Abstract

BACKGROUND:

Rabbiteye blueberry(Vaccinium ashei Reade) has lownutrient uptake efficiency due to its shallow and fibrous root system without root hairs. This study was carried out to establish an efficient nutrient application standard by investigating the effect of nitrogen fertigation on the growth and fruit characteristics of rabbiteye blueberry.

METHODS AND RESULTS:

‘Brightwell’ rabbiteye blueberry was treated with 0, 50, 100 and 200% nitrogen fertigation of recommended fertilizer application (6, 9 and 14 g/bush in the first, second and third years, respectively). The results showed that leaf nitrogen content significantly correlated with the fruit weight and fruit yield. However, canopy area, dry weight, sugar and anthocyanin contents did not correlate significantlywith the leaf nitrogen content. The leaf and stem dry weights of ‘Brightwell’ rabbiteye blueberry during the third year of plantingwere the highest with 50% nitrogen fertigation (leaf dry weight=723.7 g/bush; stem dry weight=890.7 g/bush). Maximum fruit yield of ‘Brightwell’ rabbiteye blueberry (12.9 kg/bush) was observed during the third year of planting with 50% nitrogen fertigation and thiswas about 70%greater than the treatment that received no nitrogen fertigation. The fruit yields of ‘Brightwell’ rabbiteye blueberry during the third year of planting treated with 100 and 200% nitrogen fertigation were 11.0 and 11.5 kg/bush, and these were 17 and 12%lower than the 50%nitrogen fertigation treatment, respectively. Further, the efficiency of nitrogen utilization was the highest (90%) with 50% nitrogen fertigation and lowest (18%) with 200% nitrogen fertigation.

CONCLUSION:

The results of this study suggests that fertigationwith 50%of the recommended fertilizer could be most effective for enhancing the growth and nitrogen use efficiency of rabbiteye blueberry.

Keyword

Growth,Nitrogen Fertigation,Rabbiteye blueberry,Soil

서론

국내 블루베리 재배 품종군은 크게 북부형(Vaccinium corymbosum L)과 남부형(V. corymbosum hybrid) 하이부쉬 그리고 래빗아이(V. ashei Reade) 블루베리로 구분할 수 있다. 이들 블루베리는 세근이 없는 뿌리구조와 배수가 좋은 산성토양에서 잘 자란다는 공통적 특성을 가지고 있다(Gough, 1993; Retamales and Hancock, 2012). 이와 같은 이유로 국내외 블루베리 농가들은 과원 조성 시 pH조정과 함께 배수성을 강화하기 위하여 사토 또는 사양토와 같은 배수가 좋은 토성을 선정하거나, 유기물을 혼합하여 물리성을 개선하는 예정지관리를 수행한다(Gough, 1993).

블루베리는 다른 과수보다 양분 요구량이 낮지만, 일정 범위에서는 시비량과 생장량이 같은 경향을 가진다(Williamson and miller, 2009; Vargas and Bryla, 2015). 또한 산성토양에서 자라는 특성으로 질산태 질소보다는 암모니아태 질소를 주 질소형태로 이용하며(Bhat, 1983; Klein and Spieler, 1987; Merwin and Stiles, 1994; Claussen and Lenz, 1999), 토양 pH에 따라 5.5이상이면 유안을, 5.0이하에서는 요소를 적용하고 있다(Hartz et al., 2005).

국내 블루베리 질소시비는 북미기준에 따라 3~4회 이내의 분시비율과 성목인 재식 7년차 이상의 경우 최대 18.5 kg/10a까지 추천하고 있다(Throop and Hanson, 1997; Wilber and Williamson, 2008; Banados et al., 2012).

한편, 양분관리 측면에서 블루베리 재배토양은 높은 배수성과 낮은 토양 pH로 인하여 양분의 이용율이 매우 낮은 편이다. 증가된 배수성은 양분의 용탈을 유도하고, 토양산성화로 인하여 낮아진 시비효율은 시비량 증가와 양분불균형을 초래하여 결국 토양생산성이 저하된다(Retamales and Hanson, 1989; Kang et al., 2001). 따라서 이와 같은 낮은 시비효율을 극복하기 위하여 많은 농가에서는 관비재배를 적용하고 있다. 비료를 물에 용해하여 시비하는 관비는 정밀한 양분관리, 용탈의 최소와 집적 경감 그리고 노동력 절감 등 토양 양분관리의 효율성과 지속성 측면에서 유리하다(Hagin and Lowengart, 1996; Li et al., 2003; Hartz et al., 2005). 블루베리에서도 관비는 표증시비와 비교하여 수량과 수관증가(Finn and Warmund, 1996; Vargas and Bryla, 2015), 유목의 생육촉진 및 농도장해 회피(Bryla and Machado, 2011), 성목의 생육증가(Glonek and Komosa, 2004), 시비절감(Ehret et al., 2014), 엽류집적 완화(Bryla et al., 2008) 등에서 효과적이었다고 보고하고 있다. 그러나 국내 재배환경에서의 블루베리 관비 연구는 수행된 바 없어 농가 주관에 따라 시용하는 실정이다. 특히 기 보고된 관비연구는 모래함량이 많은 북미토양이 바탕이 된 결과로 토성이 상이한 국내토양에는 맞지 않다(Kim et al., 2003; Retamales and Hancock, 2012).

따라서 본 연구는 국내 토양환경을 바탕으로 래빗아이 블루베리의 생육과 과실특성에 미치는 질소 관비효과를 조사하여 블루베리의 생산성을 지속할 수 있는 양분관리 기준을 마련하고자 한다.

재료및방법

본 연구는 국립원예특작과학원 남해출장소 시험포장에서 3년간 수행하였다. 시험에 사용된 래빗아이 품종은 ‘Brightwell’ (V. ashei Reade)이며, 재식 당시 수령은 3년생이었다. 시험수를 재식할 토양은 배수조건을 개선하기 위하여 완숙유기물(30%, v/v)를 토양과 균일하게 혼합하여 준비하였다(Kim et al., 2010). 재식할 이랑 폭은 1.2 m, 높이 40 cm로 조성하여 처리당 10주를 1.5 m×4 m의 간격으로 재식하였고, 이중 중간에 위치한 5주를 조사에 사용하였다.

조성된 시험토양의 토성과 화학성은 Table 1에서 보는 바와 같이 pH와 유기물 함량이 블루베리 재배(pH 4.5~5.5, OM 40g/kg 이상)에 적절한 수준이었다(Haynes and Swift, 1985; Korcak, 1989; Gough, 1993).

질소 관비처리는 미시간 주립대학에서 제공한 재식 년차별 시비량을 기준(재식 1-2-3년: 6-9-14 g/bush)으로 무 질소구와 기준 시비량의 50, 100 그리고 200%로 구분하여 처리하였다. 관비시기 및 횟수는 발아기부터 7일 간격으로 총 20회로 구분하여 시비하였다. 그리고 기존 관행시비에 대한 관비 효과를 비교하기 위하여 관행 기준 시비처리구를 추가하였다. 칼리와 인산시비는 질소 기준시비량과 동량을 시용하였으며, 칼리는 황산칼리를 기비 60%, 추비 40%로 분할하여 시비하였으며, 인산은 용과린을 전량 기비 하였다. 모든 처리의 관수개시점은 –15 kPa로 설정하여 관수하였다(Kimet al., 2011). 수관관리를 위한 전정은 재식 1년차에는 하지 않았으며, 2년차부터 병든가지, 아래 또는 수관내부로 자라는 가지 등 최소한의 전정을 수행하였다.

시험 후 질소 관비처리간 시비효과는 수관용적, 건물중, 과실특성 그리고 양분흡수량을 통하여 조사하였다. 수관용적은 줄기 지제부에서 선단까지의 수고와 주간을 중심으로 가지가 최대로 자란 두 개의 수폭을 원통형 체적으로 계산하였다(Black and Zimmerman, 2002). 블루베리 나무의 건물중과 무기양분함량을 조사하기 위한 시료는 시험 3년차 수확을 마친 10월 하순에 채취하여 잎과 줄기를 각각 분리하여 건조 후 조사하였다. 과실수확량은 7월 5일부터 8월 31일 까지 3~5일 간격으로 전수조사 하였으며, 수확 시점마다 과중, 당도, 산함량 그리고 안토시아닌 함량을 각각 조사하여 종합하였다. 당도는 굴절당도계(ATAGO, Japan), 산함량은 0.1 N NaOH측정법으로 조사하였다. 블루베리 과실의 안토시아닌 함량은 (Barnes et al., 2009)의 방법을 개량하여 cyanidin-3-glucoside 함량으로 표기하였다(Connor et al., 2002). 관비의 시비효율을 확인하기 위한 질소 이용지수는 (Harmsen and Moraghan, 1988)의 difference methods를 적용하여 재식 2년차와 3년차의 총 과실의 질소함량과 3년차의 엽과 줄기의 질소함량을 바탕으로 계산하였다. 뿌리는 굴취과정에서 손실이 높아 제외하였다. 계산방법은 3년간 시용된 총 질소시비량(NF), 무 질소 시비구의 총 질소 흡수량(NP₀) 그리고 질소 시비구의 총 질소 흡수량(NP)을 ((NP-NP₀)/NF)로 계산하였다.

토양 및 식물체 무기물 분석 시험 전 토양 pH, 유기물함량, Av.P₂O₅, NO₃-N, NH₄-N 그리고 치환성 양이온 등은 농촌진흥청 토양화학분석법에 준하여, pH는 초자전극법, 유효인산은 Lancaster법, 유기물함량은 Tyurin법, NO₃-N와 NH₄-N는 Kjeldahl법, 양이온은 ICP(GBC, Australia)를 이용하여 분석하였다. 엽중 총 질소는 Kjeldahl법으로, 인산은 Vanadate법으로, 칼슘과 마그네슘 그리고 칼륨함량은 습식분해 후 ICP로 분석하였다(RDA, 2000). 그리고 본 실험의 처리는 완전임의배치 3반복으로 이루어졌으며, 조사된 데이터는 통계분석 패키지인 SAS 9.2, Enterprise 4.3 (SAS Institute, Inc., Cary, N.C., USA)을 이용하여 분산분석과 던컨의 다중검정비교 (P=0.05)를 실시하였다.

결과및고찰

래빗아이 블루베리 ‘브라이트웰’의 엽중 질소함량에 따른 생육 간 상관관계는 Table 2와 같다. 엽중 질소함량은 과중과 수확량에 유의성 있는 정의 상관관계를 나타냈다. 그러나 수관용적, 건물중 등의 수체 생장과 과실의 당, 안토시아닌 등은 유의성 있는 상관관계를 나타내지 않았다. 엽중 질소함량과 높은 정의 상관관계를 보인 과실의 양적 생장량과 달리 수체생육에 대한 낮은 상관성은 전정 등의 요인으로 시비효과가 희석된 것으로 판단된다.

과실수확량에는 엽중 질소함량과 함께 수관용적, 건물중과 고도의 유의적 상관관계를 나타냈으며, 착과량은 수확량과 수체 건물중과 상관관계가 높았다. 그러나 착과량에 대한 엽중 질소의 낮은 상관은 1년생 가지에 화아분화하는 블루베리의 고유한 특성의 결과로, 지난해 생육조건이 영향을 준 것으로 판단된다(Hall et al., 1963; Darnell, 1991). 한편 과실의 안토시아닌함량은 산 함량과 유의성 있는 정의 상관관계를 나타냈다.

질소 관비수준에 따른 래빗아이 블루베리 ‘브라이트웰’의 수체생육 특성은 Table 3와 같다. 수관용적은 재식년수가 증가함에 따라 모든 처리에서 큰 폭으로 증가하였다. 재식 2년차 수관용적은 관비 시비량이 증가할수록 커졌으며, 시비량이 가장 많았던 200% 관비처리가 30.4 dm³로 가장 넓었다. 반면 관행시비처리의 수관용적은 무비구와 통계적 차이 없이 동량을 처리한 100% 관비처리의 65% 수준이었다. 재식 3년차 수관용적은 모든 처리가 재식 2년차와 비교하여 약 3~4배 가량 증가하였으나, 처리간 유의차 없이 50% 관비처리에서 가장 넓은 96 dm³를 나타냈다.

원통형 체적으로 조사된 수관용적은 가지의 자람과 함께 수관의 확대정도를 판단할 수 있는 지표이다. 엽 건물중 차이없이 수관용적이 좁다는 것은 상대적으로 조밀한 수관을 형성했다는 의미로, 광 투과 및 공기순환에 부정적 환경이라 볼 수 있다. 광량 부족은 화아형성 및 착과량을 낮추며 과실발달을 늦추는 원인이 된다(Gough, 1993; Retamales et al., 1997). 또한 수관내부의 공기정체는 냉해 및 다습에 의한 병 발생 증가 그리고 약제 확산 억제 등 안정생장에 제한요인으로 작용한다(Thomas et al., 1988; Cooley et al., 1997; Coakley et al., 1999; Hoover et al., 1999; Strik, 2008).

엽과 줄기의 건물중은 각각 723.7 g, 890.7 g/bush을 나타낸 50% 관비처리가 가장 높았다. 관행시비구의 엽 건물중은 동량의 관비처리와 비슷한 수준인 616.6 g/bush을 나타냈으나, 줄기 건물중은 통계적 유의차는 없이 100% 시비량 처리구의 58% 수준인 471.7 g/bush이었다.

처리별 엽중 질소함량은 14.4g kg^-1를 나타낸 50%처리가 가장 높았으나 통계적 유의차는 없었다. 반면 줄기는 6.19g kg^-1를 보인 100%처리가 가장 높았다. 관행시비의 엽과 줄기의 질소함량은 100% 시비 처리한 관비처리와 비슷한 함량을 나타냈다.

관행시비에 대한 관비의 높은 시비효율성은 다양하게 보고되고 있으며, 특히 10 kg 10 a^-1 이하의 저농도에서 시비효율이 높다고 보고하고 있다(Ballinger and Kushman, 1966; Cummings, 1978; Spiers, 1983; Bryla and Machado, 2011; Vargas and Bryla, 2015). 본 결과에서도 기준시비량의 50%이상에서는 생육량의 차이가 없거나 감소하는 경향을 나타냈고, 특히 200% 관비구에서는 염해스트레스 증상이 관찰되었다.

질소관비수준에 따른 과실수확량과 특성은 Table 4와 같다. 재식 2년차 수확량은 관비량이 증가할수록 높아져 200% 관비처리에서 무비구 대비 65% 증가한 3.97 kg/bush을 나타냈다. 한편 재식 2년차 관행시비구 수확량은 동량을 시용한 관비처리의 58% 수준인 2.15 kg/bush을 나타냈다. 재식 3년차 과실수확량은 50%관비구에서 가장 높은 12.9 kg/bush으로 무비구 대비 약 70%의 증가량을 나타냈으며, 100%와 200% 관비구에서는 50% 관비구와 비교하여 각각 17와 12%가 감소한 11 kg/bush와 11.5 kg/bush의 수확량을 나타냈다. 3년차 관행시비구의 과실수확량은 동량 관비구의 85%인 9.41 kg으로 2년차와 비교하여 차이가 적었다.

성목 래빗아이 블루베리는 10~17 kg/bush수준의 과실을 생산하며, 본 결과 역시 유목이지만 모든 관비처리에서 적정량의 수확량을 나타냈다(Austin and Bondari, 1988; Holzapfel et al., 2004; Takeda et al., 2008). 그러나 기준 시비 이상(100%관비)에서는 시비효과가 감소하는 경향이었고, 이는 블루베리의 낮은 염저항성이 기인한 것으로 판단된다(Patten et al., 1988; Vargas and Bryla, 2015).

관비 처리간 과실 수는 50% 관비구가 8,210개로 가장 많았으나, 관비량 증가에 따른 유의성 있는 차이를 나타내지 않았다. 관행시비구의 과실수는 6,396개로 무비구 보다 약 19% 증가하였으나 100%시용한 관비구보다 약 17% 낮은 수준이다. 관행 및 관비시비에 따른 과실의 무게, 당 및 산함량은 처리가 유의차 없이 각각 1.43~1.57 g, 13.3~14.3 Brix 그리고 0.26~0.57%의 범위를 나타냈다. 일반적으로 블루베리 과중은 Table 2와 같이 과실의 수와 부의 관계를 갖지만(Retamales and Hancock, 2012; Kozinski, 2004), 질소시비로 인한 엽면적 증가는 과중의 감소를 상쇄한다고 하였다(Vargas and Bryla, 2015). 따라서 50% 관비 처리의 과중(1.57 g)은 증가된 엽(Table 3)이 기여한 것으로 판단된다. 한편 블루베리의 대표적인 기능성분인 안토시아닌 함량은 처리간 유의차는 있었으나, 관비량에 따른 경향은 나타나지 않았다. 가장 높은 수준을 나타낸 처리는 686.9 mg을 보인 관행시비구 였으며, 552.8 mg을 보인 무비구가 뒤를 이었다.

질소 관비수준별 수체내 질소흡수량과 이용지수는 Table 5와 같다. 무 질소시비구의 총 질소흡수량은 16 g/bush이었다. 처리별 가장 높은 흡수량은 주당 30 g/bush 수준을 나타낸 50% 관비처리구 였으며, 시비량의 증가는 흡수량을 늘리지 못하였다. 질소 시비에 따른 이용율은 50% 관비구가 90%로 가장 높았으며, 200% 관비구가 가장 낮은 18%를 나타냈다. 한편 동량(100% 관비)의 시비량에 따른 관비와 관행 시비간 이용율 차이는 통계적 유의차 없이 관비구가 다소 높았다. 질소 시비에 따른 작물의 이용율은 작물과 재배기간 그리고 시비량 등 재배환경에 따라 다양하지만 일반적으로 70%이하로 알려져 있다(Rao et al., 1992; Hartl and Erhart, 2005; Kavoosi, 2007).

결론적으로 본 연구에서는 기준 시비량의 50%를 관비 하는 것이 ‘Brightwell’ 생육과 질소의 시비효율에 가장 효과적이었다는 결과을 제시하였다. 따라서 본 결과를 현장에 중첩 적용 한다면, 블루베리의 수관용적과 과실 생산량이 각각 100 dm³와 13 kg/bush 내외의 과원에서는 기준시비량의 50% 수준의 질소관비가 적정하다고 하겠다.

Notes

The author declare no conflict of interest.

ACKNOWLEDGEMENT

This study was funded by a research program (PJ0120482016) of Rural Development Administration (RDA), Republic of Korea.

Tables & Figures

Table 1.

Physicochemical properties of soil used in this experiment (n=3)

Table 2.

The correlation coefficient for the relationship between leaf nitrogen content, and growth properties and fruit characteristics of rabbiteye blueberry ‘Brightwell’ in the third year of planting

Table 3.

Effect of nitrogen fertigation on the growth properties of rabbiteye blueberry 'Brightwell' in the third year of planting

Table 4.

Effect of nitrogen fertigation on the fruit properties of rabbiteye blueberry 'Brightwell' in the third year of planting

Table 5.

Nitrogen utilization characteristics of rabbiteye blueberry ‘Brightwell’ at the different rate of N fertitigation and conventional fertilization for 3 years

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