서언
국민 소득 수준 향상과 함께 자연친화적인 조경 설계 및 시공 컨셉으로 지피류 식물의 이용은 확대되고 있으며, 이로 인해 잔디 사용은 지속적으로 증가하고 있다. 골프장, 축구장 및 공공 정원에 조성된 잔디밭은 이용자가 증가하고, 답압 및 지반 침하로 토양 물리성이 악화되면서 잔디밭 품질이 불량해질 수 있다. 퍼팅 그린의 경우 일반 골퍼에 의한 평균 답압은 약 240kg·m-2 정도 추정되며(Lee et al., 2006), 잔디밭 유지 관리 시 사용하는 장비로 가중되는 무게까지 고려하면 답압의 강도는 훨씬 더 크다. 즉, 연중 많은 사람들이 이용하고 지속적인 관리 장비 사용에 따라 잔디밭 토양은 긴밀해지고, 식재층 지반의 물리적 환경은 불량해지면서, 결국 잔디식물체 내부의 물질대사 기능 저하로 잔디밭 품질은 크게 훼손될 수 있다(Turgeon, 2005). 이런 관점에서 조경 설계 및 시공 시 잔디밭 품질 수준이 높게 요구되는 장소는 답압 및 토양고결화 문제를 개선하기 위해 지반을 모래 위주로 시공하면서 피트 모스, 석회, 폴리머 등 다양한 종류의 개량 물질을 섞어 식재층을 조성하고 있다(Puhalla et al., 2002).
잔디밭 지반에 사용하는 개량재는 원재료에 따라 유기질과 무기질 토양 개량재로 구분하며, 종류에 따라 그 특성이 다르기 때문에 적합한 개량재를 선택할 필요가 있다. 무기질 계통의 개량재에는 석회 등 특수 성분 비료와 제오라이트, 펄라이트 등 특수 광물질 계통의 물질이 있으며, 유기질 계통으로는 피트 등이 있다(Kim and Kim, 2011; Kim et al., 2014). 잔디밭에서 석회 시용은 산성토 개량과 생장촉진(Kim et al., 2014), 펄라이트 광물질 성분은 통기성 개선(Ku et al., 2021), 피트 모스와 제오라이트는 보비력 및 보수성 증가(Kim et al., 2010; Ku et al, 2021), 폴리머는 토양수분의 흡수력 향상(Yun et al., 2016)에 효과가 보고되고 있다.
키토산 물질은 식품, 의료, 화장품 소재 등의 원료로 활용되고 있으며, 식물 엽조직의 길이 생장에 효과가 있는 것으로 확인되고 있다(Oh et al., 2000). 폴리머는 자체 무게의 수백배에 해당하는 물을 흡수할 수 있는 고흡수성 수지(superabsorbent polymer)로 화장품, 위생용품, 토목용 자재, 산림 녹화, 농업 분야 등에 광범위하게 사용되고 있는 고분자의 합성 물질이다(Kyung et al., 2006; Lim and Kim, 2023; Yun et al., 2016). 농업 분야에서 폴리머는 일반적으로 지표면의 증발산량 감소, 토양수분 함량 증가 및 토양구조 안정화 등 효과가 있는 것으로 알려져 있다(Kang, 2015; Yoo et al., 2002). 하지만 폴리머 중합체는 수분을 흡수하면서 응집 등이 나타날 수 있기 때문에 조경분야에 적용 시 폴리머 사용 및 혼합 비율에 대한 검증이 중요하다. 또한 지구 온난화로 골프장 등 대면적의 잔디밭 관리 시 미래 수자원 이용에 제약이 따를 수 있어 장기적으로 고흡수성 폴리머를 활용한 기초 연구는 시대적으로 필요하다. 즉, 조경설계 및 시공 시 잔디밭에 다양한 개량 물질을 활용하기 위해서는 식재층 토양에 혼합해서 잔디생육 특성 및 품질 관련 데이터 수집이 중요하다.
국내에서 조경 설계 및 시공 시 고품질 잔디밭에 사용하는 토양 개량재로는 미국에서 검증된 유기질 계통 개량재인 피트(peat)를 많이 사용해오고 있다. 하지만, 다양한 국내산 개량재 물질을 이용한 잔디생장 및 품질에 대한 실험 데이터가 충분하지 않기 때문에 골프장의 퍼팅 그린과 월드컵 경기장과 같은 고품질 잔디밭 시공 현장에서 많이 활용되고 있지 못한 실정이다. 따라서 잔디밭 지반 조성 시 국내산 개량재에 석회, 펄라이트 및 폴리머 등 다양한 물질을 이용해서 수행한 기초 연구는 실무적으로 필요하다.
국내산 개량제를 활용한 연구 결과 Kim(2009)은 식물성 유기개량재에 고흡수성 중합체를 혼합 시 잔디생장 및 품질에 영향을 주는 것을 확인하였다. 또한 동물질 계통의 유기질 개량재를 이용한 실험에서도 잔디품질과 뿌리 발달에 개량재 효과가 나타나는 것으로 보고되고 있다(Koh et al., 2006). 이 밖에 고분자 폴리머를 잔디밭에 적용 시 유묘 생장 촉진과 배수층의 염분 상승이 감소되는 효과가 보고되고 있다(Kim and Park, 2011; Lim and Kim, 2023). 하지만, 조경설계 및 시공 현장에서 국내산 개량재를 실용적으로 안전하게 사용하기 위해서는 일반 식재층에 많이 사용하고 있는 기본 토양에 폴리머의 적정 혼합 비율 검정과 함께 석회, 펄라이트 물질에 대한 주요 잔디의 생육 특성 검증 데이터가 중요하다(Kim, 2009).
특히 국내 조경분야에서 실무적으로 중요한 켄터키 블루그래스(Kentucky bluegrass, KB)(Poa pratensis L.) 초종의 토양개량재 관련 연구 데이터는 더욱 필요하다. KB는 연중 푸른 기간이 길고, 스포츠 잔디중 생육형이 지하경형(rhizomatous-type, R-type)으로 회복력이 우수하다. 또한 국내에서 한지형 계통의 잔디 중 여름 하고 현상에 강한 특성으로 인해 잔디 및 조경분야 실무에서 매우 중요한 소재로 이용되고 때문이다(Shim, 1996). 국내에서 KB 초종을 이용한 연구에서 Kim(2014)은 근권층 전체를 유기질 계통의 토양 개량재로 준비 후 폴리머, 칼슘 성분이 KB 생장에 미치는 효과를 비교하여 이들 물질이 잔디생육에 영향을 준다고 보고하였다. 하지만 국내 현장에서 식재층 전체를 토양 개량재 100%로 조성하는 방식은 1990년대 전후 잔디밭 조성 시 일부 시도한 적은 있지만, 2000년대 이후에는 잔디생육 측면에서 과다한 지상부 생장과 함께 고비용의 조성 방식으로 인해 모래 위주의 토양에 개량재를 20% 이하로 사용하는 것이 일반적인 패턴이다. 따라서 모래 위주의 혼합 토양에 KB 파종 후 고흡수성 폴리머, 칼슘, 펄라이트 등의 성능 검정은 필요하다. 그리고 장기적으로 대기층 온실 가스 축적과 기상 이변으로 건조 및 가뭄 등 자연 재해로 물부족과 함께 골프장과 같은 대면적 잔디관리 시 수자원 이용에 제약이 나타날 수 있다. 따라서 잔디밭에서 뿌리가 자라는 식재층 지반의 토양수분 유지에 도움이 될 수 있는 폴리머 물질을 혼합한 토양에 석회, 펄라이트, 키토산 등의 개량 물질에 대한 검증은 향후 잔디밭 관리 시 필요한 부분이다.
본 연구는 잔디밭에 활용되고 있는 국내산 유기질 및 석회 등 무기질 계통의 물질을 포함한 식재층 모래 토양에 고흡수성 폴리머 혼합 시 적정 비율과 석회, 펄라이트 및 키토산 성분이 KB 유묘 생존 및 초기 생장에 미치는 효과를 비교해서 조경설계 및 시공 현장에 활용할 수 있는 기초 데이터를 얻기 위해 수행하였다.
재료 및 방법
실험처리구 준비
국내에서 한지형 계통의 관상용 및 스포츠용 잔디밭 조성 시 많이 사용하는 KB 초종을 공시 재료로 이용하였다. 실험구에 사용한 기본 토양은 모래에 국내산 유기질 개량재(Supersoil, Jookjoo Fertilizer, Korea)를 혼합해서 준비하였다. 이 때 사용한 모래는 미국골프협회(United States Golf Association, USGA) 지반 조성 기준에 부합하는 표준 골재를 사용하였다. 모래에 혼합 사용한 개량재는 유기물 함량이 77.84%인 약산성의 물질(pH 6.4, EC 4.59 dS/m, CEC 81.9me/100g)이었으며, 개량재 혼합 비율은 Kim(2011)의 연구결과를 참조해서 15%(v/v)로 혼합하였다.
실험 처리구는 식재층 토양에 폴리머, 탄산석회, 파라소 펄라이트 및 키토산 등 물질을 첨가하여 전체 24개를 준비하였다(Table 1). 즉, Treatment 1-Treatment 6은 실험구에 고흡수성 폴리머를 0-15%까지 첨가하였고, Treatment 7-Treatment 12는 실험구에 칼슘 성분을 갖고 있는 탄산석회(dolomite lime, CaCO3, KG Chemical Co., Korea) 비료를 3% 첨가 후 고흡수성 폴리머를 처리구별로 최대 15%까지 혼합하였다. Treatment 13-Treatment 18은 실험구에 펄라이트 광물질 성분을 갖고 있는 파라소(Paraso, KD Ceratech, Korea) 물질을 3% 첨가 후 고흡수성 폴리머를 최대 15%까지 혼합하였다. 마지막으로 Treatment 19-Treatment 24는 실험구에 키토산을 3% 첨가 후 고흡수성 폴리머를 0-15% 사이 혼합해서 준비하였다. 본 실험의 전체 24개 처리구중 Treatment 1은 폴리머뿐만 아니라 칼슘, 펄라이트 및 키토산 성분 등이 전혀 혼합되지 않은 대조구이다.
본 연구의 공시재료 성분 중 펄라이트 광물질은 자연산의 진주암을 900-1200℃ 고온으로 가열하여 만든 백색 입자로 통기성과 관련 있는 다공질의 무기질 계통 물질(Kim et al., 2014)로, 실험 수행 시 펄라이트에 보비력 촉진을 위해 영양 원소를 혼합하여 만든 파라소 물질을 이용하였다(Paraso construction, 2024). 키토산은 키틴의 아미노기에 결합한 아세틸기가 떨어져서 만들어진 생분해성 천연 고분자 물질(Heuksalrim Research Institute, Korea)을 이용하였다. 이 밖에 수분 흡수력이 강한 폴리머(WSP, water-swelling super absorbent polymer)는 K-SAM(Kolon Chemical Co., Ltd., Korea)으로 약알칼리성의 특성을 갖고 있는 고분자 물질(pH 7.35)을 이용하였다.
Table 1
Treatment description of superabsorbent polymer, calcium carbonate, paraso perlite, and chitosan in plots with sand and soil organic amendment on the ratio of 85% to 15% (v/v) in the experiment.
생육특성 조사
잔디 생육 특성 조사는 KB의 유묘 생존 데이터와 잔디생장 관련 데이터로 구분해서 조사하였다. 유묘 생존 데이터는 처리구별 차이를 정확하게 측정하기 위해서 종자를 직사각형 포트(16x11cm)에 3반복으로 100립씩 치상해서 조사하였다. 이 때 각각의 실험구에서 1주 간격으로 유묘 출현 여부를 조사해서 주별로 누적 출현율을 측정하였다. 조사 시 유묘의 출현 기준은 KB 엽조직 길이가 10 mm 이상 생장하였을 때를 기준으로 해서 치상 후 60일 동안 유묘 생존율을 조사하였다.
잔디생장 관련 데이터는 별도의 포트를 준비해서 처리구별 잔디피복, 잔디밀도 및 초장에 대해 조사하였다. 즉 유묘 생존율 조사 시 이용한 동일 규격의 포트를 따로 준비해서 종자를 직파(12g·m-2) 후 3반복으로 배치해서 평가하였다. 잔디피복은 파종 9주 후 실험 종료 시 전체 포트 면적을 기준으로 KB 생장으로 인해 잔디로 피복된 면적을 피복율(%)로 조사하였다. 이 때 피복율은 각각의 포트를 4등분해서 각각의 점유율을 달관 조사로 평가 후, 직사각형 포트 4구역의 점유율을 합산해서 결정하였다. 지상부 엽생장은 초장을 측정해서 판단하였는데, KB 초장은 파종 후 3회(3주, 6주 및 9주)에 걸쳐 임의로 선택한 5개체의 잔디를 측정해서 평균값을 비교하였다. 잔디 밀도는 잔디포장 실험에서 많이 활용하고 있는 가시적 평가방법(visual turfgrass density)을 이용하여 KB 종자 파종 후 1주 간격으로 0-9점 사이(0=poorest, 9=best density)로 비교해서 평가하였다(Skogley and Sawyer, 1992).
본 실험에서 유묘 생존 관련 실험구와 잔디생장 관련 실험구 모두 자연 채광 시 남향 기준으로 난괴법 3반복으로 배치하였다. 잔디생육 특성 조사 후 데이터 분석은 SAS(Statistical Analysis System, USA) 프로그램을 이용해서 ANOVA 분석을 실시하였고(SAS Institute, 2001), 실험구간 통계 유의성 비교는 던칸의 다중 범위 방법으로 검정하였다.
잔디관리
본 연구는 채광이 양호하고 15-32°C 사이의 온도가 유지되고 있는 실내 온실환경에서 10주간 진행하였다. 종자 파종 후 1주일은 전체 실험구를 비닐 멀칭해서 수분 증발을 최소화시켰다. 잔디관수 관리는 2주차 비닐 멀칭 제거 후 포트의 표면 상태를 확인하면서 필요 시 수분을 공급하였다. 잔디시비 관리는 전체 실험구의 객관적인 유묘 출현 및 잔디생장 차이를 파악하기 위해 파종 후 비료를 전혀 공급하지 않았다. 그리고 잔디 예초관리는 객관적인 지상부 엽 조직의 생장 및 발달 정도를 측정하기 위해서 실험기간 내내 잔디깍기 작업을 실시하지 않았다.
결과 및 고찰
KB 유묘 생존능력
KB 유묘의 생존 능력과 관련있는 유묘 출현율은 실험구에 따라 최저 0.67(Treatment 19)-최대 91.00%(Treatment 13) 사이로 나타났다(Table 2). 또한 1일 간격으로 조사한 유묘 발생 패턴 그래프에서도 파종 후 실험구간 차이가 경시적으로 다양하게 나타났다(Fig. 1). 모래 토양에 폴리머 중합체만 3%씩 혼합한 Treatment 1-6에서 유묘 출현율은 최저 33.67%에서 최고 89.00% 사이로 나타났다. 최종 유묘 출현율이 가장 높은 실험구는 Treatment 1(무처리구)로 89.00%였다. 다음으로 고흡수성 폴리머 혼합율이 3%인 Treatment 2의 유묘 출현율은 82.67%를 나타냈다. 반면 가장 낮았던 실험구는 폴리머가 15% 혼합된 Treatment 6으로 유묘 출현율이 33.67%이었다. 그리고 나머지 Treatment 3-5의 유묘 출현율은 53.0061.00% 사이로 나타났다.
탄산석회를 첨가한 실험구(Treatment 7-12)에서 유묘 출현율은 46.00-90.00% 사이로 다양하게 나타났다. Treatment 7의 최종 유묘 출현율은 90.00%로 가장 높았고, 다음으로 Treatment 8(폴리머 3% 혼합)이 79.67%로 나타났다. 최종 유묘 출현율이 가장 낮은 실험구는 폴리머가 12% 혼합된 Treatment 11로 유묘 출현율이 46.00% 이었다. 그리고 폴리머가 6%, 9% 및 15% 혼합된 나머지 Treatment 9, 10, 12의 발아율은 56.67-65.67% 사이로 중간정도로 나타났다.
파라소 펄라이트를 첨가한 처리구(Treatment 13-18)의 유묘 출현율은 최저 32.67%-최고 91.00% 사이로 나타났다. 최종 유묘 출현율이 가장 높은 실험구는 Treatment 13으로 91.00%이었다. 그리고 폴리머 혼합율이 3%인 Treatment 14는 유묘 출현율이 80.67%로 두 번째로 높았다. 최종 유묘 출현율이 가장 낮은 실험구는 폴리머가 15% 혼합된 Treatment 18로 유묘 출현율이 32.67%이었다. 그리고 나머지 Treatment 15-17의 유묘 출현율은 36.33-67.33% 사이로 나타났다.
키토산 유기 물질을 첨가한 처리구(Treatment 19-24)에서 유묘 출현율은 0.67-88.00% 사이로 실험구간 차이가 크게 나타났다. 키토산 처리구에서 출현율이 가장 높은 실험구는 Treatment 20(폴리머 3%)으로 최종 유묘 출현율이 88.00%이었다. 그리고 고흡수성 폴리머 혼합율이 6%인 Treatment 21의 유묘 출현율은 80.33%로 두 번째로 높았다. 그리고 나머지 Treatment 22-24의 유묘 출현율은 39.00-46.67% 사이로 중간 정도로 나타났다.
반대로 폴리머를 전혀 혼합하지 않은 Treatment 19는 유묘 출현율이 0.67%로 가장 낮게 나타났다. 이는 폴리머를 처리하지 않은 다른 실험구(Treatment 1, 7, 13)에서의 반응과는 전혀 다른 결과이었다. 이것은 유묘 조사 시 포트당 100립씩 치상으로 인해 상대적으로 식생 밀도가 낮은 포트 조건에서 입상 형태로 첨가된 탄산석회 및 파라소 펄라이트 물질에 비해 키토산은 액상 형태로 첨가되어 상대적으로 양분의 지속 효과가 짧았기 때문에 나타난 결과로 판단되었다. 하지만 키토산 성분을 고흡수성 폴리머와 함께 첨가된 Treatment 20-24(폴리머 3-15%)의 경우 폴리머의 흡수력 특성으로 인해 폴리머 내부로 흡수된 키토산 성분이 KB 생장에 서서히 이용되는 것으로 판단되었다.
이상의 결과 처리구에 따라 탄산석회, 파라소 펄라이트, 키토산 및 폴리머 혼합 정도에 따라 KB의 유묘 출현 및 생존율 차이가 다양하게 나타났다. 특히 고흡수성 폴리머와 키토산이 3%씩 혼합된 Treatment 20은 파종 4주만에 유묘 출현율이 70.33%에 도달하였다(Fig. 1). 이것은 폴리머 혼합 비율이 3%로 동일한 펄라이트 실험구(Treatment 14)에서 유묘 출현율 70% 도달 기간인 36일에 비해 8일 정도 더 빠른 결과이었다. 이러한 반응은 Kim(2023)이 퍼레니얼 라이그래스(perennial ryegrass, PR) 초종(Lolium perenne L.)에서 키토산 생장 효과를 조사한 실험에서도 비슷하게 나타나서 키토산 처리 시 7일 정도 더 빠르게 반응하는 것으로 보고되고 있다. 즉 액상 형태의 키토산 성분은 식재층 토양의 고분자 폴리머 내부로 흡수되면서 PR 및 KB의 유묘 출현 및 초기 활착에 효과가 있는 것으로 판단되었다.
키토산 물질의 효과는 키토산 성분이 체내에서 질소 및 아미노산 대사과정에 작용함으로 유묘 출현 및 발달에 직접적인 효과가 있는 것으로 판단되었다(Kim et al., 2003). 이러한 해석은 다른 작물 실험을 통해서도 확인되고 있는데, Oh et al. (2000)은 쌍자엽 식물인 배추(Brassica rapa L.)에 키토산을 처리할 경우 배추 묘 생장 시 잎 길이 증가를 보고하였다. 이는 키틴의 아미노기에 결합한 아세틸기가 떨어져서 만들어진 생분해성 천연 고분자 물질인 키토산 성분이 아미노산 대사산물에 직접 영향을 준 효과로 판단되었다.
Table 2
Seedling survival capacity and turfgrass coverage as affected by superabsorbent polymer, calcium carbonate, paraso perlite, and chitosan elements in rhizomatous-type turfgrass (Poa pratensis L.) grown in plots with sand and soil organic amendment on the ratio of 85% to 15% (v/ v). Treatment details of the study are explained in Table 1. Mean separation was made by Duncan's multiple range test at P=0.05.
Fig. 1
Effect of superabsorbent polymer (WSP), calcium carbonate, paraso perlite, and chitosan elements on cumulative germinating pattern in rhizomatous-type turfgrass (Poa pratensis L.) grown in plots with sand and soil organic amendment (SOA) on the ratio of 85% to 15% (v/v), being A = SOA 15 mixes, B = SOA 15 mixes + calcium carbonate, C= SOA 15 mixes + paraso perlite, and D = SOA 15 mixes + chitosan. Treatment details of the study are explained in Table 1. Mean separation was made by Duncan's multiple range test at P=0.05.
또한 KB 파종 후 1일 간격으로 조사 분석한 유묘 출현 패턴 그래프에서 처리구간 차이가 경시적으로 크게 나타났다(Fig. 1). R-type KB의 유묘 출현 및 초기 활착 관련 폴리머 효과는 일반적으로 혼합 비율이 3% 이하가 적절한 것으로 판단되었다. 하지만 생육형이 주형(bunch-type, B-type)인 PR에 대한 생장실험에서 보고된 유묘 생존율에 대한 고흡수성 폴리머의 효과는 6% 이하가 적정 혼합 비율로 나타났다(Kim, 2023). 이러한 연구 결과는 초종에 따라 폴리머의 적정 혼합 비율이 다를 수 있다는 것을 암시한다. 즉 초종별 폴리머의 적정 혼합 비율 차이가 나타나는 것은 식물이 자라는 근권층 토양 환경에 따라 수분이 흡수되면서 결국 폴리머의 점착성이 증가하고 응집 등이 다르게 나타날 수 있기 때문에 폴리머 사용 시 혼합 비율에 대한 기준 제시가 필요하다(Lee et al., 2015).
KB 밀도와 피복율
실험 종료 시 잔디 파종 면적 전체에 대한 피복율 차이도 크게 나타나서 최저 1.00%(Treatment 24)에서 최고 58.30%(Treatment 1)까지 처리구간 57.30% 정도 나타났다(Table 2). 또한 파종 후 1주 간격으로 조사한 잔디 밀도 역시 경시적인 차이가 크게 나타났다(Fig. 2). 식재층 모래 토양에 고흡수성 폴리머를 15%까지 혼합한 Treatment 1-6에서 잔디 피복율은 최저 5.30%에서 최고 58.30% 사이로 나타났다. 잔디 피복율이 가장 높게 나타난 실험구는 Treatment 1로 58.30%이었다. 그리고 폴리머 혼합율이 3%인 Treatment 2의 피복율은 23.30%로 두 번째로 높게 나타났다. 반대로 실험구중 피복율이 낮은 실험구는 폴리머가 12% 및 15% 혼합된 Treatment 5, 6으로 파종 9주 후 피복율이 각각 5.30% 및 7.70% 이었다. 그리고 고흡수성 폴리머가 6-9% 사이 혼합된 나머지 Treatment 3, 4의 피복율은 13.30-17.20% 사이로 나타났다.
탄산석회를 첨가한 Treatment 7-12에서 KB 피복율은 2.00-55.70% 사이로 실험구간 차이가 크게 나타났다. 잔디 피복율이 가장 높은 실험구는 Treatment 7로 55.70%로 나타났다. 다음으로 높았던 실험구는 폴리머가 3% 혼합된 Treatment 8로 피복율이 24.00%이었다. 반대로 폴리머가 15% 혼합된 Treatment 12의 피복율은 2.00%로 가장 낮았다. 나머지 Treatment 9-11의 피복율은 5.00-11.70% 사이로 피복율이 저조하였다.
펄라이트를 함유한 파라소를 첨가한 처리구(Treatment 13-18)에서 잔디 피복율은 최저 1.70%에서 최고 53.30% 사이로 나타났다. 이 때 피복율이 높게 나타난 실험구는 Treatment 13으로 파종 9주 후 피복율이 53.30% 이었다. 그리고 폴리머가 3% 혼합된 Treatment 14의 피복율은 26.70%로 두 번째로 높았다. 실험구중 잔디 피복율이 가장 낮은 실험구는 폴리머가 12% 혼합된 Treatment 17로 9주 후 피복율이 1.70%로 나타났다. 그리고 나머지 Treatment 15, 16, 18의 피복율은 5.007.70% 사이로 저조하였다.
키토산을 첨가한 처리구(Treatment 19-24)에서 잔디 피복율은 1.00-26.70% 사이로 다양하였다. 피복율이 가장 높은 실험구는 폴리머가 3% 혼합된 Treatment 20으로 26.70%이었다. 잔디 피복율이 낮은 실험구는 폴리머가 12% 및 15% 혼합된 Treatment 23, 24로 피복율이 1.00-5.00% 사이로 낮게 나타났다. 그리고 나머지 Treatment 19, 21, 22의 피복율은 10% 전후로 비슷하였다.
이상의 결과 KB에서 고흡수성 폴리머, 탄산석회, 파라소 펄라이트 및 키토산 성분에 따라 잔디 피복율 차이가 다양하게 나타났으며, 파종 후 1주 간격으로 평가한 그래프에서도 KB의 잔디밀도 패턴은 실험구에 따라 경시적인 차이가 크게 나타났다(Fig. 2). 유기질 개량재 15%를 포함한 모래 토양에서 KB 피복율 및 밀도에 대한 고흡수성 폴리머 효과는 일반적으로 혼합 시 비율은 3% 이하가 적합한 것으로 나타났다. 그리고 탄산석회, 파라소 펄라이트 및 키토산 물질 중 전반적으로 잔디밀도에 크게 영향을 주는 성분은 탄산석회 비료에 포함된 칼슘과 파라소 인공토양에 포함된 펄라이트 성분으로 판단되었다.
특히 본 실험을 통해 나타난 초기 피복도 향상과 잔디밀도 증가에 대한 석회 효과는 분얼(tillering)과 관계가 있는 것으로 판단되었다. 일반적으로 칼슘 성분은 식물체내에서 이동이 잘 안되는 원소로 잔디밭 지반 조성 시 초기 시공 단계에 토양 전층 시비를 하는 대표적인 필수 영양원소이다. 석회 시비 시 칼슘 성분은 세포 분열과 신장에 작용하는 원소 중 하나로 부족 시 어린 잎과 생장점 등에서 결핍 증상이 나타나고, 분얼 조직의 생장이 감소하면서, 심하면 화본과 옥수수 작물의 경우 신초 출현이나 엽조직 전개가 나타나지 않을 수 있다(Kim et al., 2014). 즉 비이동성 원소인 칼슘 원소 부족 시 작물 품질 및 수량이 감소할 수 있다. 잔디밭에서도 파종 후 생장 과정중 분얼 정도에 따라 잔디밭 피복 및 밀도 차이가 나타나는데 비료 4대 요소중 하나인 칼슘 성분은 잔디분얼에 필요한 물질이라 판단되었다(Kim et al., 2002).
Fig. 2
Effect of superabsorbent polymer (WSP), calcium carbonate, paraso perlite, and chitosan elements on visual density in rhizomatous-type turfgrass (Poa pratensis L.) grown in plots with sand and soil organic amendment (SOA) on the ratio of 85% to 15% (v/v), being A = SOA 15 mixes, B = SOA 15 mixes + calcium carbonate, C= SOA 15 mixes + paraso perlite, and D = SOA 15 mixes + chitosan. Treatment details of the study are explained in Table 1. Mean separation was made by Duncan's multiple range test at P=0.05.
KB 초장
유기질 개량재를 15% 혼합한 식재층 모래 토양에서 지상부 엽조직의 생장 척도인 초장은 최저 2.0cm(Treatment 17)에서 최고 12.5cm(Treatment 1)까지 실험구간 차이가 10.5cm 정도로 크게 나타났다(Fig. 3). 이 때 고흡수성 폴리머를 0-15%까지 혼합한 Treatment 1-6에서 엽 생장이 가장 양호한 실험구는 폴리머가 3% 이하로 혼합된 Treatment 1, 2로 초장이 각각 12.50cm 및 9.50cm로 나타났다. 폴리머가 6% 혼합된 Treatment 3은 초장이 7.03cm로 세 번째로 나타났다. 반대로 지상부 엽 생장이 가장 느린 실험구는 폴리머가 9% 혼합된 Treatment 4로 초장이 4.03cm로 가장 짧았다. 나머지 고흡수성 폴리머가 각각 12% 및 15% 혼합된 Treatment 5, 6은 초장이 5.50cm 전후로 비슷하였다.
탄산석회 비료를 첨가한 Treatment 7-12에서도 엽 생장 차이가 실험구별 크게 관찰되었다. 엽 생장이 가장 양호한 실험구는 폴리머가 3% 이하인 Treatment 7, 8로 종자 파종 9주 후 초장이 10.90cm 전후로 가장 높았다. 다음으로 양호한 실험구는 폴리머가 6% 혼합된 Treatment 9로 초장이 9.50cm이었다. 폴리머가 12-15% 혼합된 나머지 Treatment 11, 12는 파종 9주 후 초장이 3.40-4.93cm 사이로 탄산석회 처리구에서 저조하였다.
Fig. 3
Effect of superabsorbent polymer (WSP), calcium carbonate, paraso perlite, and chitosan elements on plant height in rhizomatous-type turfgrass (Poa pratensis L.) grown in plots with sand and soil organic amendment (SOA) on the ratio of 85% to 15% (v/v), being A = SOA 15 mixes, B = SOA 15 mixes + calcium carbonate, C= SOA 15 mixes + paraso perlite, and D = SOA 15 mixes + chitosan. Treatment details of the study are explained in Table 1. Mean separation was made by Duncan's multiple range test at P=0.05.
펄라이트 성분을 함유한 파라소를 첨가한 처리구(Treatment 13-18)에서 잔디 엽 생장 반응 차이도 다양하게 관찰되었다. 엽 생장이 가장 양호한 실험구는 Treatment 13으로 초장이 11.63cm이었다. 다음으로 엽 생장이 양호한 실험구는 폴리머가 3% 혼합된 Treatment 14로 초장이 7.93cm로 나타났다. 반대로 엽 생장이 저조한 실험구는 고흡수성 폴리머가 12% 및 15% 혼합된 Treatment 17, 18로 초장이 각각 2.00cm 및 3.20cm로 나타났다. 그리고 폴리머가 6-9% 혼합된 Treatment 15, 16은 중간 범위의 초장인 5.93-6.43cm 사이로 비슷하였다.
키토산 물질을 첨가한 처리구(Treatment 19-24)에서도 엽 생장 차이가 경시적으로 관찰되었다. 하지만 파종 후 3주 까지는 모든 키토산 실험구에서 엽 생장이 전혀 나타나지 않았고 파종 후 6주 지난 시점에 차이가 나타나기 시작하였다. 이중 엽 생장이 가장 양호한 실험구는 폴리머가 3% 혼합된 Treatment 20이었는데, 특히 파종 6주 이후 왕성하게 생장하면서 9주 후 초장이 12.43cm로 가장 길게 나타났다. 반대로 엽 생장이 가장 저조한 실험구는 폴리머가 15% 혼합된 Treatment 24로 초장이 4.20cm로 나타났다. 그리고 폴리머가 0% 및 6-9% 혼합된 Treatment 19, 21, 22는 중간정도 범위인 8.07-8.60cm 사이로 나타났다.
이상의 결과 KB에서 지상부 엽 생장은 실험구간 다양하게 초장 길이 차이가 나타났다. 사토에 폴리머 혼합 시 지상부엽 생장에 대한 고흡수성 폴리머 효과도 혼합 비율이 3% 이하가 적합한 것으로 판단되었다. 그리고 전반적으로 실험구에 첨가한 탄산석회, 파라소 펄라이트 및 키토산은 모두 KB 엽 생장에 효과가 있었다. 하지만 파종 후 3-4주 정도까지 조성 초기 단계에서는 칼슘 성분이 펄라이트 및 키토산 성분에 비해 효과가 훨씬 빠르게 나타나는 것으로 판단되었다.
본 연구를 통해 유기질 개량재를 15% 혼합한 식재층 모래 토양에 고흡수성 폴리머, 탄산석회, 파라소 펄라이트, 키토산 등의 물질 첨가 시 KB의 유묘 생존, 초기 피복도, 잔디밀도 및 지상부 엽 생장은 석회 등 첨가한 물질에 따라 차이가 다양하게 나타났다. 이와 같이 모래에 혼합한 유기질 및 무기질 성분이 잔디생장에 영향을 주는 결과는 다른 연구에서도 보고되고 있다. 즉 석회, 펄라이트 및 키토산 성분의 효과는 B-type PR(Kim, 2009) 잔디뿐만 아니라, 벼나 양파 등 다른 화본과 작물(Kim et al., 2003)의 생장에도 효과가 있는 것으로 보고되고 있다. 키토산 성분은 원예작물인 배추에 시비 시 어린 묘의 아미노산을 증가시켜 질소저장 화합물 및 아미노산 대사산물에 영향을 줌으로 식물 성장과 발달, 즉 배추 묘의 길이 생장에 중요한 역할을 하는 것으로 확인되고 있다(Oh et al., 2000). Kim et al. (2017)은 퍼팅 그린 지반 조성 시 사용하는 외국산 토양 개량재의 적정 비율을 평가하기 위해 모래에 개량재를 최대 10%까지 혼합한 실험구에서 크리핑 벤트 그래스(Agrostis palustris Huds.)의 생장을 비교한 결과 개량제 혼합 비율에 따라 토양물리·화학성의 개선 효과를 확인하였다.
본 연구에서 석회는 KB의 유묘 생존, 잔디피복, 엽조직 생장, 잔디밀도, 엽생장 등 모든 생육특성에서 효과가 우수하게 나타났는데, 이와 같은 결과는 한지형 및 난지형 잔디는 물론 다른 작물에서도 확인되고 있다. 석회를 이용한 한지형 잔디의 생육 효과를 비교한 실험에서 크리핑 벤트그래스, KB, PR 및 톨 훼스큐(Festuca arundinacea Scheb.)의 지상부 및 지하부 생장과 잔디분얼이 촉진되었다(Kim, 2023; Kim et al., 2002). 또한 Sartain (1993)은 난지형 계통의 대표적 초종인 버뮤다그래스(Cynodon dactylon [L.] Pers.)에서 석회 공급 시 예지물 발생이 증가하면서 잔디생장이 촉진된다고 보고하였다. 또한 이러한 반응 결과는 다른 화본과 작물에서도 보고되고 있는데, Ko and Choung (1992)의 연구에 의하면 사료용 톨 페스큐 재배 시 석회 공급으로 수량 증가 효과, Song et al.(1988)과 Fenn et al.(1995)은 각각 오챠드 그래스(Dactylis glomerata L.)와 밀(Triticum aestivum L.)에서 분얼 수 증가 효과를 보고하였다.
종합적으로 식재층 모래 혼합구에 탄산석회, 파라소 펄라이트 및 키토산 물질을 첨가 시 칼슘 성분이 KB의 유묘 생존, 조기 피복과 초기 활착에 가장 효과적이었지만, 펄라이트 성분도 석회 다음으로 KB의 유묘 생존에 효과적이었다. 하지만 키토산 성분은 고흡수성 폴리머 혼합 비율에 따라 생존력 차이가 크게 나타나고, 초기 생장 속도가 느려 엽생장과 잔디밀도가 저조하기 때문에 KB의 초기 발아 및 유묘 생존에 키토산 효과는 저조한 것으로 판단되었다. 단, 키토산 성분은 폴리머 혼합 시 3% 정도 범위내에서 그 효과가 나타나는 것으로 판단되었지만, 추가 검정이 필요하다. 그리고 본 실험을 통해 고흡수성 폴리머 사용 시 유묘 생존 및 초기 생장을 고려한 KB의 생장 및 발육에 적절한 혼합 비율은 3% 이하가 적합하다고 판단되었다.
또한 본 연구를 통해서 R-type KB 초종에 나타난 석회, 펄라이트 및 키토산 성분의 효과는 B-type PR와 비교 시 그 반응 차이가 다르게 나타났다(Table 3). 즉 토양개량재를 개발해서 실무 현장에 응용할 때에는 잔디 종류에 따라 잔디생육습성(shoot-growth type)이 다르고(Kim, 2022), 이에 따라 이들 성분의 성능 차이가 다르게 나타날 수 있기 때문에 잔디생육형에 따라-즉, 주형 B-type, 포복경형 S-type(stoloniferous-type), 지하경형 R-type 및 포복·지하경형 S/R-type(stoloniferous/ rhizomotous-type) 초종별 적응성 검정 실험을 충분히 수행해서 조경 설계 및 시공 현장에 적용하는 것이 안전하다.
본 연구에서 전체적으로 탄산석회, 파라소 펄라이트 및 키토산 성분을 혼합한 실험구에서 초흡수성 폴리머 혼합율에 따라 나타난 KB 유묘 생존, 초기 피복 및 잔디밀도 데이터 분석 시 대부분의 경우 폴리머를 혼합하지 않은 처리구에서 다소 우수하게 나타난 것은 포트 실험의 조건에서 실시한 연구로 나타난 결과로 판단되었다. 왜냐하면 본 실험은 실내에서 수행한 포트 실험으로 10주간의 단기간 데이터 분석이었다. 잔디 종자 발아 시 수분 공급이 가장 먼저 필요한데 토양 입자 사이에 있는 폴리머 내부에 흡착되어 있는 수분보다는 토양 공극과 공극 사이에 있는 자유수가 뿌리를 통한 흡수에 더 유리하기 때문에 나타난 결과로 추정되었다. 즉, 폴리머를 전혀 혼합하지 않은 처리구(Treatments 1, 7, 13, 19)에서 종자 발아 시 수분 흡수가 먼저 빠르게 진행되면서 초기 발아가 우수하고, 이에 따라 유묘 생장, 잔디피복도 지속적으로 더 빠르게 진행되면서 나타난 결과라 판단되었다.
Table 3
Comparison of optimum mixing rates of WSP and treatment effects on the seedling survival and growth characteristics in both perennial ryegrass and Kentucky bluegrass in the study. Treatment details of the study are explained in Table 1.
또한 수분 흡수력이 우수한 폴리머의 성능 효과만 비교할 경우에는 관수 시 수분 공급을 다양한 수준으로 세팅해서 수행하는 것이 필요하다. 하지만 본 실험의 경우 폴리머 효과외 칼슘, 펄라이트 및 키토산 성분 효과도 동시 복합적으로 검증하는 연구 목적상 관수 관리 시 수분 공급은 부족하지 않은 상태로 수행하였기 때문에 나타난 결과로 판단되었다. 조경 설계 및 시공에 안전하게 활용하기 위해서는 향후 추가적인 검증 실험이 필요하다. 하지만 동일한 환경 조건을 갖고 있는 식재층 사질 혼합토에서 고흡수성 폴리머의 적정 혼합 비율과 함께 탄산석회, 파라소 펄라이트 및 키토산 성분이 KB 유묘 생존 및 초기 생장 등에 미치는 효과를 분석한 본 연구 결과는 KB 잔디밭 설계 및 시공 시 실무 현장에 기초 자료로 유용하게 활용될 수 있을 것이다.
21세기 들어 지구 온난화 및 기상 이변으로 건조, 가뭄과 지표면의 온도 상승은 향후 공원, 골프장과 같은 대규모 잔디밭에 물 공급과 유지 관리에 도전적인 요인이 될 수 있다. 즉 미래 수자원 이용 제한 가능성을 고려해서 선제적으로 잔디밭 조성 및 유지 시 건조 스트레스 환경에서도 정상적인 잔디밭 유지 관리를 위해 고흡수성 폴리머 중합체를 포함한 토양개량제 관련 연구는 필요하다. 특히 실외 포장 조건에서 관수 프로그램 과정에 수분 공급이 부족한 상태에서 수행한 잔디생육형에 따른 초종별 적응성 연구는 지속적으로 필요한 것으로 판단되었다.
요약
본 연구는 고품질 잔디밭 식재층에 사용하고 있는 무기질 및 유기질 계통의 개량 물질을 혼합한 모래 토양에서 고흡수성 폴리머 혼합 시 적정 비율과 석회 등 성분이 KB 유묘 생존 및 초기 생장에 미치는 효과를 조사해서 조경설계 및 실무 시공현장에 응용할 수 있는 기초 자료를 얻기 위해 수행하였다. 식재층 기본 토양은 모래에 유기질 개량재를 혼합(85:15, v/v) 후 폴리머, 석회, 펄라이트 및 키토산 물질을 첨가해서 처리구를 준비하였다. KB에서 고흡수성 폴리머, 탄산석회, 파라소 펄라이트 및 키토산 성분에 따라 유묘 생존, 초기 피복, 잔디밀도 및 지상부 엽 생장 차이가 다양하게 나타났다. 모래와 유기질 개량재를 혼합한 실험구에서 KB 잔디생장 관련 폴리머 혼합 비율은 3% 이하가 적절하였고, 초기 잔디생육 특성에 가장 효과적인 성분은 칼슘으로 나타났다. 본 연구 결과 유묘 생존, 초기 피복 및 잔디밀도 등 초기 생육 특성 관련 우열 관계는 탄산석회, 파라소 펄라이트, 키토산 순서로 나타났지만, 지상부 엽생장은 탄산석회, 키토산, 파라소 펄라이트 순서로 다소 다르게 나타났다. 하지만 실내 환경 조건에서 수행한 데이터의 한계가 있기 때문에 조경 실무 현장에 안전하게 활용하기 위해서는 현장 필드 조건에서 KB 잔디 생육 특성에 영향을 주는 효과를 검증하는 외부 포장 실험이 추가적으로 필요하다.
