현재 밀식과원 표토관리 방법으로 여러 가지 방법이 실행되고 있다. 밀식과원 도입초기 표토관리 방법은 열간은 초생재배, 수관하부는 청경재배 또는 피복재배를 권장하였으나, 농촌 노동력 감소에 따른 경영비 절감, 친환경 농산물 재배기술 보급의 확산, 토양 피복재료의 발달 등으로 수관하부 제초노력 절감 및 생력화 관리용 피복재료가 다양하게 개발 보급되었다. 그러나, 이러한 다양한 피복재료에 대해 구입에 따른 경영비 절감 및 생력화 기여도 효과 구명은 미흡한 실정이다.
○
표토 관리 방법별 장단점은 청경재배는 관리는 쉬우나, 토양 물리·화학성이 나빠지는 단점이 있고 초생재배는 토양 물리·화학성은 좋아지나, 관리가 불편하며, 예초관리에 소요되는 경영비 및 노력 소요가 많다. 이 같은 장단점을 보완하기 위해 부분초생과 청경재배를 하며, 표토 피복으로 청경재배를 대체하고 있다. 피복재료로 최근에는 보온덮개, 차광망, PP필름, 볏짚 등의 재료가 이용되고 있으며, 경영비 절감 및 과실 품질향상을 위한 생력화 재료가 현장에서 다양하게 적용되고 있으나, 결과에 대한 이해도는 다양한 실정이다.
2. 기술개발의 필요성
○
최근 피복재배에 사용되는 다양한 재료가 과수 재배의 최종 생산물인 과실에 대한 기여도 연구는 미흡한 실정이다.
○
사과원 피복재배 관리에 대한 연구는 ‘성목기 수관하부 제초 생력화를 위한 폴리프로필렌 피복효과’(경상북도. 1992), ‘과수원 표토관리’(농촌진흥청. 1996) 등이 있으며,
○
표토 피복관리 이외 강우차단에 의한 수분관리 효과에 대한 현장 실증 사례로 사과원 간이비가림 시설에 의한 강우차단 효과 및 병해충 발생 경감율 현장 적용시험으로 ‘왜성사과 밀식과원의 간이 비가림 및 방조망 복합시설 개발’(청주시농업기술센터, 2006)이 있다.
○
특히, 2002년 이후 고품질 감귤생산에 적극적으로 이용되고 있는 다공질 필름에 대한 현장 적용성 검토 연구는 ‘고품질 감귤 생산을 위한 다공질 필름(타이벡) 토양피복 재배의 효과’(제주도농업기술원. 2004) 등 감귤 품질향상 효과와 필요성에 대한 연구는 일부 이루어져 있으나,
○
밀식 사과원에 적용하여 현장 실증을 한 사례는 없는 실정이므로, 밀식 사과원에 대한 다공질 필름(타이벡)의 수관하부 관리 생력화 기여도 및 품질향상 기여도를 현장 검증하고자 본 농업인기술개발사업을 수행하였다.
3. 연구개발의 목적과 범위
○
최근 사용되는 피복 재료의 피복효과에 대한 토양환경 변화 차이를 비교하고, 최종 생산물인 과실 품질향상에 대한 기여도를 조사하여, 피복재료의 현장 적용 및 보급 가능성을 검토한다. 또한, 다공질 필름(타이벡)의 감귤과원 표토피복 효과는 산란광에 의한 착색향상과 수분조절(강우차단)에 의한 당도향상 효과가 뛰어나, 소비자 선택을 받는 고품질 감귤생산에 기여하고 있으나, 사과원 적용시 사과 품질향상 가능성, 피복재료의 내구성에 의한 사용연한 연장과 경영비 절감 가능성, 피복방법 및 피복재료가 과원관리 생력화에 기여할 수 있는가를 적극 검토하고자 했다.
○
피복 재료별 수체생육 및 생리장해 예방 효과와 과실품질 특성에 미치는 영향 및 토양 환경변화와 관련된 데이터를 조사 분석하여, 피복재료별 장단점 및 현장 적용 가능성을 검토했다.
• 과 중 : 과의 무게(g/AVG-8101) • 당 도 : 당도계에 의한 측정(°Brix/RA-250) • L : 과의 평균 길이(㎜/CD-15CP) • D : 과의 평균 폭(㎜/CD-15CP) • 착색도 : 비색계에 의한 측정(Hunter a/CR-10) • 경 도 : 경도계에 의한 측정(Ø5㎜/㎏)
○ 잡초 발생량 조사 : 피복 직후, 생육기 중, 수확기 등 시기별 잡초발생 양상을 달관 조사
다. 시험구 재배관리 방법
○ 관수 시설 : 점적관수 ○ 병해충 방제 : 저농약 사과 병해충 방제 체계 적용(9회) ○ 재배 관리 : 기타 재배관리는 우수농산물관리기준에 준하여 관리
미기상 관측 결과 피복재료가 시험구별 미기상에 관여하는 정도는 낮았으나, 표토피복에 의한 지온 상승억제, 강우차단에 의한 토양수분 억제효과는 일부 인정되는 것으로 보인다.
○
2008년 7월 강우량(371.1㎜)이 가장 집중된 월의 시험구별 지온 및 토양수분을 추출하여 비교해 본 결과 표토피복은 지온상승을 1.6~2.1℃정도 억제시키며, 특히, Tyvek 피복구는 피복재료의 방수성질에 기인하여, PP부직포 피복구 보다 18%정도 토양수분을 억제하는 효과를 보였다.
< 표 4. 시험구별 비교(2008년 7월) >
처리별
기온(℃)
습도(%)
지온(℃)
토양수분(%)
비 고
Tyvek
23.9
82.9
24.9
26.3
pp부직포
25.1
75.5
24.4
32.0
물야 AWS
24.4
84.4
26.5
36.2
나. 시험구 생리장해 및 병해 발생 조사 결과(3회/년, 평균)
< 표 5. 병해 및 생리장해 조사결과 >
구분/발생율
점무늬낙엽병
갈색무늬병
탄저병
일 소
Tyvek
0
+
++
+
pp부직포
0
+
++
+
물야 AWS
0
+
++
+
※ 0 : 거의 발생 없음, + : 발생율 경미, ++ : 일부 발생, +++ : 다소 발생
○
피복 재료별 병해 발생 및 생리장해 발생율은 방제력 운용이 적정하였은지, 시험구별 큰 차이를 보이지 않았다.
○
다만, 탄저병은 지역적, 년차적으로 발생율이 많았던 경향을 보였으므로 모든 시험구에서 다소의 발생율을 보였다.
○
또한, 아래 사진에서와 같이 타이벡 피복구 과실특성 조사 결과 타시험구에 비해 과피가 거칠어져 미려도가 불량한 이유는 피복재료에 기인한 것인지, 기상환경이나, 재배관리 불량에 기인한 것인지에 대한 원인을 찾기 힘들어 문제점으로 남겨 두었다.
< 사진 3. 타이벡 피복구 과실의 과피 >
다. 시험구 수체생육 조사 결과
< 표 6. 수체생육 조사결과 >
시험구/조사항목
주간직경(㎜)
신초발생개수(개)
신초길이(㎝)
비 고
2007년
Tyvek
31.45
3.60
21.20
세력 약
pp부직포
36.05
4.20
22.20
세력 약
대비구
35.93
10.0
35.80
세력 중
2008년
Tyvek
39.57
5.60
16.80
세력 약
pp부직포
40.79
4.0
18.0
세력 약
대비구
41.83
3.0
16.0
세력 약
○
수체생육 조사에서는 시험구 전체적으로 수체 세력이 다소 약하여 수체 생장량이 약하게 나타났으며, 피복 재료별 차이을 확인할 수 없었다.
라. 시험구 과실특성 조사 결과(과실비대 조사)
(1) 과실 비대량 조사 결과 < 표 7. 과실 비대량 조사결과 >
구분/항목
L(㎜)
D(개)
L/D
비 고(L)
Tyvek
2007년 07월
49.05
53.96
0.91
2007년 08월
66.90
78.92
0.85
17.85
pp부직포
2007년 07월
50.24
54.0
0.93
2007년 08월
61.75
74.27
0.83
11.51
대비구
2007년 07월
48.72
53.79
0.91
2007년 08월
61.46
72.57
0.85
12.74
○
과실비대 조사결과 피복 재료별 현저한 차이는 보이지 않았으나, 타이벡 피복구에서 17.85㎜로 과실 비대량 증가 폭이 크게 나타났다.
○
이 결과는 아래 <표 12.> ‘타이벡 피복에 의한 수확시 과실 품질’(제주도농업기술원. 2004) 결과와 상반되는 결과이다.
○
이는, 전면 피복인 감귤과원 보다는 강우차단 정도가 미약하며, 피복 재료의 성질에 기인하여 열반사 및 산란광에 의한 광합성량의 증가로 과실 비대량이 증가한 것으로 추정된다.
(2) 과실 품질 특성 조사 결과 < 표 8. 과실 품질특성 조사결과(2007년) >
구분/항목
과중(g)
당도(˚Brix)
착색도(a*)
L/D
경도(Ø5㎜/㎏)
Tyvek
358.8
15.48
33.51
0.91
3.99
pp부직포
344.6
14.84
31.42
0.89
3.84
대비구
340.2
15.12
33.28
0.92
3.92
< 표 9. 과실 품질특성 조사결과(2008년) >
구분/항목
과중(g)
당도(˚Brix)
착색도(a*)
L/D
경도(Ø5㎜/㎏)
Tyvek
351.6
15.33
30.79
0.88
4.13
pp부직포
318.6
15.69
31.73
0.89
4.09
대비구
343.8
15.54
32.32
0.89
3.96
○
과실특성 조사결과 타이벡 피복구에서 2년간 모두 타 피복구보다 평균 과중이 2~4% 정도 증가하였으며,
○
당도는 2008년 조사결과는 뚜렷한 차이을 보이지 않았으나, 2007년 조사결과는 타이벡 피복구 평균 당도가 0.3~0.6°Brix 높은 것으로 나타났다.
○
과실색택을 나타내는 착색도는 2008년 조사결과는 뚜렷한 차이를 보이지 않았으나, 2007년 조사결과를 살펴보면 타이벡 피복구 착색도가 다소 높은 것으로 나타났다.
○
과실 L/D와 경도 조사 결과에서는 조사 결과값이 피복재료의 특성이나, 시험구 차이에 기인한 것이 아닌 듯 보인다.
○
<표 10.> ‘표토 피복처리가 후지 품종의 과실특성에 미치는 영향>(원예연구소. 1996)과 같이 단순히, 토양 피복처리가 과실특성에 미치는 영향인 듯 하다.
< 표 10. 표토 피복처리가 ‘후지’ 품종의 과실특성에 미치는 영향 >
처리/항목
과중(g)
당도(˚Brix)
산도(%)
착색도(1-10)
경도(Ø5㎜/㎏)
보온덮개
241.1
14.3
0.47
6.9
1.55
차광막
212.1
13.9
0.40
6.5
1.42
무처리
206.4
14.0
0.44
7.7
1.57
○
과실특성 조사결과 타이벡 피복구에서 과실의 평균 과중과 당도, 과실색택이 높게 나타난 원인은 위 과실 비대량 조사결과와 같이 피복 재료의 성질에 기인한 광합성량 증가와 열반사 및 산란광에 의한 것으로 추정된다.
< 사진 4. 과실 특성조사 >
마. 시험구 잡초발생 양상 조사결과
< 사진 5. 시험구 잡초발생 양상 >
① TYVEK 피복 후
생육기
수확기
② PP부직포 피복 후
생육기
수확기
③ 대비구
생육기
수확기
○
잡초발생 양상은 위 사진과 같이 대비구인 청경구 보다는 Tyvek 피복구와 pp부직포 피복구 모두 잡초발생 경감효과를 보였다.
○
그러나, 모든 시험구의 피복재료가 틈이 있으면 잡초가 발생됨으로 피복시 틈새가 없도록 피복해야 잡초경감 효과를 볼 수 있다.
○
표토피복이 재료의 물리적 특성상 잡초발생 경감효과는 인정되나, 어떤 재료이든 초기 잡초발생 경감효과는 인정되나, 생육기 및 후 기로 갈수록 잡초 발생량은 증가하였다.
○
피복재료의 사용연한은 아래 사진과 같이 피복재 단가, 수거·보관 노력비, 손실율을 감안하면, Tyvek 소재는 내구연한이 더욱 길어야 마땅하나, 어떤 재료이든 2년이상 사용은 어려울 것으로 보인다.
< 사진 6. 피복재료의 변형(2년 사용 후) >
TYVEK
TYVEK
pp부직포
2. 고찰 및 결론
가. 타이벡 소재의 특성(Du Pont(듀폰사)의 고유 상표명)
○
밀식사과원 표토 피복재료 도입 가능성 검토을 위해 시험구 재료로 사용된 타이벡(Tyvek) 소재의 특성을 자세히 살펴본다.
○
Tyvek은 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 재질로 극세섬유 (0.5~1.0u)로 만들어진 다공기성 시트지로 다층구조의 매우 질기고 부드러운 특성의 시트지이다.
○
최근 건축용 Tyvek은 Housewrap으로 방수성, 투습성, 복사 열차단 등 여러 우수 특성들로 인해 건축분야에서 벽체와 지붕재 사이에 단열재와 함께 사용하여 열손실을 최소화 시켜 에너지 비용을 최소화 시켜준다.
○
또한, 침구용으로 먼지가 없고 생활 방수기능 및 진드기 차단 등 위생 목적으로 사용되고 있으며, 각종 인쇄물에도 사용되고 있다.
○
고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 재질로 매우 질기고, 가벼워 운반 및 취급이 간편하여 누구나 손쉽게 설치, 고정할 수 있는 우수한 작업성을 가지고 있다.
○
영하 73℃~95℃까지의 극한 온도 범위내에서도 영향을 받지 않으며, UV차단시 최대 70년 이상의 뛰어난 내구연한을 가진다.
○ 타이벡(Tyvek)의 특성
- 결로 방지 : 습기는 통과 하나 물은 통과 하지 않는다. - 방수 기능 : 뛰어난 발수성 - 열반사, 보온, 단열성 - 복사열 차단 - 설치가 용이하고 내구성이 강하다.
-
환경친화적 : 100% 폴리에틸렌으로 재활용이 가능하며, 소각 후 남는 잔재물은 이산화탄소와 물이다.
○ 타이벡(Tyvek)의 농업적 이용 검토
- 방수 기능 : 강우기 수분 차단 및 수분조절, 당도향상 - 설치 용이, 내구성 : 열간 피복재료(제초효과 및 토양관리 생력화) - 열반사 : 착색증진 효과, 당도향상 - 보온, 단열성 : 동해방지용 피복재료 도입 가능성 검토
○ 농업적으로는 최근 감귤과원의 수분조절과 착색증진 목적으로 사용되고 있다.
나. 감귤과원에서 타이벡 피복 효과
○
제주 감귤과원에서는 노지감귤을 대상으로 여러 고품질 과일과의 경쟁에서 소비자의 선택을 받기 위한 방법으로 타이벡 피복에 의한 당도향상과 착색향상으로 고품질 감귤 생산을 시도하여 성과을 이루었다.
○
과종별 당도는 노지감귤이 9~10˚Bx, 오렌지 12˚Bx, 사과는 13~15˚Bx의 평균 당도을 보인다.
○
타이벡 표토 피복재배는 토양에 흡수되는 빗물을 차단하여 수분조절이 가능 하도록 하는 재배기술로 일반재배보다 감귤의 당도가 1~2˚Bx 높은 고품질 과실 생산효과를 거두었다.
○
또한, 표토에 타이벡을 피복재배를 하면 산란광이 감귤나무 내부까지 들어가 감귤 착색이 골고루 이루어지는 장점도 있다.
< 표 12. 타이벡 피복에 의한 수확시 과실 품질 : 2004. 제주도농업기술 >
품 종
처리별
횡경(mm)
당도(˚Brix)
산함량(%)
당산비
일남 1호
타이벡 피복
64.3
10.1
0.99
10.2
일반 재배
68.9
8.9
0.96
9.3
궁천조생
타이벡 피복
59.9
12.1
1.11
10.9
일반 재배
63.3
9.7
1.01
9.6
< 사진 7. 감귤원 타이벡 표토 피복재배 >
다. 과제수행 결과에 따른 피복 재료별 장·단점 비교
○
위 수체생육 조사결과, 과실 특성 조사결과, 잡초발생 양상에 따른 생력화 정도 등을 집계하여, 피복 재료별 장·단점을 살펴보면 아래와 같다.
< 표 11. 표토 피복 처리별 장·단점 >
피복재료
과실 비대
과실 품질
장 점
단 점
①TYVEK
비대량 증가
과중, 당도 향상, 착색 향상
열반사 효과 강우차단 효과 잡초발생 경감 지온상승억제 과습 방지
재료구입비 과다소요
강우차단
②PP부직포
-
경도 향상
잡초발생 경감 지온상승 억제
재료구입비 소요
③청경재배
비대량 증가
과중, 당도 향상, 착색 향상
지온상승 억제 투습 양호
잡초발생이 많음
라. 피복 재료비 및 경제성 분석
< 표 12. 피복 재료비 소요 / 10a >
피복재료
단가(원/㎡)
피복면적(㎡)
재료비(원)
①TYVEK
1,600
680
1,088,000
②PP부직포
290
680
197,200
< 표 13. 피복 재료별 경제성 분석 / 10a >
피복재료
조수입(원)
경영비(원)
소득(원)
비율(%)
①TYVEK
5,107,245
2,699,526
2,407,719
77%
②PP부직포
4,724,270
1,611,526
3,123,185
100%
○
2007년 사과 소득조사 분석표를 기준으로 경제성을 분석하였으며, 생산량(2,063㎏/10a), 단가(2,290원)을 적용하였고, Tyvek피복에 의한 생산량 증가 및 단가 상승을 4% 적용하여 경제성을 분석한 결과 경영비 상승으로 PP부직포 피복에 비하여 23% 정도 낮은 소득율을 보였다.
○
이는, Tyvek피복에 의하여 최소 15%이상 생산량 증가와 단가 상승이 이루어져야 Tyvek피복 효과를 이룰 수 있다는 것을 의미한다.
마. Tyvek 피복재료의 밀식 사과원 도입성 검토
○
이상의 과제수행 결과를 바탕으로 밀식 사과원 표토피복 재료로서의 Tyvek 소재의 도입 가능성을 검토해 보면,
○
재료의 특성 중 밀식사과원에 적용하여 가장 큰 효과를 기대할 수 있는 것은 열반사 및 산란광에 의한 광합성량 증가 또는 반사필름 대용 효과와 강우차단에 의한 장마기 및 수확기 토양수분 억제, 뿌리 활력 유지에 따른 생리장해 및 병해발생 경감과 그에 따른 과실품질 향상이다.
○
시험구 토양환경 분석 결과 Tyvek 피복재료가 시험구별 토양환경에 관여하는 정도는 낮았으나,
○
Tyvek 표토피복에 의한 지온 상승억제는 모든 표토 피복재료가 지온상승을 억제하는 것으로 보고되어 있는 것과 동일하게 1.6~2.1℃ 지온상승을 억제하는 것으로 나타나 수체생육 및 뿌리 발달에는 부의 영향을 보였다.
○
Tyvek 피복재료의 강우차단 성질에 기인한 타 피복구 보다 18% 정도 토양수분을 억제함으로써 과실품질 향상에 기여하여 과실 당도, 과실 착색, 경도 향상 효과를 보였다.
○
재료의 열반사 및 산란광 증가 효과에 의한 광합성량 증가는 감귤과원 피복효과와 상반되는 결과이나, 타이벡 피복구에서 과실 비대량 증가, 과실착색 증가 효과을 보였다.
○
반면, Tyvek 피복재료의 만족스럽지 못한 점도 발견되었다.
○
우선 과실특성 조사결과와 같이 Tyvek 피복구에서 과피가 거칠어져 미려도가 불량한 이유는 원인 분석의 대상이 된다. 원인을 찾기 힘들어 문제점으로 남겨 두었지만, 과실품질에는 부의 영향을 보였다.
○
밀식과원 관리 생력화 측면에서는 소재가 가볍고 질겨 취급 및 작업의 편리성은 높았으나, 다른 피복재료와 마찬가지로 초기 잡초 발생 억제 효과는 인정되나, 후기 잡초발생 경향은 동일한 결과를 보여 소재의 피복효과를 기대하기는 어려웠다.
○
과실 품질 향상에 대한 Tyvek 피복재료의 이러한 장점에도 불구하고 아직 사과원 도입이 쉽지 않은 가장 큰 이유는 재료의 단가이다. pp부직포 기존 재료의 가격이 290원/㎡인 반면, Tyvek 소재의 가격은 1,600원/㎡으로 약 5배 정도로 고단가이다.
○
이런 고단가는 과원 경영비에 부담으로 작용할 따름이다.
○
이런 단가에 맞는 내구연한을 가진 것도 아니어서, 소재의 특성에서 70년 이상의 뛰어난 내구연한은 UV가 차단된 경우이며, 농업적 이용에서는 다른 피복재보다 내구연한이 길지 않은 것으로 조사되어 최대 사용기간은 2년이 넘지 못 할 듯 하다.
○
또한, Tyvek 피복에 의한 과실품질 향상은 인정되나, 사과의 경우 감귤과 같은 당도 향상, 착색향상이 사과 품질과 소비자 식미에 미치는 영향이 그렇게 매력적으로 다가오지 않는 상황이다.
1.밀식과원 표토 피복 재료별 토양환경 변화, 과실비대, 과실품질 향상 기여도, 잡초발생 경감에 따른 생력화 정도에 대한 과제 수행 결과에 따라 밀식과원 수관하부 관리기술 보급 측면에서 살펴보면, 2.밀식과원 수관하부 관리 생력화을 위해서는 열간 초생재배를 원칙으로 하고, 수관하부는 수체생육 및 뿌리 활력을 위해서는 청경재배를 제초관리 및 노동력 절감을 위해서는 피복재배를 권장한다. 3.모든 표토 피복재료는 초기 잡초발생 억제 효과는 인정되나, 후기 잡초발생 경향은 동일함으로, 피복재료의 초기 피복시 틈새가 없도록 피복해야 후기 잡초 발생량을 조금이라도 감소시킬 수 있다. 4.또한, 표토 피복재료의 사용은 친환경 농업의 실천 및 우수농산물관리기준에 의한 농자재 사용 범위를 감안하여 표토 피복 후 초기 제초제 사용 및 추가적인 관리가 이루어져야 경영비 절감을 위한 생력화 관리 및 과실품질 향상 효과를 기대할 수 있을 것이다. 5.표토 피복재료로서 Tyvek 소재는 소재의 물리적 특성상 강우차단 효과, 태양광의 반사에 의한 열반사 및 산란광 효과에 기인하여, 광합성량 증가와 과실 당도향상, 착색도 향상의 효과를 가져왔다. 6.그런나, Tyvek 소재는 고단가로 농가 경영비 부담으로 작용하며, 실용적 단가로 보급되지 않는다면, 농가의 상용적 보급은 어려울 것으로 보인다. 7.최근 수확기 이후 노동력 부족으로 표토 피복재료 제거 소홀 및 퇴비재료의 수관하부 과다 피복 사례가 밀식과원 동해발생을 조장하고 있는데, 표토 피복재료 사용 시기는 수분, 수정기 이후 피복하여 월동 이전 제거하여 과원 청결 유지 및 동해발생 소지를 없애야 한다. 8.밀식과원 토양관리 생력화를 위한 다양한 표토 피복재료가 개발되고, 등장하고 있으나, 그 효과 및 실용성에 대한 현장 검증은 어려운 실정이므로, 농가 적용 측면에서는 소규모 피복으로 효용성을 검증해 본 후 도입하는 것이 타당할 것으로 보인다.