결구상추는 국내에서 17년 기준 825㏊가 재배되고 강원도 재배면적은 168㏊로 전국 2위이다. 하지만 발생 병해충 및 방제방법에 대한 자료는 부족한 실정이다. 따라서 본 연구는 강원도 신소득 작물인 결구상추(학명 : Lactuca sativa var. capitata)에 발생하여 문제가 되는 주요 병해충의 종류 및 재배 작기 별 발생양상과 피해증상에 대해 영농현장에 알리고자 2017년~2018년 4월부터 9월까지 홍천 등 3개 지역 결구상추 주산지에서 조사를 수행하였다. 조사결과 주요 병해충으로는 무름병, 균핵병, 파밤나방, 담배거세미나방 등이 발생하였다. 봄 재배에서는 무름병과 균핵병이 6월 상~중순에, 가을 재배에서는 무름병이 9월 중순과 10월 상순에 발생하였다. 피해증상으로는 무름병은 결구포기전체가 물러 썩으면서 심한 악취가 났으며, 균핵병은 땅과 닿는 부분에 수침상의 병반이 생기면서 균핵이 발생하였다. 파밤나방과 담배거세미나방은 가을재배 시 발생이 많았다. 특히 9월 상~중순에는 발생한 파밤나방 유충에 의해 결구상추의 상품가치가 떨어져 농가피해가 심하게 나타난 것을 확인할 수 있었다.

본 연구는 강원지역 신소득 작물인 결구상추의 지역별 병해충 발생 추이에 대한 자료를 축적하고자, 2017년5월부터 10월까지 홍천 등 3개 지역 결구상추 주산지에서 조사를 수행하였다. 조사결과 병해로는 무름병, 균핵병,세균성점무늬병이 발생하였는데 지역별 발생양상을 보면 재배기온이 높은 춘천지역에서 무름병이 높았고, 홍천에서는 균핵병, 횡성에서는 세균성점무늬병이 주로 관찰되었다. 끈끈이 등 페로몬트랩을 이용한 해충 발생양상 조사결과 총채벌레, 파밤나방, 멸강나방, 담배나방, 담배거세미나방, 왕담배나방, 도둑나방이 발생하였다. 총채벌레의경우 지역별 발생양상은 차이가 있었으나 결구상추 재배기간 동안 지속적인 발생을 보였고, 나방류에서는 파밤나방이가장 많이 발생하였다. 또한 홍천지역에서는 달팽이가 가을재배 시에 발생되어 결구상추에 직접적인 피해를 주는것도 확인 하였다.

본 연구는 식물공장에서 인공광원에 따른 서로 다른 파장이 ‘Seneca RZ’와 ‘Gaugin RZ’ 반결구 상추의 광합성 특성, 생육 및 기능성물질 함량에 미치는 영향을 밝히고자 수행하였다. 본 실험에서는 FL(fluorescent lamp), 적색LED와 청색LED 및 백색LED(RBW; red : blue : white = 5 : 4 : 1)와 MH(metalhalide lamp)를 사용하였다. 두 품종 모두 생육 중기에는 RBW에서 광합성속도가 높고 생육 후기에는 ‘Seneca RZ’ 품종은 RBW에서, ‘Gaugin RZ’ 품종은 MH에서 그 생육이 좋았다. 반결구 상추의 생육은 광원에 따라 생육 차이를 보였으나 각각의 광원의 영향은 품종에 따라 서로 다른 결과를 보였다. ‘Seneca RZ’ 품종은 생육 중기에는 MH에서, 생육 후기에는 FL 에서 생육이 좋았고, ‘Gaugin RZ’ 품종은 생육 중기와 후기 모두 MH에서 생육이 좋은 결과를 보였다. 그러나 수확시기에 ‘Seneca RZ’ 품종은 모든 광원 처리에서, ‘Gaugin RZ’ 품종은 FL을 제외한 나머지 광원에서 반결구 상추의 잎끝마름증이 발생하는 결과를 보였다. 생육 단계별로 두 품종 모두 생육 중기가 후기에 비해 전반적으로 생육속도가 빠른 결과를 보였다. ‘Gaugin RZ’ 품종에서 생육 중기에만 광원 종류에 대한 생육속도의 차이를 보였고 생육후기에는 광원의 종류와 품종의 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. 인공광원에 따른 두 품종의 반결구 상추의 영양학적 특성은 대부분의 성분에서 광원의 종류에 따른 통계적 유의성이 인정되어 광질이 반결구 상추의 영양학적 품질에 미치는 것으로 판단하였다. 두 품종 모두 RBW에서 4종의 비타민 함량이 높은 결과를 보였으며, 특히 β-Carotene의 함량이 ‘Gaugin RZ’ 품종의 MH에서 가장 높은 결과를 보였다. 이상의 결과에서 인공광원의 종류에 따라 반결구 상추의 생육, 광합성 특성 및 영양학적 품질이 차이가 있으나 품종과 기능성 물질에 따라 각 광원의 영향이 서로 다른 결과를 보여 식물공장 내에서 재배하는 품종과 증진시키고자 하는 기능성 물질에 따라 광원의 선택을 고려해야 할 것으로 판단하였다.

본 연구는 수확시기와 같은 수확 전 요인이 수확 후 신선편이 결구상추의 품질과 미생물 수에 미치는 영향을 구명하기 위하여 수행하였다. 신선편이 가공업체에서 사용하는 결구상추를 5, 6, 7, 10, 12월에 수확하여 관행적인 방법으로 가공한 뒤 필름에 포장하고 5℃에서 9일 동안 저장하면서 품질 조사를 하였다. 미생물 측정을 위한 샘플은 각 단계별(수확, 수송, 가공전, 절단, 1차-세척, 2차-세척, 저장 후 3, 6, 9일)로 수집되었다. 실험 결과 하우스에서 재배되어 5, 10월에 수확된 결구상추는 신선편이 가공 후 포장백 내부의 O2 농도가 낮고 CO2는 매우 높았으며, 제품의 전해질 누출이 높게 나타났다. 반면 노지에서 재배된 6, 7월 수확 및 겨울철 하우스재배인 12월에 수확한 원료 는 비교적 낮은 CO2, 전해질 누출 및 갈변을 나타내었다. 원료상태의 미생물수는 7월(6.76 log)에 가장 높았고, 신선편이 가공 후 저장중의 미생물 증식은 5월 시료에서 가장 높게 나타났다. 이상의 결과로부터 신선편이 결구상추를 고온, 저습조건의 노지에서 재배되어 6월 상순에 수확한 원료를 사용한 경우 품질과 미생물적 안전성이 모두 우수하였다. 반면, 하우스에서 재배되어 10월에 수확한 결구상추를 원료로 사용한 경우 가공 전과 후의 미생물적 안전성은 모두 우수하였으나, 이취가 빨리 발생하여 품질특성이 나쁘게 나타났다. 따라서 연중 고품질의 신선편이 결구상추 생산을 위해서는 품질과 안전성을 동시에 제어하고 원료의 환경에 따른 품질유지 기간을 달리 설정할 필요가 있는 것으로 생각된다.

고랭지에서 재배되는 주요 양채류의 기능성 향상을 위한 적정 셀레늄처리 방법을 구명하고자, sodium selenate처리 농도, 처리시기 및 처리 횟수에 따른 작물생육과 작물체내 무기성분, ascorbic acid, nitrate 및 셀레늄 함량에 미치는 영향을 조사하였다. Sodium selenate 1, 2, 5 및 20mg·L-1처리구에서 공시작물 모두 초기생육은 큰 차이가 없었으나, 처리 60일 후부터 5mg·L-1 이상의 고농도에서는 생육이 크게 억제되어, 무처리구에 비해 5mg·L-1처리구에서도 결구상추는 33%, 브로콜리는 47%, 파슬리는 74% 생체중이 감소한대 비해 비트와 셀러리는 고농도에서도 생육억제 현상이 크지 않아 20mg·L-1농도에서 생체중이 20%와 15% 감소하였다. sodium selenate 처리에 따른 작물체내 ascorbic acid 함량은 결구상추의 경우 셀레늄처리 농도가 높아질수록 증가하는 경향을 보여 20mg·L-1처리구는 무처리구에 비해 약 1.2배 높았고, 셀러리와 비트도 같은 농도에서 약 10% 정도 함량 증가를 보였으나, 브로콜리와 파슬리는 셀레늄처리에 따른 통계적 유의차는 없었다. 식물체내 nitrate함량은 무처리구에 비해 모든 작물에서 감소하였으며, 처리농도가 증가할수록 감소의 폭은 큰 경향을 나타내었다. 작물별 질산염의 함량 저하는 결구상추에서 가장 현저하였으며, 그 다음이 비트, 셀러리 순이었다. 무기성분 K, Ca, Mg의 함량은 공시작물 모두 처리농도가 높아질수록 감소하는 경향을 보였다. 성분별로는 K성분이 모든 작물에서 고도의 부(負) 상관관계를 나타냈으나, Mg와 Ca함량이 감소는 농도간의 차이에 유의성이 없었다. Sodium selenate 처리에 따른 식물체내 셀레늄함량은 처리 농도가 증가함에 따라 모든 공시작물에서 비례적으로 증가하여, 고농도인 20mg·L-1 처리구에서 브로콜리는 무처리구 보다 24.4배, 셀러리는 76.4배, 파슬리는 560배의 높은 함량을 보였으며, 결구상추, 비트도 같은 경향을 보였다. 작물의 생육단계별 처리에서는 생육초기에 후기보다 결구상추는 1.3배, 브로콜리는 1.4배 높았으나, 파슬리와 셀러리는 생육중기에 처리한 것이 가장 높은 함량을 보였다. 처리 횟수별 Se 함량은 파슬리, 셀러리 및 결구상추는 처리 횟수에 비례하여 증가하다가 10회 이상이 되면 셀레늄의 축적량이 둔감해지는 경향을 나타냈으나, 브로콜리는 처리횟수가 많으면 많아질수록 셀레늄의 축적량도 지속적으로 증가하는 경향을 나타냈다.

강원도 고랭지 지역의 재배토양과 주요 양채류의 셀레늄 함량을 조사하고 관비재배시 sodium selenate첨가가 작물생육과 셀레늄함량 증가에 미치는 영향을 조사하였다. 고랭지 지역의 토양의 셀레늄 함량은 0.024~0.038mg·kg-1의 분포를 보여 전반적으로 낮은 함량을 나타냈다. 각 지역에서 재배된 브로콜리의 셀레늄 함량은 적게는 10.5mg에서 많게는 17.9 mg·kg-1DW로 나타났으며, 토양내 셀레늄 함량이 높을수록 재배 작물체내의 함량도 높아지는 경향을 보였다. 셀러리의 셀리늄 함량은 6.02 mg·kg-11이었고, 비트, 결구상추 및 파슬리는 1mg 전후로 매우 낮은 함량을 나타내었다. 관비재배시 sodium selenate 2mg·L-1처리구는 무처리구(대조구)에 비해 생육및 작물체내 셀레늄함량을 증진시켰다. 2mg·L-1농도 60일간 관비재배한 결과 양채류의 Se 함량은 브로콜리 76.2mg·L-1, 파슬리 69.1mg·L-1, 셀러리 63.2mg·L-1, 비트 54.2mg·L-1, 결구상추 8.3mg·L-1순이었으며 브로콜리는 대조구보다 4.2배, 셀러리는 10.5배, 파슬리는 62.5배가 증가하였다.

결구상추의 엽중 nitrate 함량을 줄이고자 수확 7일전 Yamazaki 상추 배양액에 포함되어있는 질소의 양을 조절하였다. Yamazaki 상추 배양액내의 질소를 1배(6.Sme/l), 3/4배(4.gme/l), 2/4배(3.3me/l), 1/4배 (1.6me/l)로 처리해 주었다. 배양액 pH는 전반적으로 7.2~8.4로 높은 수준을 유지하였다. 질소의 양이 많을수록 pH와 EC는 상승하였다. 엽중 nitrate 함량은 1/4배 처리구에서 가장 낮았으며, 다른 처리구 사이에는 유의성이 없었다. 처리에 관계없이 결구되지 않은 겉잎이 결구된 잎보다 nitrate 함량이 낮았다. 결구부의 무게, 폭 및 지상부중은 1/4배 처리구에서 가장 낮은 경향을 보였다.

여름철 고온기에 반결구상추를 식물공장에서 재배할 때 자주 발생하는 잎끝마름증 현상을 경감시키고, 생산성을 향상시키기 위해 품종, 육묘배지, 베드 기울기, 베드위치, 급액량과 같은 최적의 재배조건을 구명하기 위하여 실험을 수행하였다. Rex와 Flandria 품종은 다른 품종에 비해 비록 생육은 약간 저조했으나 상품성이 높고, 잎끝마름증 발생율이 적어 여름철 고온기에 적합한 품종인 것으로 나타났다. 육묘배지는 물리, 화학적 특성이 우수한 코코피트에서 상추의 생육량이 높았으며, 근권부에 배양액의 흐름을 원활하게 해 줄 수 있는 베드의 기울기는 l~2%가 적당하였다. 급액량은 반결구상추 생육에서 베드당 2l가 적합하였다 베드설치 높이에 따른 반결구상추 생육은 베드의 높이가 낮을 때가 높을 때보다 좋았다. 이것은 베드높이를 낮게 설치함으로써 작물주변의 온도와 습도분포가 결구상추의 생육에 적합하였기 때문인 것으로 생각되었다.

본 실험은 수확 18, 14, 11, 7, 0일전의 배양액내 질소중단이 결구상추의 생육과 품질에 미치는 영향을 조사한 것으로, 질소 중단으로 엽중 nitrate 함량은 상당량 감소하였다. 그러나 그와 동시에 생체중도 감소하였다. 수확 18일전 처리에서 결구된 겉잎의 nitrate 함량이 가장 낮았으며, 속잎은 수확 14일전 및 11일전 처리에서 가장 낮았다. 질소중단 기간이 길수록 양이온의 흡수가 저조하였다. 실험기간동안 pH는 0일전 및 7일전 처리구를 제외하고는 감소하는 경향을 보였으며, EC는 처리에 관계없이 계속적으로 증가하였다.

완전제어형 식물공장하에서 인공광원에 따른 결구상추의 생육, 잎끝마름증과 배양액속의 무기이온 변화를 검토하고자 본 실험을 수행하였다. 인공광원에 따른 지상부 생체중과 건물중간의 유의적인 차이는 없었으나 전반적인 생육은 형광등에서 가장 낮게 나타났다. 인공광원중 생육과 램프의 경제성을 고려해 볼때, 고압나트륨등을 사용하는 것이 좋을 것으로 생각된다. 인공광원에 따른 잎끝마름증 발생시기는 정식 후 14일에 처음 발생하였으며, 발생부위는 자엽으로 부터 9∼10번째 잎이었다. 발생원인으로는 빠른 생장율과 상추의 칼륨흡수로 추정되었다. 그리고 인공광원에 따라 배양액속의 무기 성분 변화를 보면, 세처리구 모두 칼슘. 마그네슘, 구리와 아연 함량 등은 축적되는 경향을 보였으며, 전질소, 인, 철과 망간 함량등은 안정적이었다.

본 실험은 NFT재배에서 배양액내 NO3-N과 NH4-N의 비율과 CO2 시용이 결구상추의 생육, 수량 및 품질에 미치는 영향을 구명하고자 실시하였는데, 그 결과는 다음과 같다. 1. 배양액의 pH와 EC를 보정하지 않았을 경우, NO3-N:NH4-N이 100:0인 구에서의 pH는 점차적으로 증가하였고, NH4-N의 비율이 높을수록 급격히 저하하여 pH4.0까지 낮아졌다. 2. 배양액을 보정하지 않은 상태에서 NO3-N 및 NH4-N의 일 변화를 측정하여 본 결과, NO3-N의 흡수율은 NO3-N:NH4-N이 75:25, 50:50 처리구에서 각각 27.7%, 26.1% 였으나 NH4-N의 흡수율은 87.9%, 71.2%로 결구상추는 NH4-N을 우선적으로 흡수하였다. 3. 엽내 무기성분 함량에서 T-N는 NO3-N과 NH4-N 비율에 따른 큰 차이를 보이지 않았으나, P2O5, K2O, CaO, MgO는 생육이 가장 좋았던 CO2 1500ppm 시용과 NO3-N:NH4-N이 100:0에서 높게 나타났다. 4. CO2 시용에 의한 각 처리별 CO2 동화율도 수량과 같은 경향을 나타내어 CO2 1500ppm 시용과 NO3-N:NH4-N이 100:0 처리에서 가장 높았고, 배양액의 NH4-N비율이 높아질수록 현저히 떨어졌다. 5. 결구상추의 생육은 CO2 1500ppm 시용과 NO3-N:NH4-N이 100:0 처리에서 가장 좋았고, CO2 무처리구에 비하여 CO2 1500ppm 처리구에서 대체로 양호하였으나, NO3-N:NH4-N이 75:25, 50:50인 처리에서는 CO2 시용에 의한 수량의 증가가 경미하여 처리간 차이가 인정되지 않았다. 6. 엽중 nitrate함량은 배양액의 NO3-N함량과 비례하여 NO3-N:NH4-N 이 100:0에서 가장 높았고, vitamin C 함량은 NO3-N:NH4-N이 100:0인 처리에서 가장 낮고, NH4-N의 비율이 많을수록 높아졌다. CO2 시용에 의하여 엽중 질산염함량은 경감할 수는 있었으나 그 효과는 경미하였다.다.

본 실험은 수돗물을 용수로 사용한 결구상추(Lactuca sativa var. capitata)의 수경육묘시 배양액의 pH에 대한 NH4H2PO4의 효과를 조사하기 위하여 수행되었다. 배양액의 pH를 안정시키기 위하여 시작배양액과 추가배양액의 조성을 달리하여 공급하였다. 배양액의 pH는 추가배양액의 공급시 급격한 하락을 나타낸 후에 회귀하는 경향을 보였다. 배양액의 pH는 온도가 높아짐에 따라 증가하였고, EC는 반대로 감소하는 일중변화를 보였다. 1, 2차 실험에서 pH는 추가배양액 공급 이후에 NH4H2PO4 0.25me/l 처리구에서 7정도를 유지하였으나 NH4H2PO4 3me/l과 6me/l 처리구에서는 6.4-6.5정도를 유지하였다. 3차 실험에서 NH4H2PO4 0.25me/l 처리구의 pH는 6.7에서 7.4 까지 서서히 증가하였으나, NH4H2PO4 3me/l과 6me/l 처리구에서는 6-6.5에서 5-5.5로 감소하였다. 따라서 배양액의 pH를 안정시키기 위하여는 배양액에 존재하는 NH4H2PO4의 전체 양을 1me/sl과 7me/6l사이로 설정하거나, 농도를 기준으로 0.25 me/l와 3 me/l 사이로 하는 것이 적정하리라 사료된다.

고온기 결구상추의 선도유지 및 수급조절에 효과적인 포장조건을 구명하기 위하여 연구를 수행하였다. 수확 후 결구상추를 골판지 상자, 농산물 유통상자(P box), 개별 랩핑 등 세 가지 방법으로 포장한 후 2℃에 저장하며 품질변화를 분석하였다. 그 결과 개별 랩핑 한 결구상추의 중량감소율이 다른 처리구보다 적었고, 저장 중 색변화 및 갈변도가 가장 낮았다. 또한 다른 포장방법에 비하여 개별 랩핑 한 결구상추의 엽록소 함량 및 경도 감소가 적었다. 총 페놀함량 및 DPPH 라디컬 소거능의 경우 저장 중 개별 랩핑 한 결구상추의 값이 높았으나 포장방법에 따른 차이는 적었다. 저장 중 결구상추의 외관은 개별 랩핑 하였을 때 가장 우수하였으며 반으로 절단하여 골판지 상자에 포장한 결구 상추는 저장 14일부터 내부갈변이 발생하여 품질이 저하되기 시작하였다. 따라서 고온기 결구상추를 수확 후 개별 랩핑하여 2℃에 저장할 경우 21일간 선도유지에 효과적이며 수급조절에도 도움을 줄 수 있으리라 판단된다.

돈분뇨 발효액비를 양채류인 결구상추의 재배에 비료원으로 활용하면서 환경오염 부담을 경감하고자 강원도 고랭지 지역인 대관령에서 수행한 연구결과를 요약하면 다음과 같다. 돈분뇨 발효액을 토양에 처리하였을 때 대조구인 화학비료시용구에 비해서 결구상추의 생육이 증가하는 경향을 보였으며, 수량은 돈분뇨 발효액 처리구에서도 저농도인 50배 희석구에서 가장 높았다. 돈분뇨 발효액 처리시 결구상추에 흡수되는 영양소 함량은 대조구인 화학비용시용구에 비해 증가되는 경향이었으며, 돈분뇨 발효액 희석구와 비교할 때 유의성있는 차이를 보여주지 않았다. 시험전 토양에 비해 돈분뇨 발효액를 처리한 후 pH, EC, 토양의 질소(NH4-N, NO3-N), Av. P2O5, Ex. Ca 및 Mg함량은 뚜렷한 변화가 없었다. 본 시험결과 돈분뇨 발효액에는 많은 양의 비료성분을 함유하고 있어 과다 시용시에는 작물피해는 물론 토양이나 지하수를 오염시킬 수 있기 때문에 결구상추의 경우 관비재배시 50배 희석하여 시용하면 작물생육과 환경 측면에서 매우 바람직하다고 판단되었다.