토마토는 고온기 불량한 환경에서 재배할 때는 생육이 왕성하고 재배환경에 대한 내성이 높은 유럽계 품종이 착과율이 높고 안정적이기 때문에 대세를 이뤘다. 그러나 유럽종의 경우 재배와 유통상의 이점은 있으나, 생과로 즐겨 먹는 우리나라의 입맛에는 아쉬움이 없지 않았다. 농촌진흥청 시설원예연구소 최경이 박사는 이러한 맹점을 해결하기 위해 동양계 품종의 장기수경재배 연구를 시작하였다.
Q. 토경재배에서 수경재배의 전환이 가속화되는데?
수경재배는 흙 대신 다양한 종류의 배지를 이용해 보다 청정하게 작물을 재배하는 방식이다. 작물이 필요로 하는 모든 양분을 배양액의 형태로 정밀하게 공급하는 가장 발달된 양·수분 관리기술이기 때문에 미래농업을 이끌어 갈 스마트팜의 기반이 되는 기술이기도 하다.
우리나라의 수경재배 면적은 2019년 3489ha로 전체 시설재배 면적의 6.1%에 불과하지만, 수출 과채류를 중심으로 연작장해 회피와 품질 향상, 재배 기간 연장에 따른 생산량 증대 등의 효과로 지난 20년간 5배 이상 증가해 왔다. 재배관리의 효율성과 장치 자동화에 따른 노동력 절감 효과, 스마트팜의 확대 보급 등을 고려해 볼 때 수경재배 면적은 계속 증가될 추세이다.
농가 수경재배를 선택할 수밖에 없는 가장 큰 장점은 시설원예지에서는 고정된 시설에서 연속적으로 재배하기 때문에 연작장해로 피해가 심한데 수경재배에서는 연작장해가 발생하지 않고, 농산물 생산의 궁극적인 목표인 생산성과 품질 향상을 기대할 수 있다. 또, 노동력이 부족한 현재 농업생산에서 기계화·자동화를 통한 노동력 절감은 수경재배의 큰 장점이 될 수 있다.
Q. 토마토 동양계 품종과 유럽계 품종의 특성 차이는?
토마토(Solanum lycopersicum)의 원산지는 남미의 서부 고원지대로 알려져 있는데 작물로는 전 세계적으로 토마토 품종은 매우 다양하게 분화되어 있어 여러 가지 방법으로 분류되고 있다. 일반적으로 크기에 따라서 대과종과 소과종, 용도에 따라서 생식용과 가공용, 생장형에 따라서 유한생장형과 무한생장형으로 분류한다. 과일의 색깔에 따라서 분홍색, 적색, 황색 등으로 구분하는데 우리나라와 일본 등에서는 단맛이 많고 과피가 얇아 생식용으로 적합한 분홍색계 토마토를 주로 육성하였고, 유럽에서는 과피가 두껍고 저장성이 우수한 적색계 가공용 품종을 많이 육성하였다. 그래서 과피색을 기준으로 Pink계와 Red계 혹은 동양계와 유럽계로 분류되기도 한다.
유럽계는 동양계에 비하여 재배적으로는 초세유지가 쉬워 재배가 비교적 쉽고, 저장성이 우수하여 품질의 변화 없이 장기간 유통이 가능한 장점이 있다. 또, 식생활의 변화에 따라 요리용 수요도 증가하고 있어 유럽계 재배 면적이 증가하고 있다. 그러나 전통적으로 토마토를 생식하는 우리나라 입맛에는 맛과 식감이 우수한 동양계 토마토가 적당하다.
Q. 동양계 품종의 재배 필요성
재배 품종은 무한 생장형이 이용되는데 생육기간 동안 계속해서 초장이 길어지기 때문에 온실의 높이가 생산성을 좌우하는 매우 중요한 요인이 된다. 따라서 최근 측고가 높은 시설이 증가하고 있으며 수경재배를 통한 고품질 생산이 가능하므로 토마토 재배는 높은 시설을 활용하여 연중재배 하는 장기재배가 증가하고 있다. 장기재배에서는 재배기간이 길고, 계절적인 환경의 변화가 심하므로 재배기간 동안 지속적으로 세력을 유지하는 것이 중요해 동양계보다는 초세 유지가 쉬운 유럽계 품종을 주로 이용하고 있다.
유럽계 토마토 재배면적이 증가하면서 유통비율이 높아지고 있고, 맛과 식감이 떨어지는 유럽계가 생식용으로 공급되면서 생식용을 구입하고자 하는 소비자의 소비욕구를 떨어뜨리고 있다. 토마토가 맛이 없다는 인식은 장기적으로 토마토 수요 감소를 유발할 수도 있다고 판단되므로 고품질 농산물 생산이 가능한 수경재배에서 동양계 토마토의 생산기술 확립은 내수시장 활성화와 일본 등의 수출 물량의 안정적인 확보에 기여할 것이다.
Q. 동양계 품종의 장기수경재배 연구에 중점을 둔 부분은?
동양계 토마토는 장기재배가 불가능하다는 것이 일반적인 인식이기 때문에 장기수경재배에서는 동양계 토마토를 심는 경우는 거의 없다.
동양계 토마토를 재배하지 않는 이유는 토마토는 8화방이 개화하는 시기쯤에 첫 과방 수확이 시작된다. 따라서 이 시기에 가장 큰 힘을 사용해 식물체의 세력이 급격하게 떨어지기 시작한다. 게다가 8월 하순에 정식하는 장기재배 작형에 있어서는 이때가 11월로 저온기에 접어들기 때문에 재배환경도 불량해지기 시작하는 시기다. 따라서 이런 요인들이 복합적으로 작용하여 지속적인 초세 관리가 어려워지고 한번 떨어진 초세는 쉽게 회복되지 못하여 생산성이 떨어지게 된다.
장기재배라는 것은 일반적으로 8월 말에 토마토를 정식하여 다음 해 6~7월까지 재배하는 작형인데 재배기간동안 여름, 가을, 겨울, 봄, 여름의 급격한 재배환경의 변화가 발생하고, 재배기간이 길어지므로 작물도 나이가 들기 때문에 식물의 저항력이 약해지기 쉽다. 따라서 급격한 환경변화에 적응하고 식물의 저항력 약화가 발생하지 않도록 지속적으로 초세를 유지하여 생산성을 높이는 양수분 조절 기술개발이 연구의 목표이다.
더불어 최근에 토마토 수경재배 배지로 코이어(코코피트)가 주로 이용되고 있는데 이것이 유기배지이기 때문에 이전의 암면 등의 무기배지와는 다르게 배지가 작물에 영향을 더 많이 미치게 되었다.
따라서 배지의 양분보유특성을 고려하여 재배기간에 따른 적정 양액의 조성과 배액의 EC를 기준으로 한 급액량과 EC 조절에 관한 연구를 수행하였다.
급액량, 급액EC 조절 연구를 수행하였는데 월별 양액제어를 위한 ①급액개시점 설정을 위한 적산일사량 기준을 제시하였으며, ②배액의 적정 EC 기준과 ③ ICT를 활용하여 배액 EC를 기준으로 급액량과 급액 EC를 조절하는 기술을 개발하였다. ④ 배지의 특성을 고려하여 정식 후 2달 정도는 코이어 배지로부터 배출되는 K와 배지에 흡착되는 양이온 Ca, Mg의 균형을 위하여 K 성분의 비율을 10% 낮추고 Ca, Mg는 25%, 13% 추가하는 양액조성을 이용하여 초기 생산량 증가와 초세가 안정되었으며, 저온기 이후에는 착과와 비대에 요구도가 높아지는 K와 P의 비율을 늘린 양액조성을 이용하여 생산량이 증가하였다.
① 급액개시를 위한 적산일사 기준
수경재배에서 배양액 공급횟수는 작물의 생육량과 재배기간의 일사량에 가장 큰 영향을 미친다. 따라서 적산일사량을 기준으로 양액 공급을 조절하는 경우 월별 기준 적산 일사량은 다음과 같다. 단 1회 급액량은 100mL/주 이다.
② 배액의 적정 EC 기준과(배액정보를 실시간으로 이용할수 없는 농가)
: 수경재배에서는 배양액 조성과 적정 EC를 결정한 후 작물의 수분요구도에 의해 급액량을 조절하여 양수분을 조절하고 있다. 그런데 유기배지의 경우 양분에 대한 완층능이 높아서 배지에 의한 간섭(양분 흡착과 용출)이 발생한다. 따라서 유기물인 코이어가 수경재배 배지로 바뀜에 따라서 무기배지와는 다른 양수분 조절방법이 필요하며 근권의 EC는 주요한 척도가 될 것이다. 무기배지에서 적정한 근권 EC는 급액EC보다 0.5dS/m정도 높게 관리하는 것이 일반적이지만 유기배지는 완충능이 높기 때문에 급액 EC보다 1.0~2.0dS/m가 높게 유지되도록 한다.
③ ICT를 활용하여 배액 EC를 기준으로 급액량과 급액 EC를 조절하는 기술
수경재배 배지인 코이어는 양분이 집적될 가능성이 높아 근권의 수분함량과 함께 근권의 EC를 안정적으로 제어할 방법이 필요가 있다. 배액의 EC는 적정 양수분 조절의 보조적은 기준으로 볼 수 있으며 급액과 배액의 EC를 비교하여 급액량과 급액 EC를 조절하여 적정한 근권 EC 범위를 유지할 수 있다.
배액의 EC가 급액보다 1.5배 미만인 경우에는 기존의 수분요구량 기준으로 급액을 하고 이 보다 근권의 EC가 높아지면 기존보다 급액량을 늘린다. 배액 EC가 1.5~1.75이면 10%, 1.75~2.0배이면 20% 급액량을 많게 하고 2.0배 이상에서는 급액의 EC를 낮춰 공급한다.
Q. 동양계 품종의 장기수경재배 연구 결과에 후속 과제는?
배액의 EC를 기준으로 급액하는 연구를 수행하였으나 개발된 알고리즘을 양액공급기에 탑재하여 기계화하여야 실제 농가가 사용할 수 있기 때문에 이에 관한 실증 연구를 수행할 예정이다. 또, 최근 수경재배 면적이 급격히 증가하면서(2010년 971ha->2019년 3489ha) 수경재배에서 발생하는 배액(급액의 20~30%)이 토양이나 하천으로 버려지며 환경문제로 대두될 가능성이 있다. 따라서 배액을 순환시켜 재사용하는 순환식 수경재배 기술을 확립하여 농가가 안심하고 순환식 수경재배를 채택할 수 있도록 할 계획이다.
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