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KR101120635B1 - 고품질 ? 고기능성 과채류의 재배방법 - Google Patents

고품질 ? 고기능성 과채류의 재배방법 Download PDF

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KR101120635B1
KR101120635B1 KR1020110061921A KR20110061921A KR101120635B1 KR 101120635 B1 KR101120635 B1 KR 101120635B1 KR 1020110061921 A KR1020110061921 A KR 1020110061921A KR 20110061921 A KR20110061921 A KR 20110061921A KR 101120635 B1 KR101120635 B1 KR 101120635B1
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KR
South Korea
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nanoparticles
fruit
vegetables
selenium
soil
Prior art date
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KR1020110061921A
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김학기
이종만
김효중
이광용
박준서
이찬의
유성규
Original Assignee
에이비씨나노텍 주식회사
김학기
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Filing date
Publication date
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Abstract

본 발명은 고품질 ? 고기능성 과채류의 재배방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 과채류의 당도, 경도, 색차, 질감(texture), 저장성 등의 품질 개선 뿐만 아니라, 단위 면적당 수확량의 증가 및 셀레늄(Se), 칼슘(Ca), 철(Fe) 등의 미네랄 함유량 증가를 위한 재배방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 고품질 ? 고기능성 과채류의 재배방법은 (a) 비닐하우스 내의 재배 대상 토지에 완숙퇴비 및 어분을 포함하는 비료를 시비하는 단계; (b) 상기 시비된 토지의 심층까지 관수시키고, 비닐 멀칭하는 단계; (c) 상기 심층까지 관수된 토지에 본잎 2~3매의 과채류 묘를 14~16주/평의 재식주수로 정식하는 단계; 및 (d) 상기 정식된 상기 과채류 묘를 15~50일간 단수시키는 단계를 포함하는 과채류의 재배방법에 있어서, 단수시 잎이 시들 경우 셀레늄 나노입자, 수산화칼슘 나노입자 및 산화철 나노입자를 포함하는 미네랄 조성물을 관주 또는 엽면시비하는 것을 특징으로 한다.

Description

고품질 ? 고기능성 과채류의 재배방법{Method for Cultivating High Quality and Functional Vegetable Fruit Using the Same}
본 발명은 고품질 ? 고기능성 과채류의 재배방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 과채류의 당도, 경도, 색차, 질감(texture), 저장성 등의 품질 개선 뿐만 아니라, 단위 면적당 수확량의 증가 및 셀레늄(Se), 칼슘(Ca), 철(Fe) 등의 미네랄 함유량 증가를 위한 재배방법에 관한 것이다.
채소류는 주로 잎을 이용하는 엽채류(葉菜類), 잎과 줄기를 식용으로 하는 엽경채류(葉莖菜類), 뿌리와 열매를 각각 이용하는 근채류(根菜類)와 과채류(果菜類) 등으로 분류되고 그 용도는 대체로 부식이나 간식으로 이용된다. 채소의 종류에는 배추, 시금치, 상추, 양배추(엽채류), 파, 셀러리, 양파(엽경채류), 무, 당근, 우엉(근채류) 등과 오이, 참외, 수박, 메론, 토마토, 가지(과채류) 등이 있다.
채소에는 탄수화물, 지방, 단백질 등 기본 영양분은 많지 않지만 채소에 함유된 각종 색소에는 비타민 C를 위시하여 비타민 A의 전구물질인 베타카로틴 등과 엽산(folic acid) 등 각종 비타민이 다량 함유되어 있다. 그 외에도 우리 몸에 없어서는 안 될 Ca, K, Fe, Mg 등의 미네랄을 공급하고 있고, 알카리성 식품으로써 건강을 유지하는 중요한 역할을 하고 있다.
일반적으로 과채류는 조기 수확과 단기 대량생산을 목적으로 묘상에서 첫 꽃이 필만큼 20~30㎝까지 성장시킨 후, 다량의 비료와 농약을 투입하여 생산하고 있다. 하지만 상기방법으로 과채류를 재배할 경우, 당도, 경도, 착색, 저장성 등 과채류의 품질이 전반적으로 조악해지고, 식미감이 떨어져 수요가 점차 감소되는 문제점이 있다.
상기 문제점을 해결하기 위하여 본 발명자는 한국등록특허 제0977293호에서, (a) 정식 묘령의 단축화, (b) 토양 및 시비관리 개선, (c) 수분관리법 개선, (d) 재식주수 늘림 및 엽수 줄임, 및 (e) 온도관리의 차별화 방법을 이용함으로써, 당도, 경도, 착색 저장성 등의 품질이 우수한 과채류를 무공해로 재배할 수 있음을 개시하였다.
그러나, 한국등록특허 제0977293호의 재배방법을 이용하게 되면, 당도, 경도, 착색 저장성 등의 품질이 우수한 과채류를 재배할 수 있으나, 정식된 상기 과채류 묘를 15~50일간 단수시키고, 잎이 시들 경우 소량의 점적관수를 하므로, 물과 함께 흡수되는 칼슘(Ca), 철(Fe), 셀레늄(Se) 등의 미네랄을 충분히 흡수시키지 못하는 문제점이 있다.
식물의 영양흡수형태는 능동적 흡수와 수동적 흡수가 있다. 수동적 흡수는 칼슘(Ca)과 같이 물에 녹은 상태로 물의 이동(뿌리의 흡수)에 동반하여 식물체로 흡수되는 것을 말하고, 능동적 흡수는 식물이 자체에 필요한 성분을 적극적으로 에너지를 소모하면서 흡수하는 것을 말한다. 이때에 이용되는 에너지는 뿌리호흡을 통해 발생된다.
칼슘(Ca)과 셀레늄(Se)의 무기영양은 수동적 흡수형태를 갖지만, 일단 식물체내에 흡수된 후, 식물체의 어느 부위에 정착되면 다시 이동되지 않는 특성이 있다. 따라서 토마토, 고추 등에서는 토양 속에 존재하는 칼슘이 생육 초기에 모두 흡수되고 나면 후기에는 칼슘의 흡수가 부족하여 과실의 최선단인 배꼽(열매의 생장점에 해당함) 썩이병의 원인이 된다.
또한, 철(Fe)은 산(酸)에 녹는 대표적 원소로서, 밭토양이 산성일 때는 토양속의 철이 잘 녹아나와 흡수가 용이하지만 중성이나 알카리성 토양에서는 철의 흡수가 어렵다. 그런데 대부분의 엽채류나 과채류는 중성~ 알카리성 토양에서 잘 자란다. 예를 들면 토마토는 pH6.5~7.0정도를 좋아는 작물이라 우리나라 토양에서는 석회(Ca가 주성분임)를 시용하여 pH를 6.5~7.0 정도로 교정하여 재배하고 있다. 따라서 토양속의 철은 엽채류나 과채류에 흡수되기 어려운 문제점이 있다.
철 결핍토양에서는 물론, 일단 결핍증이 나타나면 엽면시비로도 개선이 어렵다. 철은 식물체내에서 각종 화학반응이 쉽게 일어나고 대기에 노출되면 쉽게 산화되므로 흡수가 곤란하게 된다. 따라서 이들 화학반응을 줄이기 위해 화학반응이 쉽게 일어나지 않도록 킬레이트 철(Fe+++, Fe++++)을 제품화하여 판매하고 있지만, 이를 이용할 경우 흡수가 더욱 나빠지는 단점이 있다.
이에, 본 발명자들은 상기 문제점을 해결하기 위하여 예의 노력한 결과, 한국등록특허 제0977293호의 재배방법으로 과채류를 재배하는 과정에서, 단수기(斷水期)의 잎이 시든 때에 셀레늄 나노입자, 수산화칼슘 나노입자 및 산화철 나노입자를 포함하는 미네랄 조성물을 관주 또는 엽면시비하면, 과채류의 당도, 경도, 색차, 질감(texture), 저장성 등의 품질 개선뿐만 아니라, 셀레늄(Se), 칼슘(Ca) 및 철(Fe)을 포함하는 미네랄의 함량을 증가시킬 수 있다는 것을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명의 목적은 과채류의 묘가 스스로 자생력을 최대한 발휘할 수 있도록 도와주고, 토양의 활력이 유지되도록 화학비료와 농약 대신 유기물과 발효균을 이용함으로써, 토양의 이화학성을 개선하고, 근군(Root System)의 확대 신장을 조장시켜 식물체의 T/R율을 최대로 낮춤으로써, 수량은 물론, 당도, 저장성 등의 품질향상과 셀레늄(Se), 칼슘(Ca) 및 철(Fe)을 다량 함유하는 무공해의 과채류를 생산할 수 있는 재배방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (a) 비닐하우스 내의 재배 대상 토지에 완숙퇴비 및 어분을 포함하는 비료를 시비하는 단계; (b) 상기 시비된 토지의 심층까지 관수시키고, 비닐 멀칭하는 단계; (c) 상기 심층까지 관수된 토지에 본잎 2~3매의 과채류 묘를 10~15주/평의 재식주수로 정식하는 단계; 및 (d) 상기 정식된 상기 채소류 묘를 15~50일간 단수시키는 단계를 포함하는 과채류의 재배방법에 있어서, 단수시 잎이 시들 경우 셀레늄 나노입자, 수산화칼슘 나노입자 및 산화철 나노입자를 포함하는 미네랄 조성물을 관주 또는 엽면시비하는 것을 특징으로 하는 고품질 ? 고기능성 과채류의 재배방법을 제공한다.
본 발명에 따른 재배방법을 이용하여 과채류를 재배할 경우, 과채류의 당도, 경도, 색차, 질감(texture), 저장성 등의 품질 뿐만 아니라, 인체에 부족하기 쉬운 기능성 미네랄(Ca, Fe, Se)을 보충시킬 수 있는 미네랄 함량이 개선된 고품질 ? 고기능성 과채류를 재배할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 재배방법의 설명을 위한 참고 사진이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 셀레늄 나노입자의 전자현미경 사진이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 수산화 칼슘 나노입자의 전자현미경 사진이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 산화철 나노입자의 전자현미경 사진이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 재배된 방울토마토의 미네랄 함유량 시험성적서이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 재배된 방울토마토의 미네랄 함유량 시험성적서의 시험결과이다.
본 발명에서는 (a) 비닐하우스 내의 재배 대상 토지에 완숙퇴비 및 어분을 포함하는 비료를 시비하는 단계; (b) 상기 시비된 토지의 심층까지 관수시키고, 비닐 멀칭하는 단계; (c) 상기 심층까지 관수된 토지에 본잎 2~3매의 과채류 묘를 14~16주/평의 재식주수로 정식하는 단계; 및 (d) 상기 정식된 상기 과채류 묘를 15~50일간 단수시키는 단계를 포함하는 과채류의 재배방법을 이용할 경우, 과채류의 당도, 경도, 색차, 질감(texture), 저장성 등의 품질을 개선시킬 수 있으나, 상기 재배방법을 이용할 경우 칼슘(Ca), 셀레늄(Se) 등의 미네랄이 과채류에 흡수되는 기회가 적고, 흡수되었다하여도 정착한 부위에서 부족되는 부위로의 이동되지 않으므로, 고품질과 고기능성을 모두 갖는 과채류를 재배하지 못하는 문제점을 해결하기 위하여, 단수시 잎이 시들 경우 셀레늄 나노입자, 수산화칼슘 나노입자 및 산화철 나노입자를 포함하는 미네랄 조성물을 관주 또는 엽면시비 시킬 경우 이온화된 미네랄보다 더 많은 양의 미네랄을 과채류로 흡수시킬 수 있다는 것을 확인하고자 하였다.
본 발명에서는, 산화철 나노입자, 셀레늄 나노입자 및 수산화칼슘 나노입자를 제조하고, 제조된 미네랄 나노입자를 포함하는 미네랄 조성물을 정식되어 있는 토마토의 잎이 단수시 시든 경우, 격주로 3~4회(2주에 1회씩 3~4차)로 관주 또는 엽면시비하면서 재배하였다. 재배된 토마토의 미네랄 함량을 측정한 결과, 미네랄 나노입자의 수용액을 처리하지 않은 대조군 보다 유의성 있을 만큼 칼슘(Ca), 철(Fe) 및 셀레늄(Se)의 수치가 증가되었음을 확인할 수 있었다.
따라서, 본 발명은 일 관점에서, (a) 비닐하우스 내의 재배 대상 토지에 완숙퇴비 및 어분을 포함하는 비료를 시비하는 단계; (b) 상기 시비된 토지의 심층까지 관수시키고, 비닐 멀칭하는 단계; (c) 상기 심층까지 관수된 토지에 본잎 2~3매의 과채류 묘를 14~16주/평의 재식주수로 정식하는 단계; 및 (d) 상기 정식된 상기 과채류 묘를 15~50일간 단수시키는 단계를 포함하는 과채류의 재배방법에 있어서, 단수시 잎이 시들 경우 셀레늄 나노입자, 수산화칼슘 나노입자 및 산화철 나노입자를 포함하는 미네랄 조성물을 관주 또는 엽면시비하는 것을 특징으로 하는 고품질 ? 고기능성 과채류의 재배방법에 관한 것이다.
과채류 묘는 첫 꽃이 개화될 때(약 30㎝묘)까지 재배된 후, 정(定)한 토지에다 심는 것을 일반적으로 하고 있으나, 첫 꽃이 필 정도의 성묘로는 15주/평으로 밀식할 수 없고, 좁은 육묘 프러그에서 뿌리돌림현상이 극심하여 T/R률(뿌리와 잎 줄기의 비율)의 균형파괴, 활착시의 몸살과 근권의 발육제한으로 수량 감소 및 품질 저급화의 요인이 될 수 있다. 따라서 본 발명에서는 본잎 2~3매의 과채류 묘를 정식함으로써, 경엽부와 근군(root system)의 균형 발육과 근권의 활력이 증강되어 식물체의 자생력, 흡비력, 내병성, 내 환경성 등을 강화시키고 수량성과 당도, 경도, 착색 등의 품질을 향상시키는 것을 특징으로 할 수 있다. 상기 본잎 2~3매의 묘로는 육묘일수 20~30일의 묘를 이용할 수 있다.
또한, 단시간에 많은 과채류를 수확하기 위한 일반 재배법에서는 다량의 화학 비료를 사용하고 있으나, 이는 토양의 염류집적에 의한 생리장해나 산성화를 유발하여 궁극적으로 토양이 활력을 잃게 된다. 따라서 본 발명은 화학 비료 대신에 완숙퇴비 및 어분을 포함하는 비료로 시비하는 친환경 유기농법인 것을 특징으로 할 수 있다.
식물은 일생을 통하여 생장과 기관의 발달에 이용될 양분으로써 토양으로부터 C, H, O, N, P, K, S, Ca, Mg 등의 필수원소와 Fe, Mn, Cu, Zn, B, Mo, Cl 등의 각종 미량요소에 이르기까지 영양소를 흡수하여 이용, 저장 및 각 조직이나 기관에 분배한다. 따라서, 식물의 생체, 부숙물 등을 이용할 경우, 가장 골고루 함유된 영양을 능률적으로 얻을 수 있고, 이를 토양에 되돌려 줌으로써 생장활력을 높일 수 있다.
상기 완숙퇴비는 어떤 열이나 수분을 가하여 짚이나 나뭇잎 등을 완전히 썩혀 고루 부수어 만든 것으로서, 미생물에 의한 발효가 종료되어 안정된 상태의 퇴비를 의미하며, 발효 유박(깻묵) 등을 예시할 수 있다. 또한 상기 어분은 수산물을 자숙, 압착하여 수분과 유지분을 제거하고, 다시 건조하여 대부분의 수분을 제거한 후 분말화한 것을 의미한다. 상기 완숙퇴비 및 어분은 비료로 사용할 수 있는 것이라면 특별한 제한없이 이용될 수 있다.
상기 어분의 사용량은 상기 완숙퇴비 100중량부에 대하여 3 내지 12중량부인 것이 바람직하다. 상기 완숙퇴비 100중량부에 대하여 어분의 사용량이 3중량부 미만인 경우, 비절현상(전반적인 영양이 부족하여 생육이 급격히 저하됨)이 일어날 수 있고, 12중량부를 초과할 경우에는 영양과다로 식물체의 도장, 과번무 등으로 낙화, 낙과발생의 원인이 될 수 있다.
상기 완숙퇴비(발효유박) 및 어분을 포함하는 유기질 비료의 사용량은 통상적으로 사용되는 비료 사용량의 절반 정도로 족하며, 실 적용량은 10a(300평) 당 완숙퇴비 600㎏ 및 어분 30~40㎏로 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 비료는 수용성 규산입제 및 토양 미생물제 및 수용성 키토산을 추가로 포함할 수 있다. 상기 수용성 규산입제는 원적외선과 음이온 등의 발생 등을 통해 뿌리의 발육과 신장을 촉진하여 땅속에 깊고 넓은 근군을 형성케 함으로써 당도개선을 위해 급수를 극도로 제한해도 심층수를 흡수하는 동시에 넓은 토층으로부터 많은 영양을 골고루 흡수할 수 있도록 돕는다. 또한 수용성 규산은 식물체내에 규산질을 집적함으로써 식물체의 조직을 강화하여 수광자세를 개선하고 통풍을 개선하여 광합성 능률을 향상시키는 한편 수관(Cannopy) 내부의 습기를 휘산시켜 내병성을 강화시키는 역할을 한다. 상기 수용성 규산입제는 상기 완숙퇴비 100중량부에 대하여 0.4~1.6중량부 사용하는 것이 바람직하다. 상기 완숙퇴비 100중량부에 대하여 수용성 규산입제의 사용량이 0.4중량부 미만인 경우, 근부의 발육 효과가 미미하고, 경엽부의 신장이나 과실의 경도, 저장성 향상이 미미하며, 1.6중량부를 초과할 경우에는 오히려 식물체 전반의 경화를 초래하여 근부 및 지상부의 발달이 제한되고 수량도 제한되는 문제점이 있다.
상기 토양 미생물제는 토양내의 유기물 분해를 촉진하여 식물에 영양을 공급하기도 하지만 몇몇 항생물질을 분비하여 각종 병해에 대한 내병성을 강화하는 기능과 유식물의 발근을 촉진함으로써 재배기간 전반에 걸쳐 병해를 줄이는 한편 이식이후 위조 발생이 적고 생육초기부터 왕성항 생육을 하게 함으로써 지상부 세력을 조기에 확장하고 후기까지 초세를 왕성히 유지할 수 있도록 한다. 상기 토양 미생물제로는 바실러스 속, 락토바실러스 속 등을 예시할 수 있다. 상기 토양 미생물제는 상기 완숙퇴비 100중량부에 대하여 0.8~3.2중량부 사용하는 것이 바람직하다. 상기 완숙퇴비 100중량부에 대하여 토양 미생물제의 사용량이 0.8중량부 미만인 경우, 적정 시용시 대비 근 발육과 초기생육이 미미하고, 3.2중량부를 초과할 경우에는 적정시용량 대비 비용이 많이 소요되고 경엽부의 과번무로 통기부족, 채광량 부족 등으로 광합성 능률이 떨어져 불리하다.
상기 수용성 키토산은 항균력(유해균억제 유익균증식), 염류장해억제, 흡비력 향상, 토양물성 개량, 면역기능강화, 세포 합성을 촉진하며, 농약으로 깨져버린 토지의 균형을 되찾아주는 효과가 있다. 상기 수용성 키토산은 상기 완숙퇴비 100중량부에 대하여 0.05~0.2중량부 사용하는 것이 바람직하다. 상기 완숙퇴비 100중량부에 대하여 수용성 키토산의 사용량이 0.05중량부 미만인 경우, 마찬가지로 시용효과가 미미하였고, 0.2중량부를 초과할 경우에는 전 식물체의 생육을 저하시킴으로써 오히려 생산량 측면에서 불리하게 나타났다.
토마토, 참외, 수박, 딸기 등의 열매채소 대부분은 퇴비나 유기물 함량이 많은 토양에서 재배하면, 당도 증가와 함께 종자의 결실이 좋아지고, 종자가 성숙하는 데에는 또다시 양분(당)의 공급이 매우 중요한 요소이므로 결국 열매의 당도를 증대시키는 요인이 된다. 본 발명에 따른 유기질 비료를 사용하면 근권의 발육과 조직의 강화로 식물체의 수광자세(受光姿勢)를 유지하고, 통풍조건을 개선하여 광합성 능률을 높임으로써 당도를 높일 수 있다. 일반 재배법으로 재배된 토마토의 당도는 약 6~7 Brix인 반면, 본 발명에 따른 재배방법으로 재배하면 당도가 약 9~14 Brix까지 증가될 수 있다.
수확된 과일은 저장 중에도 지속적인 호흡작용으로 양분을 소모하며 과숙→변질(발효, 부패 등)을 거치게 된다. 따라서, 충실한 영양(당)을 가질수록 조직은 치밀하고 육질이 두텁고 단단해지며 저장력이 높아진다. 일반 재배 토마토는 수확 후, 10일 정도 경과하면 조직이 물러지고 맛도 변질되나, 본 발명에 따른 재배방법으로 재배된 토마토는 30일 이상의 상온에서도 변질없이 신선도가 유지될 수 있다.
일반 재배법에서는 정식된 과채류를 전체 생육기간동안 점적관수시킴으로써 수분을 관리하고 있으나, 본 발명에서는 과채류의 근권(root system)의 확대 발달을 유도하기 위하여 심층까지 관수된 토지에 비닐 멀칭 후, 과채류 묘를 정식하고, 15~50일, 바람직하게는 28~32일간 단수시키고, 단수시 잎이 시들 경우 셀레늄 나노입자, 수산화칼슘 나노입자 및 산화철 나노입자를 포함하는 미네랄 조성물을 관주 또는 엽면시비하는 것을 특징으로 한다.
즉, 도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에서는 과채류 묘를 정식하기 전에 하우스 내에 ① 완숙퇴비(유박)를 600㎏/10a로 뿌린다음 로터리 작업으로 토양과 섞고, ② 다시 어분을 36㎏/10a 량으로 뿌리게 되는데 이때 수용성 규산 입제 5㎏를 함께 섞어 뿌린다. ③ 다음으로 토양미생물제(Bacillus 균제 5ℓ, Lactobacillus buchner 균제 5ℓ)와 수용성 키토산 600g 등을 혼합한 용액을 300평 밭에 골고루 땅속깊이 스며들도록 하고 ④ 이후 물이 넘치지 않을 정도로 4~5일에 걸쳐 관수하여 토양심층까지 충분히 침투시킨 다음 ⑤ 2~3일간 기다려 모종심기 알맞을 만큼 배수시킨 밭토양(70% 정도의 토양수분 상태)을 로터리 작업과 이랑 만들기를 하고 ⑥ 비닐멀칭 후 정식한다. 상기 완숙퇴비에는 식물의 생육에 필요한 각종의 영양을 많이, 골고루 갖추고 있어 지속적인 영양공급원이 되고 어분에는 질소원은 물론 P, K 성분이 풍부하다.
이 같은 인위적 토양 및 시비관리와 함께 정식 후 30일 정도까지는 일절 관수를 중단함으로써 과채류의 뿌리가 생존을 위해 땅속 깊이 뻗어가도록 유도하여 일반 재배법으로는 1~2m 자라는 뿌리를 사방 4~5m로 근권 확보를 유도할 수 있다. 근권이 확장 발달하면 과채류는 필요한 최소량의 물과 넓은 근권으로부터 충분한 영양을 흡수하게 된다. 또한, 지력 개선제에 의한 식물체 조직 강화로 내병성이 증가하여 농약을 치지 않아도 상당부분 자연적으로 치유되어 무농약 재배가 가능하며, 수확량의 증가는 물론 생산된 과채류의 육질도 강화되어 저장성이 향상될 수 있다.
그러나, 상기와 같이 정식 후 30일 정도 단수시키는 단계를 수행하기 때문에, 물에 녹은 상태로 물의 이동에 동반하여 과채류에 흡수되는 미네랄인 칼슘(Ca) 및 셀레늄(Se)은 과채류에 흡수되지 못하고, 일반적으로 과채류가 잘 성장하는 중성이나 알카리성 토양에서는 철(Fe)이 용해되지 않으므로 철(Fe) 또한 과채류에 흡수되지 못하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명에서는 단수시 잎이 시들 경우 셀레늄 나노입자, 수산화칼슘 나노입자 및 산화철 나노입자를 포함하는 미네랄 조성물을 관주 또는 엽면시비하는 것을 특징으로 한다.
일반적으로 엽면시비는 엽면에 수용성 무기 영양소 비료의 희석액을 분사시키는 시비방법으로 이용되고 있으나, 엽면시비 후 30분~1시간 내로 희석액이 흡수되지 않으면 잎에 말라붙어 고농도에 의한 생리장애를 유발시킬 수 있다. 따라서, 비료 효율을 높이고, 생리장애를 적게 받게하기 위해서는 빠른 흡수가 중요하다.
본 발명에서는 셀레늄 나노입자, 수산화칼슘 나노입자 및 산화철 나노입자를 포함하는 미네랄 조성물을 이용함으로써, 이온화된 미네랄보다 빠른 흡수를 유도시켰다.
본 발명에 있어서, 상기 셀레늄 나노입자는 셀레늄 옥사이드 용액에 아스코르빅산을 혼합하고, 원심분리시켜 회수한 산화 셀레늄 케이크를 진공건조시켜 제조된 것이고, 상기 수산화칼슘 나노입자는 질산 칼슘(Ca(NO3)2), 암모니아 수 및 증류수를 혼합하고, 원심분리시켜 회수한 수산화칼슘 케이크를 진공건조시켜 제조된 것이며, 상기 산화철 나노입자는 암모니아수와 증류수에 염화철(FeCl2)을 혼합하고, 원심분리시켜 회수한 산화철 케이크를 진공건조시켜 제조할 수 있다.
상기 미네랄 조성물의 미네랄 나노입자 농도는 5~300ppm인 것이 바람직하다. 상기 미네랄 나노입자의 농도가 5ppm미만인 경우, 과채류에 흡수되는 미네랄의 양이 적어지게되고, 300ppm를 초과할 경우 미네랄을 과다하게 사용하여 경제적으로 바람직하지 못한 문제가 있다.
상기 미네랄 조성물은 상기 셀레늄 나노입자, 수산화칼슘 나노입자 및 산화철 나노입자가 물에 용해되어 있는 것을 의미한다.
상기 셀레늄 나노입자의 평균입도는 12㎚, 수산화칼슘 나노입자의 평균입도는 21㎚ 및 산화철 나노입자의 평균입도는 15㎚인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 미네랄 조성물은 격주로 관주 또는 엽면시비하는 것이 바람직하다. 즉, 2주에 1회씩 3~4차로 관주 또는 엽면시비하는 것이 바람직하다.
또한, 일반 재배법에서는 과채류를 9~10주/평의 재식주수로 1~2줄씩 심고 있으나, 본 발명에서는 과채류를 초밀식인 14~16주/평의 재식주수로 심는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명에서는 호광성으로 광합성 효율이 높은 과채류의 수량확보를 위해 주수를 늘려 화방수를 확보하는 대신 밀식과 과번무로 채광을 제한하는 많은 잎들을 적엽시킴으로써 광합성 능률을 향상시킬 수 있다.
일반 방울토마토는 1화방당 15~30개의 착과수를 내는데 비해 본 발명에 따른 재배방법을 이용할 경우, 3~5배인 50~150개로 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 과채류가 토마토와 같이 화방을 갖는 경우, 생육이 진전되면서 발생하는 곁가지와 3화방 이하의 화방 및 잎을 제거시키고, 4화방 이상의 잎은 2~3매로 유지시켜 통풍과 광합성 개선을 함으로써 당도를 높이는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 또한 온도관리의 차별화를 통하여 과채류의 품질을 향상시키는 것을 특징으로 한다. 과채류는 통상적으로 겨울재배의 경우 주간에는 15~30℃, 야간에는 10~15℃로 관리되고 있으나, 본 발명에서는 정식 후 60일 전후로 2주간 저온 순화과정을 통해 5℃까지 적응시킨 후, 야간 온도를 6~13℃로 관리함으로써 저 관수 재배로 확보된 심층근의 저온기에서의 흡수력 및 흡비력을 유지시키고, 생장과 내 저온성을 향상시킬 수 있다. 특히, 상기 정식된 과채류가 토마토인 경우 동계 재배시 야간에는 6~7℃로 관리함으로써, 상기 흡수력, 흡비력, 내 저온성 등을 향상시킬 수 있다.
즉, 저온단일 기간인 동계 월동 중에는 야온을 낮추어 주는 순화과정을 통하여 저온저항성을 높이는 한편 저온단일에 의한 화방 및 화아(花芽)의 발생량을 증대시키고, 적심 및 적엽을 적절히 조절함으로써 생장을 제한하고 생장에너지의 소모를 줄여 착과, 결실, 및 성숙을 충실히 유도할 수 있다. 평난지에서는 동계 수막 재배만으로도 6℃ 유지가 가능하므로 생산비 절감 효과까지 얻을 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 과채류는 특별한 제한없이 모든 것을 포함할 수 있다. 예를 들면, 토마토(방울토마토 포함), 딸기, 참외, 수박, 멜론, 파프리카, 가지, 호박, 오이 및 고추 등을 예시할 수 있다.
본 발명에서는 채소류중 과채류를 예를 들어 설명하였으나, 배추, 시금치, 양배추, 브로콜리, 상추 등의 엽채류; 파, 셀러리, 양파 등의 엽경채류; 무, 당근, 우엉 등의 근채류 또한 본 발명의 재배방법으로 재배할 경우, 품질 뿐만 아니라, 기능성 미네랄(Ca, Fe, Se) 함량을 개선시킬 수 있다.
[실시예]
이하, 실시 예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시 예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시 예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
실시 예 1: 미네랄 나노입자 제조
1-1: 셀레늄 나노입자 제조
5000ml 용량의 둥근 플라스크에 증류수 2000g을 넣고, 90℃로 가열시키고, 셀레늄 옥사이드(SeO2)(대정화금사, Selenium Ⅳ oxide 99.5%) 20g을 첨가하여 용해시킨 다음, 아스코르빅산(Ascorbic acid) 500g을 20g/분 속도로 첨가하였다. 둥근 플라스크안의 생성물을 고속원심분리기(5000 rpm)를 이용하여 30분 원심분리하고, 다시 증류수 1000g으로 3회 원심분리 및 세정시켜, 산화 셀레늄 케이크를 획득한 다음 25℃에서 24시간 진공 건조하여 15g의 셀레늄 나노입자를 획득하였다. 제조된 셀레늄 나노입자를 레이저 회절법(Nano-ZS, MALVERN)으로 입도분석한 결과, 셀레늄 나노입자의 평균입도가 12nm인 것을 확인하였다(도 2 참조).
1-2: 수산화칼슘 나노입자 제조
5000ml 용량의 둥근 플라스크에 질산 칼슘[Ca(NO3)2] 98.4g, 암모니아 수 68.2g 및 증류수 40g을 넣고 혼합한 다음, 90℃에서 24시간 건조시켰다. 건조된 화합물에 증류수 1000g을 첨가하여 세정시키고, 고속원심분리기(5,000 rpm)에서 30분 처리를 3회 반복하여 수산화칼슘 케익을 회수하였다. 회수된 수산화 칼슘 케익을 25℃에서 24시간동안 진공 건조시켜 수산화 칼슘 나노입자를 제조하였다. 제조된 수산화칼슘 나노입자의 평균입도가 21nm인 것을 확인하였다(도 3 참조).
1-3: 산화철 나노입자 제조
5000ml 용량의 둥근 플라스크에 염화철 [FeCl2] 39.76g, 암모니아 수 39.56g 및 증류수 20g을 혼합한 다음, 90℃에서 24시간 건조시켰다. 건조된 화합물에 증류수 1000g을 첨가하여 세정시키고, 고속원심분리기(5,000 rpm)에서 30분 처리를 3회 반복하여 수산화철[Fe(OH)2] 케익을 회수하였다. 회수된 수산화철 케익을 25℃에서 24시간동안 진공 건조시켜 산화철(Fe2O3) 나노입자를 제조하였다. 제조된 산화철 나노입자의 평균입도가 15nm인 것을 확인하였다(도 4 참조).
실시예 2: 과채류 재배
방울토마토 묘를 정식하기 전에 ① 기비로는 재배 면적 10a 당 완숙퇴비(유박) 600㎏을 뿌리고 로타리 작업을 수행한 후, ② 어분 36kg에 수용성 규산 입제 5㎏를 혼합하여 뿌리고, ③ 다음으로 토양미생물제(Bacillus 균제 5ℓ, Lactobacillus buchner 균제 5ℓ)와 수용성 키토산 600g 등을 혼합한 용액을 300평 밭에 골고루 땅속깊이 스며들도록 하고 ④ 이후 물이 넘치지 않을 정도로 4~5일에 걸쳐 관수하여 토양심층까지 충분히 침투시킨 다음 ⑤ 2~3일간 기다려 모종심기 알맞을 만큼 배수시킨 밭토양(70%정도의 토양수분 상태)을 로터리 작업과 이랑 만들기를 하고 ⑥ 비닐멀칭 후 정식하였다. 정식은 2~3엽 정도의 방울토마토 유묘를 14~16주/평의 재식주수로 정식하였으며, 정식 후 발생하는 모든 곁가지와 3화방 이하의 모든 화방과 잎은 모두 제거하였다. 온도관리는 주간에 20~30℃, 야간에는 겨울 동안에도 6~7℃이하로만 떨어지지 않게 저온 관리하되 3월 이후에는 자연 온도조건으로 수확할 때까지 재배하였다. 수분관리는 정식 후 30일간 물을 전혀 주지 않았으며, 그 후 격주로 실시예 1에서 제조된 셀레늄 나노입자, 수산화칼슘 나노입자 및 산화철 나노입자 각각 20ppm씩 포함되어있는 수용액을 2주에 1회씩 6~8주간 엽면시비하였다.
또한, 방울토마토 이외, 수박, 멜론, 딸기, 참외, 파프리카, 가지, 호박, 오이 및 고추도 동일한 방법으로 재배하였다. 단, 방울토마토를 제외한 과채류는 각각의 적온에 따라 온도를 관리하였다.
비교예 1: 과채류 재배
단수시, 미네랄 조성물로 엽면시비하는 대신 3~5분간 점적관수를 수행한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 과채류를 재배하였다.
실험예 1: 과채류의 품질 측정
실시예 2 및 비교예 1의 재배방법으로 재배된 과채류의 수량, 당도, 산도 및 경도(조직감)의 분석을 수행하고 그 결과를 표 1~4에 나타내었다.
(1) 당도: 단맛을 나타내는 가용성 고형물 함량은 토마토 과육을 착즙하여 굴절당도계를 이용하여 측정하였고, 가용성 당은 측정시마다 토마토 10개씩 전체를 믹서기로 분쇄시킨 여액을 대상으로 하여 HPLC로 분석함
(2) 산도: HPLC를 이용하여 유기산을 조사하고, pH meter로 pH 측정한 후, 표준 유기산을 citric acid로 정하여 환산함
(3) 경도: 경도는 물성분석기를 이용하여 분석함(조건: φ3mm plunger, 60mm?min-1 crosshead speed)
방울토마토 수량 당도 경도 산도 저장성
실시예 2 75.0㎏/평 12.1Brix 0.90㎏f 0.71㎎% 55일
비교예 1 72.8㎏/평 11.3Brix 0.91㎏f 0.78㎎% 54일
수박 수량 당도 경도 비고
실시예 2 6.3개/평 14.9Brix 14.6N 6주/평
비교예 1 6.1개/평 14.3Brix 14.7N 6주/평
멜론 수량 당도 경도 비고
실시예 2 18.5㎏/평 15.4Brix 7.6N 8주/평
비교예 1 18.0㎏/평 15.1Brix 7.2N 8주/평
딸기 수량 당도 경도 비고
실시예 2 16.3㎏/평 14.4Brix 0.22㎏f 15/평
비교예 1 16.5㎏/평 13.6Brix 0.20㎏f 15/평
실험예 2: 과채류의 미네랄 함량 측정
실시예 2 및 비교예 1에서 재배된 과채류의 미네랄 함량을 한국분석기술연구소에 의뢰하여 측정하였다(도 5 참조).
도 6에 나타난 바와 같이, 실시예 2의 방법으로 재배된 과채류(방울토마토)는 점적관수하는 비교예 1의 방법으로 재배된 과채류(방울토마토)에 비하여 칼슘, 철, 및 셀레늄의 함량이 유의성 있게 높은 것을 확인할 수 있었다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시태양일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

Claims (6)

  1. (a) 비닐하우스 내의 재배 대상 토지에 완숙퇴비 및 어분을 포함하는 비료를 시비하는 단계; (b) 상기 시비된 토지의 심층까지 관수시키고, 비닐 멀칭하는 단계; (c) 상기 심층까지 관수된 토지에 본잎 2~3매의 과채류 묘를 14~16주/평의 재식주수로 정식하는 단계; (d) 상기 정식된 상기 과채류 묘를 15~50일간 단수시키는 단계; 및 (e) 과채류의 잎이 시들면 각각의 농도가 20~300ppm인 셀레늄 나노입자, 수산화칼슘 나노입자 및 산화철 나노입자를 포함하는 미네랄 조성물을 관주 또는 엽면시비하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고품질 ? 고기능성 과채류의 재배방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 셀레늄 나노입자는 셀레늄 옥사이드 용액에 아스코르빅산을 혼합하고, 원심분리시켜 회수한 산화 셀레늄 케이크를 진공건조시켜 제조된 것이고, 상기 수산화칼슘 나노입자는 질산 칼슘(Ca(NO3)2), 암모니아 수 및 증류수를 혼합하고, 원심분리시켜 회수한 수산화칼슘 케이크를 진공건조시켜 제조된 것이며, 상기 산화철 나노입자는 암모니아수와 증류수에 염화철(FeCl2)을 혼합하고, 원심분리시켜 회수한 산화철 케이크를 진공건조시켜 제조된 것임을 특징으로 하는 고품질 ? 고기능성 과채류의 재배방법.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 셀레늄 나노입자의 평균입도는 12㎚, 수산화칼슘 나노입자의 평균입도는 21㎚ 및 산화철 나노입자의 평균입도는 15㎚인 것을 특징으로 하는 고품질 ? 고기능성 과채류의 재배방법.
  5. 제1항에 있어서, 정식되어 있는 과채류의 묘에 상기 미네랄 조성물을 격주로 관주 또는 엽면시비하는 것을 특징으로 하는 고품질 ? 고기능성 과채류의 재배방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 과채류는 토마토, 딸기, 참외, 수박, 멜론, 파프리카, 가지, 호박, 오이 및 고추로 구성된 군에서 선택된 1종의 과채류인 것을 특징으로 하는 고품질 ? 고기능성 과채류의 재배방법.
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