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ISSN : 1225-8504(Print)
ISSN : 2287-8165(Online)
Journal of the Korean Society of International Agricultue Vol.29 No.4 pp.439-444
DOI : https://doi.org/10.12719/KSIA.2017.29.4.439

Growth and Yield Characteristics of Sorghum(Sorghum Bicolor L. MOENCH) under Different Paddy-Upland Rotation Systems in Central Region of Korea

Young-Jung Kim, Seong-Tak Yoon
Collage of Bio-Resource Science, Dankook Univ., Cheonan 31116, Korea
Corresponding author : +82-41-550-3623styoon@dankook.ac.kr
20170826 20171118 20171213

Abstract

This study was performed to persue the optimal cropping system for the cultivation of upland crops on rice-paddy field. It was conducted at Anseong-si Gyeonggi province of Korea from 2013 to 2015. In order to investigate growth and yield characteristics of sorghum under different paddyupland rotation systems, varieties of Nampungchal, Moktaksusu, Aneunbangisusu and Hwanggeumchal were examined. Four paddy-upland rotation systems of upland (1 year)-rice paddy (1 year)-upland (1 year), rice paddy (1 year)-rice paddy (1 year)-upland (1 year), rice paddy (1 year)-upland (1 year)-upland (1 year) and upland (1 year)-upland (1 year)-upland (1 year) systems were tested. The pH of upland (1 year)-upland (1 year)-upland (1 year) system exhibited the highest (pH 6.68), showing a tendency that the longer the upland years, the higher the soil pH. Among four paddy-upland rotation systems, the higher exchangeable Ca was obtained from upland (1 year)-upland (1 year)-upland (1 year) system (5.03 cmol+/kg), showing a tendency that the longer the upland years, the higher the exchangeable Ca. Upland (1 year)-upland (1 year)-upland (1 year) system exhibited the shortest days from seeding to heading (68 days) among four paddy-upland rotation systems and Hwanggeumchal showed the shortest days from seeding to heading (62 days) among four varieties. In the average of culm length and ear length, there was no significance between four paddy-upland rotation systems, but Moktaksusu (151.7 cm in culm length) and Aneunbangisusu (27.4 cm in ear length) exhibited the highest culm length and ear length respectively. The highest grains per ear was obtained from upland (1 year)-upland (1 year)- upland (1 year) system (1,068 grains) among four paddy-upland rotation systems and Nampungchal (1,107 grains) among four varieties. In average yield per 10a among four rotation systems, rice paddy (1 year)-upland (1 year)-upland (1 year) system produced the highest yield (221.2 kg/10a).


중부지역의 답전윤환 형태에 따른 수수의 생육 및 수량 특성

김 영중, 윤성탁
단국대학교 생명자원과학대학 식량생명공학과

초록


    Korea Institute of Planning and Evaluation for Technology in Food, Agriculture, Forestry and Fisheries
    316032-5

    수수(Sorghum Bicolor L. MOENCH)는 각종 광물질 미량원 소들이 많이 포함되어 있어 모세혈관을 튼튼하게 하고 콜레스 테롤 함량을 낮추어 주는 약리작용으로 심혈관계 질환에 효과 가 있는 것으로 알려져 있다(Kim and Lee, 2006). 최근 쌀은 생산기술의 발전과 2010년에 1인당 72.8 kg이었던 쌀소비량이 2014년 65.1 kg으로 감소함으로(Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs, Statistics, 2015) 재고량이 증가하여 저장관리에 고심하는 구조적 공급과잉 상태가 지속되고 있 다. 이에 반하여 밭작물은 경제성장에 따라 건강에 대한 관 심이 높아지면서 잡곡의 영양 가치와 기능성에 대한 중요성 이 증가하고 있으며, 소비자들의 관심이 높아지면서 수요가 증가하고 있다(2000년 3.5 kg/1인, 2014년 4.1 kg/1인, Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs, Statistics, 2015, 2015).

    답전윤환은 논을 이용하여 벼와 밭작물을 윤환하여 재배하 는 농경지 고도이용 기술형태이다. 방글라데시, 중국, 인도, 네 팔, 파키스탄과 같은 남부, 동부 아시아 국가에서 가장 중요한 재배방법으로 이용되어 왔다(Timsina et al., 2001). 답전윤환에 대한 서구권 국가들의 연구는 흔치 않지만, 일본에서는 1947 년부터 많은 연구가 추진되었다(Yoo et al., 1995), 답전윤환은 잡초방제, 양분이용율 증대, 병충해 제어 이외에도 토양의 투 수성 및 통기성 증가, 입단형성, 유기물 분해 증가, 염류집적 및 토양의 산성화 억제 등의 효과가 있다(Kim et al., 1995(a), Kim et al., 1995(b), Kim et al., 1993, Ahn et al., 1992, Huang et al., 1995). 또한 논 및 밭의 연속된 재 배에 따른 자연재해의 위험성 분산을 통한 농업경영의 안정성 확보 등 많은 장점이 있다.

    따라서 본 시험은 수수의 답전윤환 재배 기술를 위한 기초 자료를 확립하고자 하였으며, 또한 논에서의 수수 재배면적 확 대와 식량위기에 대응할 수 있는 국내 수수의 안정적 생산체 제 마련을 위하여 본 시험을 수행하였다.

    재료 및 방법

    본 시험은 2013~2015년 3년간 경기도 안성시 공도읍에 위 치한 식양질 논토양에서 수행하였다. 시험구는 논으로 사용되 어온 숙답을 밭으로 전환 후 3년간(2013~2015년) 밭1년-논1년 -밭1년, 논1년-논1년-밭1년, 논1년-밭1년-밭1년 및 밭1년-밭1년 -밭1년 4개의 처리구로 하여 토양 및 생육·수량의 변화를 조사 분석하였다. 시험품종은 농촌진흥청 국립식량과학원 남부작물 부와 농업기술실용화 재단에서 분양받은 남풍찰, 황금찰, 목탁 수수, 앉은뱅이수수를 사용하였다. 파종은 5월 23일 72구 트 레이(영농사)에 파종한 후 15일간 육묘한 묘를 6월 7일 포장 에 정식하였다. 시험구 배치는 난괴법 3반복으로 하였다. 재식 거리는 70 cm × 주간 20 cm로 하였으며, 시비는 전량 기비로 N-P2O5-K2O (15-5-15 kg/10a)를 각각 살포하였다. 토양분석은 5월 20일 경 3개년에 걸쳐 시료 채취하여 농촌진흥청 농업과 학기술 연구조사분석기준에 준하여 실시하였다. 기타 재배방 법은 농촌진흥청 표준재배법에 준하였다. 출수기 및 성숙기는 50%가 각각 출수·성숙한 시기로 하였다. 생육특성은 수확기에 포장에서 각 품종들을 수확하여 간장, 수장, 포기당 지하부 건 물중을 조사하였다. 수량특성으로는 포기당 이삭수, 1수립수를 조사하였으며, 천립중은 열풍건조기를 사용하여 온도 60°C에 서 72시간동안 건조 후 측정하였고, 10a 당 수량을 조사하였 다. 기타 재배 관리 및 조사는 농촌진흥청의 기준과 조사방법 에 준하여 실시하였다. 수집된 자료의 통계분석은 SAS 9.2를 이용하여 분석하였다.

    결과 및 고찰

    윤환체계에 따른 토양의 화학적 특성

    윤환재배 3년 후 2015년 측정한 토양 pH는 윤환체계에 따 라 논으로부터 밭1년-논1년-밭1년 윤환체계가 pH 6.32, 논1년 -논1년-밭1년 체계 pH 6.02, 논1년-밭1년-밭1년 체계 pH 6.42, 그리고 밭1년-밭1년-밭1년 체계 pH 6.68로 논으로부터 밭 윤환 연수가 길어질수록 pH가 높아지는 경향이었다. Kim et al. (1991)의 연구결과에 따르면 답전윤환을 실시한 토양의 pH는 벼 연작재배에서는 연차간의 변화가 없었지만, 답전윤환 함으로써 높아지는 경향을 보였다. 윤환체계간 EC는 통계적 유의성은 없었다(Table 1). Ahn et al. (1992)은 논의 밭윤환 시 토양유기물의 분해가 논보다 훨씬 촉진되기 때문에 논과 같은 토양유기물 수준 유지가 어려울 것으로 판단하였고, Motschenbacher et al. (2011)은 토양 유기물 분해는 통기성이 우수한 토양보다 침수토양에서 일반적으로 느리다고 하였으 며, 결과적으로 호기성조건과 혐기성조건 사이의 잦은 순환에 서 토양유기물 분해가 빠르다고 하였다. 또한 Yoo et al. (1995)도 답전윤환에 의한 탈수, 건습, 산화상태에서 유기물 분 해가 촉진되어진다고 하였다. 본 연구는 논에서 밭으로 전환 한지 1년차인 토양에서 유기물 함량이 높았고, 후에 낮아지는 경향을 보여 위의 연구 결과와 유사하였다(Table 1).

    윤환체계별 답전윤환 및 작부체계에 따라 Ahn et al.(1993) 은 논벼 연작구, 매년 윤환구(감자-배추윤작1년, 논벼1년), 2년 윤환구(감자-배추윤작2년, 논벼1년, 밭윤환구(콩연작) 4개 처리 를 하여 비교한 결과 토양 중 유효인산은 벼연속재배구에서는 유효인산 감소가 없었으며, 윤환구간에서는 밭윤환구> 2년윤 환구> 매년윤환구 순으로 감소되었다. 이는 본 시험 결과와 차이가 있으나, 이는 토양환경 및 작물 간 차이로 생각된다.

    치환성 양이온 K 및 Mg은 4개 윤환체계별 유의성이 없었고, Ca는 논으로부터 밭1년-밭1년-밭1년 윤환체계 5.03 cmol+/kg, 논 1년-밭1년-밭1년 윤환체계 4.27 cmol+/kg, 논으로부터 밭1년-논 1년-밭1년 윤환체계 4.00 cmol+/kg, 논1년-논1년-밭1년 윤환체 계 3.93 cmol+/kg으로 논으로부터 밭 재배 연수가 길어질수록 높아졌다(Table 1). 본 시험과 유사한 결과로 Yoo et al. (1995)은 석회함량 변화는 벼연작구에서는 시험 전 수준으로 유지되었으며, 2모작구나 윤환구에서는 증가하였으며, 3년 윤 환구 등 밭으로의 윤환기간이 길수록 증가폭이 컸다.

    윤환체계에 따른 생육 및 수량특성

    출수소요일은 논으로부터 밭1년-밭1년-밭1년 윤환체계에서 68일로 가장 빨랐으며, 논1년-논1년-밭1년 윤환체계와 논1년- 밭1년-밭1년 윤환체계는 70일이었으며, 논으로부터 밭1년-논1 년-밭1년 윤환체계는 71일이었다. 품종에 따른 출수소요일은 황금찰이 62일로 가장 빨랐으며, 앉은뱅이수수(72일), 목탁수 수(72일), 남풍찰(73일) 순이었다. 품종별 윤환체계에 따른 출 수소요일은 남풍찰은 논으로부터 밭1년-밭1년-밭1년 윤환체계 와 논1년-논1년-밭1년 윤환체계에서 71일로 빨랐으며, 논1년- 밭1년-밭1년 윤환체계에서 73일이었고, 논으로부터 밭1년-논1 년-밭1년 윤환체계는 75일이었다. 황금찰은 논으로부터 밭1년 -밭1년-밭1년 윤환체계에서 59일으로 가장 빨랐으며, 논1년-밭 1년-밭1년 윤환체계와 논으로부터 밭1년-논1년-밭1년 윤환체계 에서 63일이었으며, 논1년-논1년-밭1년 윤환체계에서 64일이 었다(Table 2). 출수소요일은 윤환체계에 따라서 큰 차이를 보 이지는 않았으나, 품종에 따라 논으로부터 밭1년-밭1년-밭1년 체계의 논으로부터 밭으로의 윤환년수가 길수록 출수소요일이 빠른 경향이었다. Agbag et al.(2001)은 토양 습윤스트레스가 되면 뿌리활착이 지연되어 출수소요일이 길어진다고 하였는 데, 본 시험에서도 논으로부터 밭1년-밭1년-밭1년 윤환체계에 서 가장 빨랐다.

    품종에 따른 성숙소요일은 앉은뱅이수수가 115일로 가장 빨 랐으며, 황금찰(117일), 목탁수수(117일), 남풍찰(118일) 순이었 다(Table 2).

    간장은 4개 윤환체계간 유의성이 인정되지 않았으며, 품종 에 따른 간장은 목탁수수(151.7 cm)가 가장 컸으며 남풍찰 (140.5 cm), 앉은뱅이수수(139.1 cm), 황금찰(132.6 cm) 순이었 다(Table 2).

    수장도 4개 윤환체계간 유의성이 인정되지 않았으며, 품 종에 따른 수장은 앉은뱅이(27.4 cm)가 가장 컸으며, 목탁수 수(26.7 cm), 남풍찰(25.9 cm), 황금찰(25.4 cm) 순이었다. 품종별 윤환체계에 따른 수장은 남풍찰의 경우 논1년-밭1년 -밭1년 윤환체계에서 27 cm로 가장 컸으며, 그 다음으로 논 으로부터 밭1년-논1년-밭1년 윤환체계에서 26 cm, 논1년-논 1년-밭1년 윤환체계 25.7 cm, 논으로부터 밭1년-밭1년-밭1년 윤환체계 24.8 cm 순이었다. 목탁수수는 논1년-밭1년-밭1년 윤환체계에서 27.9 cm으로 가장 컸으며, 그 다음으로 논으 로부터 밭1년-논1년-밭1년 윤환체계 26.5 cm 그리고 논으로 부터 밭1년-밭1년-밭1년 윤환체계 26.2 cm, 논1년-논1년-밭 1년 윤환체계 26.1 cm 순이었다. 앉은뱅이수수는 논으로부 터 밭1년-밭1년-밭1년 윤환체계에서 33.0 cm으로 가장 컸으 며, 그 다음으로 논1년-밭1년-밭1년 윤환체계 27.2 cm 이었 으며, 논1년-논1년-밭1년 윤환체계와 논으로부터 밭1년-논1 년-밭1년 윤환체계는 24.8 cm로 같았다. 황금찰은 논1년-밭 1년-밭1년 윤환체계에서 25.8 cm으로 가장 컸으며, 다른 윤 환체계는 25.3 cm으로 같았다(Table 2). 상기의 결과를 보 면 수장의 경우 품종 간 남풍찰, 목탁수수 그리고 황금찰은 논1년-논1년-밭1년 윤환체계에서 가장 수장이 길었으나, 앉 은뱅이수수는 밭1년-밭1년-밭1년 윤환체계에서 가장 길어, 윤환체계에 따라 반응이 다름을 알 수 있었다.

    수당립수는 논으로부터 밭1년-밭1년-밭1년 윤환체계에서 1,068개, 논1년-밭1년-밭1년 윤환체계 1,054개, 논1년-논1년-밭 1년 윤환체계 1,040개 이었으며, 논으로부터 밭1년-논1년-밭1 년 윤환체계에서 911개로 가장 적었다. 품종별 수당립수는 남 풍찰(1,107개)이 가장 많았으며, 앉은뱅이수수(1,048개), 목탁 수수(993개), 황금찰(952개) 순이었다. 1000립중은 4개 윤환체 계간, 품종간에 유의성이 인정되지 않았다(Table 3).

    수량은 논1년-밭1년-밭1년 윤환체계에서 212.9 kg/10a로 가장 높았으며, 논으로부터 밭1년-밭1년-밭1년 윤환체계 205.7 kg/10a, 논1년-논1년-밭1년 윤환체계 203.3 kg/10a, 논으로부터 밭1년-논1년-밭1년 윤환체계 187.1 kg/10a 순이 었다. 상기의 결과로 보면 수수는 논으로부터 밭윤환 후 2 년차가 최고수량 주기로 판단된다. 수수는 아니지만, 대두에 있어 답전윤환에서 작부유형별 년차 간 대두수량의 변화는 논으로부터 윤환 후 첫해에는 밭윤환구에서 모두 감수하였 지만, 2년차 이후에는 밭윤환구에서 재배연수가 경과할수록 증가하였다고 하였다(Park et al., 1993)는 결과와 밭윤환기 간이 길수록 감수되었다는 결과(Youn et al., 1992), 그리 고 또한 율무의 생육 및 수량은 수도작 후 밭윤환 첫해의 율무수량은 10a 당 298 kg으로 가장 높았으며, 2년 연작에 서 238 kg으로 18~20% 감수되어 율무의 경우 밭윤환 시 연작기간이 길어질수록 감수되는 경향이었다(Kim et al., 1993)는 결과가 혼재하였다. 본 시험의 수수의 경우는 논으 로부터 밭윤환 후 2년이 가장 높은 수량을 나타내었다. 상 기의 결과를 종합해 보면 답전윤환에 있어서 윤환년수에 따 른 작물수량은 연구자에 따라, 작부체계에 따라, 작물 종에 따라서, 환경조건 그리고 시비관리 등 재배기술에 따라 차 이가 있을 것으로 판단된다. Yoon et al. (2014)은 답전윤 환에 있어서 작황을 보면 여러 가지 환경요인들 중에서도 논을 밭으로 윤환했을 시 밭작물재배에 있어서 배수조건이 가장 큰 영향을 미쳤으며, 밭작물의 습해는 단순히 토양수 분의 과잉이 직접적인 원인이 아니고 토양 중의 통기부족 (Lee et al., 1994)으로 인한 유해물질의 발생(Crawford 1997;, Salisbury, 1992) 등 뿌리의 활력감퇴에 의한 생육쇠 퇴에 의한 수량감소가 크다고 하였다.

    품종별 수량은 남풍찰(221.4 kg/10a)이 가장 높았으며, 앉은 뱅이수수(204 kg/10a), 목탁수수(201.2 kg/10a), 황금찰(183.6 kg/10a) 순이었다. 품종별 윤환체계에 따른 수량은 유의성이 인정되지 않았다.

    결 론

    답전윤환체계에 따른 수수의 생육 및 수량특성의 결과 논1 년-밭1년-밭1년 윤환체계 수량이 가장 높았으며, 다음은 밭1년 -밭1년-밭1년 윤환체계에서 수량이 높았다. 이는 논상태로부터 밭상태로 윤환한 첫해에는 일반적으로 밭토양에 비해서 투수 성이 불량하여 생육초기에 습해가 발생하고, 2년차부터는 입 단구조가 생성되고 밭토양화가 증진됨으로서 습해가 감소하기 때문일 것으로 생각된다(Park et al., 1991).

    본 시험에서는 4개 윤환체계 중 논1년-밭1년-밭1년 윤환체 계가 212.9 kg/10a으로 수량이 가장 많았으며, 이에 비해 논으 로부터 밭1년-밭1년-밭1년 윤환체계 96.6%(205.7 kg/10a), 논1 년-논1년-밭1년 윤환체계 95.5%(203.3 kg/10a)이었으며, 밭1년 -논1년-밭1년 윤환체계에서는 87.9%(187.19 kg/10a)로 가장 낮 았다. 수수의 경우는 논으로부터 밭윤환 후 2년이 가장 수량 은 높아 답전윤환 주기를 2~3년이 적합할 것으로 판단된다. Kono et al. (1988)은 주요 작물의 습해처리 평가를 통해서 내습성 정도를 4개 군으로 분류하였고, 내습에 가장 강한 작 물은 밭벼와 율무이며, 두 번째로 강한 작물은 손가락 조와 피 이었으며, 세 번째로는 진주조, 기장, 수수 등이었고, 가장 습해에 약한 작물은 옥수수, 조 등이라고 보고하였던 바, 수수 는 비교적 답전윤환체계 적합한 것으로 판단되며, 재배시 습 해회피를 위해서는 고휴재배가 필요할 것으로 판단된다.

    답전윤환에 적합한 수수품종으로는 남풍찰, 목탁수수, 황금 찰 4품종 중 논으로부터 윤환 첫해에도 수량이 높았고, 4개 윤작체계 평균 수량도 221.4 kg/10a으로 타 품종에 비해 수량 이 높은 남풍찰로 판단된다.

    적 요

    답전윤환체계에 따른 수수의 생육 및 수량특성 변화를 구명 하기 위하여 밭1년-논1년-밭1년, 논1년-논1년-밭1년, 논1년-밭 1년-밭1년 및 밭1년-밭1년-밭1년 4개 윤환체계를 처리하였다. 시험품종은 남풍찰, 목탁수수, 앉은뱅이수수 및 황금찰 4품종 을 사용하여 2013-2015년 3년간 실시한 시험결과, 윤환재배 3 년 후 토양 pH는 밭1년-밭1년-밭1년 체계 pH 6.68로 논으로 부터 밭 윤환 연수가 길어질수록 pH가 높아지는 경향이었다. 치환성 양이온 K 및 Mg은 4개 윤환체계별 유의성이 없었고, Ca는 논으로부터 밭1년-밭1년-밭1년 윤환체계 5.03 cmol+/kg 로 논으로부터 밭 재배 연수가 길어질수록 높아졌다. 출수소 요일은 논으로부터 밭1년-밭1년-밭1년 윤환체계에서 68일로 가장 빨랐으며, 품종에 따른 출수소요일은 황금찰이 62일로 가 장 빨랐다. 간장 및 수장은 4개 윤환체계간 유의성이 인정되 지 않았으며, 품종에 따른 간장은 목탁수수(151.7 cm)가, 수장 은 앉은뱅이수수(27.4 cm)가 가장 컸다. 수당립수는 논으로부 터 밭1년-밭1년-밭1년 윤환체계에서 1,068개로 가장 많았으며, 품종별 수당립수는 남풍찰(1,107개)이 가장 많았다. 수량은 논 1년-밭1년-밭1년 윤환체계에서 212.9 kg/10a로 가장 높았으며, 품종별 수량은 남풍찰(221.4 kg/10a)이 가장 높았다. 품종별 윤 환체계에 따른 수량은 유의성이 인정되지 않았다.

    ACKNOWLEDGMENTS

    본 논문은 농림수산식품기술기획평가원 연구사업 (과제번호 : 316032-5)의 지원에 의해 수행되었다.

    Figure

    Table

    Chemical characteristics of soil by paddy-upland rotation system (2015)

    zP = Paddy rice, U = Upland
    yNS : Non-significant at 0.05 probability level.

    Growth characteristics of sorghum by paddy-upland rotation system (2015)

    zP = Paddy rice, U = Upland
    y*, **, *** : Significant at p = 0.05, 0.01, or 0.001, respectively;
    xNS : Non-significant at 0.05 probability level.

    Yield characteristics of sorghum by paddy-upland rotation system (2015)

    zP = Paddy rice, U = Upland
    yNS : Non-significant at 0.05 probability level.

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