벼의 재배양식은 이앙재배와 직파재배로 분류할 수 있다. 현 재 우리나라는 기계이앙재배가 95% 이상을 차지하며 직파재 배는 3% 미만이다. 우리나라의 벼농사는 처음에는 주로 건답 직파재배를 하였으며, 고려 말부터 손이앙재배가 시작되어 조 선 초기까지는 직파재배와 손이앙재배가 함께 행해졌다. 그 후, 1970년대 중반부터는 벼농사의 생력화 및 생산비 절감을 위한 재배기술이 개발되어 손이앙재배에서 기계이앙재배로 바뀌게 되었다. 1977년 처음 실시된 중묘 기계이앙재배는 이앙기의 보 급에 힘입어 1991년 87.1% 까지 증가하였다가 2005년 에는 73.8%에 머물렀다. 1991년에는 중묘기계이앙 보다 자재와 노 력을 절감 할 수 있는 어린모 기계이앙재배가 선을 보였다. 어 린모 기계이앙재배는 5년 동안(1991 ~ 1995) 47.2%로 확대되었 으나, 그 후 감소하여 2005년 현재 17.2%에 이르렀다. 벼 직 파재배는 1990년대 이전까지 가뭄대책으로 마른논 직파가 이 루어졌다. 1990년 트랙터 부착 줄뿌림 파종기가 보급되면서 본격적으로 직파재배가 실시되었고, 전체 벼 재배면적의 10.5 ~ 11.1% 까지 보급되었다. 그러나, 입모 불안정, 도복, 잡 초성벼 등의 문제가 충분히 해결되지 못한 관계로 직파재배면 적은 급격히 감소하였다. 2008년부터는 기존의 직파재배 문제 점을 보완한 벼 무논점파 기술이 개발되어 첫해에는 100 ha에 머물렀으나, 2015년 현재 12,054 ha 까지 확대 보급되었다. 벼 무논점파재배는 담수표면산파, 무논골뿌림 등 기존의 직파재 배 단점을 보완하여 입모가 양호하고 생육이 균일하며, 기계 이앙의 장점을 접목한 새로운 재배기술이다. 최근 우리 농촌 은 고령화가 심화되어 농번기에는 인력확보에 많은 어려움을 겪고 있다. 2013년 통계청 자료에 따르면, 농업인구의 65세 이상 고령화 비율이 37.3%로 농촌의 초고령화가 급속히 이루 어지고 있는 실정이다. 이러한 농촌의 노동력을 해결할 수 있 는 생력재배기술이 벼 무논점파 재배기술이다. 기계이앙과 비 교해 보면, 상토, 육묘상자, 부직포 등 육묘농자재 비용이 절 감되어 생산비가 육묘이앙단계에서 22.8%, 작업노동시간은 35.3% 까지 줄일 수 있다(Choi et al., 2015).

최근 100세 시대를 맞이하여 건강식품에 대한 소비자의 관 심이 나날이 높아지고 있다. 특히, 색깔이 있는 기능성 쌀의 소비가 증가하고 있다(Ryu et al., 2005). 특수미의 일종인 흑 미(Oryza sativa L. cv. japonica)는 중국의 광동과 운남 지방 에 야생하였던 것으로(Oh et al., 2002), 우리나라에서는 전남 진도군 지산면에서 처음 재배가 되어 점차 재배지역이 확대되 고 있다(Cho et al., 2012). 또한, 영양성분인 단백질, 섬유소, 식물성 지방, 무기질, 비타민 등이 백미에 비해 풍부하고(Defa et al., 1992), 다른 곡류에 비해 flavonoid 및 anthocyanin 함 량이 풍부하다. 흑미에 알려진 anthocyanin류는 cyanidin, peonidin 등 이들의 배당체가 주된 성분이라고 알려졌고, 특히 cyanidin-3-glucoside (C3G)의 함량이 매우 높은 것으로 구명 되었으며(Ryu et al., 2006), 이들은 α-tocopherol과 유사한 항 산화능을 지니고 있다고 보고되고 있다. 또한, 흑미의 색소 성 분은 다양한 폴리페놀 화합물을 함유하고 있으며, 이를 함유 한 흑미는 노화방지, 항산화, 혈전용해방지, 항균성 및 항암성 등의 다양한 생리활성이 있는 것으로 보고되었다(Velioglu et al., 2002, Chung et al., 2003). 벼의 수확시기도 쌀의 수량 및 품질에 영향을 미치는데, 벼는 현미 발달이 완료된 출수 후 35 ~ 40일이면 수확이 가능하다. 일반벼의 경우 수량, 도정 특성 및 품위 등을 고려하여 수확적기를 중만생종은 출수 후 50일, 조·중생종은 이보다 다소 빠르게 설정하고 있다(Chae et al., 2002). 유색미인 흑미는 색깔이 짙으며 균일한 것을 소비 자가 선호하기 때문에 색도가 흑미 가격 결정의 주요한 판단 기준이 된다. 농촌진흥청에서는 생산비 및 노동력을 절감하는 벼 무논점파기술을 특수미 특산단지 조성에 접목하여 현장실 증시험을 수행하였다. 현재까지 벼의 재배양식에 따른 C3G의 함량 변이는 보고된 바가 없다. 따라서, 본 논문에서는 벼 기 계이앙과 무논점파 재배양식에 따라 C3G변이를 조사하여 유 색미 재배단지 선정에 필요한 기초 자료로 활용하고자 실시하 였다.

재료 및 방법

실험재료 및 재배방법

본 시험은 2014 ~ 2015년 전라남도 강진, 진도 및 전라북도 김제지역 현지 농가포장에서 현장실증시험으로 수행하였다. 재 배방법은 각 지역에 맞는 품종과 지역별 적정 재배시기를 따 랐으며, 그 내용은 다음과 같다. 강진지역은 흑광, 선향흑미 품 종을 시험재료로 사용하였으며, 벼 무논점파는 2014년에는 5 월 12일, 2015년은 5월 15일에 실시하였다. 기계이앙은 2014 년에 5월 29일, 2015년에는 6월 12일에 실시하였다. 진도지역 은 조생흑찰, 신농흑찰을 시험재료로 사용하였으며, 벼 무논점 파는 2014년에는 5월 22일, 2015년에는 5월 29일 ~ 6월 3일 에 실시하였으며, 기계이앙은 2014년에는 6월 12일, 2015년에 는 6월 16일에 실시하였다. 김제지역은 흑수정, 흑광을 시험 재료로 사용하였으며, 2014년도에는 벼 무논점파와 기계이앙 모두 5월 23일에 실시하였으며, 2015년에는 무논점파는 5월 20일, 기계이앙은 5월 19일에 실시하였다. 3개 지역 모두 기 계이앙재배의 시비량은 10a당 N-P₂O₅-K₂O=9-4.5-5.7 kg으로 처리 하였고, 무논점파 시비처리는 완효성비료(18-17-9-2)를 전 량기비 표준시비 처리하였다.

수량구성요소 조사

출수기, m²당 수수, 수당립수, 등숙률, 현미천립중, 현미수량 성을 농업과학기술 연구조사분석기준(2012)에 의거 조사하였다.

안토시아닌 정량 분석

Kim 등(Kim et al., 1998)의 분석법을 수정한 것으로 안토 시아닌 분석에 사용한 표준시약으로 cyanidin-3-glucoside, peonidin- 3-glucoside (Extrasynthese, Genay, France)를 이용 하였다. 표준용액은 0.1% HCl을 포함하는 80% MeOH 수용 액으로 1,000 ppm stock solution을 만들어 갈색병에 저장하여 사용하였다. 안토시아닌 추출은 시료 1g을 80% MeOH 수용 액(0.1% HCl 포함) 20 ml로 실온에서 24시간 추출하였다. 추 출용액은 10분간 원심분리(1,000 × g)후, 상등액을 0.2 μm membrane filter (Millipore, Billetica, MA, USA)로 여과하여 UPLC (UltiMate 3000 UHPLC, Thermo Fisher Scientific Inc., Waltham, MA, USA)로 분석하였다. 검출기는 PDA detector (Thermo Fisher Scientific Inc.)를 이용하여 530 nm, 칼럼은 Endeavorsil C18 1.8 μ 100 × 2.1mm (Dikma Technologies Inc., Lake Forest, CA, USA), injection volume은 2 μL를 주입하여 측정하였다. 이동상은 A: 0.1% TFA를 포함한 water, B: 0.1% TFA를 포함한 MeOH를 사용하였으며, flow rate은 0.35 ml/min였다. 이동상 gradient 조건은 0 min, B 20%; 0.4 min, B 25%; 6.5 min, B 35%; 9 min, B 20%; 10 min, B 20%로 분석하였다. Fig. 1.

통계분석

모든 실험결과는 평균 ±표준편차로 표시하였으며, 결과에 대한 유의성은 SAS version 9.2 (Statistical Analysis System. SAS Istitute Inc., NC, USA)를 이용하여 AVOVA Duncan’s multiple range test로 p < 0.05 수준에서 유의성을 검정하였다.

결과 및 고찰

강진지역 특수미 품종별 생육상황

강진지역에서 2014년부터 2015년까지 흑광, 선향흑미 등 2 품종에 대해 기계이앙과 무논점파를 실시한 결과는 Table 1과 같다. 흑광의 경우는 무논점파 시 출수기는 8월 14일, 기계이 앙은 8월 16일로 무논점파가 2일 빨라지는 경향이었다. 선향 흑미의 경우도 무논점파 시 출수기는 8월 16일, 기계이앙은 8 월 17일로 무논점파가 1일 빨라지는 경향이었다. m²당 수수는 흑광의 경우 무논점파에서 395개로 기계이앙 328개 보다 67 개 많았으며, 등숙률도 무논점파가 89.6%로 기계이앙 86.5% 보다 3.1% 높았고, 현미수량도 418 kg/10a로 기계이앙 403 kg/10a 보다 15 kg 많은 경향이었다. 반면에, 선향흑미는 무논점파 시 m²당 이삭수가 400개로 기계이앙 366개 보다 34개 많았으나, 수당립수는 무논점파가 77개로 기계이앙 83개 보다 6개 적었다. 현미천립중은 소립종으로 재배양식 간에 비 슷하였으나, 등숙률이 무논점파에서 87.4%로 기계이앙 93.4보 다 다소 낮았고, 이로 인해 현미수량성은 무논점파가 403 kg/ 10a로 기계이앙 보다 41 kg/10a 낮게 나타났다. 한편, 강진지 역에서 유색미의 안토시안 성분을 분석한 결과, 무논점파 시 흑광의 C3G함량은 2014년에는 201.8 mg/100 g이었고, 기계이 앙은 183.3 mg/100 g 이었으며, 2개년 평균은 145.5 mg/100 g 로 기계이앙 122 mg/100 g 보다 23.5 mg/100 g이 많았다. 한 편, 선향흑미는 무논점파 재배에서 2개년 평균 C3G 함량은 163 mg/100 g이었으며, 기계이앙에서는 189 mg/100 g으로 기 계이앙이 26.3 mg/100 g 많은 것으로 나타났다. 이러한 결과는 2015년도 선향흑미의 등숙률이 무논점파 시 87.4%였는데 비 해, 기계이앙은 93.4%로 무논점파가 6% 낮은 등숙률에 의한 영향으로 사료된다(Lee et al., 2010). 흑미 색소발현과 관련한 기존의 농촌진흥청 영농활용기술에는 적산온도 900 ~ 1,000°C 사이에 해당하는 출수 후 40일경에 색깔이 진해진다고 하였다. 이 기간이 등숙률을 좌우하는 시기이며 선향흑미의 경우 무논 점파 시 등숙률이 87.4%로 낮아졌고, 이에 따라 C3G 함량도 기계이앙 보다 낮아진 것으로 사료된다. 2015년도에는 무논점 파와 기계이앙 시기가 다소 늦어져서 출수 후 40일 동안의 적 산온도는 2014년도에 비해 낮아졌다. 강진지역에서 C3G 함량 은 흑광벼의 경우 무논점파가 기계이앙 보다 많아지는 경향이 었으며, 품종과 지역 환경변이 상호작용에 의해 C3G함량이 변 화함을 알 수 있었다.

진도지역 특수미 품종별 생육상황

진도지역에서 조생흑찰, 신농흑찰 등 2품종에 대해서 무논 점파와 기계이앙재배를 비교 실시 한 결과 수량구성요소는 Table 2와 같다. 무논점파에서 조생흑찰의 평균 출수기는 8월 19일로 기계이앙 출수기 8월 24일 보다 5일 빨랐다. m²당 이 삭수는 무논점파가 449개인데 비해, 기계이앙은 488개로 기계 이앙에서 39개 많았다. 조생흑찰의 수당립수는 무논점파에서 65개이었으며, 기계이앙에서는 76개로 기계이앙이 11개 많았 다. 현미천립중은 무논점파, 기계이앙재배 모두 21.4g으로 비 슷하였으며, 등숙률은 무논점파가 90.4% 로 기계이앙 88.1% 보다 약간 높은 경향이었다. 현미수량성은 기계이앙이 495 kg/ 10a로 무논점파 보다 67 kg/10a 많았다. 진도지역에서 유색미 의 C3G 함량을 조사한 결과는 Fig. 2와 같다. 조생흑찰의 경 우, 무논점파에서 C3G 함량은 170.3 mg/100 g이었으며, 기계 이앙에서는 268.1 mg/100 g로 무논점파 보다 97.8 mg/100 g 많게 나타났다. 기계이앙의 경우 2014년에는 6월 12일, 2015 년에는 6월 16일 이앙을 했다. 이러한 결과는 6월 15일 기계 이앙에서 수량 및 안토시안 함량이 높은 경향과 일치한다(Lee et al., 2010). 그러나 조생흑찰의 경우 무논점파재배 시 2개년 평균 등숙률이 90.4%이고, 출수 후 40일 동안의 2개년 평균 적산온도가 869.5°C로 기계이앙 재배보다 높았음에도 불구하 고 C3G 함량이 낮았던 이유에 대한 품종, 환경, 지역간 상호 작용에 대한 정밀조사가 필요하다. 그리고 출수기 차이를 줄 일 수 있도록 파종 및 이앙시기를 조정하여 시험의 정밀도를 높여야 한다. 또한, 진도에서 신농흑찰을 염농도 0.15% 지역 에서 제초제를 사용하지 않은 친환경 재배지에서 시험한 결과 2개년 평균 출수기는 무논점파가 8월 27일 이었으며, 기계이 앙은 8월 28일 이었다. m²당 이삭수는 무논점파가 331개 였 는데 비해, 기계이앙은 381개 였으며, 수당립수는 무논점파에 서 94개로, 기계이앙 73개 보다 21립 많았다. 등숙률 또한 무 논점파에서 70.3%로 약간 높았으며, 현미 수량성은 기계이앙 이 274 kg/10a로 무논점파 보다 31 kg/10a 많아지는 경향이었 다. 진도에서 유색미의 C3G 함량을 조사한 결과, 무논점파재 배에서 신농흑찰의 2개년간 평균 C3G 함량은 247.3 mg/100 g 이었으며, 기계이앙에서는 249.1 mg/100 g 이었다(Fig. 2). 이 와같이 진도지역에서는 벼 무논점파나 기계이앙 양식간에 C3G 함량은 비슷한 경향을 보였다.

김제지역 특수미 품종별 생육상황

김제에서 흑광, 흑수정 등 2품종에 대해서 무논점파와 기계 이앙을 비교 실시한 결과 수량구성요소는 Table 3과 같다. 무 논점파에서 흑광의 평균 출수기는 8월 18일로 기계이앙 출수 기 8월 14일 보다 4일 늦어지는 경향이다. 벼 무논점파 출수 기가 늦어지는 이유는 무논점파와 기계이앙을 같은 시기에 하 였기 때문이다. m²당 이삭수는 무논점파가 333개인데 비해, 기 계이앙은 426개로 기계이앙에서 93개 많았다. 흑광의 수당립 수는 무논점파에서 92개였으며 기계이앙에서는 87개로 무논 점파가 5개 많았다. 현미천립중은 무논점파와 기계이앙이 거 의 비슷한 수준인 15.7 ~ 15.9g 이었다. 등숙률은 무논점파가 90.5%로 기계이앙 89.7% 보다 약간 높은 경향이었다. 현미수 량성은 무논점파가 435 kg/10a로 기계이앙 보다 39 kg/10a 많 았다. 김제에서 유색미의 C3G 함량을 조사한 결과는 Fig. 3과 같다. 흑광의 경우 무논점파에서 C3G 함량은 34.7 mg/100 g 이었으며, 기계이앙에서는 20.2 mg/100 g로 무논점파가 기계이 앙 보다 14.5 mg/100 g 많게 나타났다. 김제지역은 타 지역에 서 보다 출수 후 40일 동안의 적산온도가 높았는데 불구하고 C3G 함량이 상대적으로 낮았다. 추후 이에 대한 정밀한 검토 가 필요하다. 또한, 김제에서 흑수정은 2개년 평균 출수기는 무논점파가 8월 22일 이었으며, 기계이앙은 8월 17일로 무논 점파가 5일 늦어지는 경향이었다. 이렇게 무논점파에서 출수 가 늦어진 결과는 무논점파 파종과 기계이앙을 5월 23일 같 은 날에 20일묘로 이앙을 했기 때문이다. m²당 이삭수는 무논 점파가 288개 였는데 비해, 기계이앙은 269개로 무논점파가 19개 많아지는 경향이었다. 수당립수는 무논점파가 84개로, 기 계이앙 71개 보다 23개 많았다. 등숙률은 무논점파가 93%로 기계이앙 92% 보다 약간 높은 경향이었다. 현미수량성은 무 논점파가 547 kg/10a로 기계이앙 보다 69 kg/10a 많은 경향이 다. 김제에서 유색미의 C3G 함량을 조사한 결과는 Fig. 3과 같다. 흑수정의 경우 무논점파에서 C3G 함량은 85.6 mg/ 100 g이었으며, 기계이앙에서는 43.6 mg/100 g로 무논점파가 기계이앙 보다 42 mg/100 g 많게 나타났다. 이상에서 보는 바 와 같이, 김제에서는 무논점파에서 두 품종 모두 C3G 함량이 많아지는 것으로 나타났다. 이상의 결과를 종합적으로 살펴보 면, 강진지역에서는 품종에 따라 재배양식을 달리 할 필요가 있다. 흑광의 경우는 무논점파를, 반면에 선향흑미는 기계이앙 재배가 유리한 것으로 나타났다. 진도에서는 출수기가 빠른 조 생흑찰의 경우 기계이앙재배가 유리하며, 신농흑찰은 재배양 식간에 차이가 없었다. 김제지역에서는 흑광이나 흑수정 모두 무논점파가 C3G 함량 뿐만 아니라 현미수량성도 높았다. 강 진, 진도, 김제 3지역에서 C3G 함량은 진도에서 가장 많았으 며, 강진 >진도 >김제의 순으로 많았다. 흑광의 경우 김제지 역 보다 강진에서 무논점파를 했을 때 유리하였다. 또한 김제 에서는 진도나 강진에 비해 색소함량의 절대량은 적으나, ‘흑 수정’을 ‘직파재배’ 하는 편이 ‘흑광’이나 ‘이앙재배’ 보다 색 소량을 높일 수 있는 방안으로 여겨지며, 앞으로 3개년 이상 의 시험을 통해 연차 간 기후 및 기상환경에 따른 변이를 최 소화 해야 할 것으로 사료된다.

적 요

본 연구는 생산비 및 노동력절감 기술인 벼 무논점파 재배 기술을 특수미 재배 현장에 접목하여 지역별 특산화 단지조성 에 활용하고자 하였다. 지역별 유색미 품종에 대하여 현장실 증 시험을 수행하여 재배유형별 C3G 함량을 분석한 결과는 다음과 같다.