 63.0±14.57 225.0±59.27 0.715* Houttuynia cordata ( 어성초 ) 70% Aug. 9 95.0±5.08 181.0±35.85 0.430* Sep. 20 80.0±10.54 221.0±48.52 0.626 No Aug. 9 97.0±8.17 254.0±36.67 0.596* Sep. 20 72.0±18.04 178.0±72.53 0.554 Ligularia fischeri ( 곰취 ) 70% Aug. 9 77.0±4.33 167.0±26.43 0.512 Sep. 20 79.8±8.76 248.0±68.83 0.647 No Aug. 9 69.0±8.60 171.0±36.50 0.573 Sep. 20 68.4±14.29 249.0±51.42 0.722 Cryptotaenia japonica ( 파드득 ) 70% Aug. 9 90.0±5.58 232.0±20.48 0.603 Sep. 20 65.0±5.07 174.0±20.03 0.719* No Aug. 9 65.0±13.94 236.0±57.72 0.611 Sep. 20 66.0±10.81 257.0±46.26 0.740* Saururus chinensis ( 삼백초 ) 70% Aug. 9 94.0±3.34 203.0±14.52 0.531 Sep. 20 87.0±7.25 238.0±22.26 0.631 No Aug. 9 83.0±5.27 193.0±15.98 0.565 Sep. 20 67.0±7.53 176.0±39.07 0.608 Angelica gigas ( 당귀 ) 70% Aug. 9 98.0±2.63 219.0±9.44 0.552* Sep. 20 82.0±17.24 267.0±106.27 0.665 No Aug. 9 70.0±8.35 150.0±35.41 0.460* Sep. 20 82.0±6.63 274.0±9.07 0.700 Aralia cordata ( 독활 ) 70% Aug. 9 98.0±3.96 216.0±19.32 0.538 Sep. 20 86.0±7.76 308.0±31.52 0.720* No Aug. 9 78.0±4.08 176.0±13.39 0.554 Sep. 20 69.0±15.45 213.0±54.45 0.671* z mean±standard error. y significantly different at α = 0.05.
61 9월에는 F V/F M 값이증가했으며차광에따른스트레스반응차이는없었다. 무차광조건에서산마늘과같은음지성식물은양지성식물에비해낮은광합성효율을나타내며스트레스반응을보였다 (Kitao et al, 2003). 본연구의 70% 차광조건에서도이와비슷한경향을보였다. 태양광은식물이광합성을하기위한필수적인요소이다. 그러나식물별로지나치게강한광도는광합성능력을저해시키는데음지성식물인곤달비는무차광조건에서강한광도로인하여광합성효율이떨어졌다 (Kwon et al, 2009). 광도에따른곰취류의최대광합성효율은광도가높아질수록높아지는경향을보였으며이는 Kim(2008) 의실험과비슷한결과였다. 차광은광도와함께지온과식물체온도를낮추는효과가있다 (Brand, 1997). 지나친차광은순광합성량의감소로영양생장저하, 초장, 측지수, 엽장, 엽면적및건물중등의감소가뚜렷하여결국수확량이감소되는것으로알려져있다 (Brand, 1997; Hong et al, 1996). 차광정도가높을수록더덕의조단백질과조지방은감소한반면, 향기성분인 trans-2- hexanol은무차광에비하여 3.2배높아진바있다 (Lee et al, 1998). 고들빼기의페놀과플라보노이드같은생리활성물질의함량은무차광보다는 50% 와 70% 차광에서높게나타난다 (Chon, 2010). IV. 결론본연구는텃밭용작물을활용한식용식물의생산과함께옥상녹화효과도얻기위한목적으로진행되었다. 기존에채소류를중심으로이용되던텃밭용소재를전통약용식물중샐러드로쉽게이용할수있는식물을대상으로 70% 차광재배와무차광재배시생장특성을조사하여옥상텃밭에적합한식물을선발하고자하였다. 무차광조건에서생장이우수한식물은갯방풍, 파드득, 곰취, 삼백초및어성초였다. 갯방풍은 8월에최대생장량을보였으나이후생장이더딘것으로나타났다. 무차광조건에서신초, 엽장및엽폭의생장이높은것으로나타나옥상텃밭용으로적합한것으로생각되었다. 파드득도무차광조건에서높은생장을보였고, 9 월이후에도엽장및엽폭의생장이양호하였다. 어성초는차광에따른효과가초장에서는나타나지않았으며, 엽장, 엽폭및엽수가무차광조건에서높은것으로나타났다. 파드득과어성초는무차광조건에서붉은색을나타나내는 a값이높았다. 반면밝기를나타내는 L값과노란색을나타내는 b값은낮은수준을보였다. 곰취와호장근은 8월초에 70% 차광조건에서높은생장을보였으나 9월이후에는무차광조건에서생장량이높았다. 약용식물중 70% 차광조건에서스트레스를덜받는식물은당귀, 호장근및독활이었다. 당귀는 8월에는 70% 차광시스트레스를덜받았으나 9월에는이와는상반된결과를보였다. 호장근은 8월에는무차광조건에서스트레스를덜받았으나 9월에는 70% 차광조건에서더스트레스를덜받았다. 엽색은무차광조건에서붉은색을나타내는 a값이높은것으로나타났다. 독활은 70% 차광조건에서스트레스를덜받는것으로보여옥상텃밭재배시차광이요구되는것으로생각되었다. 갯방풍, 파드득, 곰취, 삼백초및어성초는무차광조건에서생육이양호한것으로나타나옥상텃밭용식물로활용될수있으며, 식용과더불어관상용으로도이용될수있는식물인것으로생각된다. References Ahn SD. Yu CY. and Seo JS. 1994. Effect of temperature and day length on growth and
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