Original Research Article

The Korean Journal of Crop Science. 1 December 2021. 289-296
https://doi.org/10.7740/kjcs.2021.66.4.289

ABSTRACT


MAIN

  • 서 론

  • 재료 및 방법

  •   시험재료

  •   수발아 발생변화 분석

  •   출수기 분석 시험

  •   지역별 생육기 온도 및 이앙적기 설정

  •   통계처리

  • 결과 및 고찰

  •   쌀가루 가공용 벼 품종의 수발아 발생변화 분석

  •   지역별 벼 생육기 온도 및 이앙적기 설정

  •   이앙시기 및 생육기 평균온도에 따른 포장생육일수 변화

  • 적 요

서 론

국내 벼 생산량은 1977년 통일벼 재배로 최대 생산량을 기록한 이후 통일벼의 단점을 개량하는 적극적인 품종 육종 및 재배기술의 발전으로 안정적인 수량 확보가 가능해졌다. 반면 식생활 변화로 국내 쌀 소비량은 매년 감소하여 2019년 1인당 쌀 소비량은 59.2 kg으로 1980년대에 비교하여 56% 감소하였다(Statistics Korea, 2020). 이 때문에 쌀 재고량이 증가하여 사회적 문제가 되고 있으며 쌀 소비 촉진을 위해 밥쌀로 대부분 이용되던 쌀 소비 패턴을 다양화하기 위한 노력이 진행되고 있다.

벼 품종육종에서도 밥쌀로의 품질 향상을 위한 육종과 더불어 쌀을 가루화하여 밀가루를 대체하여 빵 및 국수 등의 재료가 될 수 있는 쌀가루 가공용 벼 품종육성이 시작되었다(Kang et al., 2005; Jeung & Shin, 2011; Mo & Jeung, 2020). 쌀가루용 가공용 벼 품종은 기존의 벼에 비해 밀도가 약하여 가루 분쇄가 편리하고 가루화 하기 위한 공정이 용이하여 가공금액이 감소화 되는 이점이 있다. 또한 쌀을 가루화 할 시 기존 일반벼에 비해 가루의 품질이 뛰어나 제품의 특성이 향상되는 것으로 알려져 있다.

쌀가루 가공용벼의 우수한 특성에도 불구하고 쌀가루 가공용벼의 산업화는 여전히 어려운 실정인데 이는 국내산 쌀의 가격이 수입쌀 및 밀가루 가격에 비해 높기 때문이다. 이에 쌀가루 가공용 벼의 산업화를 용이하기 위해서는 원료곡의 가격을 낮추어 가격 경쟁력을 향상시키는 것이 필요하다. 이를 위해 쌀가루 가공용 쌀의 경우 수량성이 높은 통일형 품종을 기반으로 육성되는 경우도 있으며 쌀가루 가공용벼의 수량향상을 위해 재배방법을 일반벼 재배방법과 달리하여 적합한 재배조건을 확립하기 위한 연구도 다양하게 수행되고 있다(Yang et al., 2021). 안정적인 수량 확보를 위해서는 단위면적당 영화수 확보, 등숙율 및 천립중을 증가시키며 수확기까지 등숙이 온전히 진행될 수 있는 재배환경을 조성하는 것이 무엇보다 중요하다. 이 때문에 등숙기 후기에 강우로 인한 수발아 발생 위험을 최소화하고 천립중을 최대화하여 수량을 안정적으로 증진시킬 수 있는 적합 이앙시기 설정이 무엇보다 필요하다.

이에 본 연구는 쌀가루 가공용 벼 품종을 이용하여 수발아 발생을 최소화하기 위한 지역별 적합 이앙시기를 설정하고 이에 따른 등숙기 환경 변화를 분석하기 위해 수행되었다.

재료 및 방법

시험재료

본 시험에 사용된 시험재료는 쌀가루 가공용 벼 품종인 한가루, 설갱, 신길 및 바로미2를 사용하였다. 쌀가루 가공용벼의 가공특성으로 분류 시 한가루, 설갱 및 신길은 연질미로 분류되어 있으며 바로미2는 분질미로 분류되어 있어 연질미에 비해 경도가 낮아 더 쉽게 분쇄되는 특성을 가지고 있다.

수발아 발생변화 분석

각 재료별 수발아 발생변화 분석을 위해 각 시험재료 파종 후 20일 묘를 1/5000a 와그너 포트에 포트당 3 식물체를 이앙하였다. 포트는 야외에서 생육 후 각 이삭별 출수기를 체크하였으며 출수 이후에는 등숙 기간 중 강우에 의한 수발아 발생변화 오차를 줄이기 위해 야외 생육상에 비가림막을 설치하였다. 출수기 이후 적산온도별로 이삭을 10반복으로 채취하여 수분을 100% 공급한 천으로 이삭을 감싸고 온도를 20, 22, 25°C로 설정한 항온수조에 처리하여 일별 수발아 발생 변화를 분석하였다. 수발아 기준은 종피 밖으로 싹이 보이는 것으로 설정하였다.

출수기 분석 시험

지역별 쌀가루 품종의 출수기 변화를 분석하기 위해 각 시험재료를 육묘하여 20일 묘를 강원도, 충청남도, 충청북도, 경상북도, 경상남도의 농업기술원 시험포장 및 전라북도에 위치한 식량과학원 시험포장에 이앙하였다. 이앙시험은 2017~2019년에 수행되었으며 이앙 시기는 5월 10일부터 6월 20일까지 10일 간격으로 4회 이앙하였다. 이앙 재식밀도는 3.3 m2당 80주로 설정하였으며 출수기는 40% 출수한 시기를 기준으로 조사하였다. 포장생육일수는 이앙일부터 출수기까지의 생육일수로 계산하였으며, 생육기 평균온도는 이앙일로부터 출수기까지의 일별 평균온도를 분석하였다. 포장생육일수에 영향을 미치는 요인으로 생육기 평균온도 및 이앙시기변화를 설정하였으며 이들 요인 변화에 따른 포장생육일수 변화를 분석하여 각 지역별 출수기를 산정하였다.

지역별 생육기 온도 및 이앙적기 설정

지역별 생육기 온도는 각 지역의 기상자료를 기반으로 분석하였으며 각 지역별 최근 10년간 일별 평균 온도 및 강우량은 기상청 자료를 이용하여 분석하였다. 각 지역별로 일 평균온도 15°C이하로 내려가는 시점을 등숙이 불가한 시점으로 보고(Park et al., 2010), 그 시점으로부터 역산하여 등숙기간동안의 적산온도가 1100°C가 되는 시점을 안전출수한계기로 분석하였다. 각 지역별 이앙시기에 따른 출수기 변화는 각 이앙시기에 따른 이앙부터 출수까지 생육일수 변화를 분석 결과를 바탕으로 각 지역별로 안전출수한계기안에 출수할수 있도록 생육일수를 설정하였으며 이를 바탕으로 지역별 적합 이앙시기를 분석하였다.

통계처리

통계처리는 SAS 9.4을 사용하였으며 Duncan’s multiple range test (DMRT)로 유의수준 0.05% 수준에서 분석하였다.

결과 및 고찰

쌀가루 가공용 벼 품종의 수발아 발생변화 분석

쌀가루 가공용 벼의 소비를 촉진하기 위해서는 원료곡의 가격을 낮추는 것이 무엇보다 필요한데 이를 위해서는 생산량을 최대화하고 안정적인 수량을 확보할 수 있는 재배기술이 필요하다. 쌀가루 가공용 벼 품종은 전분밀도가 일반벼와 비교하여 치밀하지 못해 가루화하기 쉬운 장점이 있는 반면 수발아에 취약한 단점이 있다(Mo et al., 2013). 이 때문에 쌀가루 가공용 벼를 안전하게 생산하기 위해서는 무엇보다 수발아 발생율을 줄이는 것이 필요하다. 수발아에 영향을 미치는 환경요인은 등숙 기간중의 강우 및 등숙기간의 평균온도로 알려져 있다. 등숙 기간 중의 강우는 확률에 의한 것으로 예측이 불가능하지만 평균온도는 큰 변동이 없어 어느 정도 예측이 가능하다.

쌀가루 가공용 벼 4품종의 온도별 수발아 발생율을 등숙시기중에 분석한 결과(Fig. 1), 시험 품종 모두 등숙기 적산온도가 증가하여 등숙이 진행될수록 수발아 발생률은 크게 증가하여 기존의 연구결과와 같은 경향으로 나타났다(Kang et al., 2018). 또한 처리온도가 높아질수록 수발아 발생율이 크게 증가하는 경향이었다. 처리온도 20°C 및 22°C에서는 등숙적산온도 900°C까지는 유의한 차이를 보이지 않았으나 900°C이상에서는 22°C처리에서 수발아 발생율이 크게 증가하였다. 등숙적산온도별 수발아 발생율 변화를 분석한 결과, 처리온도가 20°C로 다소 낮은 경우 등숙적산온도 100°C변화에 따라 수발아 발생율이 약 3.3% 증가한 반면 온도가 22°C 및 24°C로 증가하면서 등숙적산온도 100°C에 따라 수발아 발생율이 약 6.8% 및 8%로 크게 증가하였다.

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Fig. 1.

Changes in the viviparous germination rate according to different temperature conditions during the ripening stage. The data represent the average results relative to four varieties of floury endosperm rice.

시험품종별로 수발아 발생변화를 분석한 결과(Fig. 2), 모든 적산온도에서 수발아 발생처리 5일 이후 수발아 발생률이 크게 증가하는 것으로 나타났다. 이는 강우가 3일 이상 지속될 경우 수발아 발생률이 급격하게 증가한다는 기존의 연구결과와 같은 경향이었다(Suh & Kim, 1994; Park & Kim, 2009; Kang et al., 2018). 하지만 품종별로 수발아 발생율은 다소 차이가 있었는데 등숙적산온도 700°C에서 바로미2를 제외한 신길, 한가루, 설갱에서는 수발아 처리기간이 5일도 다소 길어도 수발아율이 10%미만으로 나타났으나 바로미2의 경우 22°C에 처리한 결과 수발아 처리일 3일시 10%, 5일 시 약 20%의 수발아가 발생되었다. 등숙적산온도 900°C의 경우도 700°C와 마찬가지로 신길, 한가루, 설갱에서는 수발아 발생율이 10% 미만으로 700°C처리와 유의한 차이가 없는 것으로 나타났으나, 바로미2의 경우 처리온도 20°C 및 22°C 모두에서 처리일 3일부터 30% 이상으로 수발아 발생율이 높은 것으로 나타났다. 이 결과로 판단 시 쌀가루 가공용벼의 수발아 발생율을 낮추기 위해서는 등숙에는 문제없지만 수발아를 경감시킬수 있도록 적합한 온도조건이 되도록 가능한 등숙 기간의 평균온도를 낮추는 것이 필요하다고 판단된다.

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Fig. 2.

Changes in the viviparous germination rate at an accumulated temperature of 700°C and 900°C. Hundred per cent of water was treated at 20°C and 22°C for 3 and 5 days in four varieties of floury endosperm rice with 10 replicates.

지역별 벼 생육기 온도 및 이앙적기 설정

쌀가루 가공용벼의 수발아 발생 위험을 낮추기 위해, 등숙기간 중 온도를 최대한 낮출 수 있는 적합한 등숙기간 재설정이 필요하다. 이에 지역별로 벼 출수시기를 최대한 늦출 수 있도록 벼 등숙이 중지되는 일평균온도 15°C 이하로 온도가 내려가는 시기를 지역마다 분석하여 이 시기로부터 등숙적산온도 1100°C를 확보할 수 있는 안전출수 한계기를 분석하였다(Fig. 3). 강원도 지역의 경우 등숙적산온도 1100°C를 확보하기 위한 출수기는 7월 하순~8월 중순이었으며 상대적으로 가을 기온이 높아 늦게까지 등숙기 가능한 남부지역의 경우 8월 중하순~9월 초순까지 출수하여도 안정적인 등숙이 가능하여 수량 확보에 큰 문제가 없는 것으로 나타났다.

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Fig. 3.

Safe heading date limit for each area allowing to reach the accumulated temperature of 1100°C during the ripening period before the average temperature dropped below 15°C.

이앙시기 및 생육기 평균온도에 따른 포장생육일수 변화

각 지역의 안전출수한계기에 맞춰 출수할 수 있는 품종별 적합 이앙시기를 설정을 위해 쌀가루 가공용 벼 품종의 포장생육일수가 이앙시기 및 생육기 평균온도에 따라 어떻게 변화되는지 분석을 하였다. 지역별로 쌀가루 가공용 벼 품종을 이앙시기를 달리하여 이앙한 후 이앙시기 변화 및 이에 따른 생육기 평균온도 변화에 따른 이앙부터 출수기까지의 포장생육일수 변화를 분석한 결과, 포장생육일수는 이앙시기 및 생육기 평균온도변화와 부의 상관관계를 나타내었다. 대표적으로 강원도지역의 분석결과를 보면, 포장생육일수는 이앙시기 및 생육기 평균온도와 선형의 부의상관관계를 나타내었으며 생육기 평균온도에 비해 이앙시기변화에 따라 유의하게 변화하였다(Fig. 4).

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Fig. 4.

Analysis of changes in the number of growth days in the field according to the transplanting date and the average temperature during the growing season of floury endosperm rice varieties in Gangwon-do.

강원도지역의 분석결과와 유사하게 다른 시험지역에서도 이앙시기 및 생육기 평균온도와 포장생육일수는 부의 상관관계를 보여 이앙시기가 늦어질수록, 생육기 평균온도가 높아질수록 포장생육일수는 감소하는 것으로 나타났다(Table 1). 이앙시기가 1일 지연됨에 따라 포장생육일수는 약 0.2~0.6일 단축되는 경향이었으며, 생육기중 평균온도 1°C 증가에 따라 포장생육일수는 적게는 2일, 많게는 10일까지 단축되는 경향이었다. 시험품종 중 한가루 및 설갱의 경우 이앙시기변동 및 평균온도 변화에 따른 생육일수 단축 정도가 신길 및 바로미2에 비해 큰 경향이었다. 위 결과를 바탕으로 지역별로 각 품종의 적합 출수기 추정은 이앙시기에 따른 포장생육일수변화 결과를 바탕으로 분석하였다.

Table 1.

Correlation analysis of the number of days between the heading date and the transplanting date and the mean temperature from the transplanting date to the heading date for different regions and varieties. HG, Hangaru; SGE, Seolgeang; SG, Singil; BM, Baromi2.

Province Correlation with transplanting date Correlation with mean temperature
HG SGE SG BM HG SGE SG BM
Gwangwon-do -0.60*
(R2=0.88)
-0.59*
(R2=0.75)
-0.42*
(R2=0.73)
-0.50*
(R2=0.85)
-7.03
(R2=0.39)
-6.04
(R2=0.28)
-2.96
(R2=0.21)
-4.35
(R2=0.52)
Chungcheongbuk-do -0.41*
(R2=0.84)
-0.60*
(R2=0.82)
-0.31*
(R2=0.73)
-0.28*
(R2=0.84)
-2.35
(R2=0.35)
-2.56
(R2=0.21)
-1.90
(R2=0.24)
-1.99
(R2=0.48)
Chungcheongnam-do -0.44*
(R2=0.88)
-0.49*
(R2=0.78)
-0.17*
(R2=0.72)
-0.27*
(R2=0.75)
-4.31
(R2=0.49)
-4.38
(R2=0.31)
-1.48
(R2=0.19)
-2.84
(R2=0.33)
Gyengsangbuk-do -0.41*
(R2=0.74)
-0.49*
(R2=0.78)
-0.24*
(R2=0.75)
-0.32*
(R2=0.79)
-4.12
(R2=0.51)
-3.88
(R2=0.37)
-2.63
(R2=0.39)
-2.96
(R2=0.54)
Gyengsangnam-do -0.49*
(R2=0.74
-0.59*
(R2=0.94)
-0.56*
(R2=0.78)
-0.35*
(R2=0.76)
-5.87
(R2=0.56)
-8.42
(R2=0.61)
-7.93
(R2=0.52)
-3.31
(R2=0.29)
Gyeonrabuk-do -0.56*
(R2=0.97)
-0.57*
(R2=0.95)
-0.27*
(R2=0.85)
-0.38*
(R2=0.94)
-10.06
(R2=0.65)
-9.94
(R2=0.74)
-5.95
(R2=0.55)
-4.21
(R2=0.65)

*Significant correlation with the mean temperature from the transplanting date to the heading date.

위의 데이터를 기반으로 각 시험품종의 이앙시기에 따른 출수기 변화 데이터를 종합하여 각 품종이 일평균기온이 15°C 이하로 내려가기 전 등숙기 적산온도 1100°C를 확보할 수 있는 시기에 출수할 수 있도록 적합 이앙시기를 분석하였다(Fig. 5). 이앙시기에 따른 출수기 변화의 결과 값이 없는 경기도, 전라북도 지역의 경우 일장변화가 비슷한 강원도 및 전라북도 성적을 바탕으로 이앙시기를 설정하였다. 설갱의 경우 강원도 산간지역의 경우 4월 하순~5월 초순에 이앙하는 것이 적합하며, 중부 내륙지역의 경우 5월 중~하순, 남부 내륙지역의 경우 5월 하순~6월 초, 남부 해안지역의 경우 6월 초~7월 초가 적합 이앙기로 설정되었다. 한가루의 경우 설갱에 비해 강원도지역의 경우 이앙시기가 약 7일 빠른 것으로 나타났으며 반면 남부해안지역의 경우 이앙시기가 2~3일 늦어지는 것으로 나타났다. 신길의 경우 강원도 및 남부지역 일부 산간지대를 제외하고는 대체로 5월 하순~6월 하순까지가 이앙적합 시기로 나타났다. 바로미2의 경우 다른 품종에 비해 이앙시기가 다소 늦은 것으로 나타났으며, 강원도 지역에는 5월 하순~6월 중순, 중부지역의 경우 6월 중하순, 남부지역의 경우 6월 말~7월 초순이 적합 이앙시기로 나타났다.

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Fig. 5.

Transplanting date range of each area allowing to meet the safe heading date limit for each floury endosperm rice cultivar.

각 지역별 등숙기 적산온도 1100°C를 확보 할 수 있는 이앙시기에 이앙 시 등숙기간 동안 수발아 가능성 분석을 위해 등숙 중 생육온도를 등숙기 적산온도 700 및 900°C로 구분하여 각 적산온도 도달 시 평균온도를 분석하였다. 등숙기 적산온도가 700°C에 도달하는 시기는 강원도 지역의 경우 8월 하순~9월 초순, 중부지역의 경우 9월 중순, 남부지역의 경우 9월 중순~하순인 것으로 나타났다(Fig. 6(A)). 이 시기의 각 지역별 평균온도를 분석한 결과(Fig. 6(B)), 18.7~21.8°C의 온도범위를 보였으며 대체로 약 20°C의 온도를 나타내었다. 설갱, 신길, 한가루의 경우 등숙적산온도가 700°C로 다소 낮을 경우 평균온도 20 및 22°C에서 수발아 처리기간이 5일 경우에도 수발아 발생율을 10%이하로 다소 낮은 경향임을 고려할 때(Fig. 2), 설갱, 신길, 한가루의 경우 5일 이상의 지속강우만 피한다면 수발아 발생위험성이 적다고 판단된다. 그러나 바로미2의 경우 등숙적산온도가 700°C로 다소 낮은 경우에도 수발아 발생위험이 다른 쌀가루 품종에 비해 큰 것으로 나타나(Fig. 2) 바로미2의 경우 등숙적산온도 700°C 도달 시 평균온도가 20°C로 높아지면 3일 이상의 지속강우에 의해 수발아 발생이 크게 증가할 수 있는 것으로 판단된다.

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Fig. 6.

(A) Dates when the accumulated temperature is approximately 700°C and (B) mean temperatures at those dates if floury endosperm rice is transplanted at a suitable transplanting date in each area.

등숙기 적산온도 900°C에 이르는 시점은 대체로 9월 초에서 10월 중순에 이르렀으며 강원도 지역의 경우 9월 중순, 중부지역의 경우 9월 하순, 남부지역의 경우 10월 초~중순이였으며, 이시기의 평균온도는 16.7~19.8°C의 범위를 나타내었으며 대체로 18°C의 온도범위를 나타내었다(Fig. 7). 적산온도 900°C 시 수발아 발생가능성 분석결과 평균온도가 20°C이상으로 높을 시 수발아 발생위험은 크게 증가하는 것을 고려할 시(Fig. 2), 평균온도는 대체로 18°C로 수발아 발생위험성은 높지 않을 것으로 판단된다. 그러나 바로미2의 경우 등숙적산온도가 900°C에 달할 시 수발아 발생가능성은 크게 증가하여 평균온도 20°C에서도 30% 수발아가 발생하는 것으로 나타나 지역별로 평균온도가 20°C에 근접하는 지역의 경우 강우 발생 시 수발아 발생 위험성이 큰 것으로 판단된다. 이에 현미 경도가 다른 품종에 비해 약한 분질미에 속하는 바로미2의 경우 수발아 발생위험을 줄이기 위해 더 많은 연구가 필요한 것으로 판단된다.

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Fig. 7.

(A) Dates when the accumulated temperature is approximately 900°C and (B) mean temperatures at those dates floury endosperm rice is transplanted at a suitable transplanting date in each area.

적 요

쌀가루 가공용벼 품종인 한가루, 설갱, 신길 및 바로미2의 수발아 발생 위험을 감소하기 위한 지역별 적합 이앙기 및 이에 따른 등숙기 생육온도, 수발아 발생 위험성을 변화를 분석한 결과는 다음과 같다.

1. 쌀가루 품종의 출수기변화요인을 분석한 결과, 이앙부터 출수까지 일 평균온도 및 이앙시기변화는 포장생육일수와 부의 상관관계를 보이며 이앙시기변화에 따른 포장생육일수 변화는 유의한 상관관계를 보였다.

2. 이를 바탕으로 수발아 발생위험성 감소를 위해 등숙기 온도를 최저로 낮추기 위해 각 지역별로 안전출수한계기에 출수할 수 있는 이앙시기를 분석한 결과 대략 5월 초순(강원지역)~6월 중순(남부 내륙지역) 혹은 6월 하순(남부 해안지역)이 이앙적기로 판단되었다.

3. 각 품종별로 이앙적기에 이앙 시 수발아 발생 위험이 있는 등숙적산온도 700°C 및 900°C의 평균온도를 분석한 결과 700°C의 경우 대체로 약 20°C, 900°C의 경우 18°C의 온도를 나타내었다.

4. 쌀가루 가공용 품종의 수발아 발생가능성을 분석한 결과, 바로미2을 제외하고는 등숙적산온도 700°C 및 900°C에 등숙기 온도가 20°C 미만 시 수발아 발생율은 높지 않은 것으로 판단되었다.

5. 바로미2의 경우 다른 품종에 비해 등숙기간중 수발아 발생위험성이 높아 낮은온도에서 수발아 발생위험성을 재검정하여 이앙시기를 재설정할 필요성이 있다.

Acknowledgements

본 논문은 농촌진흥청 공동연구사업(국책기술개발사업, 과제번호: PJ01296001)의 지원에 의해 수행된 결과입니다.

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