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골프코스에서 잔디는 코스의 경기력과 플레이어의 만족도를 결정하는 중요한 요인이므로 고품질의 잔디를 유지하는 것은 매우 중요하다. 고품질의 잔디를 유지하기 위해서는 토양 건전성 유지(Kim, 2006), 적절한 수분(Lee, 2012) 및 시비공급(Kim et al., 2022) 및 병해충 방제(Choo and Lee, 2017; Shim and Lee, 2018) 등 잔디 관리가 필요하다. 코스 관리는 잔디의 품질 유지를 위해 매우 중요하지만 골프장 내 주변 생태계의 오염의 원인이 되기도 한다(Kim and Ham, 2009).
잔디 관리에서 시비는 잔디 생육에 필요한 양분을 공급하고(Kim et al., 2022), 토양의 건전성을 유지하며(Kim, 2006), 잔디 품질을 개선하는 중요한 요소이다(Kim et al., 2021). 골프장의 잔디는 기비를 통해 토양에 양분을 공급하는 작물재배와 달리(Kim et al., 2021) 잔디에 추비하여 생육에 필요한 양분을 공급한다(Kim et al., 2022). 그러나 과량으로 시비되는 경우 잔디 예지물량의 증가로 토양의 대취층이 형성되어 토양 물리성(Yoon and Lee, 1990)과 잔디품질(Kim and Kim, 2010)을 악화시킨다. 또한 강우에 의해 유거나 용탈되어 연못에 유입되는 경우 수질오염의 원인이 되기도 하며(Kim and Ham, 2009), 대취층에 병원균이 생육하기도 한다(Park et al., 1998).
잔디 관리에서 미생물의 이용은 토양 내 유기물을 분해하거나(Lim et al., 2014), 잔디 지하부 생육을 개선하며(Kim et al., 2010b), 잔디 병에 대해 길항성을 나타내어 병해 발생을 감소시킨다(Shim and Kim, 1999). 미생물은 서식 장소와 선발 재료에 따라 다양한 특성을 나타내고(Kim et al., 2010a), 복합적 기능을 나타내므로(Kim et al., 2011) 잔디 관리에 미생물을 이용하기 위해서는 미생물의 특성을 파악한 후 코스에 적용하여야 한다(Ryu et al., 2014). 적용된 미생물이 고유의 특성과 미생물 활성을 유지하는 것이 매우 중요하며 이를 위해서는 적절한 배양기술(Kim et al., 2015)과 제형화기술(Choi et al., 2006)이 필요하다. 미생물은 제형화기술에 따라 미생물제제의 유효 기간이 개선되고(Choi et al., 2006), 처리 후 식물의 생육 개선 효과를 나타내기 때문이다(Kim et al., 2021).
미생물 중 유산균이나 효모균은 유용미생물로서 미생물 비료의 유효 균주로 주로 사용되고 잔디의 지하부 생육을 촉진하는 것으로 알려져 있다(Kim et al., 2008). 고온기에 유산균(Lactobacillus fermentum)을 처리 시 크리핑 벤트그래스의 밀도 개선에 효과가 있다고 보고하여 L. fermentum 함유 비료의 관주처리(2 mL m-2, 월 2회)는 엽면 잔디 품질 개선 효과를 나타냈다(Jo et al., 2017). 유산균 중에서 L. plantarum은 식품 발효에서 이용하기도 하나(Seddik et al., 2017) 항진균 물질을 생산하기도 한다(Niku-Paavola et al., 1999). 유산균은 당밀과 같은 탄소원을 이용하여 배양하는 것이 일반적이었으나 최근에는 스테비아 함유 원료를 유산균(L. plantarum)으로 발효한 미생물 비료가 생산되고 있다. 따라서 본 연구는 스테비아 원료를 L. plantarum를 이용하여 발효한 미생물 비료를 크리핑 벤트그래스(Agrostis palustris)에 처리하여 잔디의 생육과 품질을 조사하기 위해 수행되었다.
재료 및 방법
시험 기간 및 공시 재료
본 연구는 2021년 9월부터 2022년 4월까지 8개월동안 경상북도 경산시 소재의 대구대학교 유리온실에서 수행되었고, 실험에 사용된 모래의 입경 분포는 미국골프협회(United States Golf Association, USGA)에서 제시한 그린 규격에 적합하였고, 모래 상토에는 토양개량제를 혼합하지 않았다(Table 1). 공시 토양의 이화학성 조사결과, 토양산도(pH), 전기전도도(electrical conductivity, EC), 유기물(organic matter; OM), 전질소(total nitrogen; T-N), 유효인산(available phosphate; Av-P2O5), 치환성 칼륨(exchangeable potassium; K), 치환성 칼슘(exchangeable calcium; Ca), 치환성 마그네슘(exchangeable magnesium; Mg), 치환성 나트륨(exchangeable sodium; Na) 및 양이온치환용량(cation exchangeable capacity, CEC)은 각각 8.19, 0.24 dS m-1, 0.27 g kg-1, 0.52 g kg-1, 9.1 mg kg-1, 0.22 cmolc kg-1, 3.79 cmolc kg-1, 1.03 cmolc kg-1, 0.56 cmolc kg-1 및 1.86 cmolc/kg을 나타내어 잔디 식재 전 모래 토양과 유사한 토양 이화학성을 나타냈다(Lee et al., 2015). 공시 비료는 잔디 생육을 위해 복합비료(N-P2O5-K2O=21-17-17, Namhae Chemical Co., Ltd., Yeosu, Korea)를 이용하였고, 기능성 비료는 토양미생물제제(microbial fertilizer; MF, L. plantarum 1.0×106 cfu mL-1, Koreastevia Co., Ltd., Jeongeup, Korea)를 사용하였다. 공시 식물은 크리핑 벤트그래스(A. palustris H., pv Penn A1) 종자를 A사로부터 공여 받아 사용하였다.
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Table 1. Particle size distribution of sand used in this study. 
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USGA: United States Golf Association |
시험 포트 조성 및 처리
공시 모래를 시험용 포트(diameter 10 cm, depth 10 cm)에 충진한 후 수돗물을 이용하여 6시간 동안 물다짐 후 사용하였다. 2021년 09월 02일에 A사로부터 공여 받은 크리핑 벤트그래스 종자를 10 g m-2을 파종하였다.
처리구는 미생물 비료의 처리량에 따라 무처리구(No-fertilizer, NF; 0 N g m-2 month-1), 대조구(Control; 3 N g m-2 month-1), MF-1 처리구(Control + MF 1 mL m-2time-1), MF-2 처리구(Control + MF 2 mL m-2time-1), MF-3 처리구(Control + MF 4 mL m-2time-1) 및 멸균구(sterilized MF, SF; 2 mL m-2time-1)로 구분하였고, 각 처리구는 완전임의배치법으로 배치하여 5반복으로 수행하였다. 미생물 비료의 처리 농도는 제조사의 권장 처리량(MF 2 mL m-2time-1)을 기준으로 설정하였다. 시험기간 중 잔디 생육에 필요한 양분의 공급을 위해 복합비료를 10월 2일, 11월 3일, 12월 6일 및 3월 15일에 총 4회 처리하였고, 10월 2일 시비는 모든 처리구에, 다른 시기에 처리한 시비는 질소, 인산 및 칼륨을 처리면적에 맞도록 정확히 칭량하여 수돗물에 용해한 후 시험용 분무기의 노즐을 조절하여 관주 시비하였다. 공시비료의 비효 및 기능성을 평가하기 위해 토양미생물제제를 수돗물에 희석하여 10월 19일부터 7일 간격으로 총 25회 관주 시비하였다. Kim et al. (2021)은 토양미생물제제는 식물 생육에 필요한 양분을 공급하지 않으나, 기능성을 나타내어 식물의 생육과 품질을 개선한다고 보고하여 본 연구에서는 잔디의 생육에 필요한 양분의 공급은 복합비료를 통해서, 토양미생물제제 처리에 의한 효과는 공시비료를 통해서 비교하였다. 시험 기간 중 수분의 공급은 주 2-3회 물조리개를 이용하여 물을 공급하였고, 위조가 발생하지 않도록 관리하였다. 시험 기간 중 병해충은 발생하지 않아 작물보호제는 살포하지 않았고, 통기작업과 배토 등과 같은 토양 갱신 작업은 실시하지 않았다.
잔디 생육 조사
잔디 생육 조사는 처리구별 가시적 품질, 엽록소 함량 및 예지물 함량 등을 조사하였다. 가시적 품질은 10월 19일부터 7-10일간격으로 총 22회 조사하였고, 조사결과는 월별로 평균하여 잔디의 시각적 품질의 변화를 조사하였다. 시각적 품질은 National Turfgrass Evaluation Program (NTEP)에서 제시한 방법을 이용하여 잔디 잎의 녹색 정도에 따라 달관조사 하였다(1=worst, 9=best and 6=acceptable) (Lee et al., 2015).
잔디의 생육을 평가하기 위해 11월 3일, 12월 6일 및 3월 15일에 잔디 예지물 함량을 총 3회 조사하였고, 예지 높이는 30 mm의 높이로 조사하였다. 잔디 예지물의 채취는 70% 에탄올로 잘 소독된 가위를 이용하여 채취한 후 70℃ 건조기(OF-W155, Daihan Scientific, Daegu, Korea)에서 24시간 건조하여 건물중을 측정하였다.
잔디 예지물을 위해 채취된 시료 중 일부는 잔디 예지물량 외에 엽록소 함량을 조사하여 시비량에 따른 잔디의 생육과 품질을 평가하였다. 잔디의 엽록소 함량은 11월 3일과 12월 6일에 채취된 잔디 시료(생물중) 0.1 g을 95% 에탄올(Samchun, Seoul, Koera) 10 mL를 가하고, -4℃의 냉암소에서 48시간 동안 추출하여 UV-spectrophotometer (Genesys 2PC, Spectronic unicam, USA)를 이용하여 648 nm (A648)와 664 nm (A664)에서 흡광도를 측정하여 아래와 같은 식으로 엽록소 a와 b 및 총엽록소 함량을 계산하였다(Miazek and Ledakowicz, 2013).
Chlorophyll a = 13.36A664 – 5.19A648
Chlorophyll b = 27.45A648 – 8.12A664
Total chlorophyll (a+b) = 5.24A648 + 22.24A664
공시 비료의 처리 후 토양의 변화를 조사하기 위해 시험 전(2021년 9월 1일)과 시험 종료 후(2022년 4월 6일) 총 2회 실시하였다. 시험 종료 후 토양의 이화학성을 분석하기 위해 포트에서 금잔디와 토양을 분리하여 토양 시료를 골고루 채취하였다. 채취한 토양 시료는 음지에서 풍건한 후 2 mm 체를 통과한 시료를 분석에 이용하였고, 분석 항목은 pH, EC, OM, T-N, Av-P2O5, 치환성 양이온(K, Ca, Mg, Na) 및 CEC 등을 토양화학분석법에 준하여 시료를 분석하였다. pH와 EC는 1:5법으로, OM은 Tyurin법으로, T-N은 Kjeldahl 증류법으로, Av-P2O5는 Bray No. 1법으로, 치환성 양이온(K, Ca, Mg, Na)와 CEC는 1N-NH4OAc 침출법으로 각각 분석하였다(NIAST, 1998).
식물체 분석은 3월 15일 채취된 예지물 시료를 건물중 조사 후 분석 시료로 이용하였고, 잔디의 주요 구성성분인 질소, 인, 칼륨, 칼슘 및 마그네슘을 분석하였다. 잔디 식물체 분석법은 토양화학분석법 중 식물체 분석법에 준하여 실시하였고, 질소는 Kjeldahl 증류법으로, 인은 UV-spectrophotometer를 이용하여 바나도몰리브덴산법으로, 칼륨, 칼슘 및 마그네슘은 유도결합플라즈마 (inductively coupled plasma; Varian 720-ES, Varian, Califonia, USA)를 이용하여 각각 분석하였다(NIAST, 1998). 시험 중 수거된 총 잔디 예지물의 건물중과 잔디 경엽의 성분 함량을 이용하여 아래의 식과 같이 잔디의 양분 흡수량을 계산하였다.
양분 흡수량(g m-2) = 잔디 경엽 중 성분 함량(%) × 잔디 예지물의 건물중(g m-2)
통계처리는 SPSS (Statistical Package for the Social Sciences; ver. 12.1.1, IBM, New York, USA)를 이용하여 처리구간 ANOVA 분석을 실시하였다. 비료 처리량별 처리구간 평균값을 비교하기 위해 Duncan 다중검정을 통해 처리구간 평균값의 유의차를 검정하였고, Pearson상관분석을 통해 시비량별 잔디의 생육 변화에 대해 상관관계를 검정하였다.
결과 및 고찰
토양화학성 변화
공시 비료 처리 후 시비량별 토양의 변화를 조사하였다(Table 2). 시험 종료 후 pH는 6.57-6.63를, EC는 0.11-0.13 dS m-1, OM은 0.63-0.86 g kg-1, T-N은 0.56-0.78 g kg-1, Av-P2O5는 12.7-23.6 mg kg-1, K는 0.09-0.12 cmolc kg-1, Ca는 2.00-2.04 cmolc kg-1, Mg는 0.66-0.77 cmolc kg-1, Na는 0.28-0.33 cmolc kg-1, 그리고 CEC는 1.40-1.58 cmolc kg-1의 범위를 나타냈다. 무처리구(NF)와 비교할 때, 토양 화학성은 모든 분석 항목에서 통계적으로 유의적인 차이를 나타내지 않았다. 대조구와 비교할 때, pH, OM, T-N, Av-P2O5, 치환성 양이온(K, Ca, Mg, Na) 및 CEC는 통계적으로 유의적인 차이를 나타내지 않았고, EC는 SF 처리구에서 대조구보다 감소했다(Table 2). 이는 MF의 처리에 의해 토양의 화학적 특성 변화에 영향을 미치지 않는다는 것을 나타낸다. Jo et al. (2017)은 유산균(L. fermentum) 미생물 비료 처리 시 토양 화학성에 영향을 미치지 않는다고 보고하여 본 연구의 결과와 유사한 결과를 나타냈다.
잔디 생육 및 품질
시험 기간 중 가시적 잔디 품질을 조사하여 잔디의 엽색을 조사하였다(Table 3). 시험 기간 동안 조사된 가시적 잔디 품질의 평균값으로 처리구별 특성을 비교할 때, MF 처리구에서는 무처리구와 대조구보다 증가하였고, 멸균구(SF 처리구)에서와 비교 시 MF-2와 MF-3 처리구에서는 증가하였고, MF-1에서는 통계적으로 유의적인 차이를 나타내지 않았다. 재배 기간별 조사에서 무처리구와 비교 시 MF 처리구는 10월을 제외한 전 조사 기간 동안 잔디 품질이 증대되었고, 대조구와 비교 시 3월과 4월 조사에서는 잔디 품질이 증대되었고, 10월, 11월, 12월 및 1월에는 통계적으로 유의적인 차이를 나타내지 않았다. 멸균구와 비교할 때, 11월과 12월에는 MF 처리구에서 잔디 품질이 증대되었고, 2월에는 MF-2와 MF-3 처리구에서, 3월에는 MF-3 처리구에서 증대되었다.
미생물 비료 처리량에 따른 잔디의 가시적 품질은 10월과 11월에는 통계적으로 유의적인 차이를 나타내지 않았으나 12월부터 이듬해 4월까지 정의 상관성(p≤0.01)을 나타내어 MF 처리량에 따라 잔디 품질이 개선되는 경향을 나타냈다. 일반적으로 기능성 비료인 미생물 비료는 잔디의 생육에 영향을 미치나 유효미생물의 특성보다는 미생물의 작용으로 잔디 생육을 위해 공급되는 양분(화학비료)의 이용이 증대되기 때문이다(Lee et al., 2015). 미생물 비료에 잔디 생육에 필요한 기능성 물질을 함유하는 경우 기능성 물질의 형태 및 종류에 따라 잔디의 양분 흡수를 촉진하여 생육과 품질을 향상시키기도 한다(Kim et al., 2010b). 이는 유산균과 효모균의 처리 시 잔디의 지하부 생육이 촉진되어 잔디의 가시적 품질 평가에 주요 성분이 되는 질소의 흡수가 증대되기 때문으로 알려져 있다(Kim et al., 2010b; Lee et al., 2015).
미생물 비료 처리 후 잔디 생육 시기 별 잔디 잎의 엽록소 함량을 조사하였다(Table 4). 11월 3일 조사에서 엽록소 a, 엽록소 b 및 엽록소 a+b의 함량은 각각 774-1,128; 410-629; 1,184-1,758 μg mL-1의 범위를 나타냈고, 무처리구나 대조구와 비교 시 MF 처리구는 통계적으로 유의적인 차이를 나타내지 않았으며, 멸균구와 비교 시 MF-2 처리구는 엽록소 a와 엽록소 a+b가 증대되었다. 12월 6일 조사에서 엽록소 a, 엽록소 b 및 엽록소 a+b의 함량은 각각 752-1,729; 343-1,193; 1,095-2,916 μg mL-1의 범위를 나타냈고, MF 처리구는 무처리구보다 증대되었으나 대조구나 멸균구와는 통계적으로 유의적인 차이를 나타내지 않았다. MF 처리양과 엽록소 함량의 상관관계조사에서 11월 3일 엽록소b의 경우 부의 상관성(r=-0.430*; p≤0.05)을 나타낸 것 외에는 통계적으로 유의적인 차이를 나타내지 않아 미생물 비료의 처리가 경엽 내 엽록소 함량에 미치는 영향은 미미하였다. 엽록소는 광합성을 담당하는 기관으로 포피린 단백질과 마그네슘이 결합된 구조를 갖고 있어 식물의 엽록소 함량은 질소 공급량(Jang and Kim, 1986; Kim et al., 2022)과 흡수량(Lee et al., 2015)에 의해 영향을 받는 것으로 알려져 있다.
MF 처리 후 잔디의 예지물을 조사하여 지상부 생육 정도를 평가하였다(Table 5). 시험 기간 중 채취된 예지물량은 36.4-102.4 g m-2을 나타냈고, MF 처리구는 무처리구, 대조구 및 멸균구보다 각각 164-181%, 15.3-22.9% 및 15.3-22.9%씩 증대되었다. MF 처리구의 예지물이 대조구보다 증가하여 미생물의 처리에 의해 잔디의 잔디 생육 개선을 확인하였고, 멸균구보다 증가하여 미생물 배양액에 포함된 대사물질의 효과보다 미생물의 효과가 나타남을 확인할 수 있었다. MF 처리량과 잔디 예지물의 상관관계는 정의 상관관계(r=0.741**, p≤0.01)를 나타냈고, 잔디 생육 시기에 따라 다소 차이를 나타냈다.
잔디 예지물은 질소 공급량과 비례하고(Kim et al., 2022), 공급되는 질소 형태에 따라 차이를 나타내며(Lee et al., 2004), 이외에도 기능성 성분(Kim et al., 2018)이나 미생물(Kim et al., 2010b)을 처리하는 경우 잔디 예지물이 증가한다. 본 연구에서는 MF-2와 MF-3 처리구에서 잔디 예지물이 증가하여 미생물의 처리에 의한 잔디 생육 개선을 확인하였다. 이는 미생물은 토양 내 유기물을 분해하고 가용화하여 식물에 필요한 양분을 공급하거나(Kim et al., 2021) 미생물이 옥신계열의 식물 호르몬을 분비하여 잔디 뿌리의 생장을 발달시키기 때문으로 판단된다(Seo and Song, 2013). 유산균의 최적 배양 온도가 35℃ 이상이고(Kim et al., 2018), 옥신이나 사이토키닌과 같은 식물호르몬을 분비(Matsui et al., 2012)하는 것으로 보고된 바 있어 기온이 상승하는 시기에 미생물의 활성이 나타낸 것으로 판단된다.
양분 함량 및 흡수량
크리핑 벤트그래스의 적정 잔디 공급량을 평가하기 위해 잔디의 양분 함량과 잔디의 양분 흡수량을 조사하였다(Table 6). 10월 12일 채취된 잔디 잎에서 질소, 인, 칼륨, 칼슘 및 마그네슘의 함량은 각각 25.7-28.7, 1.1-2.1, 6.8-15.4, 4.6-6.9, 1.8-2.6 g kg-1를 나타냈다. 무처리구와 비교할 때, MF 처리구의 인과 칼륨은 증대되었고, 질소, 칼슘 및 마그네슘은 통계적으로 유의적인 차이를 나타내지 않았다. 대조구와 멸균구를 비교 시 MF 처리구의 양분 함량은 통계적으로 유의적인 차이를 나타내지 않아 미생물 처리에 의한 잔디 경엽 내 양분 함량의 변화는 미미하였다. MF 처리량과 잔디 경엽의 양분 함량의 상관관계는 통계적으로 유의적인 차이를 나타내지 않았다. 이는 잔디 양분 함량은 잔디 생육을 위해 공급한 복합비료에 의해 영향을 받기 때문으로 판단된다(Kim et al., 2022).
시험 종료 후 MF 처리에 의한 잔디의 질소, 인, 칼륨, 칼슘 및 마그네슘 흡수량은 각각 0.93-2.82 g m-2, 0.04-0.21g m-2, 0.24-1.60 g m-2, 0.25-0.55 g m-2, 0.08-0.23 g m-2을 나타냈다. 무처리구와 비교할 때, MF 처리구는 질소와 인은 증대되었고, MF-1과 MF-3 처리구는 모든 양분 흡수량이 증대되었다. 대조구나 멸균구와 비교할 때, MF-2와 MF-3 처리구는 질소 흡수량이 증대되었고, 다른 양분에서는 통계적으로 유의적인 차이를 나타내지 않았다. MF 처리량과 양분 흡수량의 상관관계 조사에서 질소 흡수량은 통계적으로 유의한 차이를 나타냈지만 인, 칼륨, 칼슘 및 마그네슘 흡수량은 통계적으로 유의한 차이를 나타내지 않았다. 미생물은 토양 내 불용화된 양분을 가용화하여 양분으로 이용할 수 있도록 하거나(Kim et al., 2021) 식물호르몬을 분비하여 식물체 생육을 개선할 수 있으나(Deka et al., 2010) 잔디의 생육에 필요한 양분을 공급하지 않기 때문에 양분흡수에 영향을 미치지 않는 것으로 알려져 있다(Jo et al., 2017). 본 연구에서 MF 처리 시 질소 흡수량이 차이를 나타낸 것은 잔디 예지물량이 MF-2와 MF-3 처리구에서 증대되었기 때문으로 판단된다. Kussow et al. (2012)는 질소 흡수는 잔디 내 인과 칼륨의 흡수를 유도한다고 보고 하였으나 본 연구에서는 질소 흡수는 인이나 칼륨의 흡수에 미치는 영향이 미미하였다. 이는 잔디 재배 시 동일한 양의 양분이 공급되었기 때문이며, 공시 비료의 유효 미생물이 비료 성분을 영양원으로 이용했기 때문으로 판단된다(Jeong et al., 2018).
