본 연구는 비상품 씨마늘을 이용하여 수경재배로 잎마늘 생산 시 배양액 농도가 생육 및 기능성 물질 함량에 미치는 영향을 구명하기 위하여 실시하였다. 본 실험은 제주대학교에 설치한 유리온실에서 2017년 1월 10일부터 2017년 3월 23일까지 1, 2차로 나누어 수행하였다. 제 1차 실험은 2017년 1월 10일부터 2월 19일까지, 2차 실험은 2월 23일부터 3월 23일까지 수행하였다. 정식은 저온 저장된(10개월) 장세미 (Allium sativum L. cv. ‘Jangsemi’) 비상품 인편을 물 탱크(40L)위에 장착된 플라스틱 채반(35×25cm)에 128공 트레이를 설치하여 3반복 완전임의 배치법으로 실시하였다. 관수는 수중모터를 이용해 10분 간격으로 저면 관수하였다. 배양액(제주대 마늘전용 배양액) 농도(EC: electrical conductivity)는 1차 실험에서는 EC 0.5, 1.5, 2.5dS·m?¹로, 2차 실험에서는 EC는 1.5, 2.5, 3.5dS·m?¹로 처리하였고 pH는 모든 실험에서 5.8-6.0으로 조절하였다. 생육은 1차 실험의 경우 1월 10일에 정식 후 2, 3, 4, 5, 6주째에, 2차 실험의 경우는 2월 23일에 정식 후 4일 간격으로 5회에 걸쳐 식물체를 수확하여 조사하였다. 조사항목은 1차 실험에서는 엽백길이, 초장, 엽수, 엽폭, 경경, 생체중, 건물중 및 엽록소 함량이고 2차 실험에서는 1차 실험에서 측정한 모든 항목과 함께 엽면적을 추가하였다. 총 페놀함량과 항산화활성은 1차, 2차 실험 모두 최종 수확 일에 마늘잎과 마늘인편 모두 동결 건조하여 분석하였다. 두 번의 실험이 진행되는 동안 전 생육 기간 중 근권 내 EC 농도와 pH 변화를 매일 측정하였다.
생육은 1차 실험의 경우 정식 2주부터 6주까지의 모든 결과에서 EC 2.5dS·m?¹ 처리에서 유의적으로 가장 높았다. 생체중을 제외한 엽백길이, 초장, 엽수, 엽폭 및 건물중은 2주차부터 EC 2.5 > EC 1.5 > EC 0.5dS·m?¹순으로 EC 2.5dS·m?¹에서 유의적으로 가장 높았고 EC 0.5dS·m?¹에서 가장 낮았다. 6 주차에서는 엽백길이, 초장, 생체중, 건물중이 처리 간 차이가 큰 폭으로 나타났고 엽수 및 엽폭은 EC 0.5 dS·m?¹처리구에서만 유의적으로 낮았고, 경경은 처리 간 유의차가 없었다. 뿌리생체중 및 건물중은 정식 6 주차에 조사되었는데 EC 0.5dS·m?¹처리구에서 낮았고 나머지 두 처리 간 큰 차이가 없었다. 하지만 인편 생체중 및 건물중은 지상부 생육과는 반대로 EC 0.5dS·m?¹처리구에서 가장 유의적으로 높았고 나머지 두 처리 간 큰 차이는 없었다. 정식 6주후 지상부 건물중을 기준으로 수량은 EC 2.5dS·m?¹처리구에서 최대값을 보여, 그 최대수량을 100%(±3.58)로 하였을 때 EC 0.5와 1.5dS·m?¹처리구는 평균수량이 각각 58.84(±2.47)%, 86.02(±1.66)% 수준을 보였다. 이 결과로 배양액 농도 0.5~1.5dS·m?¹수준은 부족하고 1.5dS·m?¹이상의 수준이 필요한 것으로 보인다. 즉, 마늘잎을 수경재배로 생산 시 배양액 농도를 EC 1.5~2.5dS·m?¹수준으로 처리할 필요가 있는 것으로 판단된다. 잎의 엽록소 함량은 처리간 유의차가 없었고 총 페놀함량과 항산화활성 모두 EC 0.5dS·m?¹처리구에서 평균값이 유의적으로 높았으나 다른 두 처리와 비교하여 큰 차이는 없었으며 실험에 사용된 마늘인편과 비교 시 총 페놀함량은 약 27~33%, 항산화활성은약 47~53% 높았다.
생육은 2차 실험의 경우 정식 후 10부터 22일까지는 엽백길이, 초장 및 뿌리 생육을 제외한 항목에서 처리 간 큰 유의차가 없었다. 정식 22일 이후 28일째까지 EC 2.5와 3.5dS·m?¹처리구에서 엽백길이, 초장 및 지상부 생체중·건물중이 EC 1.5dS·m?¹처리구에 비해 빠른 속도로 증가되었다. 마지막 수확일인 28일째에 지상부 생체중 및 건물중은 EC 2.5dS·m?¹처리구에서 가장 높았지만 뿌리 생육 및 인편 생육은 처리 간 큰 차이가 없었다. 정식 후 28일째 지상부 건물중을 기준으로 수량은 EC 2.5dS·m?¹처리구에서 최대값을 보여, 그 최대수량을 100(±4.21)%로 하였을 때 EC 1.5와 3.5dS·m?¹처리구는 평균수량이 각각 82(±2.57)%, 94(±7.33)% 수준을 보였다. 이 결과로 배양액 농도 1.5dS·m?¹수준은 부족하고 3.5dS·m?¹수준은 불필요한 것으로 보인다. 즉, 마늘잎을 수경재배로 생산 시 배양액 농도를 EC 2.5dS·m?¹이상 처리할 필요가 없는 것으로 판단된다. 잎의 엽록소 함량은 처리 간 유의차가 없었고, 총 페놀함량은 EC 3.5dS·m?¹처리구에서 다른 두 처리와 비교하여 유의적으로 낮았고 EC 1.5와 2.5dS·m?¹두 처리 간 큰 차이는 없었다. 마늘잎의 총 페놀함량은 EC 1.5, 2.5, 3.5dS·m?¹에서 각각 3.65, 3.61, 3.43 GA/DW(mg/g)으로 EC 3.5dS·m?¹처리구가 EC 2.5dS·m?¹처리구에 비해 4.99% 유의적으로 낮았다. 총 페놀함량에서 실험에 사용된 마늘인편은 EC 2.5dS·m?¹처리구와 비교하여 52.9% 유의적으로 낮았다. 마늘잎의 항산화활성은 EC 1.5, 2.5, 3.5dS·m?¹에서 각각 10.11, 10.39, 10.06 Trolox/dw(mM/g)으로 처리 간 유의차가 없었다. 실험에 사용된 마늘인편의 항산화활성은 EC 2.5dS·m?¹처리구와 비교하여 69.78% 낮았다.