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ISSN : 1225-8504(Print)
ISSN : 2287-8165(Online)
Journal of the Korean Society of International Agricultue Vol.26 No.1 pp.20-26
DOI : https://doi.org/10.12719/KSIA.2014.26.1.20

Regional Stability of Heading Date and Yield in Barley Variety "Olbori"

Byung-Ryeol Sung†, Jung-Gon Kim, Jae-Hwan Roh*, Hye-Rim Lee**, Dae-Jun Kim***, Jin-Il Yoon***
Korean Wheat and Barley Industry Development Institute, Suwon 441-857, Korea
*National Institute of Corp Science, Iksan 570-749, Korea
**Rural Development Administration, Knowledge & Information Div., Suwon, Korea
***Department of Ecosystem Engineering, Kyunghee University, Suwon, Korea
Corresponding Author : (Phone) +82-16-706-4885 cowboy2020@naver.com
October 21, 2013 January 28, 2014 January 28, 2014

Abstract


올보리 품종의 출수기 및 수량형질의 지역 안정성

성 병열†, 김 정곤, 노 재환*, 이 혜림**, 김 대준***, 윤 진일***
(사)한국맥류산업발전연구원
*국립식량과학원
**농촌진흥청 지식정보화담당관실
***경희대학교 생태시스템공학과

초록

Barley cultivar “Olbori” has been cultivated for more than 40 years in Korea. Here, we report heading date, yield stability of “Olbori” that has been evaluated in five locations of both upland and paddy fields. Models were based on the Stroike and Johnson analysis and Finlay and Wilkinson regression to analyse multi-environmental trials. The mean heading date of “Olbori” is earlist at upland in Jinju (April 23) and followed by Milyang (April 25), Daegu (April 28), Daejeon (April 30), and Suwon (May 4) the latest. The total main point quantity averages for cultivation in upland and paddy field were 444 kg/10 a and 363 kg/10 a, respectively. For upland cultivation, Jinju and Daegu showed 488 kg/10 a and 469 kg/10 a, respectively. These numbers are above the average. Milyang recorded the lowest main point quantity average. Suwon and Daejeon showed around the average. For cultivation on paddy field, Jinju recorded the highest, i.e., 425 kg, whereas Iksan showed the lowest, i.e., 312 kg. According to the analysis for Stroike and Johnson model, the environmental index for “Olbori” was between -60 and +60. This means, for all area, “Olbori” is quite stable to cultivate. The average deviation for squared partial correlation due to regression coefficient and regression, it showed some deviation depending on the area. Jinju and Deagu showed the highest adaptability. According to the stability analysis using Finlay and Wilkinson model, Jinju turned out to be most adaptable, whereas Milyang (for upland cultivation) and Iksan (for paddy field cultivation) showed relatively low stability. Other areas showed average stability.


    Rural Development Administration
    PJ008972

    추파

    맥류의 동일 품종을 같은 장소에 계속 재배 시 월동 기간의 기상요인이나 병충해 등과 같은 환경조건에 따라서 연 차별 생육특성이 다소 다르게 나타날 수 있다. 이것은 작물의 여러 형질과 환경과의 상호작용에 의하여 품종에 따른 반응이 다르기 때문이며, 여러 가지 환경변화에 대하여 연차간 균일한 생산력을 나타내는 것이 바람직한 품종이라 할 수 있다. 지금 까지 맥류의 품종 선발은 맥류 우량계통의 지역적응시험 결과 를 각도 농업기술원에서 산술평균과 축적된 노하우에 의해서 지역별로 품종의 적응성을 판단하는 방법으로 많은 시험이 수 행되어 왔다(Choi et al. 1973; Kim et al., 1979; Lee et al., 1997;).

    작물의 수량은 생육단계에 따라 발현되는 여러 형질이 관여 하는 복합형질이다. 예컨대 맥류의 수량은 단위면적당 수수 × 1 수립수 × 입중에 의하여 결정되며, 수량의 안정성은 수량에 관여하는 여러 형질의 안정성과 가변성에 의해 좌우된다. 작물 생산의 안전성은 지역 환경과 기상조건, 토양, 병충해, 재배조 건 등 여러 가지 요인 하에서 우수한 생산력을 지속적으로 나 타내는 능력이라 할 수 있다. 일부 연구자들은 품종의 안정성 과 적응성을 계량적인 통계방법을 이용하여 평가해 오고 있다 (Stroike & Johnson, 1973; Choi & Lee, 1976; Finlay & Wilkinson, 1983; Grafus, 1976; Lee et al., 2000; Yang et al., 2001).

    추파 맥류의 출수기 또한 복합적인 형질로서 생리 유전적 요인과 환경요인이 관여하며, 출수가 빠르거나 늦은 것은 이 들 요인의 상호작용의 결과로 나타난다고 볼 수 있다. 이러한 관점에서 보리의 포장 출수기에 관여하는 내적요인으로서 파 성, 협의의 조만성, 광주반응의 중요함을 보고하였으며, 앞에 서 언급한 요인 외 내한성도 출수에 관여하는 요인으로 보고 하였다(Ha et al., 1977; Ha & Yasuda, 1977). 육성 품종의 지역적응성 검정에서 평균수량이 높고 변이가 작은 품종은 수 량의 안정성이 높다고 말할 수 있으며 수량성과 안정성이 모 두 높은 품종을 적응성이 높다고 평가한다.

    본 연구는 우리나라에서 40년 이상 농가에 보급되고 있는 올보리 품종의 안정성을 조사하기 위하여, 보리 우량계통 지 역적응시험에서 1969년부터 최근까지의 성적을 이용하여 출 수기, 정곡수량 및 수량구성요소를 분석하고, 아울러 전작 및 답리작재배 5개 지역의 계량적인 통계방법을 이용하여 연차 간, 지역 간 안정성을 Stroike and Johnson(1973)과 Finlay and Wilkinson(1983)의 방법으로 조사하였던 바, 몇 가지 결 과를 얻었기에 이를 보고하는 바이다.

    재료 및 방법

    본 시험은 1969년부터 2011년까지 맥류 우량계통지역적응 시험에서 표준품종으로 재배년수가 길었던 올보리 품종을 전·답리작재배에서 각각 5개 지역의 성적을 이용하여, 출수 기, 정곡수량 및 수량구성요소간의 연차간 변이와 안정성을 분 석하였다(Table 1). 올보리 품종은 1967년 미국 Kentucky 주 립대학으로부터 도입하여 각 도 농촌진흥원과 지방적응연락시 험을 실시하고, 1973년 장려품종으로 선정되었으며, 숙기가 빠 르고 내도복, 내병, 다수성 품종으로서, 우리나라 농가에 가장 오랫동안 보급되고 있는 품종 중의 하나이다(Choi et al., 1973).

    재배법은 농촌진흥청의 각 지역 맥류 표준재배법으로 제시 되어 있는 파종기, 파종량, 재식거리, 시비량 등에 따라 수행 되었으며, 조사항목 역시 농사시험연구 조사기준에 의해 조사 되었다

    분석내용은 출수기, 정곡수량과 수량구성요소의 연차간 변이를 Stroike and Johnson(1973)의 안정성 평가방법으로 연 차간 안정성을 조사하였으며, Environmental Index와 회귀계 수, Deviation mean square를 분석하였다. 그리고 Finlay and Wilkinson(1983)의 모델을 이용하여 지역 안정성을 조사하였 다. 각 지역의 올보리 품종의 10 a당 정곡수량을 X축으로 하 고 전체 지역의 품종 평균치에 대한 회귀계수 b값을 Y축으로 하여 조사하였다. 그리고 시험년도와 출수기 간의 1차 회귀식 을 각각 산출하고 유의성을 검정하였으며, 아울러 정곡수량에 미치는 수량구성요소의 기여도를 조사하였다. 그리고 본 실험 에 이용한 실험 자료는 농업과학도서관 및 국립식량과학원 도 서실에 소장되어 있는 맥류 우량계통 지역적응 시험보고서를 활용하였으며, 지역별 17년에서 40년간 자료의 통계분석은 농 촌진흥청 지식정보화담당관실에서 처리하였다.

    결과 및 고찰

    출수기의 안정성

    전작재배에서 올보리의 출수기는 진주가 4월 23일로 가장 빠르고 밀양이 4월 25일, 대구, 대전이 각각 4월 28일, 4월 30일이며, 수원이 5월 4일로 가장 늦었다.

    변이계수는 3.2 ~ 4.5%로 지역별 차이가 크지 않고 안정적 인 반면, 범위는 15 ~ 23일로 다소 차이가 있으며, 대구, 밀양, 진주에서 15 ~ 18일이고 수원은 23일이나 되었다. 이와같은 출 수현상은 보리는 온도감응이 큰 작물이므로 생육기간 중 기온 이 높은 남부지역은 출수가 빠르고 기온이 낮은 중북부 지역 은 출수가 더디다. 답리작재배에서 지역별 평균출수기는 밀양 이 4월 24일로 가장 빠르고 진주, 익산, 대구는 4월 26 ~ 27 일이며 대전이 5월1일로 늦었다. 전체 지역의 변이계수는 3.5 ~ 5.2%로 비교적 안정성이 큰 반면, 출수 범위는 진주와 대전이 각각 15, 16일로 다소 작아 안정적이며, 밀양, 대구, 익산이 20~23일로 남부지역임에도 불구하고 높게 나타나 전 작재배와는 다른 양상을 보였다. 그리고 평균출수기는 전작 4 월 28일보다 오히려 답리작 재배에서 1일 빠른 4월 27일이었 다(Table 2). 이와같이 토양 수분 함량이 비교적 많은 답리작 재배에서 전작보다 출수가 빠른 것은, 온도 및 토양수분이 보 리의 출수 생리에 미치는 영향이 큰 것으로 보인다. 토양수분 차이가 소맥의 생육 및 등숙에 미치는 영향에서 한발구가 적 습구에서보다 등숙기간이 2일 짧았다(Ha, et al., 1983). 출 수기의 1차 회귀식을 Fig. 1에서 보면, 출수기는 전작의 수 원, 진주 및 답리작 5개 지역에서 모두 점진적으로 빨라짐을 알 수 있다. Kim et al.(2012)은 기상청에서 발표한 미래 기 후변화 조건에서 주요곡물의 작황을 10년 단위로 모의하여 출 수기가 조숙화 되고 보리의 수량은 크게 증가할 것이라고 보 고 하였다.

    수량구성요소 및 정곡수량의 안정성

    올보리 품종의 정곡수량과 수량구성요소의 연차간 평균, 최 대 및 최소 수량, 범위 및 변이계수는 Table 3에서와 같으며 전작 및 답리작 재배에서 지역에 따라 다소 다른 반응이 나타 나고 있음을 알 수 있다. 우선 정곡수량의 총평균은 10 a당 전작이 444 kg으로 답리작 363 kg보다 81 kg 증수되었음을 볼 수 있다. 전작재배에서 평균수량이상의 지역은 진주에서 488 kg, 대구 469 kg이었으며, 가장 낮은 지역은 밀양의 385 kg이고, 수원과 대전은 평균수량을 얻었다. 답리작재배 역 시 진주에서 10 a당 425 kg으로 수량이 가장 높은 반면 익산 은 312 kg으로 낮았으며, 대구와 밀양에서는 평균수량을 얻었 다. 변이계수가 비교적 작은 지역은 진주로서 전작 18.5%, 답 리작 20.4%로 안정적인 반면, 다른 지역은 전작에서 24.1 ~ 31.1%이며, 답리작은 23.6 ~ 35.2%로서 다소 높게 나타났다. 범위 또한, 진주에서 비교적 작고 다른 지역에서는 컸으며, 진 주가 적응력이 가장 높은 지역으로 나타났다. 수량구성요소 중 평균 m2당수수는 전작 567개로 답리작 529개보다 38개가 많 으며, 전작에서 수원이 634개로 가장 많고 다른 지역은 541 ~ 591개, 답리작에서는 밀양이 595개로 가장 많았으며, 대 전에서 449개로 적었다. m2당수수의 범위는 대전, 수원이 다 소 크고, 진주, 밀양, 대구는 397 ~ 483개로 작아 비교적 안정 성 지역으로 나타났다. 답리작에서는 진주, 대전이 다소 낮아 안정적이나 대구, 밀양, 익산에서는 762~823개까지 나타나 안 정성이 낮은 지역으로 나타났다. 이와 같은 원인은 17년에서 40년 보리재배 기간 중 월동 전·후의 저온으로 m2당수수가 161 ~ 227개로 매우 적은 해가 있기 때문이다. 변이계수는 전 작에서 18.5~29.5%로 낮았으며, 답리작은 27.9 ~ 37.8%로 비 교적 높게 나타났다. 1수립수도 전작 48립으로 답리작 44립보 다 4립정도 많으며, 변이계수는 전작 10.3 ~ 17.3%, 답리작 12.2 ~ 16.1%로서 비교적 낮아 안정적이며, 범위는 18 ~ 35립 으로 비교적 큰 편이었다. 각 지역의 평균 천립중은 전작 31.4 ~ 34.9 g, 답리작에서 32.4 ~ 35.9 g으로 거의 비슷하여 안 정적인 반면 밀양에서 다소 작은 것은 등숙이 다른 지역보다 낮은 것으로 추정된다. 변이계수 역시 전작에서 10.4% 이하이 고, 답리작에서 11.3% 이하이며, 범위는 대부분 13.2 ~ 16.0 g 으로 나타나 지역별 차이가 작아 가장 안정적인 형질임을 알 수 있으며 연차간 변이가 크게 나타나고 있음을 알 수 있다.

    올보리품종의 지역별 안정성 평가

    Stroike and Johnson(1973)의 안정성검정

    올보리 품종의 연차간 환경변이에 대한 정곡수량의 안정성 정도를 Stroike and Johnson(1973)의 model을 이용하여 분석 한 결과는 Fig. 2, 3에서 보는 바와 같다. 재배지역별 총 평 균수량에 대한 환경지수의 차이는 –60에서 +60 으로서 폭이 매우 작은 반면, 지역 총 평균수량과 지역 수량간의 회귀계수 및 회귀에 기인하는 평균 편차평방화는 다소 차이가 있음을 알 수 있다. 전작재배의 평균수량이 답리작보다 높았으며, 특 히 진주, 대구의 회귀계수는 각각 0.91, 0.95로서 평균 안정성 을 보였고 평균수량성이 높으면서, 표준편차평방화도 대체로 낮아 다른 지역보다 가장 안정성이 컸음을 알 수 있다. 수원, 대전의 회귀계수가 1.05, 및 0.98로 1에 근접하고 표준편차는 1,197, 및 1,134로 다소 높았다. 남부지역의 밀양은 오히려 회 귀계수가 다른 지역보다 다소 높은 1.15이면서 평균수량도 가 장 적은 385 kg/10 a로 안정성이 낮은 지역으로 나타났다. 답 리작재배에서 진주는 회귀계수 0.85로 가장 낮고, 표준편차 평 방화도 가장 작으면서 평균수량은 425 kg/10 a로 가장 높아 적 응력이 큰 지역이었다. 대구와 밀양은 회귀계수는 1에 근접하 는 0.97 ~ 0.98로서 평균 안정성을 보였고 표준편차평방화 값 은 대구에서 크게 나온 반면 밀양은 작게 나타났다. 대전, 익 산은 회귀계수 값이 각각 1.08 및 1.18로 다른 지역보다 다소 컸으며, 표준편차 평방화값은 중간 정도이고 평균수량이 가장 적어 안정성이 낮은 지역으로 나타났다.

    Finlay and Wilkinson(1983)의 안정성검정

    Finlay and Wilkinson(1983)의 작물의 수량 안정성 평가방 법은 올보리 품종의 재배환경이 다르더라도 품종 고유의 수량 능력을 안정되게 발휘하는 품종을 결정하는데 적용하게 되었다. Fig. 4는 재배지역의 수량반응은 연차간 생산력의 직선회귀 계수로 표시한 안정성검정으로 올보리 품종의 10a당 평균수량 은 X축으로 하고 전체 지역의 평균치에 대한 각 지역의 확정 치와의 회귀계수 b값을 Y축으로 하여 각 지역의 연차간 안정 성을 검정한 결과이다. 전작재배에서 수원, 대전, 대구 및 답 리작 재배의 대구, 밀양은 회귀계수 1에 근접하는 평균 안정 성을 보이는 반면, 전작의 밀양, 그리고 답리작의 대전, 익산 은 수량성도 낮으면서 회귀계수가 1 이상으로 안정성이 다소 낮은 지역이라 할 수 있다. 진주지역은 전·답리작재배에서 다 같이 수량이 높으면서 회귀계수가 1 미만으로서 올보리 품종 의 가장 적응력이 높은 지역으로 나타났다.

    이상에서와 같이 올보리 품종을 지역별 17년에서 40년까지 재배 성적으로 안정성을 조사한 경우, 환경지수가 –60에서 +60으로서 범위가 매우 작아 안정적인 품종임을 알 수 있다. 특히, 진주가 평균 수량 이상이고, 회귀계수가 1 미만이며, 표 준편차도 작아 적응력이 높은 지역인 반면, 전작재배에서 대 구, 대전, 수원 그리고 답리작에서 대구, 밀양, 대전이 평균 안 정성 지역으로 나타났으며 전작의 밀양과 답리작의 익산이 평 균 안정성 이하의 지역으로 나타났다.

    이와 같이 맥류의 동일품종을 20년 이상 장기간 재배하여 안정성검정을 위한 parameter로서, Stroike and Johnson(1973) 및 Finlay and Wilkinson(1983)의 안정성 평가 방법을 이용함 으로서 지역별 출수기 및 수량반응을 생산력에 대한 통계적인 방법으로 분석하여, 표와 그림의 좌표를 이용하여 안정성을 평 가함으로서 지역별 품종 특성을 객관적으로 해석할 수 있다는 점에서 올바른 평가라 할 수 있다. 한편 동일 품종이라 환경 생산력이 의외로 높아 지역간 유사한 결과가 나타날 수 있으 며 환경요인 중 무엇이 안정성에 크게 영향을 미치는지 명확 하지 않은 결점도 가지고 있기에 이 결점을 보완하고자 수량 에 직접 영향하는 기여도 분석을 추가하게 되었다.

    수량구성 요소의 기여도

    올보리 품종의 정곡수량에 미치는 수량구성요소의 기여도 분석은 회귀분석에서의 편상관 계수(squared partial correlation) 를 구하여 지역별 상대적 기여도를 구하였다(Table 4). 전작재 배에서 정곡수량에 미치는 기여도는 지역에 따라 서로 다른 양상을 나타내고 있다. 대체로 대전, 진주, 밀양에서는 m2당수 수>1수립수의 기여도가 무려 99%이상 차지하였으며, 수원에 서는 m2당수수의 단일 기여도 92.9%로서 다른 구성요소보다 특히 높은 반면, 대구에서는 1수립수가 천립중보다 훨씬 높게 나타났다. 밀양에서는 m2당수수 45.3%, 1수립수 30.5%, 그리 고 천립중이 24.2%로서 3개 요인이 비교적 균형있게 나타났 다. 5개 지역의 평균을 보면, m2당수수 58.9%, 1수립수 30.0%, 천립중 11.1%의 순위로 나타났다.

    답리작재배에서 대전, 대구, 익산 지역에서는 m2 당 수수와 1수립수의 기여율이 87.7 ~ 97.5%로 대체로 높은 반면, 밀양에 서는 1수립수(75.1%)가 m2당수수보다 기여율이 높게 나타났 다. 이와 같은 경향은 소맥 육종을 위한 주요 형질의 선발효 과 연구에서 수량에 기여하는 수량구성요소들의 직접효과는 수원에서 m2당수수, 무안에서 천립중의 기여도가 높아, 본 시 험에서와 같은 경향을 보여주고 있다(Kim, 1979). 다만, 진주 지역에서는 천립중 45.3%, 1수립수 24.0%로 높은 반면, m2당 수수는 13.9%로 다른 지역과는 기여 양상이 다르게 나타났다.

    적 요

    우리나라 보리 품종 중, 농가에 40년이상 보급되고 있는 올 보리 품종에 대하여 출수기 및 정곡수량의 안정성을 전·답리 작별 5개 지역에서 검정한 결과를 요약하면 아래와 같다.

    1. 올보리 품종의 평균출수기는 전작재배에서 진주가 4월 23 일로 가장 빠르고, 밀양 4월 25일, 대구, 대전이 각각 4월 28 일, 4월 30일이며, 수원이 5월 4일로 늦었다. 답리작재배에서 평균출수기는 밀양이 4월 24일로 빠르고 진주, 익산, 대구는 4월 26 ~ 27일, 대전이 5월 1일로 늦었다.

    2. 정곡수량의 총 평균은 10 a당 전작 444 kg, 답리작 363 kg으로서 전작에서 답리작보다 81 kg 증수되었다. 전작재 배에서 10 a당 평균수량 이상의 지역은 진주 488 kg, 대구 469 kg이었으며, 가장 적은 지역은 밀양의 385 kg이며, 수원과 대전은 평균정도의 수량을 얻었다. 답리작 재배 역시 진주에 서 425 kg으로 수량이 높은 반면, 익산은 307 kg으로 가장 적 었다.

    3. m2당수수는 지역별로 거의 비슷한 경향이며, 전작에서 평 균 567개로 답리작의 529개보다 38개 많았다.

    4. 평균 1수립수는 전작에서 48립으로 답리작의 44립보다 4 립 정도 많고, 천립중의 평균은 전작 33.9 g으로 답리작 33.2 g과 비슷하였다.

    5. Stroike and Johnson(1973)의 모델을 분석한 결과, 올보 리 품종의 환경지수는 –60에서 +60으로서 지수의 폭이 매우 작아 전 지역에서 안정적이며, 회귀계수 및 회귀에 기인하는 평균편차 평방화는 지역간에 다소의 차이가 있었다. 진주와 대 구는 회귀계수가 1미만이고 표준편차 평방화도 적어 적응력이 높은 지역으로 나타났다.

    6. Finlay and Wilkinson(1983)의 모델을 이용하여 안정성을 검정한 결과에서도 진주가 가장 적응력이 높은 지역인 반면, 전작의 밀양과 답리작의 익산은 안정성이 비교적 낮았으며, 다 른 지역은 평균 안정성 지역으로 나타났다.

    7. 올보리 품종의 5개 지역에서 정곡수량에 미치는 수량구 성요소의 기여도는 중북부 지역인 수원, 대전과 답리작의 대 구, 익산에서 m2당수수의 기여도가 매우 높았으며, 천립중은 낮았다. 전·답리작 5개 지역의 평균은 m2당수수 > 1수립수 > 천립중 순서로 높았다.

    Figure

    KSIA-26-20_F1.gif

    Regression of julian day and cultivated year at five locations in cultivated upland and paby in “Olbori: variety.

    KSIA-26-20_F2.gif

    Regression coefficient of the milled barley yield and environment index at five locations in cultivated upland in “Olbori” variety.

    KSIA-26-20_F3.gif

    Regression coefficient of the milled barley yield and environment index at five locations in cultivated paddy in “Olbori” variety.

    KSIA-26-20_F4.gif

    The relationship of regression coefficients and mean yield in cultivated upland and paddy at five locations in “Olbori” variety.

    Table

    Heading date, culm length and No. of cultivated year at five locations in cultivated upland and paddy in Barley Regional Yield Performance of ORD.

    Mean, range, C.V., the earlist and latest heading date of five locations in cultivated upland and paddy in barley variety “Olbori”.

    Yearly variation of milled barley yield and yield components at five locations in cultivated upland and paddy in barley variety “Olbori”.

    *Note; No. of spike/m2 : Taegu Max. 984(2007), Min. 161(1981), Milyang Max. 993(1995), Min. 227(1976), Iksan Max. 974(2005), Min.212(1980)

    Path coefficient analysis of the direct influnce of each character upon milled barley yield at five locations in “Olbori” variety.

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