우리나라는 평균기온이 7월 하순~8월 상순에 가장 높고 1월 중순~하순에 가장 낮은 온대지역으로, 벼 재배기간 중 기온의 변 화 폭이 크다. 이와 같은 기온 특성 때문에 벼 재배시기의 결정이 생육과 수량 및 품질에 중요한데, 쌀 품질 향상을 위한 지대와 지 역 및 출수생태형에 따라 표준 이앙적기가 제시되어 있다(Rural Development Administration, 2015).

벼 알곡의 탄수화물 축적은 출수기에 벼 식물체에 저장되어 있 던 탄수화물의 전류에 의하여 26%가 이루어지고, 나머지 74%는 출수 후의 광합성에 의하여 이루어진다는 연구 결과로(Cock & Yoshida, 1972), 등숙기가 종실의 탄수화물 축적에 더 큰 영향을 미친다는 사실이 밝혀졌다. Yang et al.(2008) 또한 이앙~출수기보 다 출수기~성숙기의 기상이 쌀수량에 결정적인 영향을 미친다고 보고하였다. 위의 보고들은 벼 재배시기가 등숙기간 중 적합한 환 경의 조성을 우선 고려하여 결정되어야 한다는 것을 의미한다.

벼 등숙기간 중 온도의 영향에 대한 연구 결과도 많이 보고되 었는데, Kim(1983)은 자포니카 벼 품종의 등숙적온은 평균 22°C (주/야 26/18°C)라고 하였으며, Choi et al.(2011)은 식미 향상을 위한 출수 후 30일간 평균기온이 22.2°C라고 보고하였다. 최근 Yang et al.(2015)은 등숙비율은 출수 후 40일간 22.6°C에서 가 장 높았던 반면, 완전미 비율과 완전미 수량 및 토요 식미값과 같은 품질 특성은 그보다 낮은 온도에서 향상되어, 품질 향상을 위한 등숙기 적온이 수량 향상을 위한 적온보다 낮을 가능성을 제기하였다. 또한 우리나라 고품질 벼의 완전미 수량은 품종간 변 이보다 지역간 변이가 더 크며(Yang et al., 2016), 완전미 비율 보다 쌀수량과 상관관계가 더 밀접하다고 보고된 바 있다(Yang et al., 2016; Yang et al., 2017).

벼 재배시기에 대한 연구 결과로, 쌀 품질 향상을 위한 지대별 이앙적기(Choi et al., 1990; Lee et al., 2005; Lee et al., 2012a), 특정한 품종에 대한 이앙적기(Choi et al., 2008; Kim et al., 2015; Yang et al., 2017), 수확적기(Chae & Jun, 2002; Kim et al., 2005)에 대한 보고들이 있다. 이들 재배시기 에 관한 연구 보고들은 쌀 품질 향상을 위한 등숙기간 중의 적합 환경 조성을 기본으로 한다고 볼 수 있다.

세계 평균에 비해 우리나라는 온난화가 빠르게 진행되어 왔 으며, 미래에도 그럴 것으로 전망된다(National Institute of Meteorology Research, 2009; 2011). 최근에는 벼에 대한 기후 온난화의 영향과 대책에 대한 연구결과도 많이 보고되고 있다. Lee et al.(2012b)은 1981~2010년보다 기온이 1°C 상승하면 벼 수량이 6.7~10.6% 감소한다고 평가하였으며, 재배시기를 현재의 기준으로 둔 경우에 비하여 최적 파종기를 기준으로 조절하면 출 수 전 온도가 상승하여 생육기간이 단축되는 것으로 분석하였다 (Lee et al., 2011). 그러나 온난화에 의한 수량 감소와 품질 저 하를 최소화하기 위해서는 수량과 품질에 큰 영향을 미치는 등숙 기간이 적온에서 경과하도록 재배시기를 늦추는 것이 유리하다고 보고되었다(Yang et al., 2013; Yang et al., 2007). 이와 같은 온난화의 부정적 영향 최소화를 위한 재배시기의 조절 또한 등숙 적온 부여에 초점이 맞춰져 있다.

하이아미는 쌀 단백질 함량이 낮고 식미가 매우 우수한 중생종 고품질 벼 품종으로 중부 평야지에 적합하며 반왜생으로 도복에 도 강한 특성을 갖는다(Hong et al., 2011). 중부 평야지에서 중 생종 벼 품종의 이앙적기는 5월 27일~6월 2일로 제시되어 있는 데(Rural Development Administration, 2015), 이는 2000년대 초반에 전국에 걸쳐 수행된 연구결과를 토대로 하고 있다. 따라 서 본 연구는 최근의 변화된 기상 여건에서 중부 평야지에 중생 종 벼 하이아미를 재배할 때, 이앙시기에 따른 출수기의 변화와 출수 전후의 기상 및 수량특성을 알아보고, 적절한 재배시기를 제 안하기 위하여 수행하였다.

재료 및 방법

시험장소, 품종 및 처리

본 연구는 중부지역 평야지에 위치한 국립식량과학원 중부작물 부 벼 재배시험 포장(수원, 37°27'N, 126°99'E, 해발 34m)에서 중생종 고품질 벼 품종인 ‘하이아미’를 이용하여 2013~2015년 3 년간 수행하였다. 기계이앙 시기는 5월 10일부터 6월 24일까지 15일 간격으로 4회 처리하였으며, 시험구는 난괴법 3반복으로 배 치하였다.

재배방법

시험 1년차에는 품종육성 부서에서 시험용 종자를 분양받아 사 용하였으며, 2년차와 3년차에는 전년도 시험포장에서 수확한 종 자를 이용하였다. 수확한 종자를 선종하여 충실한 종자를 가려내 고 충분히 건조한 후 육묘상자당 130g을 측정하여 미리 준비하 였다. 키다리병 등의 종자 전염병을 방제하기 위하여 준비한 종 자를 파종 3일 전 30°C의 이프코나졸 8% 액상 수화제 500배액 에 48시간 침지한 직후, 같은 온도의 플루디옥소닐 10% 종자처 리 액상 수화제 1,000배액에 24시간 침지 소독하였다. 육묘는 중 묘 산파육묘 방법에 따랐다. 소독된 종자를 육묘상자에 파종 후 전열육묘기에서 30°C로 48시간 출아하였다. 출아 후 온실의 그늘 에서 24시간 녹화하였으며, 다음 날 못자리에 치상하고 보온을 위 해 부직포를 피복하였다. 이후 모의 경화를 위해 이앙 7~10일 전 에 부직포를 제거하였다. 시험포장은 이앙 6일 전 관개하고 기비 를 시용한 후 로타리·정지하였다. 다음날 이앙 전 제초제 (benzobicyclon, thiobencarb 혼합제)를 표준량 살포하였으며, 제초 제의 효과가 유지되도록 담수심을 5 cm 이상으로 깊게 유지하였 다. 이앙 당일 시험포장을 배수하고 3.3 m²당 80주에 맞추어 기 계이앙하였다. 시비량은 고품질 쌀 생산을 위한 표준 방법에 따 라 10a당 질소 9, 인산 4.5, 칼리 5.7 kg으로 하였다. 질소는 기 비-분얼비-수비를 50-20-30%로, 칼리는 기비-수비를 70-30%로 분 시하였으며, 인산은 100% 기비로 시용하였다. 이앙 후 시험포장 을 5 cm 정도의 담수심으로 유지하였고, 분얼성기에 5~7일간 중 간낙수하였다. 이후에는 담수상태로 유지하였으며, 출수 후 40일 정도에 완전낙수하였다.

기상자료 및 수량 관련 특성 조사

각 이앙시기별로 출수기를 조사하고 기상청에서 수집한 수원 지역의 기상자료를 이용하여 이앙기~출수기, 출수 후 1일~40일의 평균기온과 일조시간을 산출하였다. 출수 후 20일에 반복당 20포 기의 수수를 조사하고 m²당 수수로 환산하였다. 이앙시기별로 출 수 후 적산온도가 1,100~1,200°C에 도달한 시기인 9월 25일~10 월 31일 사이에 수수의 평균값에 해당하는 5주를 채취한 후 수 선하여 총립수와 등숙립수를 구하고, 수당영화수와 등숙비율로 환 산하였다. 동일한 시기에 반복당 120포기를 수확하여 탈곡·건조한 후 정조의 무게와 수분함량을 측정하여 14% 수분 상태의 정조수 량을 산출하였다. 정조 시료 중 1 kg을 분리한 후 제현하여 현미 수량을 계산하고, 이에 0.92를 곱하여 10a당 쌀수량으로 환산하 였다. 현미 시료 중 일부를 채취하여 현미천립중을 조사하였으며, 또 다른 일부를 채취한 후 Grain inspector (Cervitec TM1625, FOSS, Sweden)를 이용하여 완전립 비율을 조사하고 이를 쌀수량 에 대입하여 완전미 수량을 구하였다.

시험성적 분석

출수기, 출수 소요일수 및 출수기 전후의 기상과 수량 관련 특 성은 최소유의차 검정법에 따라 이앙시기 사이의 차이를 비교하 였다. 이앙시기와 시험연차가 출수기와 출수 전후의 기상에 미치 는 영향을 분석하기 위하여 이앙시기를 처리로, 시험연차를 반복 으로 하여 분산분석하였으며, 이 두 요인의 유의성과 F-value로 영향의 정도를 평가하였다. 출수 전후의 기상과 벼 생육 특성의 관계는 상관분석을 통하여 검정하였다.

결과 및 고찰

하이아미의 3년 평균 출수기는 5월 10일 이앙에서 8월 10일, 6월 24일 이앙에서 8월 31일이었으며, 이앙시기가 늦어짐에 따 라 출수소요일수는 짧아졌다(Table 1). 이앙이 늦어짐에 따라 이 앙기~출수기의 일 평균기온은 높아지는 경향이었으나, 적산온도 와 일 평균 일조시간은 반대의 경향을 보였다. 그러나 출수 후 40일간은 이앙이 늦어질수록 일 평균기온이 낮아지고, 일 평균 일조시간은 길어지는 추세를 나타내었다. 이러한 결과는 기온은 이앙이 늦어짐에 따라 상승하다 낮아지고, 강우량은 여름철에 증 가하였다가 가을이 되면서 적어지는 우리나라의 전형적인 기상 특성에 기인되는 현상으로, Yang et al.(2017)의 결과와 같은 경향이었다.

출수 전후의 기온과 일조시간에 대한 이앙시기와 시험연도의 변이를 비교한 결과는 Table 2와 같다. 출수 전의 일 평균기온과 적산온도는 이앙시기에 따른 변이가 시험연차간 변이보다 월등하 게 컸으나, 일 평균 일조시간은 이앙시기보다 연차에 따른 변이 정도가 더 컸고 적산일조시간의 변이는 상대적으로 차이가 적었 다. 출수 후 40일간의 일 평균기온은 이앙시기에 따른 변이가 컸 고 일조시간은 시험연차간 변이가 더 커서, 출수 전의 기상에 대 한 변이 정도와 비슷한 양상이었다. 이 결과는 일 평균기온은 이 앙시기에 따라 비교적 일정하게 변화하는 반면, 일 평균 일조시 간은 이앙시기 변동에 따라 불규칙하게 변화한다는 것을 의미한 다. 이것은 Fig. 1과 같이 이앙 후 날짜 경과에 따라 기온은 연 차간 변이가 적고 일정하게 변화하는 반면, 일조시간은 연차간 변 이가 매우 크기 때문이다. 이는 기온에 따른 벼 생육반응 결과는 재배기술에 비교적 쉽게 반영하여 적용할 수 있으나, 일조시간에 따른 벼 생육반응 결과는 재배관리에 적용하기 어렵다는 것을 의 미한다.

3년 성적을 모두 합하였을 때, 출수소요일수는 이앙시기 지연 에 의해 일 평균기온이 높아짐에 따라 고도로 유의하게 직선적으 로 짧아졌다(Fig. 2). 이 관계를 연도에 따라 구분해 보면, 2013 년은 직선적인 관계를 보인 반면, 2014년과 2015년은 2차 곡선 형태를 보였고, 특히 2014년은 일 평균기온 상승에 따라 출수소 요일수의 단축 정도가 컸다. 2014년은 출수 전 평균기온이 2013 년과 2015년에 비해 낮았고(Fig. 1), 출수 전 동일 온도에서 비 교하면 이앙시기가 늦어지는 효과가 나타났다. 따라서 2014년에 출수 전 평균기온 증가에 따른 출수소요일수의 감소 정도가 다른 해보다 컸던 현상은 저온에 의한 이앙시기 지연 효과 때문에 일 장이 짧아지고 그에 따라 출수가 촉진되었기 때문인 것으로 분석 된다. 벼의 출수는 고온과 단일에 의해 촉진된다고 알려져 있다 (Yoshida, 1981). 본 연구는 포장에서 이앙기를 조절하여 수행하 였으므로, 출수기의 변화는 온도와 일장의 영향을 모두 받는 조 건이었다. 그러므로 출수 전 평균기온이 같은 처리에서 나타나는 출수기의 차이는 일장의 효과, 일장이 같은 처리에서 생기는 출 수기의 차이는 온도의 효과라고 추정할 수 있다. 출수 전 평균기 온이 24.7°C로 같았던 2014년 6월 9일 이앙과 2015년 5월 25 일 이앙을 비교하면 출수소요일수는 2014년 6월 9일 이앙에서 짧았는데(Fig. 2), 이는 늦은 이앙에서 단일에 의해 출수가 촉진 된 효과라 할 수 있으며, 이전의 보고와 같은 결과이다. 그러나 동일 이앙시기에서 연차간 출수기를 비교해 보면, 출수 전 평균 기온이 높았다고 해서 출수소요일수가 모두 짧아지는 것은 아니 었다. 5월 10일 이앙에서 출수 전 평균기온은 2013년이 가장 높 았으나, 출수소요일수는 가장 길었다. 5월 25일, 6월 9일, 6월 24일 이앙 각각에서 2014년과 2015년을 비교해 보면, 출수 전 평균기온은 2014년보다 2015년에 높았지만, 출수소요일수는 같았 다. 이 비교에서는 각 이앙시기별로 이앙기와 출수기가 동일하였 으므로, 일장의 차이가 없었고 따라서 출수에 대한 일장의 영향 은 배제되었다고 볼 수 있다. 일정 범위 내에서는 온도가 높을수 록 출수가 촉진된다는 이전의 보고(Yoshida, 1981)에 따르면, 위 의 비교에서는 출수 전 평균기온이 낮았던 2014년보다 높았던 2015년에 출수가 빨라야 하지만, 결과는 그렇지 않았다. 본 연구 에서는 한 개의 품종을 이용하였고 각 이앙시기에 대하여 동일한 재배방법을 적용하였으므로, 같은 이앙시기에서 출수기의 연차간 변이는 유전적, 재배적 원인에 의한 것은 아니었다고 볼 수 있 다. 따라서 환경 요인을 원인으로 볼 수는 있겠으나, 이를 정확하 게 밝히기 위해서는 면밀한 추가 검토가 이루어져야 할 것으로 생각된다.

벼의 수량은 단위 면적당 수수, 수당영화수, 등숙비율, 천립 중의 수량구성 4요소에 의하여 결정된다(Yoshida, 1981). 이들 중 면적당 수수와 수당영화수는 정상적인 경우 출수기까지의 품 종, 재배 및 환경 요인의 영향에 따라 달라지고, 최종적으로 sink size(단위 면적당 영화수)가 결정된다. 이앙시기 조절에 의 한 출수소요일수 변화가 sink size에 미치는 영향을 알아본 결 과는 Fig. 3과 같다. 수수는 출수소요일수가 길어짐에 따라 유 의하게 많아지는 경향을 보였으나, 수당영화수는 출수소요일수 의 증가에 따라 감소하여 수수와 반대의 경향을 보였다. 이것 은 수수와 수당영화수가 일반적으로 상보적 관계를 나타내기 때 문으로 판단되며(Yoshida, 1981; Yang et al., 2017), 결과적 으로 m²당 영화수는 출수소요일수와 유의한 관계를 나타내지 않았다. 이앙시기가 지연됨에 따라 m²당 수수는 감소하였으나 수당영화수가 증가하였으며(Table 3), 결과적으로 이앙시기 지 연에 의한 출수소요일수의 감소가 sink size의 감소로 이어지지 는 않았다(Fig. 3).

일반적으로 단위 면적당 영화수는 등숙비율과 부의 상관관계를 보이는 것으로 알려져 있다(Lee, 1977; Yang et al., 2017). 본 연구에서도 m²당 영화수가 증가함에 따라 등숙비율이 감소하는 경향을 보이기는 하였으나, 통계적으로 유의하지 않았다(Fig. 4). 이러한 결과로 볼 때, 하이아미는 sink size의 변화에 따라 등숙 비율이 비교적 안정적인 품종으로 판단된다. 자포니카 벼 품종의 등숙적온은 출수 후 40일간 21~23°C로 알려져 있다(Kim, 1983; Choi et al., 2011; Yang et al., 2015). 그러나 본 연구의 이앙 시기 조절에 따른 출수 후 40일간의 평균기온 20.2~24.6°C 범위 에서는 평균기온이 등숙비율과 유의한 관계를 보이지 않았다. 이 결과는 기상 조건 뿐 아니라 이앙시기에 따른 m²당 영화수의 차 이가 등숙비율에 복합적으로 영향을 미쳤기 때문으로 사료된다. 그러나 현미천립중은 출수 후 40일간 평균기온이 낮아짐에 따라 유의하게 증가하였다. 같은 기간 중 일 평균 일조시간 5.9~8.1시 간 범위에서 등숙비율은 일조시간과 유의한 관계를 보이지 않았 고, 현미천립중은 증가하는 추세였으나 통계적 유의성이 인정되 지 않았다. 이 결과는 출수 후 40일간 일 평균 일조시간이 6.0~6.1시간보다 많아도 완전립 비율이나 완전미 수량이 증가하 지 않는다는 Yang et al.(2015)의 보고와 유사하다. 그러므로 Table 3에서 이앙시기가 늦어짐에 따라 등숙비율이 저하된 결과 는 sink size나 등숙기간 중의 평균기온에 따른 영향이 아닌 것 으로 판단되며, 그 원인을 밝히기 위해서는 생육량이나 sinksource 균형과 같은 다른 복합적 요인의 영향에 대한 추가 검토 가 필요할 것으로 사료된다. 그러나 이앙시기 조절에 의한 출수 소요일수와 m²당 영화수의 상관관계가 인정되지 않았으므로(Fig. 3 참조), 이앙시기 지연에 따라 현미천립중이 증가하는 경향은 등 숙기간 중 평균기온이 낮아진데 일정 부분 원인이 있는 것으로 생각된다.

결과적으로 이앙이 5월 10일에서 6월 24일까지 늦어져도 쌀수 량은 통계적 차이를 보이지 않았는데(Fig. 5), 이는 단위 면적당 수수는 감소하나 수당영화수가 증가하고, 등숙비율이 저하되나 현 미천립중이 무거워지는 보상작용에 의한 것으로 사료된다. 그러 나 완전립 비율은 6월 24일까지 이앙이 늦어짐에 따라 높아지는 추세를 보였고, 그에 따라 완전미 수량도 비슷하게 높아지는 경 향이었다.

위의 결과를 종합하면, 중부 평야지에서 중생종 고품질 벼 하 이아미는 이앙시기를 기존의 5월 말~6월 초에서 6월 중~하순으 로 늦춤으로써 쌀수량을 유지하면서 품위와 완전미 수량을 높일 수 있는 것으로 분석되었다. 다만, 6월 24일 이앙에서는 등숙 후 기의 저온 내습에 의한 피해 우려가 있으므로, 이를 고려하면 6 월 중순에 이앙하는 것이 안전할 것으로 판단된다. 본 연구는 완 전립 비율과 완전미 수량으로 평가한 연구 결과이므로, 6월 중~ 하순 이앙에서 병해충이나 기상재해 발생 등에 관한 검토와 완전 미 수량 향상의 작물학적 원인 구명 등의 추가 연구가 필요할 것 으로 사료된다.

적 요

중부 평야지에서 중생종 벼 하이아미의 이앙시기에 따른 출수 기의 변동과 출수 전후의 기상 및 수량 특성을 파악하고 적절한 재배시기를 제안하기 위하여, 이앙시기를 5월 10일부터 6월 24일 까지 조절하여 3년간 국립식량과학원 중부작물부 수원 벼 재배시 험 포장에서 시험한 결과는 다음과 같다.