쌀의 품질은 품종, 재배관리, 기상조건, 건조, 저장, 도정, 유통 등 여러 가지 요인의 복합적 작용에 따라 달라지므로 특 정한 몇몇 요인에 의한 영향 평가가 어렵다(Son et al., 2002). 쌀 품질 평가 방법으로서 Son et al. (2002)은 미립 형태 등의 물리적 특성, 전분과 단백질 등의 이화학적 분석, 관능검사에 의한 식미 조사 등을 제시하였다.

쌀 품질 향상을 위한 연구는 다양한 분야에서 광범위하게 이루어져 왔다. 수확 후 관리 분야에서는 건조와 저장의 영향 에 관한 보고가 많은데, 벼 건조온도가 높을수록 식미가 저하 되며(Jeon et al., 1991), 정조의 수분 함량이 높고 저장온도가 높을수록 쌀 품질의 저하가 빨라진다고 보고되었다(Choi et al., 2006). 특정 품종의 쌀 품질 향상을 위한 재배기술 투입 과 관련하여, Lee et al. (2012)은 강원도 평야지에서 조생종 인 운광과 오대의 이앙시기, 재식거리, 주당본수에 따른 완전 미 수량과 Toyo Mido Meter 값을 검토하였다. 이외에도 고 품질 벼 품종인 수광의 이앙시기에 따른 수량성과 품질 특성 (Kim et al., 2015), 호남 평야지에서 조생종인 운광의 이앙시 기별 수량성과 품질 특성의 변화(Choi et al., 2008), 중만생 종인 일품의 질소 분시비율에 따른 쌀 품질 변화(Won et al., 2008) 등이 보고되었다. 쌀 품질 향상을 위한 이앙시기 조절 연구는 경상북도(Won et al., 2005), 남부 산간고랭지(Lee et al., 2005), 남부 평야지(Choi et al., 1990; Choi et al., 2008) 등 여러 지역에서의 결과가 보고되었다. 쌀 단백질은 식미를 저하시키는 요인으로 작용하는데(Choi et al., 2011; Won et al., 2006), 질소 비료는 쌀 단백질과 직접적으로 관련되므로 생산성과 쌀 단백질 함량의 균형을 고려한 질소 시비량과 시 비방법에 대한 연구도 많이 보고되어 있다(Won et al., 2005; Won et al., 2008; Choi et al., 1990; Kim et al., 2006; Lee et al., 2010; Nam et al., 2005). Choi et al. (1990)은 완전 낙수시기에 따른 수량성과 품질의 변화 정도를 검토하였으며, Kim et al.(2005)은 완전미수량을 높이기 위한 수확시기는 품 종에 따라 45 ~ 60일이고 적산온도는 1,200°C 정도라고 보고 하였다. 쌀 품질에 대한 기상환경의 영향을 분석한 결과도 몇 몇이 보고되었는데, Won et al. (2005)은 쌀 품질이 품종과 재배방법의 차이보다 연차간 기상 변이의 영향을 더 크게 받 는다고 하였고, Kwon et al. (2006)은 동일 지역에서 고도가 높을수록 수량은 낮아지나 식미 등의 품질이 향상되었다고 하 였다. Choi et al. (2011)은 등숙기 기온의 지역간 변이에 따 른 쌀 품질 특성의 변화를 검토하고, 식미 향상을 위한 출수 후 30일간의 최적 온도는 22.2°C라고 보고한 바 있다. 이와 같은 연구 결과들은 대부분 쌀의 외관품위, 완전미수량, 쌀 단 백질과 식미값으로 쌀 품질을 평가하고 있다. 이들 중 외관품 위에 의하여 결정되는 완전미수량은 생산자 입장에서 매우 중 요한 지표가 되며, 쌀 품질 향상을 위한 재배기술 연구 또한 완전미수량을 쌀 품질 판정의 중요한 지표로 삼고 있다.

현재까지 쌀 품질 향상을 위한 매우 광범위한 연구가 수행 되었으나, 쌀 품질 판정의 주요 지표가 되는 완전미수량에 대 한 그 구성요소들의 관련성에 대한 보고는 미미하다. 따라서 본 연구는 1) 완전미수량에 대한 완전미비율과 쌀수량의 상대 적인 관계를 비교하고, 2) 완전미수량의 지역 및 품종간 변이 에 대한 그 구성요소의 상대적 중요도를 분석하여, 완전미수 량 향상을 위한 효과적 접근방법을 제시하고자 수행하였다.

재료 및 방법

시험지역, 품종 및 재배방법

본 연구는 2013년과 2014년에 전국 8개 도의 24개 지역에 서 최고품질 벼 10품종(칠보, 대보, 고품, 하이아미, 호품, 진 수미, 미품, 삼광, 수광, 영호진미)을 공시하여 수행하였다 (Table 1). 도별 시험지역은 경기도 3지역(화성, 연천, 여주), 강원도 3지역(춘천, 강릉, 철원), 충청북도 3지역(청주, 보은, 제천), 충청남도 3지역(논산, 보령, 예산), 전라북도 3지역(익산, 부안, 진안), 전라남도 2지역 3시험구(나주-적기 및 만기재배, 고흥), 경상북도 3지역(대구, 구미, 안동), 경상남도 3지역(진주, 함양, 고성)이었다. 전제 10품종 중 지역별로 적응성이 있는 2 ~ 10품종을 선택하여 2년간 같은 품종을 공시하였으며, 각 시험지역별로 난괴법 3반복에 따라 시험구를 배치하였다. 이 앙시기, 시비방법, 물관리, 수확시기 등의 재배관리는 지역별 고품질 쌀 생산을 위한 농촌진흥청 표준재배법에 따랐다.

특성조사

각 지역별 수확적기에 반복당 생육이 균일한 5포기의 이삭 을 채취한 후 탈립하여 영화수를 조사하고 m²당 영화수로 환 산하였으며, 탈립한 종자를 물에 침지하여 등숙립과 비립을 구 분하고 그 수를 세어 등숙비율을 구하였다. 같은 시기에 반복 당 약 5 m²를 수확하여 탈곡·건조한 후 정조의 무게와 수분함 량을 측정하여 수분 14% 상태의 벼 수량을 산출하였다. 정조 시료 중 1 kg을 분리하여 제현한 후 제현율을 적용하여 14% 수분 상태의 현미수량을 계산하고, 이에 0.92를 곱하여 ha당 쌀수량으로 환산하였다. 현미 시료 중 일부를 채취하여 무게 와 립수를 조사하고 현미천립중으로 환산하였으며, 또 다른 일 부를 쌀로 조제한 후 Grain inspector (Cervitec TM1625, FOSS, Sweden)를 이용하여 완전미비율을 조사하였다. 이와 같이 조 사한 완전미비율을 쌀수량에 적용하여 ha당 완전미수량을 구 하였다.

완전미수량과 구성요소의 관계 분석

조사 특성간의 관계는 단순회귀를 이용하여 분석하였다. 관 계 분석에 앞서, 각 품종별로 분산분석을 통하여 지역간 차이 의 유의성을 검정하여 처리효과가 있는지를 평가하였다. 완전 미수량과 그 구성요소간 관계의 일반적인 경향을 알아보기 위 하여 각 시험지역, 품종, 연도의 성적을 모두 합한 완전미수량 과 쌀수량 및 완전미비율의 관계를 단순회귀에 따라 분석하였 다. 이들간의 관계를 쌀수량과 완전미비율의 구간별로 세분하 여 다시 회귀분석하고, 유의성의 확률값에 따라 영향 정도를 상대적으로 비교하였다. 전체 10품종 중 같은 9개 품종이 2년 간 공시된 16개 지역에서 지역별 9개 품종의 평균값을 이용 하여 완전미수량의 지역간 변이에 대한 쌀수량과 완전미비율 의 상대적 영향정도를 평가하였다. 각 품종의 2년 평균값을 이 용하여 완전미수량의 16개 지역간 변이에 대한 쌀수량과 완전 미비율의 회귀계수를 품종별로 구하고, 이를 기준으로 상대적 영향 정도를 비교하였다. 완전미 수량의 품종간 변이에 대한 쌀수량과 완전미비율의 관계를 알아보기 위하여, 9개 품종별 16개 지역의 평균값을 이용하여 회귀분석하였다. 각 시험지역 에서 완전미수량의 품종간 변이에 대한 쌀수량과 완전미비율 의 회귀계수를 구하고, 이들 값의 크기를 기준으로 상대적인 영향 정도를 비교하였다. 쌀수량에 대한 수량구성요소의 관계 또한 전체 성적을 이용하여 일반적인 경향을 분석하고, 완전 미수량과 쌀수량 및 완전미비율의 관계 분석에서와 같은 방법 으로 지역 및 품종간 쌀수량 변이에 대한 수량구성요소의 상 대적 영향 정도를 비교하였다. 분산분석과 회귀분석은 SPSS 통계분석 프로그램을 이용하였다.

결과 및 고찰

공시 품종별 완전미수량, 쌀수량, 완전미비율, 영화수, 등숙 비율, 현미천립중의 시험지역에 따른 범위와 지역간 차이의 유 의성은 Table 2와 같다. 조사특성은 2013년과 2014년에 모든 품종에서 유의한 지역간 차이를 보여, 지역간 환경의 차이가 조사 특성의 변이에 유의미하게 반영된 것으로 나타났다. 시 험연도와 공시품종을 모두 합한 성적에서 보면, 완전미수량은 2.51 ~ 6.96톤/ha, 쌀수량은 4.08 ~ 7.61톤/ha, 완전미비율은 51.4 ~ 98.4%, 영화수는 18.1 ~ 52.4천개/m², 등숙비율은 74.2 ~ 97.9%, 현미천립중은 19.6 ~ 26.4g의 범위로서, 그 차이 는 각각 4.45톤/ha, 3.53톤/ha, 44.3%, 34.3천개/m², 23.7%, 6.8g이었다. 이와 같은 차이는 동일 품종의 지역간 변이, 동일 지역의 품종간 변이, 그리고 품종과 지역을 합한 일반적인 경 향 분석을 위한 변이의 정도로서 충분한 것으로 판단되었다.

시험지역, 연도, 품종을 모두 합한 성적에서 완전미수량은 쌀수량 및 완전미비율과 고도로 유의한 관계를 나타내었다 (Fig. 1). 그러나 회귀계수와 회귀계수의 유의 확률값은 완전 미수량과 쌀수량 사이에 0.835와 8.30E-103, 완전미수량과 완전 미비율 사이에 0.617과 3.30E-42로서, 완전미수량은 완전미비율 보다 쌀수량과 보다 밀접하게 관련되어 있는 것으로 나타났다.

Fig. 1에서 산포도를 보면, 완전미수량은 쌀수량과의 회귀직 선을 따라 좁고 고르게 분포하고 있는 반면, 완전미비율과의 회귀직선을 따라서는 완전미비율 80% 이상에 집중되어 상대 적으로 넓게 분포되어 있다. 이는 완전미비율이 80% 이상으 로 높아지면 완전미수량과의 관계가 약해지는 것을 의미한다 할 수 있다. 이와 같은 가정을 검정하기 위하여 쌀수량과 완 전미비율을 구간별로 구분하여 완전미수량과의 관계를 분석한 결과는 Fig. 2와 같다. 쌀수량 4 ~ 5톤/ha, 5 ~ 6톤/ha, 6톤/ha 이상의 세 구간에서 완전미수량은 쌀수량의 증가에 따라 높아 졌으며, 특히 5톤/ha 이상에서도 회귀계수의 유의 확률이 2.16E-11 ~ 1.24E-28로 매우 밀접한 관계가 유지되었다. 완전 미비율은 80% 이하에서는 회귀계수의 유의 확률이 3.43E-07 로 회귀식의 적합도가 매우 높았던 반면, 80%보다 높아지면 10% 단위의 구간별로 0.05 이내의 유의성을 보여 회귀식의 적합성은 인정되었으나 상대적으로 적합도가 낮아졌다. 쌀수 량 5톤/ha 이상과 완전미비율 80% 이상의 구간에서 완전미수 량에 대한 회귀계수의 유의 확률은 완전미비율보다 쌀수량에 서 훨씬 더 높았다. 이와 같은 결과는 완전미수량을 어느 정 도까지 높이는 데는 완전미비율의 향상이 중요하지만, 높은 완 전미수량을 얻기 위해서는 쌀수량 증가가 상대적으로 더욱 중 요하다는 것을 의미한다.

만약 쌀수량과 완전미비율 사이에 정의 상관관계가 있다면 쌀수량 향상이 완전미비율과 완전미수량을 함께 높일 수 있을 것이고, 부의 상관이 있다면 쌀수량 향상이 완전미비율의 감 소를 동반하므로 완전미수량 향상의 효율이 낮아질 것으로 생 각해볼 수 있다. 그러나 본 연구에서는 완전미비율과 쌀수량 사이에 유의한 관계가 인정되지 않아(Fig. 3), 쌀수량을 향상 시켜도 완전미비율의 감소 없이 완전미수량을 높일 수 있을 것으로 판단되었다.

Fig. 1과 2는 모든 시험지역과 품종 및 연도를 종합한 성적 으로서, 유전적 요인과 환경적 요인 모두가 반영된 일반적인 경향이라고 할 수 있다. 유전요인을 배제하고 환경요인의 변 화에 따른 완전미수량의 변이와 그에 대한 쌀수량과 완전미비 율의 관계를 분석하기 위하여 16개 지역에서 공통적으로 공시 된 9개 품종의 평균값을 이용하여 분석한 결과는 Fig. 4와 같 다. 지역에 따른 완전미수량과 쌀수량의 회귀계수는 0.959로 4.54E-09 수준의 매우 높은 유의 확률을 보인 반면, 완전미수 량과 완전미비율 사이의 회귀계수는 0.391로 유의한 관계가 인정되지 않았다. 이는 환경요인에 따른 완전미수량의 변화가 쌀수량에 크게 영향을 받는다는 것을 나타낸다. 또한 9개 품 종 평균 완전미비율이 84.7 ~ 93.8%의 범위로서, Fig. 2에서 완전미비율이 80% 이상에서는 더 높아져도 완전미수량의 향 상 효과가 상대적으로 적었던 결과와 비슷한 경향이었다.

Fig. 5는 지역간 완전미수량과 쌀수량 및 완전미비율 변이 의 회귀계수를 품종별로 구분해 나타낸 것으로서, 완전미수량 과 쌀수량은 모든 품종이 p = 0.01 수준에서 유의한 관계를 나 타내었다. 반면, 완전미수량과 완전미비율의 지역간 변이의 관 계는 칠보와 삼광은 5% 수준, 대보와 고품은 1% 수준에서 유의성을 보였고, 나머지 5품종에서는 유의성이 인정되지 않 아 품종에 따라 환경변이에 대한 반응의 차이를 보였다. 완전 미비율과 완전미수량간 p = 0.01 수준에서 유의성을 보인 대보 와 고품에서 완전미비율의 지역간 변이는 각각 72.1 ~ 96.6% 와 61.4 ~ 96.8%로 다른 품종에 비하여 넓은 범위를 보였는 데, 유의성을 보이지 않은 하이아미에서 54.1 ~ 97.1%로 가장 큰 변이를 보였다.(Table 2). 그러므로 지역간 완전미수량과 완 전미비율 변이의 관계가 품종에 따라 다른 것은 환경요인의 변이에 따라 완전미비율의 범위가 달라졌기 때문이 아니고 품 종 고유의 특성에 의한 것으로 생각된다.

환경요인을 배제하고 유전요인에 의한 완전미수량의 변이와 그에 대한 쌀수량과 완전미비율의 관계를 분석하기 위하여 9 개 품종 각각의 16지역 평균값을 이용하여 분석한 결과는 Fig. 6과 같다. 품종에 따른 완전미수량과 쌀수량 변이의 회귀 계수는 0.853으로 p = 0.003의 유의성을 보였고, 완전미수량과 완전미비율의 회귀계수는 0.789로 p = 0.011의 유의성을 나타 내었다. 이 결과는 유전적 요인에 의한 완전미수량의 변화가 쌀수량과 완전미비율 모두의 영향을 받는다는 것을 의미한다. 한 가지 흥미로운 것은 품종에 따라 완전미비율이 85.4 ~ 92.7% 범위로 높았는데도 완전미비율이 증가할수록 완전미수량이 유 의하게 증가하였다는 점이다. 이 결과는 품종개량을 통한 완 전미비율의 향상으로 완전미수량을 높일 수 있다는 점을 시사 한다.

Fig. 7은 품종간 완전미수량과 쌀수량 및 완전미비율 변이 의 회귀계수를 지역별로 나타낸 것인데, 완전미수량에 대한 쌀 수량과 완전미비율의 상대적 영향 정도가 일정하지 않고 지역 에 따라 다르게 나타났다. 이러한 결과의 원인을 본 연구의 성적으로 정확하게 분석하여 제시할 수는 없으나, 지역에 따 라 품종간 변이의 크기와 분포가 다르거나 품종×환경의 상호 작용에 따라 발생한 현상으로 생각된다.

한편, 완전미비율은 지역간 변이와 품종간 변이가 각각 84.7 ~ 93.8%와 85.4 ~ 92.7%로 비슷하였다(Fig. 4 & 6). 그러나 쌀수량은 지역간 변이가 4.9 ~ 6.7톤/ha으로 품종간 변이 5.3 ~ 5.8톤/ha보다 컸으며, 완전미수량도 지역간 변이가 4.3 ~ 6.1톤/ha으로 품종간 변이 4.5 ~ 5.3톤/ha보다 컸다. 이는 현재 우리나라의 고품질 벼 품종 수준에서는 유전적 개량보다 재배환경 요인의 조절이 완전미수량의 증진에 보다 효과적이 라는 것을 의미한다 하겠다.

시험지역, 품종, 연도를 모두 합한 성적에서 완전미수량과 보다 관련이 깊었던(Fig. 1 & 2) 쌀수량에 대한 구성요소의 관계는 Fig. 8과 같다. m²당영화수, 등숙비율 및 현미천립중은 쌀수량과 각각 각각 8.83E-45, 0.043, 3.59E-04 수준에서 회귀 계수의 유의확률을 나타내어, 등숙비율 및 현미천립중보다 m² 당영화수가 쌀수량과 훨씬 밀접한 관계를 보였다. 그러므로 환 경요인과 유전요인이 종합된 일반적인 경향으로서 쌀수량은 m² 당영화수에 가장 크게 영향을 받은 것으로 생각된다.

품종요인을 배제한 환경변이와 환경요인을 배제한 품종변이 의 측면에서 쌀수량과 구성요소의 관계는 Fig. 9와 같다. 16개 각각의 지역에서 9개 품종의 평균값을 이용하여 분석하면, 쌀 수량은 m²당영화수와 p = 2.78E-04 수준에서 유의한 정의 관 계를 보였고, 등숙비율 및 현미천립중과는 유의한 관계를 나 타내지 않았다. 9개 품종 각각의 16개 지역 평균값을 이용하 여 분석한 경우에도 쌀수량은 m²당영화수와 5% 수준에서 유 의한 정의 관계를 보였고, 등숙비율 및 현미천립중과는 유의 한 관계가 없었다. 이 결과는 쌀수량의 유전적 변이와 환경적 변이 모두 m²당영화수의 영향을 크게 받았다는 것을 의미한 다. 생물적 상호관계를 제외하면, 작물의 환경변이 요인은 크 게 기상과 토양으로 구분해볼 수 있다. 본 연구는 전국 24개 지역에서 수행되었으므로 우리나라 기상과 토양의 지역 변이 의 효과를 설명할 수 있으나, 2년동안 수행되어 연차간 변이 의 설명에는 충분하지 않을 것으로 판단된다. 그러므로 완전 미수량과 그 구성요소 및 하위 구성요소간 연차간 변이 효과 의 분석을 위해서는 추가 연구가 필요할 것으로 생각된다.

이상의 결과를 종합하면, 완전미수량은 일반적으로 완전미 비율보다 쌀수량에 의하여 결정되는데, 완전미수량의 환경변 이는 쌀수량에, 품종변이는 쌀수량과 완전미비율 모두에 영향 을 받는 것으로 분석되었다. 또한 완전미수량과 보다 밀접하 게 관련된 쌀수량은 품종 및 환경변이 모두 m²당영화수의 영 향을 보다 크게 받은 것으로 평가되었다.

적 요

우리나라 고품질 벼 품종의 완전미수량 변이에 대한 구성요 소의 관계와 그 하위요소의 관계를 알아보기 위하여 전국 8개 도의 24개 지역에서 10품종을 이용하여 2년간 시험한 결과는 다음과 같다.