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ISSN : 1225-8504(Print)
ISSN : 2287-8165(Online)
Journal of the Korean Society of International Agricultue Vol.29 No.2 pp.189-195
DOI : https://doi.org/10.12719/KSIA.2017.29.2.189

Comparison of Forage Yield and Feed Value of Millet Varieties in the Reclaimed Tidelands

Jae-Bok Hwang, Hong-Kyu Park, Bon-Il Koo, Hak-Sin Kim, Kwang-Min Cho*
Crop Production and Physiology Division, National Institute of Crop Science, RDA, Wanju, 55365, Korea
*Chonbuk National University : 567 Baekje-daero, deokjin-gu, Jeonju-si, Jeollabuk-do, 54896, Korea
Corresponding author : +82-63-270-4879kmcho@jbnu.ac.kr
December 23, 2016 April 28, 2017 June 20, 2017

Abstract

To select the forage millet variety suitable for cultivation in the reclaimed tideland, forage and feed value compared for 16 millet cultivars grown at the Saemangyem reclaimed tideland, Korea, from April to August in 2014-2015. In order to select barnyard millet for forage that substitute rice, a total of 16 germplasm were collected, including germplasm in retained by the Rudal Development Administration’s Agricultural Genetic Resources Center, and domestic and foreign germplasm which other researches were retaining in Korea. Out of the 16 germplasm, including Jeju barnyard grass (JBG), were initially selected which are late-heading, long plant height, wide leaves, seed shatter-resistant, and with high dry forage yield in Saemangyem reclaimed tideland. The highest fresh weight and dry weight of barnyard millet were 78.4 ton ha-1, and 21.1ton ha-1 in transplanting May 10. The content of proline was the highest in JBG and IT153610 variety. Total phenol contents were the highest in JBG and the lowest in PI183332 variety, but very high in yield ability were selected; JBG was selected.


간척지에서 사료용 피 계통들의 건물수량 및 사료가치

황 재복, 박 홍규, 구 본일, 김 학신, 조 광민*
농촌진흥청 국립식량과학원
*전북대학교

초록


    Rural Development Administration
    PJ01192802

    서 언

    국내의 낮은 식량자급률은 사료용 곡물의 대부분을 수입에 의존하기 때문으로 농림축산식품 주요통계를 보면, 사료용 곡 물의 국내 배합 사료는 4,353천톤, 농가 자급사료는 2,429천톤 으로 자급률 23%에 이르고 있다 (MAFRA, 2015). 조사료 수 급은 총소요량이 5,526천톤으로 국내산이 4,476천톤이고, 수입 산이 1,050천톤으로 76.5%로 2000년부터 2015년까지 80% 내 외 수준이다. 간척지 활용 사료작물 재배확대 추진으로 조사료 자급률 향상을 위해 농림축산식품부는 재배면적을 2012년 1,355 ha, 2018년까지 2,600 ha의 조사료 포장을 운영한 후 2021년에 3,000 ha까지 확대하여 조사료 자급률을 약 2%를 제고할 계획이다 (Lee et al., 2016). 또한, 최근 중국과 인도 등 거대 신흥국의 육류소비 증가에 따른 식량 소비 고도화와 기후변화로 인한 잦은 가뭄으로 사료용을 포함한 세계 곡물의 수급이 매우 불안정한 상황이다. 따라서 국제 곡물가격이 지속 적으로 상승하고 있는 상황으로 국내 축산농가의 사료수급에 어려움이 예상되고 있다.

    한편, 벼가 재배되고 있는 논에 대한 생산물의 다변화와 고 도 이용화에 대한 정부 정책이 제시되면서, 벼 대체작물 재배 를 위한 논 소득기반 다양화 사업이 시행되고 있다고 하였다 (Jung et al., 2014). 벼 대체 작목으로 콩, 옥수수, 조사료 등 의 밭작물의 재배를 활성화하려고 하고 있으나 논의 특성상 밭 작물을 재배하면 습해 발생으로 생산력이 저하할 우려가 있 다. 따라서 벼와 같이 담수상태를 유지하면서 다양한 농산물을 생산할 있는 대체작물의 개발이 필요하다.

    피는 잡초성 피와 재배 피가 있고, 재배 피는 생육량이 많고 저온신장성과 곡물에 우수한 성분외에도 종자에 휴면성이 없 어서 잡초화하기 어려운 장점이 있다. 사료용 피의 경우 재배 피중에서 주로 생육량이 많은 계통이 이용되고 있는 실정이 다. 피는 곡실 작물과 달리 비옥도가 낮고 무덥거나 건조한 지역과 같이 조건이 불리한 재배환경에 잘 적응하며, 배수가 불량하고 습한 조건에도 적응력이 강하다 (Baker, 2003; Ball et al., 2004). 출수전후에 수확하면 기호성도 좋고, 청예 및 건초, 그리고 사일리지로도 이용할 수 있는 사료작물로 재배 되고 있다 (Cho et al., 2001).

    Im et al. (1988)은 국내에 분포된 잡초인 야생종을 수집하 여 특성평가를 하였고, Choi et al. (1991)은 국내외 피 유전 자원을 수집하여 내염성, 청예 및 종실수량성을 평가하였다. 간척지를 밭으로 이용할 경우를 대비하여 주요 여름사료작물 인 옥수수, 수수류 그리고 사료용 피를 대상으로 시험한 결과 제주재래종이 수량성 등이 우수하였다 (Shin et al., 2004).

    피 유전자원에 대한 잡초적 특성과 청예사료용으로의 특성 평가가 일부되어 있으나 간척지에 적응할 수 있는 다양한 유 전자원에 대한 형태적, 재배적 특성, 건물수량성 및 사료적 가 치에 대한 평가가 미흡한 실정으로 본 연구에서는 간척지 도 입을 위하여 적응 우수 계통을 선발하고자 수행하였다.

    재료 및 방법

    사료용 피 선발 및 생육 특성

    본 시험은 전북 부안군 계화면에 위치한 국립식량과학원 새만금간척지 시험포장에서 2014년과 2015년에 수행하였다. 시험에 사용된 사료용 피는 2014년 신규도입 유전자원피(인 도), 유전자원센터 등록되어 있는 피(인도), 그리고 제주재 래피 (Jeju barnyard grass, JBG)와 국내수집종 등 16계통 이다. 토성은 문포통(사양토)이며, 염농도는 0.2%, 0.5% 내 외에서 재배하였다. 이앙은 5월 16일(20일 육묘)에 1주씩 손이앙하였고, 재식거리는 40×20 cm, 시비량은 ha당 200 kg, 51 kg, 57 kg (N-P2O5-K2O)으로 질소는 기비 70%, 분얼 비 30%로 분시하였으며, 인산과 칼리비료는 전량기비로 시 용하였다. 성숙기의 생육조사는 처리별 10주 3반복으로 농 촌진흥청 농사시험연구 조사기준 (RDA, 1995)에 준하였다. 그리고 파종후 생육단계별 생육, 도복정도, 그리고 출수기 등 생육특성을 조사하였다.

    토양 및 식물체 분석

    토양분석은 시기별로 채취하여 시험전과 시기별로 채취하여 토양 EC 변화를 분석하였다 (RDA, 2000). pH와 EC측정은 시료와 증류수 비율을 1:5로 하여 30분간 진탕한 후 pH meter (ORION, US/520A)를 이용해 초자전극 및 전기 전도 도법으로 측정하였고, 식물체 분석은 수확한 시료를 항온건조 기에서 72시간 동안 건조하였다. 건조시료를 분쇄하여 습식분 해 (H2O2-H2SO4)하였으며 분해액을 여지에 여과하여 K, Ca, Mg 및 Na을 검량하였다.

    토양 염농도와 계통간에 사료가치 분석을 위해 잎의 프롤린, 항산화 활성 및 당도를 측정하였다.

    사료용 피의 형태적 특성과 수량 및 사료가치 분석

    본 연구에 이용된 사료용 피의 특성 분석을 위해 지엽 모양, 이삭형태 및 염기서열 분석으로 국내 자생종 및 도입종 피에 대해 동정을 하였다. 또 수량 및 사료가치 분석을 위해 염농도별 사료용 피를 유숙기에 수확하여 건물수량 및 사료가 치를 분석하였다. 사료수량은 출수 후 5-7일 경에 예취하여 측 정하였고, 사료가치 분석은 농업기술실용화재단 비료사료 분 석팀에 의뢰하여 수행하였는데, 수확한 시료를 산성용매불용 성섬유 (ADF), 중성용매불용성섬유 (NDF) 함량은 Georing과 Van Soset법 (1970)을 이용하여 분석하였고, 가소화영양소총량 (TDN)은 88.9-0.79×ADF로 계산하여 산출하였다 (Jung et al., 2014).

    결과 및 고찰

    새만금간척지의 토양 특성

    시험 전 토양의 이화학성을 보면 (Table 1), pH는 알칼 리성을 보이며, 토양유기물 함량은 1.9-2.1 g kg-1으로 일반 농경지 유기물 함량은 25-30 g kg-1에 비하면 매우 낮은 수준이었다(NIS, 2007). 유효인산 함량도 31-34 mg kg-1으 로 일반농경지의 80-120 mg kg-1에 비하면 매우 낮은 수 준이었다. Fig. 1은 생육기간중 강우 및 기온에 따른 시험 포장의 염농도 변화를 나타낸 것이다. Lee et al. (2015)은 새만금 간척지에서 강우에 의해 지하수위는 지표면 아래 최 대 94cm까지 상승하였으며 무강우 기간에는 최대 165 cm 이하까지 낮았다고 하였다. 지하수위의 증가와 함께 지하수 의 EC 또한 높아지는 경향으로 지하수의 상승패턴은 점진 적으로 진행되는 토양 재염화 현상의 잠재적인 지표로 활용 할 수 있다고 하였다.

    사료용 피의 형태적 및 유전적 특성

    새만금간척지 포장에서 5월 16일에 20일간 육묘하여 1주씩 손으로 이앙한 사료용 피의 출수기는 7월 중순에 출수하는 조 생종 계통이 5개, 7월 중하순에 출수하는 중만생종 계통이 3 개, 7월 하순에 출수하는 만생종 계통은 8개로 가장 많았다. 사료용 피는 만생종일수록 수량성이 높은 경향이었다. 염농도 별 출수기는 같은 경향이었으나 0.5% 포장에서 6-11일 늦게 출수하였다. 초장은 136-160cm인 자원이 7개이었고 161cm 이상의 장간종은 9개였으며 특히 초장이 185cm 이상인 것도 1개 있었다. 개체당 경수는 10개 이하인 계통이 2개, 10-20개 가 11개로 가장 많았으며 20개 이상인 계통도 3개 있었다 (Table 2).

    Hoshino & Watanabe (2012)은 일본의 추천 품종으로는 green millet은 종자의 휴면성이 없어서 잡초화의 우려가 없고 수량성이 높은 중만생종으로 넓은 지역에 적응 품종을 선발하 였다. 선발 품종은 천립중이 2.8g으로 소립이지만, 토양깊이 10-15cm 복토를 해도 출아할 수 있어서 기계화 재배가 적합 한 작물이라고 말할 수 있다. 10cm의 심토에서도 75% 출아 할 수 있기 때문에 건조시에도 안전하게 입묘를 할 수 있어서 재배 적응성이 높다고 하였다.

    사료용 피의 지엽 모양, 이삭형태 및 탈립성 등 형질 특성 을 보면(Table 3), 지엽의 개장 형태는 1정도로 곧게 자랐고, 제주수집-1과 PI182304 계통이 비스듬히 자라는 초형이었다. 사료용피 수장은 17.0-25.0 cm이었고, 수폭은 2.7-3.8 cm, 그 리고 소립수는 이삭당 38.7~55.3개 이었다. Hoshino & Watanabe (2012)는 일본의 피 153계통 중에서 간장은 57 cm 에서 213 cm까지 변이가 있었고, 수장은 10.4 cm에서 23.5 cm, 천립중은 1.8 g에서 3.9 g까지 변이가 컸다. 상위엽은 엽 신의 길이가 50-70 cm, 엽폭은 3 cm이다. 7-8본의 분얼이 되고 초장 1-2 m, 이삭은 10-30 cm이었다. 1개의 이삭에서 25-30개 소지가 나와서 소수를 만든다고 하였다. 이삭의 형태 로 밀수, 개방수, 중간형수로 나누고 한 개의 이삭에서 결실영 과수는 2,000-5,000, 많은 것은 6,000개 달린다. 영과는 광택 이 있고, 길이 2.3-3.5 mm이고, 색은 회색, 적색, 황갈색, 그 리고 암갈색 등이다. 일본에서는 약 60품종이 구별되고 있지 만, 육종학적 품종개량은 거의 없는 실정이라고 하였다.

    사료용 피 16계통에 대한 유전적 특성으로 Fig. 2를 보면, E80는 피 (제주 채집), E13는 인도피 (미국원산, 미국 도입), E91는 열대피 (중국원산, 중국도입, 인도피의 선조종)로 크게 구분할 수 있다. 인도피의 경우 다른 계통들과 염기서열 변이 가 전혀 없었으며, 재래종 피는 제주재래피 등과 묶이는 그룹 과 제주수집 1, 3 등과 묶이는 그룹으로 크게 나눌 수 있으며 인도피에 비하여 종내 변이가 상당히 높은 것으로 나타나서 다양성 측면에서 재래종 피가 높은 것으로 판단되었다.

    사료용 피의 생산력 검정

    사료용 피 계통 16개에 대한 생산력 검정시험 결과, 평균 건물수량이 조생종 13.5 톤 ha-1, 중생종이 14.4 톤 ha-1, 그리 고 만생종이 17.9 톤 ha-1이었다 (Table 2). Jung et al. (2014)은 일반농경지에서 시험한 결과로서 21.3 톤 ha-1 이었 고, 대비작물인 수단그라스(Sprint)와 총체벼(목양)에 비해 각 각 8.3 톤 ha-1, 9.4 톤 ha-1 보다 많았다. 그리고 사료용 피 계통들의 건물수량은 최소 13.2 톤 ha-1에서 최대 21.1 톤 ha- 1의 범위를 보였다. 건물중 수량은 염농도가 0.2% 포장에서는 15.9 톤 ha-1이었으나 0.5%로 높은 포장에서는 11.7 톤 ha-1로 26.4% 감소한 것으로 보여 염농도가 사료용 피의 생육에 영 향이 있음을 알 수 있었다. 사료용 피는 출수전후에 수확하면 기호성도 좋고 청예 및 건초, 그리고 사일리지로도 적합하며, 출수전에 높게 예취하면 2회 재생되는 사료로도 이용할 수 있 지만 기계수확에서는 줄기가 피해를 입어 충분한 수량은 기대 할 수 없다고 하였다. 조·중생종은 8월 상순에, 만생종은 8월 중순에 예취하면 2회 수확도 가능할 수 있다. 수확적기는 유 수형성기부터 유수장 2 mm 신장기에 예취를 하는 것이 적당 하다고 하였다 (Snow Brand Seed Co., 2016).

    Hoshino & Watanabe (2012)는 사료용 피의 계통에 따라 파종후 출수까지의 일수가 60-80일까지 변동이 크고, 중만생 성 계통이 수량성은 좋고 잡초화의 위험이 없다고 하였으며, 또 양분흡수량은 질소가 10-25 kg, 인산은 1-3 kg, 그리고 칼 리가 30-50 kg 10a-1라고 하였다. 염해피해는 염분을 함유하고 있는 수분의 침투압에 의해 시듦현상이 일어나고 작물체내에 서 뿌리외부의 침투압이 높기 때문에 작물이 탈수현상이 일어 난다고 하였다. 작물의 생리기능 저하로 흡수된 염화나트륨에 의해 대사 및 동화기능이 저해를 받으며, 또 토양물리성의 악 화로 뿌리가 부패되는데 염수에 포함된 나트륨이온이 토양에 흡착되고, 토양입자가 분산해서 점토화한다고 하였다. 따라서 토양표면은 물과 공기가 침투하기 어렵고 환원상태가 되어 뿌 리의 활성이 저하된다고 하였다.

    사료용 피의 사료가치 분석

    16계통에 대한 사료가치를 보면 (Table 4), 조단백 함량은 염농도가 낮은 포장에서 12.3%이었고, 높은 포장에서는 11.3% 로 낮아지는 경향이었으며, ADF 함량은 염농도에 따른 변화 가 적었으나 NDF 함량 역시 ADF 함량과 비슷한 경향을 보 였다. 따라서 TDN 함량도 염농도가 낮은 포장이 60.5%로 염 농도가 높은 포장에 비해 조직의 경화되는 정도가 적어 작물 체가 연약한 이유로 사료적 가치는 높았던 것으로 판단된다.

    Jung et al. (2014)은 평균조단백 함량은 6.0%로서 대비작 물인 수단그라스(Sprint)에 비해 높았으나, 총체벼(목양)에 비 해서는 낮았다. 그리고 맥후작 사료용 피의 가치는 ADF함량 과 NDF함량에서 대비작물들에 비해 다소 높았으며 TDN함량 은 낮아 사료가치가 다소 떨어진다고 하였다. 사료용 피의 조 생계통은 단간, 단수장으로 수수형이고, 만생계통은 장간, 장 수장, 소수로 수중형의 경향이 있다고 하였다 (Hoshino & Watanabe, 2012). 만생계통은 일반적으로 생체중이 크기 때문 에 곡실은 식료로 경엽은 사료로서 이용하는데 적합한 것으로 판단되었다.

    토양 염농도별 식물체 부위별 당도를 보면 (Table 5), 줄기 보다는 잎이 0.2% 염농도에서는 1.0 brix, 0.5%에서는 1.1 brix가 높았다. IT153611계통이 10.1 brix로 가장 높았다. 염 농도보다는 염농도에 따른 생육 차이가 brix 차이를 가져오는 것으로 판단되었다.

    수량성이 양호한 계통과 염농도별 사료용 피의 프롤린, 총 페놀, 그리고 총플라보노이드 함량이 우수한 10계통을 선발하 여 분석하였다. 프롤린 함량 (Fig. 3)은 수량성이 우수한 계통 인 제주재래피 등이 인도 도입종보다 프롤린 함량이 높았고, 또 토양 염농도가 높은 포장에서 증가하는 경향이었다.

    또 염농도에 견디는 정도와 항산화 활성과의 관계를 알아보 고자 잎에서 총페놀 함량을 분석한 결과 (Fig. 4), 제주재래피 (316.0) > IT153575 (279.2) > IT228841 (276.8) > K213278 (267.1) > IT153610 (210.0) > IT153571 (191.1) 순으로 높 았다. 또 종실이 붉은 빛을 띤 피 유전자원을 선발하여 총플 라보노이드 함량을 분석결과는 제주수집-4 (362.5) > IT228841 (347.4) > 제주재래피 (321.1) > IT153611 (319.4) > IT153575 (306.1) > IT153610 (304.4) 순이었다.

    적 요

    간척지에서 사료용 피 계통들의 건물수량 및 사료가치를 구 명하고자 시험한 결과는 다음과 같다.

    • 1. 사료용 피 유전자원의 출수기는 7월 중순에 출수하는 계 통이 5개, 7월 중하순 3개, 7월 하순에 출수하는 계통은 8개 로 가장 많았으며 만생종일수록 수량성이 높은 경향이었다.

    • 2. 초장은 136-160 cm인 자원이 7개이었고 161 cm 이상의 장간종은 9개였으며 특히 초장이 181 cm 이상인 것도 1개 있었다. 개체당 경수는 10개 이하인 계통이 2개, 10-20개가 11개로 가장 많았으며 20개 이상인 계통도 3개 있었다.

    • 3. 생산력 검정시험 결과, 평균 건물수량이 조생종 13.5 톤 ha-1, 중생종이 14.4 톤 ha-1, 그리고 만생종이 17.9 톤 ha-1이 었다. 건물중 수량은 염농도가 0.2% 포장에서는 15.9 톤 ha-1 이었으나 0.5%로 높은 포장에서는 11.7 톤 ha-1로 26.4% 감 소한 것으로 보여 염농도가 사료용 피의 생육에 영향이 있음 을 알 수 있었다.

    • 4. 토양 염농도별 식물체 부위별 당도를 보면, 줄기보다는 잎이 0.2% 염농도에서는 1.0 brix, 0.5%에서는 1.1 brix가 높 았다. 프롤린 함량은 수량성이 우수한 계통의 함량이 높았고, 토양염농도가 높을수록 증가하는 경향이었다. 총페놀함량을 분 석한 결과, 제주재래피 (316.0) > IT153575 (279.2) > IT228841 (276.8) > K213278 (267.1) > IT153610 (210.0) > IT153571 (191.1) 순으로 높았다. 잎의 총플라보노이드 함 량은 제주수집-4 (362.5) > IT228841 (347.4) > 제주재래피 (321.1) > IT153611 (319.4) > IT153575 (306.1) > IT153610 (304.4) 순이었다.

    이상의 결과를 종합하여 보면, 제주재래피가 만생종이며 건 물수량도 가장 높고, 총페놀 함량도 높은 것으로 보아 간척지 에 가장 적합한 계통으로 판단되었다.

    ACKNOWLEDGEMENTS

    본 논문은 농촌진흥청 연구사업 (과제번호: PJ01192802)의 지원에 의해 이루어진 것임.

    Figure

    KSIA-29-189_F1.gif

    Variation in groundwater table level and groundwater salt content monitored by diver at the field in Saemangeum.

    KSIA-29-189_F2.gif

    Neighbor-joining line using ribosome DNA internal transcribed spacer1, 5.8S, internal transcribed spacer2. (up: E80, japanese barnyard grass, down: E13, indian barnyard grass, ←: ancestor of indian barnyard grass)

    KSIA-29-189_F3.gif

    Effect of different of salt content and line on the proline of barnyard millet at the reclaimed tidal land.

    KSIA-29-189_F4.gif

    Effect of different of line on the total phenol (left) and total flavonoid contents (right) of barnyard millet at the reclaimed tidal land.

    Table

    Soil chemical properties of the site before experiment.

    Effect of different of salt content and line on the growth and weight of barnyard millet at the reclaimed tidal land

    xMeans with the same letter are not significantly different at 0.05 probability level.

    Effect of different of line on the flag leaf, ear form, ear length, and shattering of grain of barnyard millet at the reclaimed tidal land

    Crude protein(CP), acid detergent fiber(ADF), neutal detergent fiber(NDF) and total digestable nutrinet(TDN) of different of salt content and line of barnyard millet at the reclaimed tidal land.

    xMeans with the same letter are not significantly different at 0.05 probability level.

    Effect of different of salt content and line on the brix of barnyard millet at the reclaimed tidal land

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