서 론
재료 및 방법
시험재료 및 고구마의 농업적 특성조사
기온, 강수량 및 토양 온도
전분 함량
유리당 함량
통계분석
결과 및 고찰
재배기간의 기상과 고구마 생육과의 관계
정식시기별 뿌리 수
생육 일수 차이에 따른 생육량 및 괴근 형성
생육량 및 괴근 수량성
전분 및 찐고구마의 말토스(maltose) 함량
적 요
서 론
우리나라의 최근 5년간 고구마 재배면적은 18.4~23.2천 ha로 생산량은 30~36만 톤 수준을 유지하고 있다(AFRASY, 2023). 고구마는 고온성 뿌리작물로 저온에 매우 민감하다(Fujiwara et al., 2004; Osaki et al., 1996; Wees et al., 2016). 토양온도 25℃ 정도의 조건에서 덩이뿌리의 형성이 가장 잘 이루어지며, 온도가 낮은 15℃ 조건에서는 뿌리 발생 및 비대가 억제된다고 하였다(Ueki & Sasaki, 1987; Wrigley et al., 1994). 온도는 괴근 분화를 포함하여 고구마의 괴근 비대 속도, 줄기 신장, 잎 면적 확장 등 여러 성장 및 발달 과정에 영향을 주며(Gajanayake et al., 2014; Wijewardana et al., 2018), 정상적인 조건하에서 괴근 분화 개시는 정식 후 2주 후부터 시작되기 때문에 정식 후 처음 14일에서 30일 동안이 식물체당 분화된 괴근 수와 최종 수확량에 직접적인 영향을 미친다고 보고하였다(Meyers et al., 2017; Villordon et al., 2012). 고구마는 재배지역, 기상환경, 그리고 토양 요소들에 따라서 품종 간 및 동일 품종 내 개체 간에도 생육 및 괴근 수량의 가변성이 크다고 하였다(Han et al., 2012; Lowe & Wilson, 1974; Togari, 1950). 토양의 수분함량이 낮을 때는 식물의 뿌리보다는 초장 생육에 큰 영향을 미친다고 하였으며(Creelman et al., 1990; Liptay & Tan, 1985; Nam et al., 2005; Saab et al., 1990), 지속적인 가뭄 상황에서 수분 공급이 부족할 경우, 지상부의 성장이 저해되고 광합성 능력이 감소하여 이후 괴근 수량에 영향을 미친다고 보고되었다(Ehara & Sekioka, 1962; Gollifer, 1980). 우리나라에서 최근에는 고구마 생육 및 괴근 비대 증가기인 7월부터 9월까지 강우 횟수 및 강우량이 많아지면서 일조량 부족을 초래하여 넝쿨의 과번무와 괴근 비대가 억제되어 수량 감소를 초래하곤 한다. 고구마 괴근 비대기에 55%와 75%의 차광 처리로 일조량 부족을 유발 시킨 결과 각각 ‘진율미’ 16, 39%, ‘호감미’ 25, 52% 수량이 감소하였다(Park et al., 2021). 일반적으로 괴근 수량의 감소는 생육 후기에 일사량이 부족할 때 가장 크게 나타나며, 생육 초기의 일사량 부족은 상대적으로 적은 영향을 미친다고 알려져 있다(Oswald et al., 1995). 우리나라 남부지역에서 비닐멀칭 재배 시에 하루 중 토양 온도가 15℃ 수준에 이르는 시기는 4월 중순(Jeong et al., 1986) 이지만 최근 남부지역에서는 온도가 낮은 4월 상순부터 정식하는 작형이 증가하고 있다. 그러나 정식 후 4월의 낮은 기온과 예상되지 않은 서리 내림으로 식물체 고사 등 저온 피해로 인해 재 정식, 생육 불량 및 수량 감소 등의 원인이 되고 있다. 따라서 본 연구는 저온기(4월)에 고구마 정식시기별 생육 초기의 기온, 지온 그리고 재배기간의 강수량, 일조시간에 따라 건물량, 괴근 수 및 무게, 그리고 수량을 평가하고자 수행하였다.
재료 및 방법
시험재료 및 고구마의 농업적 특성조사
본 시험은 국립식량과학원 바이오에너지작물연구소 시험포장에서 2023년과 2024년에 수행하였다. 시험품종은 육색이 황색인 ‘소담미’, 연황색의 ‘진율미’, 그리고 오렌지색인 ‘호풍미’로 고구마 묘 생산을 위한 연동 하우스 시설 내의 묘상에 씨고구마를 파종하여 생육시킨 묘를 재료로 하였다. 정식시기는 시험포장 상태를 고려하여 (2023년) 3월 31일, 4월 4일, 10일, 15일, 20일과 (2024년) 4월 1일, 5일, 9일, 15일, 20일에 각각 난괴법 3 반복으로 정식하였다. 정식은 70 cm 이랑에 투명배색비닐 필름을 멀칭 한 후에 주간 간격을 20 cm 로 하여 4~5 마디가 묻히도록 정식하고 표준재배법에 준하여 재배하였다.
정식시기별 생육일수 차이에 대한 지상부 및 괴근 생육량은 4월 20일 정식구의 생육 일수 70일을 기준으로 75일(4월 15일), 80일(4월 10일), 85일(4월 5일), 90일(4월 1일)에 각각 6주(’23년), 10주(’24년)를 수확하여 엽면적, 지상부 및 지하부 건물중. T/R율, 그리고 20 g 이상 괴근 형성 수와 무게를 조사하였다. 괴근 수량은 정식 후 120일을 기준으로 시험구당 5.6 m2(길이 4 m × 이랑폭 0.7 m × 2 이랑)로 3 반복을 수확하여 조사하고 10a당 kg 로 환산하였다.
기온, 강수량 및 토양 온도
기상자료는 농촌진흥청에서 운영하고 있는 기상정보서비스 농업 기상 분석에서 제공한 자료로 고구마 정식 후 생육 초기인 4월 동안의 1일 평균기온, 최저기온과 재배기간의 4월 상순부터 8월 중순까지의 순별 강수량과 일조시간의 데이터를 이용하였으며, 토양 온도는 시험구의 고구마 이랑 10 cm 깊이에 토양온도기록센서(에펜토, 폴란드) 3개를 설치하여 모니터링한 평균값으로 나타내었다.
전분 함량
고구마 전분의 분리 및 함량은 알칼리 침지법으로 분석하였다(Shin & Ahn, 1983). 고구마를 씻어 껍질을 벗기고 자른 후 100 g을 취하여 3배의 0.1% NaOH 용액 300 mL을 가하여 3분간 마쇄하고 100 mesh와 270 mesh에 차례로 통과시켰다. 실온에 정치하여 상층액은 버리고 얻어진 침전물에 0.1% NaOH 용액을 가하는 과정을 4회 반복한 후 증류수로 2회 세척 하였다. 세척된 침전물에 0.1 N HCl을 사용하여 pH 6.5~7.0로 중화한 후 40℃에서 20시간 건조시켜 무게를 측정하였다. 고구마 전분 함량은 고구마 생체 100 g당 (건조 전분 무게 × 100) / 건물율로 환산하여 g/100g dry weight (DW)로 나타내었다.
유리당 함량
찐고구마의 유리당 함량은 오븐(MCO-10E, Taesung, Korea)을 이용하여 105℃에서 50분간 스팀 조건으로 조리한 다음 동결 건조된 분말 0.5 g에 50% acetonitrile (acetonitrile : Water=50 : 50 (v/v))을 10 mL첨가한 후 10분간 초음파(CPX5800H-E, Branson, USA) 처리하였다. 4℃, 3,000 rpm 조건으로 10분간 원심 분리(UNION 32RPLUS, Hanil Science Industrial, Korea)한 후 상등액을 0.2 μm PVDF syringe filter를 이용하여 필터링하였다. 이동상은 0.2% triethylamine이 함유된 acetonitrile : water=70 : 30 (v/v), 분석칼럼은 BEH amid 2.1 × 100 mm, 1.7 μm (Waters, USA)를 이용하였고 UPLC (Waters, USA)로 분석하였다. 감미도 (sweetness)는 분석한 유리당 함량을 이용하여 Fructose × 1.17+ Glucose × 0.74+Sucrose × 1.00+Maltose × 0.33의 식으로 구하였다(Joesten et al., 2007).
통계분석
모든 실험 결과는 SPSS 소프트웨어 버전 29 (IBM, Chicago, IL, USA)을 이용하여 p<0.05, p<0.01, p<0.001 수준에서 분산분석(two-way ANOVA)과 p<0.05 수준에서 Duncan의 다중 범위 검정으로 시료 간의 유의성을 검정하였고, 두 집단 간의 평균 비교는 독립표본 T-검정으로 유의성을 검정하였다. 데이터는 3~10반복의 평균값으로 나타내었다.
결과 및 고찰
재배기간의 기상과 고구마 생육과의 관계
고구마 정식 후 생육 초기인 4월의 평균기온과 최저기온 그리고 토양 온도의 변화는 Fig. 1과 같다. 2023년과 2024년 4월의 순별 평균기온은 각각 상순 11.6, 12.5℃, 중순 14.3, 15.3℃, 하순 12.9, 15.4℃로 2023년에 비해 2024년에 각각 0.9~2.5℃ 높아, 평균지온 역시 2023년의 각각 상순 13.4, 중순 16.4, 하순 16.7℃에 비해 2024년에는 2.5~1.6℃ 높게 유지되었다. 특히 2023년 4월 8~10일의 최저기온 1.0~2.5℃, 27일에 1.0℃로 낮아져 생육 초기의 뿌리 발생 및 생육에 영향을 주었을 것으로 생각되었다. 고구마 재배기간인 4월 1일부터 8월 20일까지의 순별 강수량 및 일조시간의 경과는 Fig. 2와 같다. 강수량은 2023년의 경우 괴근 비대기인 6월 하순 243 mm, 7월 상순 101.5, 중순 299, 하순 273 mm 로 많아 지상부의 넝쿨 생육량은 많아지고 괴근 비대에는 불리한 조건이었으며, 2024년에는 괴근 형성기인 5월 중순, 20.5 하순 2.5 mm, 비대 초기인 6월 상순 6.5, 중순 0 mm로 지상부 생육은 억제되었으나 같은 기간에 일조시간이 2023년 290시간에 비해 2024년은 65시간 많아 괴근 비대에는 유리하게 작용하였을 것으로 판단되었다.
정식시기별 뿌리 수
정식시기에 맞추어 준비된 고구마 순을 4~5 마디가 묻히도록 정식하고 뿌리가 활착되는 시기에 온도의 영향을 알아보기 위하여 정식시기별로 10일 후에 1주당 뿌리 수를 조사한 결과 4월 1일 정식구의 경우 ‘소담미’ 15, ‘호풍미’ 3, ‘진율미’ 21개로 적었으며 정식시기가 늦을수록 뿌리 수가 증가하여 4월 15일 정식에서는 ‘소담미. 52, ’호풍미‘ 26, ’진율미‘ 40개로 4월 1일과 5일 정식구와 차이가 있었다(Fig. 3). 고구마는 품종에 따라서 마디에서 발생하는 뿌리 수가 차이가 있어 뿌리 수가 많은 품종은 달리는 괴근 수가 많아져 괴근 비대를 억제하여 수량성에 영향을 준다고 알려져 있다. 묘 정식 후 뿌리는 지온 15℃ 이상에서 나온다고 하였으며(Ueki & Sasaki, 1987), 초기 단계에는 고구마 묘 마디에서 발생하는 연백색 부정근 뿌리를 형성하고 그 뿌리는 착색되어 일차 형성층 내부의 변칙적인 이차 형성층의 활동을 통해 부풀어 오르기 시작하여 궁극적으로 괴근으로 발달하기 때문에 성장과 발달에 생육 초기의 기온 변동의 결과는 뚜렷하다고 하였다(Noh et al., 2010). 본 시험에서 년차 간에 차이는 있지만, Fig. 1 결과에 나타난 평균지온이 15℃ 이상으로 높아지는 4월 10일 이후에 정식하는 것이 부정근 발생과 괴근 분화에 유리할 것으로 판단되었다.
생육 일수 차이에 따른 생육량 및 괴근 형성
정식시기는 2023년 3월 31일, 4월 4, 10, 15, 20일과 2024년의 4월 1, 5, 9, 15, 19일로 동일하지 않으나 결과에서는 4월 1일 5, 10, 15, 20일로 표기하였다. 4월 20일 정식구의 생육 일수 70일을 기준으로 90일(4월 1일), 85일(4월 5일), 80일(4월 10일), 75일(4월 15일) 같은 날에 수확하여 생육 일수 차이에 따른 엽면적, 건물량, T/R율 그리고 주당 20 g 이상의 괴근 수 및 무게를 조사한 결과는 Table 1과 같다. 엽면적, 잎과 줄기의 건물량은 2023년과 2024년에 ‘소담미’, ‘호풍미’는 생육 일수 70일과 90일까지 차이가 없었으며 ‘진율미’는 2023년에 정식시기(4월 20일)가 늦은 70일 생육에서 지상부 건물량이 많았다. 낮은 온도(주간 22/야간 14℃)에서는 30/22℃에 비해 줄기(넝쿨) 길이 95%, 잎 면적 78%, 총 바이오매스 66%가 감소 하였다고 보고하였는데(Wijewardana et al., 2018), 본 시험에서도 온도가 낮은 정식시기에서 생육이 억제되었다. 2023년이 2024년에 비해 엽면적과 지상부 건물량이 많은 것은 6, 7월의 많은 강수량의 영향으로 판단된다. 70일(4월 20일)과 90일(4월 1일)의 20일간 생육 일수 차이에 의한 지하부 건물중 비교에서 ‘소담미’는 각각 2023년의 83.2, 54.8 g/주, 2024년의 80.3, 60.8 g/주로 20일간의 차이로 인한 괴근 비대량에 차이가 있었으며, ‘호풍미’는 각각 2023년 86.6, 69.5 g/주, 2024년 65.6, 63.6 g/주로 70일과 90일의 괴근 비대량이 비슷하였다. ‘진율미’의 경우도 ‘호풍미’와 비슷한 경향이었다. 고구마 정식 초기 20일의 재배 환경이 괴근의 분화, 괴근수 및 비대에 직접적인 영향을 미친다고 하였는데(Togari, 1950; Villordon et al., 2012), 본 시험에서는 생육 일수 70일과 90일의 차이에도 불구하고 괴근 수 및 뿌리 건물량이 비슷하게 나타났는데 토양 온도가 낮은 저온에서는 생육이 지연됨을 알 수 있었다. 따라서 3품종 모두 4월 상순보다 중·하순 정식에서 괴근 비대량이 커서 수량이 증가할 것으로 예측되었다.
Table 1.
Leaf area, dry weight, and number of tuberous roots according to the difference in growing days in 2023 and 2024.
| Varieties |
Planting date |
Growth period (days) |
Leaf area (cm2 plant-1) |
Above ground dry weight (g plant-1) |
Root dry weight (g plant-1) | T/R ratio | Storage root (>20 g) | ||||||||
|
Number per plant |
Weight (g plant-1) | ||||||||||||||
| 2023 | 2024 | 2023 | 2024 | 2023 | 2024 | 2023 | 2024 | 2023 | 2024 | 2023 | 2024 | ||||
| Sodammi | April | 1 | 90 | 4,631 a1) | 2,568 a | 42.7 a | 34.4 a | 83.2 a | 80.3 a | 0.53 a | 0.43 a | 3.8 a | 4.7 a | 231.0 a | 197.3 a |
| 5 | 85 | 4,646 a | 2,139 a | 48.9 a | 31.5 a | 93.8 a | 58.1 ab | 0.51 a | 0.51 a | 5.3 a | 3.0 ab | 236.4 a | 87.4 b | ||
| 10 | 80 | 5,071 a | 2,180 a | 40.6 a | 30.4 a | 62.0 a | 66.7 ab | 0.65 a | 0.48 a | 3.7 a | 4.1 a | 123.4 a | 122.6 ab | ||
| 15 | 75 | 5,415 a | 2,239 a | 51.0 a | 30.8 a | 71.7 a | 47.7 b | 0.70 a | 0.67 a | 4.0 a | 1.8 b | 162.2 a | 46.6 b | ||
| 20 | 70 | 4,216 a | 2,470 a | 40.3 a | 35.0 a | 54.8 a | 60.8 ab | 0.77 a | 0.60 a | 2.5 a | 2.9 ab | 93.7 a | 99.7 b | ||
| Hopungmi | 1 | 90 | 4,236 a | 2,389 a | 34.4 a | 32.7 a | 89.2 a | 65.6 a | 0.37 a | 0.51 ab | 4.2 a | 3.2 a | 277.3 a | 183.4 a | |
| 5 | 85 | 4,886 a | 1,810 a | 45.6 a | 22.1 a | 80.5 a | 60.4 a | 0.72 a | 0.37 b | 3.7 a | 3.9 a | 267.1 a | 179.1 a | ||
| 10 | 80 | 5,194 a | 2,069 a | 32.9 a | 27.9 a | 85.9 a | 64.6 a | 0.41 a | 0.43 ab | 4.3 a | 3.7 a | 270.6 a | 199.0 a | ||
| 15 | 75 | 4,649 a | 2,555 a | 43.1 a | 32.4 a | 67.0 a | 60.4 a | 0.65 a | 0.57 a | 4.3 a | 4.1 a | 205.4 a | 153.9 a | ||
| 20 | 70 | 2,967 a | 1,931 a | 39.5 a | 25.9 a | 69.5 a | 63.6 a | 0.57 a | 0.40 ab | 4.7 a | 4.6 a | 219.3 a | 175.6 a | ||
| Jinyulmi | 1 | 90 | 3,158 a | 1,525 a | 31.4 ab | 19.8 a | 75.8 a | 62.1 a | 0.44 b | 0.32 a | 4.0 a | 3.7 a | 223.9 a | 128.1 a | |
| 5 | 85 | 2,961 a | 1,281 a | 26.1 b | 20.2 a | 61.1 a | 63.0 a | 0.43 b | 0.33 a | 4.3 a | 4.4 a | 181.0 a | 171.6 a | ||
| 10 | 80 | 3,293 a | 1,252 a | 27.5 ab | 17.4 a | 54.2 a | 59.1 a | 0.50 ab | 0.29 a | 3.3 a | 4.3 a | 147.4 a | 130.3 a | ||
| 15 | 75 | 4,857 a | 1,168 a | 30.7 ab | 15.4 a | 70.4 a | 53.8 a | 0.44 b | 0.29 a | 4.7 a | 3.6 a | 226.5 a | 128.7 a | ||
| 20 | 70 | 3,604 a | 1,109 a | 45.9 a | 14.9 a | 67.6 a | 46.4 a | 0.71 a | 0.33 a | 3.7 a | 3.1 a | 201.5 a | 89.7 a | ||
생육량 및 괴근 수량성
5월 정식보다 저온 피해가 예상되는 4월에 정식을 실시하는 이유는 조기 생산을 통해 시장의 수요에 맞춰 빠르게 공급할 수 있는 경제적 이점이 있기 때문이다. 4월 초에 정식하여 출하 시기를 앞당기려는 노력은 고구마 시장에서 높은 가치를 가지며, 특히 조기 생산이 가능한 품종이 개발된 경우 이러한 전략은 매우 유용할 수 있다.
2023년과 2024년의 정식시기별 정식 후 120일에 수확하여 주당 괴근 수, 50 g 이상 괴근 수 그리고 시험구 전체 괴근 수를 50 g 이상 괴근 수로 나눈 상품 괴근 수 비율을 조사한 결과는 Table 2와 같다. ‘소담미’의 경우 1주당 괴근 수는 2023년은 정식시기가 빠른 4월 1일 정식구 9.5개, 4월 20일 정식구에서 12.3개로 유의성은 없었으며, 2024년은 4월 1일 정식구 7.8개, 4월 20일 정식구 13.4개로 차이가 있었다. 50 g 이상 상품 괴근 수는 정식시기별로 2023년에 2.2~3.0개로 비슷하여 상품 괴근 수 비율도 23.2~29.3% 범위였으며, 2024년에는 주당 괴근 수가 7.8개로 적은 4월 1일 정식구가 상품 괴근 수 비율이 36.2%로 높아 차이가 있었다. ‘호풍미’의 주당 괴근 수는 2023년은 정식시기별 8.1~6.5개로 비슷하였으며, 2024년은 4월 20일 정식구 7.4개로 정식시기별로 유의성이 있었다. 50 g 이상 상품 괴근 수는 2023년에 4월 1일 정식구 1.9개로 적어 차이가 있었으며, 2024년에는 정식시기별로 3.6~4.7개로 비슷하였다. 상품 괴근 수 비율은 2023년은 4월 1일 정식구 25.0%, 4월 20일 정식구 59.1%로 차이가 있었으며, 2024년은 최저 54.1~최고 66.7%로 높아 2023년에 비해 2024년에 수량 증가의 요인이 되었다. ‘진율미’의 주당 괴근 수는 2023년은 4월 1과 15일 정식구가 각각 9.5, 10.8개로 많았고, 2024년은 4월 1일 정식구 7.2개, 4월 20일 정식구 10.7개로 차이가 있었다. 50 g 이상 상품 괴근 수는 2023년에 4월 1일 정식구 2.5개로 4월 15일 정식구 3.4개에 비해 적고 2024년에는 4월 15일 정식구 4.1개로 많아 차이가 있었다. 2023년과 2024년의 정식시기별 정식 후 120일에 수확하여 조사한 지상부 넝쿨 무게 및 괴근 수량은 Table 3과 같다. 지상부 넝쿨 무게는 2023년에 ‘소담미’의 경우 4월 1일 정식구 4,286 kg/10a과 4월 20일 정식구 3,685 kg/10a로 정식시기가 늦을수록 지상부 무게가 적은 경향이나 유의성은 없었으며 ‘호풍미’와 ‘진율미’도 비슷하였다. 10a 당 50 g 이상 상품 괴근 수량은 4월 1일 정식구부터 순차적으로 ‘소담미’ (’23년) 1,047, 1,227, 1,877, 1,763, 1,383 kg으로 4월 10일과 15일 정식구에서 수량이 높아 차이가 있었으며, (’24년) 1,857, 1,417, 1,491, 1,650, 2,134 kg으로 4월 20일 정식구에서 수량이 많아 유의성이 있었다. ‘호풍미’는 (’23년) 1,318, 2,069, 2,821, 3,389, 3,673, (’24년) 3,143, 3,402, 3,605, 3,892, 4,595 kg으로 정식시기가 늦을수록 수량이 많았다. ‘진율미’의 경우 2023년에는 정식시기가 늦은 4월 15, 20일 정식구에서 수량이 높아 차이가 있었으며, 2024년에는 4월 15일 정식구가 2,720 kg으로 많으나 시기별 유의성은 없었다. 3품종 모두 정식시기별로 일치하지는 않으나 2023년에 비해 2024년에 증수되는 경향이었다. 이는 정식 후 생육 초기 4월의 기온이 2023년에 비해 높고 괴근 비대기에 강수량이 적고 일조시간이 길어 괴근 수량에 증가한 것으로 사료되었다. 품종별로 적정 정식 시기를 고려할 때 진율미와 소담미는 주로 4월 중순 이후에 정식하는 것이 안정적이며, 기온이 오르기 시작하는 시점에 맞춰 비대 성장 및 괴근 수량을 극대화할 수 있을 것으로 생각되며, 호풍미는 조기 정식에도 강한 특성을 보였으며, 4월 초 저온 조건에서도 수량성이 우수하여 저온기에 정식하는 경우에도 충분한 수량을 확보할 수 있다는 점에서, 조기 생산 시장에서 중요한 품종으로 자리할 가능성이 높다. ‘율미’ 등 3품종을 4월 23일부터 7월 25일까지 8시기로 나누어 정식 재배하여 120일에 수량성을 조사한 결과 온도가 낮은 4월 23일 정식구는 대조구인 5월에 21일 정식구에 비해 16~8% 감소하였다는 보고(Lee et al., 2016)와 유사하게 기온이 낮은 시기에 정식할수록 수량성은 낮았다. 4월 5일 정식구의 재배기간을 120일에서 140일로 늘려 수량성을 조사한 결과 각각 ‘소담미’ 1,417 에서 2,507 kg/10a, ‘호풍미’ 3,402 에서 4,929 kg, 그리고 ‘진율미’는 2,536에서 3,666 kg/10a로 74.2, 44.2, 44.5% 증수하였다(Table 4). 특히 고구마 수확량의 넓은 변동성은 품종, 같은 품종 내에서의 개체차이, 재배환경 및 토양 요인에 크게 영향을 받는다고 하였는데(Solis et al., 2014; Villordon et al., 2012), 온도가 낮은 시기에 정식하는 경우는 괴근 수의 감소, 괴근의 비대 지연 등으로 수량성이 낮기 때문에 140일 이상으로 재배기간을 늘려 수확하거나 토양 온도가 15℃ 이상으로 올라가는 4월 중순 이후에 정식하여 재배하는 것이 안정 생산에 유리할 것이다. 재배기간을 늘리는 것은 괴근의 비대기를 최대로 활용할 수 있는 방법으로, 특히 ‘호풍미’와 같은 조기 정식 품종에서 수량 증대를 기대할 수 있다. 이는 장기 재배에 따른 수익성을 높이는 중요한 요소이다. 하지만, 재배기간 연장으로 인해 병해 발생 위험이 증가하고, 추가적인 관리 비용이 발생할 수도 있다. 특히 비가 오는 계절에 들어서는 경우 비가 오기 전 수확이나 병해 예방 조치를 강화해야 할 것으로 생각된다. 종합적으로, 4월 중순 이후 온도가 안정되는 시기에 정식하거나, ‘호풍미’와 같이 저온기에 강한 품종을 선택하여 조기 정식 후 140일 재배를 통해 안정적인 수량성을 확보할 수 있도록 재배관리를 하는 것이 전략적일 것으로 판단된다.
Table 2.
Number of storage roots, marketable storage roots, and the ratio of marketable storage roots in sweetpotato at 120 days after transplanting in 2023 and 2024.
| Varieties |
Planting date |
No. of storage roots per plant |
No. of marketable Storage roots per plant |
Ratio of marketable Storage roots (%) | ||||
| 2023 | 2024 | 2023 | 2024 | 2023 | 2024 | |||
| Sodammi | April | 1 | 9.5±0.4 a1) | 7.8±1.1 b | 2.2±0.3 a | 2.8±0.3 b | 23.2±3.3 a | 36.2±7.5 a |
| 5 | 10.8±1.4 a | 7.7±1.0 b | 2.8±0.7 a | 2.4±0.3 b | 22.1±3.1 a | 31.5±7.0 ab | ||
| 10 | 10.3±1.9 a | 11.1±0.9 ab | 3.0±0.6 a | 2.6±0.1 b | 29.3±1.7 a | 23.3±2.1 ab | ||
| 15 | 13.7±1.5 a | 13.5±1.8 a | 3.0±0.4 a | 2.8±0.2 b | 22.0±1.3 a | 21.0±2.9 b | ||
| 20 | 12.3±1.1 a | 13.4±1.9 a | 2.7±0.4 a | 3.6±0.6 a | 22.2±4.1 a | 26.5±1.1 ab | ||
| Years | NS3) | NS | NS | |||||
| Hopungmi | 1 | 8.1±1.7 a | 6.6±0.5 ab | 1.9±0.4 b | 3.6±0.6 a | 25.0±8.4 b | 54.1±4.5 b | |
| 5 | 7.2±1.1 a | 5.6±0.5 b | 3.4±0.5 a | 3.6±0.4 a | 47.6±2.2 a | 65.0±3.7 a | ||
| 10 | 7.3±0.5 a | 6.0±0.4 ab | 3.6±0.2 a | 4.0±0.2 a | 48.9±2.0 a | 66.7±2.4 a | ||
| 15 | 8.3±0.9 a | 6.9±0.3 ab | 4.1±0.4 a | 4.6±0.2 a | 49.6±1.3 a | 63.1±1.0 ab | ||
| 20 | 6.5±0.6 a | 7.4±0.8 a | 3.8±0.2 a | 4.7±0.4 a | 59.1±2.2 a | 64.1±3.6 ab | ||
| Years | NS | * | *** | |||||
| Jinyulmi | 1 | 9.5±0.3 a | 7.2±0.6 b | 2.5±0.7 b | 3.4±0.1 c | 25.8±6.9 b | 47.7±3.3 a | |
| 5 | 7.8±0.5 b | 8.4±0.3 ab | 3.0±0.5 ab | 3.8±0.3b c | 37.9±4.5 ab | 44.8±5.2 ab | ||
| 10 | 7.4±0.9 b | 8.1±0.2 ab | 2.8±0.3 ab | 3.8±0.1 b | 37.7±2.5 ab | 47.1±2.2 a | ||
| 15 | 10.8±0.5 a | 9.5±1.8 ab | 3.4±0.2 a | 4.1±0.3 a | 31.8±0.4 ab | 44.5±5.3 ab | ||
| 20 | 7.1±0.6 b | 10.7±0.3 a | 3.3±0.1 ab | 3.8±0.3 bc | 47.1±5.3 a | 35.8±2.7 a | ||
| Years | NS | *** | * | |||||
| ANOVA | ||||||||
| Variety | ***2) | *** | ** | *** | *** | *** | ||
1)For each variety, values (mean±SD) separation within columns by Duncan’s multiple range test at 5% level of significance. Marketable storage root = storage root with weight above 50 g. Ratio of marketable storage roots is marketable storage roots divided by total storage roots harvested in the plot.
Table 3.
Biomass, yield production in sweetpotato at 120 days after transplanting in 2023 and 2024.
| Varieties |
Planting date |
Above ground biomass (kg 10a-1) |
Marketable yield (kg 10a-1) |
Non-marketable yield (kg 10a-1) | ||||
| 2023 | 2024 | 2023 | 2024 | 2023 | 2024 | |||
| Sodammi | April | 1 | 4.286±585 a1) | 3,310±277 b | 1,047±131 c | 1,857±281 ab | 658±132 bc | 743±224 b |
| 5 | 4,119±412 a | 2,631±223 b | 1,227± 79 bc | 1,417±201 c | 615±216 c | 805±188 b | ||
| 10 | 4,256±197 a | 2,720±154 b | 1,877±128 a | 1,491± 64 bc | 657± 55 bc | 1,111± 73 ab | ||
| 15 | 3,970±166 a | 3,190±191 b | 1,763±128 a | 1,650±196 bc | 971±135 ab | 1,379±139 a | ||
| 20 | 3,685± 72 a | 4,119±372 a | 1,383± 82 b | 2,134±287 a | 1,239± 72 a | 1,298±144 a | ||
| Years | ***2) | * | * | |||||
| Hopungmi | 1 | 5,702±269 a | 4,774±150 ab | 1,318±310 c | 3,143± 50 c | 754±122 a | 463± 69 a | |
| 5 | 5,167±425 a | 3,851±308 b | 2,069±182 bc | 3,402±392 bc | 282± 51 b | 321± 28 b | ||
| 10 | 5,881± 98 a | 3,917±178 b | 2,821±288 ab | 3,605±178 bc | 417±143 b | 338± 55 ab | ||
| 15 | 5,857±125 a | 4,256±492 ab | 3,389±257 a | 3,892±153 b | 533± 50 ab | 345± 26 ab | ||
| 20 | 4,458±162 a | 5,708±201 a | 3,673±412 a | 4,595±119 a | 398± 70 b | 377± 39 ab | ||
| Years | ** | *** | * | |||||
| Jinyulmi | 1 | 3,393±309 a | 2,917±189 a | 1,369±372 c | 2,517±389 a | 877± 79 ab | 521± 82 a | |
| 5 | 3,506±368 a | 2,595±136 a | 1,749±320 bc | 2,536±287 a | 504±127 b | 746± 49 ab | ||
| 10 | 3,625±341 a | 2,405±412 a | 1,833±112 bc | 2,487± 29 a | 546± 99 b | 407± 44 a | ||
| 15 | 3,786±411 a | 2,458±285 a | 2,371±125 ab | 2,720± 48 a | 1,015± 64 a | 503±127 ab | ||
| 20 | 2,899±135 a | 2,958±149 a | 2,602± 80 a | 2,429±197 a | 532±102 b | 604± 72 a | ||
| Years | *** | *** | NS3) | |||||
| ANOVA | ||||||||
| Cultivars | *** | *** | *** | *** | *** | *** | ||
Table 4.
Biomass, yield component, and yield in sweetpotato harvested 120 and 140 days after transplantation on April 5, 2024.
| Varieties |
Cultivation period (days) |
Above ground biomass (kg 10a-1) |
No. of marketable storage roots per plant |
Average marketable storage root weight (g) |
Marketable yield (kg 10a-1) |
Ratio of marketable storage roots (%) |
| Sodammi | 120 | 2,631±2231) | 2.4±0.3 | 84±4.0 | 1,417±201 | 31.5±7.0 |
| 140 | 3,542±326 | 3.5±0.2 | 103±5.6 | 2,507±110 | 37.6±2.4 | |
| *2) | * | NS3) | * | NS | ||
| Hopungmi | 120 | 3,851±308 | 3.6±0.4 | 133±14 | 3,402±392 | 65.0±3.7 |
| 140 | 5,494±179 | 3.8±0.2 | 181±7.0 | 4,929±259 | 66.5±2.1 | |
| * | NS | NS | * | NS | ||
| Jinyulmi | 120 | 2,595±136 | 3.8±0.3 | 94±11 | 2,536±287 | 44.8±5.2 |
| 140 | 3,321±277 | 4.8±0.3 | 109±6.4 | 3,666±176 | 51.4±0.9 | |
| NS | * | NS | * | NS |
전분 및 찐고구마의 말토스(maltose) 함량
고구마 정식시기별로 정식 후 120일에 수확한 직후에 괴근의 전분 함량을 분석한 결과, ‘소담미’ 와 ‘진율미’ 품종은 4월 15일 정식(8월 13일 수확)에서 60.7과 53.1 g/100 g.dw으로 다른 정식일과 차이가 있었으며, ‘호풍미’는 46.7~49.4 g/100 g.dw로 비슷한 경향이었다(Fig. 4). 고구마의 전분 함량 축적은 품종 및 생육 일수에 따라 변동성이 있는데 정식 후 80일에서 95일경에 건물량과 전분 함량이 증가하고 110일경에서 감소하다가 125일에서 140일에 유의적으로 증가한다고 하였다(Xiong et al., 2024). 찐고구마의 감미도(sweetness)와 관련이 있는 β-amylase에 의한 maltose 생성량은 먹는 품질을 결정하는 주요 요인이다. 정식시기별로 수확 직후 찐고구마의 말토스 함량과 감미도(sweetness)를 분석한 결과, 육질이 부드럽고 단맛이 좋은 ‘소담미’는 ‘호풍미’, ‘진율미’에 비해 말토스 함량이 높았으며, 4월 1일 정식(7월 31일 수확)에서 37.0 g/100g으로 높고 4월 15일 정식(8월 13일 수확)에서 33.2 g/100g으로 낮아 차이가 있었다. 감미도(sweetness)는 fructose × 1.17+glucose × 0.74 + sucrose × 1.00 + maltose × 0.33의 식을 이용하여 계산하여 나타냈는데 품종 간에 정식시기에 따라 일치되지는 않으나 4월 15일 정식(8월 13일 수확)에서 낮은 경향이었다(Table 5). ‘소담미’, ‘호풍미’, ‘진율미’의 말토스 함량을 비교한 결과, 조기 정식에서는 ‘소담미’와 ‘호풍미’의 말토스 함량이 높고, ‘진율미’는 낮은 경향을 보였다. 말토스는 고구마의 주요 당 성분으로 찐고구마의 단맛과 관련이 있어, 소비자 선호에 중요한 품질 지표이다(Woolfe, 1992). 말토스 함량이 높은 ‘소담미’와 ‘호풍미’는 조기 정식에서 높은 감미도를 나타내었지만, 수량성이 낮은 ‘소담미’ 보다는 ‘호풍미’ 품종이 안정적인 생산성과 고품질을 원하는 시장에 적합한 품종으로 판단된다. 전분 및 말토스 함량, 그리고 감미도는 품종의 고유 특성의 영향이 크다. 금후에는 재배환경, 생육 일수에 따른 전분의 축적, 유리당 함량의 변화 등에 대한 면밀한 검토가 필요하다고 판단 되었다.
종합적으로, 고구마 재배기간 동안의 기온 및 강수량 차이는 생육 초기 뿌리 발생과 괴근 비대에 중요한 영향을 미쳤으며, 특히 ‘호풍미’는 저온 조건에서도 괴근 비대와 높은 말토스 함량을 보여 조기 정식에 적합한 품종으로 나타났다. ‘소담미’와 ‘진율미’는 4월 중순 이후 온도가 안정된 시점에 정식할 때 괴근 수량성과 감미도가 증가하였으며, 재배기간을 140일로 연장할 경우 품종별로 수확량과 감미도 증대 효과가 있었다.
Table 5.
Maltose content and sweetness in steamed sweetpotato post-harvest to 120 days after transplanting in 2024.
| Varieties | Planting date (harvesting date) | |||||
|
Apr. 1 (July. 31) |
Apr. 5 (Aug. 5) |
Apr. 10 (Aug. 9) |
Apr. 15 (Aug. 13) |
Apr. 20 (Aug. 19) | ||
| Sodammi | maltose1) | 36.99±1.26 a2) | 36.45±2.50 ab | 35.57±2.32 ab | 33.23±0.75 b | 35.69±1.37 ab |
| sweetness3) | 23.00±0.36 a | 23.04±2.12 a | 20.80±1.33 ab | 19.32±0.67 b | 20.49±0.91 ab | |
| Hopungmi | maltose | 35.13±0.95 a | 34.63±2.23 a | 32.88±2.06 ab | 29.45±1.76 b | 31.90±1.94 ab |
| sweetness | 21.97±0.49 ab | 23.07±1.70 a | 21.55±1.38 ab | 19.94±1.08 b | 20.55±0.89 b | |
| Jinyulmi | maltose | 23.60±4.24 a | 18.04±1.43 b | 17.35±1.55 b | 13.93±2.00 b | 13.98±1.56 b |
| sweetness | 19.59±1.14 ab | 21.40±1.63 a | 18.04±0.97 b | 18.13±1.39 b | 16.85±1.08 b | |
적 요
고구마의 수량성은 품종 및 재배환경 등에 따라 변동성이 크며 특히 저온에 민감한 작물이다. 본 시험은 남부지역에서 저온기(4월)에 정식시기별 생육 및 수량성 평가를 위해 수행한 결과를 요약하면 다음과 같다.
1.뿌리 발생에 영향을 주는 1일 평균 토양 온도는 2023년의 4월 상순 13.4, 중순 16.4, 하순 16.7℃에 비해 2024년에는 2.5~1.6℃ 높게 유지되었다.
2.강수량은 2023년의 경우 6월 하순부터 7월 하순까지 강수량이 많아 지상부의 넝쿨 생육량은 많아지고 괴근 비대에는 불리한 조건이었으며, 2024년에는 5월 중순부터 6월 중순까지 강수량이 적어 지상부 생육은 억제되었으나 같은 기간에 일조시간이 2023년 비해 2024년은 65시간 많아 괴근 비대에는 유리하였다.
3.정식 후 10일에 주당 뿌리 수는 4월 1일 정식구의 경우 ‘소담미’ 15, ‘호풍미’ 3, ‘진율미’ 21개로 적었으나 4월 15일 정식에서는 ‘소담미’ 52, ’호풍미‘ 26, ’진율미‘ 40개로 4월 1일과 5일 정식구와 차이가 있었다.
4.6월 29일에 조사한 생육 일수 차이에 따른 엽면적, 잎과 줄기의 건물량은 2023년과 2024년의 차이는 있었으나 ’소담미‘ 등 3품종 모두 정식시기에 따른 생육 일수 90일과 70일의 차이는 없는 경향이었다. 괴근 및 뿌리의 주당 건물량은 ‘소담미’에서 차이가 있었으며, ‘호풍미’와 ‘진율미’는 비슷하였다.
5.정식 후 120일에 수확한 50g 이상 상품 괴근 수는 ‘소담미’가 정식시기별로 2023년에 2.2~3.0개로 비슷하였으며, 2024년 4월 20일 정식구은 3.6개로 다른 정식시기와 차이가 있었다. ‘호풍미’는 2023년에 4월 1일 정식구 1.9개로 적어 차이가 있었으며, 2024년에는 정식시기별로 3.6~4.7개로 비슷하였다. ‘진율미’는 2023년과 2024년의 4월 15일 정식구가 각각 3.4, 4.1개로 많아 다른 정식시기와 차이가 있었다.
6.상품 괴근 수량에서 ‘소담미’는 (’23년) 4월 10일과 15일 정식구에서 수량이 높아 차이가 있었으며, (’24년) 4월 20일 정식구에서 수량이 많아 유의성이 있었다. ‘호풍미’는 4월 1일과 5일 정식구에서 각각 2023년의 1,318, 2,069에 비해 2024년은 3,143, 3,402 kg/10a로 각각 238, 164% 증수하였다. ‘진율미’는 (’23년) 4월 15, 20일 정식구에서 수량이 많아 차이가 있었으며, 2024년에는 4월 15일 정식구가 2,720 kg/10a으로 시기별 유의성은 없었다.
7.전분 함량은 ‘소담미’와 ‘진율미’가 4월 15일 정식(8월 13일 수확)에서 60.7과 53.1 g/100g.dw 으로 다른 정식일과 차이가 있었으며, ‘호풍미’는 46.7~49.4 g/100g.dw로 비슷한 경향이었다.
8.종합적으로, 재배기간과 기상 조건에 따라 고구마 품종의 괴근 비대와 전분 및 말토스 함량에 유의한 차이가 나타났으며, 특히 ‘호풍미’는 조기 정식에서도 안정적인 수량과 높은 감미도를 유지하여 조기 시장에 적합한 품종으로 평가되었다.
