서 론
최근 경제성장에 따른 국민의 식생활 패턴 변화로 1인당 연 간 쌀 소비량이 136 kg(1970년대)에서 61.8 kg (2017년)으로 매년 감소하고 있다(MAFRA, 2018;Kim and Cho, 2004). 또한, WTO 회원국으로부터 의무적으로 일정량의 쌀을 수입량 은(MMA) 2017년 현재 41만톤 가량의 쌀을 수입하고 있어 (MAFRA, 2018), 국내 쌀은 현재 구조적 과잉상태에 있다. 해 에 따라 다르지만 쌀 재고량이 증가하여 정부는 쌀 수급안정 대책을 위하여 전국의 벼 재배면적 37천 ha를 감소시키고, 쌀 의 재고량 또한 감축할 예정이다(MAFRA, 2018). 따라서 농경 지를 효율적이고 합리적으로 활용하는 측면에서 논의 이용 다 각화하여 밭작물의 재배 확대를 통한 밭작물의 자급률을 제고 해야 한다(Kim and Lee, 1994;Song et al., 2005). 국내 잡 곡의 자급률은 13.0%로 쌀의 자급률에 비해 현저히 낮은 실정 으로 외국으로부터의 수입이 불가피하며, 그 양은 매년 꾸준히 증가하고 있어 논에서의 밭작물 재배 연구가 많이 이루어지고 있다. 또한, 경지의 이용도를 높이고 소득증대를 위하여 벼를 주로 재배하던 논에 밭작물 또는 소득 작물을 도입한 새로운 답전윤환 작부체계의 확립이 요구되고 있으며, 작부체계가 다 양하게 변화됨에 따라 이에 알맞은 재배기술의 개발이 필요하 게 되었다(Kim et al., 1993;Kim et al., 1995;Yoon et al., 2015).
논을 타 용도 농경지로 전환할 때, 일부 불량한 토양조건에 서 각종 생리장애가 발생되는 예가 많다. 특히 밭으로 전환한 논토양은 토양의 물리성 개량, 병해충 경감 및 방제, 연작피해 의 회피, 잡초발생 경감, 단위생산성 증대 및 토지의 합리적인 이용 등의 장점이 있으나, 달리 표면 유거수의 배제가 어려울 뿐만 아니라, 논으로 이용할 때 생긴 경반층의 영향으로 심한 강우 시 근권은 과습이 우려되고, 일부지역은 높은 지하수위 로 인해 작물의 뿌리가 천근화 되어 동해와 가뭄해가 발생하 는 경우가 많다(Yun et al., 2009;Seo et al., 2012).
옥수수(Zea mays L.)는 밀, 벼와 함께 세계 3대 식량작물 중의 하나로 오랜 재배역사를 가지고 있으며, 우리나라를 포 함하여 전 세계적으로 식용, 사료용, 공업용 그리고 바이오에 너지용 등 다양한 용도로 이용되고 있다(Heo et al., 2017). 우리나라에서 옥수수의 재배면적은 2018년 기준으로 15천 ha 를 차지하고 있으며(MAFRA, 2019), 그 중에서 찰옥수수는 주로 풋옥수수 상태로 간식용으로 이용되고 있다. 찰옥수수의 노지재배는 10a당 조수익이 113~153 만원 정도이며, 관광지 및 브랜드화가 정착된 지역에서는 더 높은 소득이 가능하다 (RDA, 2015). 특히 조기 출하를 목적으로 한 경남지역의 시 설재배에서는 조수익이 300 만원에 이르는 등 수익성이 비교 적 높은 작물 중 하나이다(Park et al., 2016). 특히 찰옥수수 의 재배기간은 다른 작물과 비교하여 풋찰옥수수로 이용하기 위해 수확할 경우 85~110일 정도로 짧아서 2모작이나 2기작 재배 등이 가능하다(Park et al., 2016). 풋찰옥수수 재배는 일 반적으로 4월 중?하순 또는 5월 초순에 파종하여 7월 중?하순 또는 8월 초?중순에 수확하는 형태로 이루어지고 있어서, 여 름철 홍수출하로 인하여 찰옥수수의 가격폭락 문제가 매년 발 생하고 있다(Heo et al., 2017). 이러한 문제를 피하기 위하여 생육초기에 저온 피해가 없는 범위 내에서 가급적 일찍 파종 하여 재배함으로 출하시기를 조절함과 아울러 남은 무상기간 동안 다른 소득작물을 재배함으로 부가수익을 얻을 수 있을 것이다.
따라서 본 연구는 논에서의 풋찰옥수수 조기 직파처리에 따 른 생육특성 및 토양의 수분특성을 알아봄으로써 남부지역에 서의 논재배시 풋찰옥수수의 안정적인 2모작(풋찰옥수수-콩) 작부체계 확립을 위한 기초자료로 활용하고자 수행하였다.
재료 및 방법
공시재료
본 시험은 대표 찰옥수수 보급종인 일미찰 옥수수(cv. Ilmichal)의 논 재배 시 파종시기별 경운처리와 이랑너비에 따 른 생육특성, 수량성을 분석하기 위하여 2018년에 수행하였다. 시험포장(N 35° 09' 19.1", E 128° 05' 05.9")은 경남 진주지 역의 논토양(미사질양토)으로 10년이상 벼를 재배해왔던 토양 이며, 시험토양의 화학적 특성은 Table 1과 같았다.
처리방법
시험의 재배방법은 파종전 논 가장자리에 40 cm 깊이의 배 수로를 설치하여 파종시기를 3월 30일와 4월 13일로 파종처 리를 주구로 배치하였으며, 세구인 경운처리는 로터리 처리와 쟁기(심경)후 로터리 처리하였으며, 세세구인 이랑너비는 이랑 직파기(YJU-RRS-8, Hankuk Magneto)를 이용하여 넓은이랑 기계점파로 처리구별 각각 너비 60 cm (1열 재배), 120 cm (2열 재배)로 처리하였다. 시험구 배치법은 세세구배치법 (Split-split plot design, SSPD) 3반복으로 시험을 수행하였다. 파종 후 25일 이후 관리기를 이용하여 이랑 높이 20 cm 이상 으로 이랑을 세워 처리하였으며, 시험구 면적은 처리구별 100㎡로 하였고, 비료시용은 10a 당 질소 17.4 kg, 인산 3.0 kg, 가리 6.9 kg에 해당하는 양을 각각 요소, 용성인비, 염 화가리로 시비하였으며, 파종 전에 전량 기비로 하였다. 파 종 후 제초작업은 수확시기까지 총 3회에 걸쳐 관리기를 이 용하여 땅을 갈아주거나 배토를 해주는 방법으로 제초작업 을 실시하였다.
생육 및 풋이삭수량 조사
생육조사는 시험포 중간지점에서 파종 후 50일과 70일에 초 장, 줄기직경, 엽수 및 SPAD을 조사하였다. 수량 및 수량구성 요소 조사는 출수 후 30일 이후에 수확하여 각 처리구별로 생 육이 일정한 지점에서 3.3 m2 (1.8 m × 1.8 m)을 예취한 다음 이삭장, 이삭직경, 이삭 열수, 이삭무게 및 10a당 풋이삭수량 을 조사하였다.
토양조사
토양수분함량(용적수분함량)은 Data Logger (WatchDog 1000 Series, Spectrum Technologies, Inc. USA)를 각 처리 구의 가운데 지점에서 토양 내 20 cm 깊이에 설치하여 재배 기간 동안 조사하였으며, Hiler(1969)의 방법에 따라 분석하였 다. 토양 화학분석은 농촌진흥청 토양 및 식물체분석법(NIAST, 2000)에 의하여 분석하였다.
통계처리
수집된 데이터는 SAS프로그램(V. 9.2, Cary, NC, USA)의 PROC ANOVA procedure을 이용하여 Duncan의 다중범위검 정법(Duncan's multiple rage test, DMRT)을 통해 평균값을 5% 유의수준에서 비교하였으며, 재배방법과 생육특성 및 수량 특성과의 상관관계는 Pearson's correlation으로 5%와 1% 수 준에서 분석하였다.
결과 및 고찰
재배지역의 기상특성 분석 및 토양특성
작물의 수량과 상품성은 품종뿐만 아니라 재배환경 및 재배 기술 등에 영향을 받는 것으로 알려져 있다(Seo et al., 2010). 특히 풋찰옥수수-콩의 2모작 작부체계를 위해 조기 직 파재배에 따라 기상환경에 대한 영향이 클 것으로 생각되며, 재배기간 동안 재배지역의 강우량 및 평균기온은 Fig. 1과 같 다. 2018년의 4월 초에는 일시적으로 기온이 크게 떨어져 옥 수수의 출현에 영향이 미쳤을 것으로 생각되며, 재배기간동안 평균기온은 평년기온보다 다소 높게 기록되었다. 강우량은 평 년보다 많은량이 기록되었으며 특히, 잦은 강우와 수확기 전· 후로 걸쳐 많은 강우가 기록되었다. 시험토양의 특성을 살펴 보면, 시험 전 토양은 pH 6.7 약산성을 나타내는 전형적인 논 토양으로 T-N은 0.19%, O.M.값은 28.4 g kg-1 이었으며, 유효 인산은 117 mg kg-1으로 조사되었다. Ca과 Mg은 각각 7.99, 1.66 cmolc kg-1 로 모두 평균보다 낮은 값을 나타내었다 (Table 1).
생육특성
풋찰옥수수의 논 재배시 재배방법에 따른 생육특성을 알아 보기 위해 영양생장시기의 최성기인 출사일수 직전의 파종 후 50일 이후에 파종시기, 경운 및 이랑너비별 초장을 비교한 것 은 Table 2과 같다. 3월 30일 처리구와 4월 13일 처리구간 평균 초장은 3월30일 처리구에서 25 cm 더 길게 나타났다. 경 운과 이랑너비에서도 쟁기·로터리 + 60 cm, 로터리+60 cm 처 리구에서 가장 큰 73.7~76.7 cm이 나타났으며, 가장 작은 로 터리+120 cm 처리구보다 37 cm 이상의 차이가 나타났다. 경 직경과 엽수에서도 초장과 비슷한 경향으로 3월 30일 쟁기·로 터리+60 cm 처리구에서 가장 굵고, 많은 엽수가 조사되었으며, 4월 13일 로터리+120 cm 처리구에서는 경직경이 9.5 mm, 엽 수는 4월 13일 로터리+60 cm 처리구에서 5.22 개로 가장 낮 은 값이 나타났다. 경직경에서의 파종시기에 따른 변화에서는 4월 13일 처리구간 평균이 0.9 mm 더 굵게 나타났으며, 엽 수 또한 이와 같은 경향으로 나타났다. 엽록소함량을 간접적 으로 측정하여 옥수수의 질소영양상태 및 생육상태를 알아볼 수 있는 SPAD 값은(Piekielek et al., 1995) 파종 후 50일에 서는 처리간의 유의성은 보이지 않았다.
풋찰옥수의 품질에 영향을 미치는 수확시기 직전의 파종 후 70일의 생육조사 시기에서도 앞의 생육조사와 유사한 경향으 로 나타났다(Table 3). 먼저 초장에서는 두 파종시기 모두 쟁 기·로터리+60 cm 처리구에서 176, 154 cm로 가장 길게 나타 났으며, 로터리+120 cm 처리구에서는 가장 작은 144, 118 cm 로 조사되었다. 경직경에서도 쟁기·로터리+60 cm 처리구에서 30.2, 28.6 mm로 가장 굵게 나타났으며, 로터리+120 cm 처리 구에서 얇게 조사되었다. SPAD 에서도 두 파종시기 모두 공 통적으로 쟁기·로터리+60 cm 처리구에서 가장 높은 값이 나 타났다.
이러한 결과는 밭작물의 논재배의 경우 근권에서의 습해 발 생의 경우(Yun et al., 2009;Seo et al., 2012)로 쟁기 유무 와 이랑너비에 따른 토양의 수분변화에서 오는 결과로 답전윤 환지에서의 조와 기장(Yoon et al., 2015;Jeon et al., 2017) 에서도 이와 유사한 결과로 이랑너비가 좁을수록 초장 및 경 직경이 길고 굵게 나타난다고 보고 되었다.
토양수분특성
재배기간 동안의 토양수분특성을 알아보기 위하여 토양수분 함량을 조사한 결과는 Fig. 2과 같다. 수분함량이 가장 높았던 4월 22일을 기준으로 하여 변화하는 추세를 살펴보면, 3일 후 인 4월 25일에는 로터리+120 cm 처리구에서 10.1% 감소한 32.3%이었으나, 쟁기·로터리+60 cm 처리구에서는 35.2% 감소 하여 처리구들 중 가장 낮은 7%로 나타났다. 14일 후인 5월 5일에는 로터리+120 cm 처리구에서 4월 22일과 비교해 18.6% 감소한 23.5%로 나타난 반면, 쟁기·로터리+60 cm 처리구에서 는 4.9%로 나타나 가장 높았던 4월 22일과 비교해 37.6% 감 한 것으로 나타났다. 따라서 모든 처리구 중 쟁기·로터리 +60 cm 처리구에서 토양수분함량의 변화 폭이 가장 큰 것으 로 나타나 물 빠짐이 가장 양호함을 알 수 있다.
작토층 30 cm 깊이에서 수분함량이 30%이상(SEW-30)일 때 를 ‘과습 상태’ 라고 하며, 토양에서 최대용수량 이상의 과습 상태가 계속해서 지속될 때의 수분을 포장의 과잉수라고 한다 (Hiler, 1969). 재배기간 중 습해를 받게 되는 토양의 과잉수 정체기간은 처리구에 따라 차이가 있는 것으로 나타났으며, 4 월 20일부터 5월 5일까지의 재배기간 중의 정체시간을 비교 시 쟁기·로터리+60 cm 처리구에서는 72시간으로 가장 짧았으 나, 로터리+120 cm 처리구에서는 120 시간으로 2일 이상 정 체시간이 지속되는 것으로 나타났다(Fig. 2).
습해는 토양의 과잉수로 인하여 토양산소가 부족하면 뿌리 가 상하거나 부패하여 지상부가 황화되고 위조(萎凋) 또는 고 사(枯死) 하는 현상으로, 주로 습한 논의 답리작 맥류나 침수 지대의 채소에서 많이 발생한다(Chae et al., 2012). Wesseling (1974)은 배수가 불량한 농경지에서 토양수분이 과다하면 토 양공극에 수분이 포화되어 작물에 산소공급이 부족하게 되고 토양환원에 의한 유해물질의 발생 등으로 미생물의 활동이 제 한되어 작물에 스트레스를 주게 된다고 하였다. 특히, 옥수수 는 토양통기가 잘되어야 생육이 좋은 작물로서 배수가 불량한 논토양에서의 습해에 대해 매우 취약해질 수 있으므로 쟁기 유무와 이랑너비(Jeon et al., 2017)는 매우 큰 영향이 미칠 것으로 사료된다. Fig. 3
이는 토양의 물리성에 기인한 것으로, 토양의 함수량이 포 장용수량에 도달했을 시 식물은 위조계수에 도달할 때까지 토 양으로부터 수분을 빠르게 제거한다. 대공극들에서 수분이 빠 져나가고 공기가 그 자리를 차지하는데, 이랑너비가 좁으면 대 공극이 발달하여 통기성이 좋아져 토양 내 머무는 시간이 짧 아지나, 이랑너비가 넓으면 미세공극들 혹은 모세공극들은 여 전히 수분으로 채워져 있고, 수분이 토양입자에 흡착되어 토 양에 머무는 시간과 배출되는 시간도 그만큼 길어지게 되어 (Nyle and Ray, 2010) 특히 논토양에서의 이랑너비가 넓을수 록 습해에 취약해지는 것이다(Jeon et al., 2017).
수량특성 및 수량
수량특성을 비교한 것은 Table 4와 같다. 먼저 이삭장은 4월 13일 무경운+120 cm 처리구를 제외한 나머지 처리구에서는 유 의성이 나타나지 않았다. 이삭직경에서는 3월 30일 쟁기·로터 리+60 cm 처리구를 가장 굵은 36.3 mm가 조사되었으나, 파종 시기별 로터리+60, 120 cm 처리구에서 얇은 이삭직경이 나타 났다. 이삭열수에서는 3월30일 쟁기·로터리+60 cm 처리구에서 가장 많은 11.0으로 조사되었으나, 나머지 처리구에서는 처리 구간 유의성이 나타나지 않았다. 이삭중에서는 앞의 이삭장, 이 삭직경 및 이삭열수의 결과의 기인으로 3월 30일 쟁기·로터리 +60 cm 처리구에서 가장 무거운 207 g 으로 조사었으나, 4월 13일 로터리+120 cm 처리구에서 가장 가벼운 166 g이 나타났 으며, 나머지 처리구에서는 유의성이 나타나지 않았다.
풋이삭수량에서는 쟁기처리와 이랑너비가 좁을수록 수량성 이 높은 결과를 보였다. 3월 30일 파종시기에서는 쟁기·로터 리+60 cm 처리구에서 가장 높은 1,325 kg 10a-1로 조사되었으 며, 로터리+120 cm 처리구에서는 12.2% 감소한 1,181 kg 10a-1 로 나타났다. 4월 13일 파종시기에서는 쟁기·로터리+60 cm, 로 터리+60 cm 처리구에서 1,217~1,208 kg 10a-1으로 가장 높은 수량을 보였으며, 로터리+120 cm 처리구에서는 12.7% 감소한 것으로 조사되었다. 특히, 쟁기처리에서 보다 이랑너비에 따른 풋이삭수량의 변화가 더 큰 영향이 미치는 것으로 나타났다.
상관관계
재배방법과 생육 및 수량특성과의 상관관계를 SAS program 으로 분석한 결과는 Table 5와 같다. 초장에서는 경운와 이랑 너비에서 0.563**, 0.360**로 고도 상관관계를 보였으며, 엽수 에서도 경운(0.047**)와 이랑너비(-0.344**)에서 고도 상관관계 가 나타났다. 재배방법과 수량특성과의 상관관계에서는 이삭 장(-0.293**), 이삭직경(-0.304**) 및 이삭열수(0.359**)에서 각각 파종일수와의 고도 상관관계를 보였으나, 이랑너비와는 상관 관계가 보이지 않았다.
이상의 결과에서 식물체가 습해를 받게 되면, 한발을 받을 때와 마찬가지로 엽수분 potential이 감소하게 되며, 수분손실 을 최소화하기 위해 기공을 닫게 되어 기공전도도가 감소하고, 가스와 수분의 출입이 원활히 이루어지지 못하게 되어 광합성 속도, 증산량 및 수분이용효율이 감소하여 결국 생산량도 감 소한다(Bennet and Albrecht, 1984;Boyer, 1970). 이처럼 경 운과 이랑너비에 따른 논토양의 배수에 의한 토양의 수분함량 은 수량변화에 큰 영향을 미치는 것으로 나타나, 논토양에서 소득향상을 위한 풋찰옥수수와 콩을 활용한 2모작 작부체계에 서여 전작물인 풋찰옥수수 휴립재배시 쟁기처리를 실시하고 이랑너비를 좁게하는 1열 고휴재배하는 것이 생산성 향상에 도움이 된다. 따라서, 파종시기가 3월30일 파종시기에서 가장 높은 수량성이 나타나, 남부지역에서의 풋찰옥수수 2모작 작 부체계에서는 3월 말경의 쟁기처리한 1열 고휴재배가 가장 유 리할 것으로 사료된다.
또한, 앞으로 이와 관련된 논토양에서의 밭작물재배시 토양 층위별 물리성 및 화학성에 관한 연구, 토양 내 수분 이동특 성에 관한 연구등 뿐 만아니라 소득향상을 위한 밭작물의 2모 작 또는 2기작 작부체계 등의 생육특성 및 수량 특성관련 등 의 보다 다양하고 폭넓은 연구가 필요할 것이라 사료된다.
적 요
본 연구는 남부지역논토양에서의 풋찰옥수수를 활용한 2모 작 작부체계 확립을 위해 풋찰옥수수의 파종시기별 경운 및 이랑너비에 따른 일미찰 옥수수의 생육특성 및 토양의 수분특 성을 알아본 결과는 다음과 같다.
파종시기에 따른 초장은 3월 30일 처리구에서 길게 나타났 으나, 경직경과 엽수는 4월13일 처리구에서 굵거나 많았다. 초 장에서는 두 파종시기 모두 쟁기·로터리+60 cm 처리구에서 176, 154 cm로 가장 길게 나타났으며, 로터리+120 cm 처리구 에서는 가장 짧은 144, 118 cm로 조사되었다. 경직경에서도 쟁기·로터리+60 cm 처리구에서 가장 굵게 나타났다. 재배기간 동안 토양수분함량 변화는 쟁기·로터리+60 cm 처리구에서 변 화 폭이 가장 큰 것으로 나타났다. 이삭중, 이삭장, 이삭직경 및 이삭열수는 쟁기·로터리+60 cm 처리구에서 가장 높은 값 으로 조사었으나, 로터리+120 cm 처리구에서 가장 낮은 값이 나타났다. 풋이삭수량에서는 파종시기에서는 3월 30일 처리구 에서 평균 80 kg 10a-1 더 높았으며, 파종시기별 쟁기·로터리 +60 cm 처리구에서는 가장 높았으나, 로터리+120 cm 처리구 에서는 12.2~12.7% 감소한 것으로 나타났다. 따라서 남부지역 논토양에서 풋찰옥수수를 활용한 2모작 작부체계에서는 3월 말경 쟁기처리한 후, 이랑너비를 좁은 1열 고휴재배법으로 재 배하는 것이 유리한 것으로 사료된다.
