서 론
재료 및 방법
시험지역 및 실험재료
파종시기 및 재배방법
토양 이화학성 분석
기상 분석
생육형질 및 수량 조사
통계분석
결과 및 고찰
콩 재배기간 중 기온 및 강수량
파종시기별 적산온도 및 생육단계 소요일수
생육단계별(개화성기, 종실 비대시) 농업 특성
수량구성요소 및 수량
주성분 분석 및 상관 분석
적 요
서 론
콩[Glycine max (L.) Merrill]은 높은 단백질 함량과 질소 고정 능력, 다양한 기후 조건에 대한 적응력으로 중요한 식량작물로서 평가받고 있으며, 수세기 동안 재배되어 온 주요 식물 단백질 공급원이다. 콩 종자에는 약 40%의 단백질이 함유되어 있으며, 전 세계 식물성 기름의 주요 공급원으로 가축 사료 단백질의 60% 이상을 차지한다(Agarwal et al., 2013; Seo et al., 2020). 특히 기후변화 시대에 콩은 고온, 가뭄 등 비생물학적 스트레스에 강한 전략 작물로서 다양한 목적으로 사용 가능하여 그 중요성이 높아지고 있다(Keatinge et al., 2011).
고추장, 된장 등의 원료인 장류콩의 시장규모는 연간 9,230억원으로 보고되고 있다(Choi et al., 2010). 콩은 단백질과 지방, 무기질과 비타민이 풍부하고, 특히 필수아미노산인 lysine이 풍부하여 매우 다양하게 이용되고 있다(Lee et al., 2013). 콩을 발효하면 미생물이 분해되며 다양한 생리활성물질이 생성되고 이러한 물질은 항암, 항산화 및 혈압 강화에 효과가 있는 것으로 알려져 있다(Kim et al., 2011).
지난 세기 동안 한국의 평균 기온은 세계 평균의 두 배 이상인 약 1.7℃ 상승하였으며(Lee et al., 2019), 전 지구 지표면 온도는 지난 2,000년 내 어떤 50년 기간보다도 1970년 이후 더 빠르게 증가하고 있다(IPCC, 2023). Zhao et al. (2017)에 따르면 평균 기온이 1℃ 상승함에 따라 전 세계 대두 수확량은 3.1% 감소한다고 하였고 이러한 기온 상승은 작물의 재배한계선을 높이고 있음으로 이에 따라 농업관리 전략의 재설계가 요구되고 있다(Skarbø & VanderMolen, 2016). 기후 변화에 적응하고 수확량을 유지하기 위해 가장 효율적인 방법 중 하나는 파종 시기를 조정하는 것이다(Chae et al., 2025; Mourtzinis et al., 2019; Radzka et al., 2025; Sacks et al., 2010; Zheng et al., 2024). 적절한 파종 시기의 선택은 콩의 생육 및 발달을 개선하고 수확량 잠재력을 높이는 효과적인 방법이며(Hu & Wiatrak, 2012), 파종 시기가 영양생장과 생식생장기의 기간, 개화시기, 종실 충실도, 최종 수량에 중대한 영향을 준다는 점을 강조하고 있다(Egli & Bruening, 2000; Mandić et al., 2020). 콩은 온도와 일장에 매우 민감하게 반응하며 최적 파종 날짜는 주로 지역 기후의 영향을 받으므로(Radzka et al., 2025) 안정적 생산과 수확량 증대를 위해선 관심 지역의 기후를 파악하는 것이 기본 전략이다.
국내에서도 기후변화에 대응하여 콩의 적정 파종시기를 재설정하기위한 노력이 계속되고 있다. 일반적으로 콩 단작 시에는 5월 하순이 파종적기라 알려져 있으며, 경남의 경우 수량성과 병충해 정도 등을 고려하였을 때 5월 하순~6월 상순이 파종적기라 하였고(Kim et al., 2014), 남부의 경우 적정 파종시기는 5월 하순부터 7월 상순까지 지역별로 상이하다고 하였다(Shin et al., 2012). Lee et al. (2019)는 중부지역에서 다수확 및 고품질을 고려하였을 때 대원콩의 파종적기가 6월 중·하순경이라 하였고, 충청북도농업기술원의 2005년~2006년 시험결과에 따르면 단양(중산간지)은 6월 상순, 옥천(중간지)은 6월 중순이 대원콩의 파종적기라 하였다(Chungcheongbuk-do ARES, 2006). 그러나 최근 기후변화로 인한 기온상승과 불규칙한 강수 패턴 등은 과거의 전통적인 재배법을 위협하고있어 경제적 수량 확보를 위해선 지역 맞춤의 최신화된 재배법이 필요한 실정이다. 또한 적산온도와 콩의 생육, 수량 간 관계를 분석한 연구는 미흡하며 특히 충북지역은 제한적이다. 따라서, 본 연구는 충북 지역의 중간지 또는 중산간지에서 파종시기별 적산 온도, 콩의 생육 특성 및 수량과의 관계를 분석하여 적정 파종시기 설정을 위한 기초자료를 제공하고자 수행되었다.
재료 및 방법
시험지역 및 실험재료
본 시험은 충청북도 괴산에서 2023년부터 2024년까지 2년간 수행되었다. 2023년은 충청북도 괴산군 문광면(36°48'18"N 127°44'52"E)에서 수행되었으며, 해발고도는 234 m의 중산간지였고, 2024년은 괴산군 사리면(36°50'48"N 127°40'05"E)에서 수행되었으며 해발고도 163 m의 중간지였다. 공시 품종은 중만생종 장류콩인 대원콩과 선풍을 사용하였다.
파종시기 및 재배방법
파종 시기는 5월 하순(5월 25일), 6월 상순(6월 6일), 6월 중순(6월 16일), 6월 하순(6월 26일) 총 4회로 나누어 파종하였다. 재식 밀도는 1휴 1열로 표준재식밀도(19,000개체 10a-1)에 따라 70 cm × 15 cm, 재식본수는 1주 3본 파종하여 출아 2주 후 솎음 작업을 통해 1주 2본으로 조정하였다. 시험 포장 배치는 분할구배치법(15 m2/처리, 3반복)으로 주구는 파종기, 세구는 품종으로 하였다. 비료공급량은 농촌진흥청 콩 표준 재배법에 준하여 사양토 기준 3.0-3.0-3.4 kg 10a-1으로 질소(요소, 46% N), 인산(용성인비, 17% P2O5) 및 칼리(염화가리, 60% K2O)를 전량 밑거름으로 시비하였다.
토양 이화학성 분석
시료는 토양을 실내에서 72시간 건조 한 후 이물질을 제거하여 이화학성 분석 시료로 사용하였다. 토성은 5% sodium hexametaphosphate으로 분산시킨 후, 비중계법으로 분석하였다. pH와 전기전도도(EC)는 시료와 증류수를 1:5 비율로 혼합한 현탁액을 측정하였다. 유효인산(P2O5)은 Lancaster 법으로 침출하여 분광 광도계(UV 1900i, Shimadzu, Japan)로 720 nm 파장에서 측정하였다. 양이온(K, Ca, Mg)은 건조 토양(5 g)에 1 N 아세트산암모늄(pH 7.0) 25 mL로 추출한 후, 유도결합플라즈마 분광분석기(ICP-OES, INTEGRA XMP, GBC, Australia)로 분석하였다. 본 시험 포장의 토양 이화학성은 모래, 점토, 미사 함량비가 60.2 : 8.8 : 31.0인 사양토(Sandy loam)이었고, pH는 2023년 5.2, 2024년은 6.8로 약산성이었다. 유기물은 각각 9.3 g kg-1, 12.5 g kg-1이었고, 유효인산 함량은 279.2 mg kg-1, 222.3 mg kg-1이었다. K, Ca, Mg 함량은 2023년이 각각 0.1 cmol kg-1, 7.6 cmol kg-1, 2.1 cmol kg-1이고, 2024년은 0.4 cmol kg-1, 3.3 cmol kg-1, 2.0 cmol kg-1인 토양이었다(Table 1).
Table 1.
Soil physicochemical properties of the field before experiment.
| Year | Soil texture |
pH (1:5) |
EC (dS m-1) |
OM (g kg-1) |
P2O5 (mg kg-1) | Ex. Cation (cmolc (+) kg-1) | ||
| K | Ca | Mg | ||||||
| 2023 | Sandy loam | 5.2 | 0.2 | 9.3 | 279.2 | 0.1 | 7.6 | 2.1 |
| 2024 | Sandy loam | 6.8 | 0.4 | 12.5 | 222.3 | 0.4 | 3.3 | 2.0 |
| Optimal† | 6.5~7.0 | 20~30 | 150~250 | 0.45~0.55 | 6.0~7.0 | 2.0~2.5 | ||
†Optimal soil chemical properties (NIAS, 2022)
기상 분석
기온과 강수 데이터는 ATMOS-41 (METER-Rroup, Pullman, WA, USA)을 지상으로부터 1 m 높이에 설치하여 수집하였고, 데이터는 15분 간격으로 파종부터 수확까지 측정하였다. 적산온도는 일평균기온을 합산하여 구했다.
생육형질 및 수량 조사
콩 생육 형질은 농촌진흥청 연구조사분석기준(RDA, 2012)에 준하여 개화성기(R2)와 종실 비대시(R5)에 시험구 당 15주 30개체를 채취하여 경장, 경태, 주경절수, 분지수, 엽면적 지수(LAI) 및 건물중을 조사하였다. 건물중은 잎, 줄기, 꼬투리로 구분한 뒤 80℃에서 72시간 건조하여 무게를 측정하였다. 엽면적 지수는 잎을 촬영한 후 농업유전자원센터의 이미지 분석 프로그램 Seed (v1.0,71)을 사용하여 측정하였다. 수량은 성숙기(R8)에 평균적인 생육을 보이는 30개체를 채취하여 주수, 주당 협수, 협당 립수, 백립중의 곱으로 산출하였다.
통계분석
모든 데이터는 3회 반복 측정되었으며 평균과 표준편차로 나타내었다. 품종 및 연차 별 파종시기에 따른 차이와 상호작용을 분석하기 위해 R-Studio (Ver. 4.1.3)로 분산분석(ANOVA)을 실시하였고, 유의수준 P < 0.05일 때 Tukey의 HSD 검정을 통해 사후 비교를 수행하였다. 생육 형질, 수량구성요소, 수량 및 적산온도와의 관계를 분석하기위해 ‘corrplot’을 이용하여 피어슨 상관분석(Pearson’s correlation analysis)을 하였다. 주성분 분석(PCA)은 수량과 각 변수 간 다중 공선성(Multicollinearity)을 요약하고 차원을 축소하여 요소 간 관계를 분석하기위해 수행되었다.
결과 및 고찰
콩 재배기간 중 기온 및 강수량
콩 재배기간(5월 하순~11월 초)동안 수집된 기상 자료와 과거 10년간의 연평균 기온을 비교하였다(Fig. 1). 재배기간 중 평균기온은 2023년과 2024년이 20.4℃, 22.4℃로 평년 보다 각각 0.3℃ 1.8℃ 높았다. 같은 해의 전국 평균과 비교해보면 2023년은 1.7℃ 낮았으며 2024년은 같았다. 콩의 생장 및 개화적온은 20~25℃로 알려져 있는데, 생식생장기가 시작되는 8월의 평균기온은 2023년과 2024년 각각 25.0℃, 27.4℃로 적온보다 높았고. 9월 이후 기온은 과거에 비해 뚜렷하게 상승하는 경향을 보였다. 전국 평균은 2023년 8월이 27.9℃, 2024년이 26.4℃였던 것으로 보아 해발고도 160 m 이상의 지역이 전국의 기후와 상이함을 알 수 있다.
강우량을 조사한 결과, 누적 강우량은 2023년 906 mm, 2024년 1,153 mm였다. 2023년의 경우, 특히 5월 하순 파종부터 6월 초 파종 시까지 강우량이 부족하였는데(8.9 mm), 무강우 기간이 5월 25일부터 6월 9일까지 12일로 초기 생육이 저조하였다. 콩은 수분이 많이 필요한 작물인데, van Doren & Reicosky (1987)에 따르면 콩의 요수량은 파종 후 50일이 지나 개화가 시작되며 급격히 증가한다. 두 해 모두 재배기간 중 전체 강우량의 각 45%, 43%가 7월에 집중되었으며 개화가 시작되는 8월의 경우 강우량은 2023년 152.3 mm, 2024년 26.5 mm이었다.
파종시기별 적산온도 및 생육단계 소요일수
파종시기별 재배기간 동안의 주요 단계별 적산온도와 생육일수를 분석하였다(Fig. 2). 전체적으로 적산온도는 2,844~ 3,569℃ 범위로 나타나 5월 하순 파종이 6월 하순 파종에 비해 평균 697℃ 많았다. 또한 중만생종인 대원콩과 선풍은 생육단계별로 요구되는 적산온도에서 차이를 보였는데, 대원콩은 R2~R6단계(1,178℃ ± 162℃), 선풍은 VE~R2단계(1,647℃ ± 172℃)에서 더 많은 적산온도를 필요로 하였다. 5월 하순 파종 시, 6월 하순 파종에 비해 성숙(R8)까지 669~724℃의 적산온도가 더 요구되었는데, 이는 조기 파종이 영양생장과 초기 생식생장 기간을 연장하는 결과로 나타났다.
파종시기별 전체 생육일수는 5월 하순 파종 시 평균 160일, 6월 초 파종 시 145일, 6월 중순 136일, 6월 하순 124일 순이었다. 품종 별 생육일수는 대원콩의 경우 6월 하순 파종 시 5월 하순 파종보다 40일, 선풍은 32일 감소하여 각각 25%, 21% 감소하였다. 우리나라에서 6월 20일경은 일장이 최대인 날로 이후 낮의 길이가 짧아지므로 파종시기가 늦춰지면 개화까지의 소요일수는 줄어들게 된다. 이는 파종시기의 연장이 적산온도 감소와 종실의 등숙기간(R5~R7)을 단축시킨다는 결과와도 일치하는 경향이다(Chae et al., 2025; Fordoński et al., 2023; Heatherly, 2005; Hu & Wiatrak, 2012; Serafin-Andrzejewska et al., 2021; Weaver et al., 1991). Lee et al. (2019)은 대원콩을 6월 1일에 파종하였을 때 개화까지의 일수가 51~54일이었고, 파종시기가 늦춰질수록 감소한다 하였는데 본 연구에서 6월 상순 파종 시 54일로 같은 경향이었다. 다만, 적산온도는 약 214℃ 차이가 있었는데, 이는 본 연구의 개화 단계 조사가 R2 단계였고 지역적 차이가 반영된 것으로 보인다.
생육단계별(개화성기, 종실 비대시) 농업 특성
개화성기(R2)와 종실 비대시(R5) 단계에서 파종시기별 생육 관련 농업특성을 조사하였다(Table 2). 경장, 엽면적 지수(LAI) 및 건물중은 파종시기가 늦춰짐에 따라 품종 및 생육단계에 관계없이 현저한 감소를 보였으며(Shin et al., 2012), R2, R5 시기에서 파종시기 간 고도로 유의한 차이를 보였다.
Table 2.
Agronomic traits at R2 (full bloom) and R5 (beginning seed) stages by variety and sowing date.
R2 단계에서 경장은 5월 하순에 파종하면 평균 74.3 cm로 가장 길었고, 6월 하순 파종 시 52.8 cm로 29% 감소하여 가장 짧았으며(Park et al., 2014; Park et al., 2015), 연차 간 차이는 없었다(Chu et al., 1996). 엽면적 지수(LAI)는 5월 하순 파종 시 대원콩과 선풍이 각각 4.86, 6.43으로 가장 높았으며, 파종시기가 지연됨에 따라 유의적으로 감소하였다. 건물중은 5월 하순 파종에서 평균 47.3 g으로 가장 높았으며 6월 하순 파종 시에는 45% 수준까지 감소하였다.
R5 단계에서도 경장과 LAI, 건물중은 동일한 경향을 보였다. 경장은 5월 하순 파종에서 평균 75.0 cm로 가장 길었고 6월 하순 파종에서 63.0 cm로 약 16% 감소하여 가장 짧았지만 R2 단계보단 적은 감소율을 보였다. 엽면적 지수와 건물중은 5월 하순 파종 시 각각 4.9, 78.2 g으로 가장 높았으나, 6월 하순 파종 간에만 유의한 차이가 있었다.
이와 같은 결과는 콩의 생육이 파종시기, 생태형 및 연차에 따라 차이가 나타나고(Seung, 1993), 5월 하순 파종이 6월 하순보다 경장이 유의적으로 길며(Chae et al., 2025), 영양생장기간이 늘어나 건물생산량을 증가시킨다(Fordoński et al., 2023; Zheng et al., 2024)는 기존 연구결과들과 부합하였다.
수량구성요소 및 수량
파종시기별 대원콩과 선풍의 수량구성요소와 수량을 조사하였다(Table 3). 개체 당 협수와 립수, 수량은 두 품종 모두 6월 초순 파종이 전반적으로 많은 경향이었다. 백립중의 경우, 대원콩은 모든 파종시기에서 유의한 차이가 나타나지 않았고, 선풍의 경우 6월 하순 파종 시 5월 하순~6월 초 파종 간에만 차이가 있었다. Kim et al. (2024)은 중만생종의 경우 7월 10일 이전 파종은 백립중에 영향을 미치지 않는다고 하여 연구결과와 유사하였지만, Park et al. (1987)은 백립중이 파종기 이동에 가장 민감한 형질이라고 보고한 바 있다. 대원콩의 개체당 협수와 협당 립수는 6월 초 파종에서 각각 74.6개, 115개로 가장 많았다. 선풍의 경우 개체당 협수, 협당 립수 및 백립중은 5월 하순~6월 초에 파종하였을 때 가장 높았고 두 파종시기 간에는 유의한 차이가 없었다. 분산분석 결과, 백립중을 제외한 두 수량구성요소와 수량은 파종시기 변화에 따른 고도의 유의성을 보였고 두 품종에서 모두 가장 높은 수량은 6월 초 파종에서 확인되었다. 선풍은 대원콩보다 주경 절수가 많고 백립중이 무거우며 재배 안정성 이 높아 수량이 높다. 선풍의 평균 수량은 대원콩보다 약 21% 높은 수준이었는데 이는 2011년~2013년에 진행된 전국 지역적응시험 결과와 일치하는 경향이었다(Kim et al., 2017). 파종시기가 늦어질수록 수량은 감소하는 경향이었다. 특히 6월 하순 파종 시 대원콩과 선풍의 수량은 급격하게 감소하였으며 6월 초 파종과 대비하여 각각 62%, 55% 수준이었다. Li et al. (2024)와 Mourtzinis et al. (2019)의 연구에 따르면 최적 파종기 설정이 콩 생산성에 대한 핵심 요인 중의 하나이다. Kim et al. (2024)에 따르면 협수와 마디 수, 수량이 모두 적기 이후에 파종하였을 때 감소한다 하였으며 이에 종합적으로 고려하여 중산간지 콩 안정 생산을 위한 파종 적기는 6월 초순으로 판단된다.
Table 3.
Yield and yield components at R8 (full maturity) stage by variety and sowing date.
주성분 분석 및 상관 분석
장류용 콩의 파종 시기와 농업 형질 간의 상호관계를 분석하기 위해 R2, R5, R8 생육단계에서 수집된 14개 항목을 이용하여 주성분 분석(PCA)를 수행하였다(Fig. 3). PC1 (제1 주성분)과 PC2 (제2 주성분)은 각각 72.8%, 13.9%를 설명한다. 적산온도와 영양생장 및 생식생장 초기의 형질들은 5월 하순 파종과 밀접하게 관련된 반면, 수량을 포함한 수확기 형질들은 6월 초순 파종과 고도의 관련성을 보였다. 시기별 적산온도(CT1: VE-R2, CT2: R2-R8, CT3: VE-R8)는 수량과의 관계가 상대적으로 낮았으며 생육관련 농업형질들과 밀접한 관련성을 보였다. 이 결과는 적산온도가 수량에 간접적으로 영향을 미치며, 생육단계별 발달을 통해 수량과 연결된다는 결과와 일치하는 경향이다(Borowska & Prusiński, 2021; Egli & Bruening, 2000; Księżak & Bojarszczuk, 2022). 적산온도와 농업형질 간의 상관분석 결과는 Fig. 4에 나타내었다. 적산온도와 수량 간에는 유의성이 나타나지 않았고(r = 0.45), 주당 협수가 수량과 고도의 정의 상관(r = 0.91***)을 보였다. 또한, 적산온도는 백립중(r = 0.88***), 경장(r = 0.93***), 경태(r = 0.95***), 분지수(r = 0.94***), 엽면적 지수(r = 0.90***)와 같은 생육형질들과 고도의 정의 상관을 나타냈다. 콩 수량은 협수와 관련이 있고, 협수는 생식생장기 초기의 건물중과 밀접한 관련이 있었다는 Park et al. (2000)의 결과와 같은 경향이며, 수량이 협당 립수, 백립중, 경태, 분지수와 밀접한 관련을 보였다는 Kim et al. (2024)의 결과와도 일치한다. 특히, 수량과 정의 상관을 보인 주당 협수는 적산온도와 정의 상관(r = 0.74**)을 보여, 적산온도가 생육 형질을 중간형질로 수량에 간접적으로 영향을 미치는 것으로 나타났다(Egli & Bruening, 2000). 따라서, 적산온도가 콩 수량에 영향을 미치는 중요 환경요인임을 알 수 있다.
Fig. 4.
Pearson’s correlation matrix among cumulative temperature, growth traits, and yield components of soybean. The lower triangle shows scatter plots with fitted regression lines and 95% confidence ellipses. The diagonal panels display histograms for each variable. The upper triangle presents Pearson’s correlation coefficients with significance levels (*: P < 0.05; **: P < 0.01; ***: P < 0.001).
적 요
충북지역의 해발 160 m 이상의 중간지 및 중산간지에서 파종시기별 적산 온도와 콩의 생육 특성 및 수량 간의 관계를 분석하고 기후변화 대응 적정 파종시기를 설정하고자 수행한 본 연구의 결과는 다음과 같다.
1.대원콩은 생식생장기(R2~R6)에서, 선풍은 영양생장기(VE~R2)에 더 많은 적산온도를 요구하였으며 각 단계 평균 적산온도는 1,178℃ ± 162℃, 1,647℃ ± 172℃이었다.
2.파종시기 지연에 따라 경장, 엽면적 지수 및 건물중은 현저한 감소를 보였다. 특히 종실 비대시(R5)의 엽면적 지수는 6월 하순 파종이 5월 하순 파종에 비해 대원콩이 39%, 선풍이 42% 유의하게 감소하였다.
3.대원콩과 선풍의 수량은 6월 초순 파종기에 각각 420 kg 10a-1과 547 kg 10a-1로 가장 높았다. 상관분석 결과, 적산온도는 수량과 관련이 낮았으며 수량에 영향을 미치는 주요인은 주당 협수(r = 0.91***)이고, 주당 협수는 적산온도와 높은 정의 상관(r = 0.74**)을 보였다. 따라서, 적산온도는 주요 생육 형질에 영향을 미쳐 콩의 수량을 간접적으로 지배하는 것으로 판단되며, 적산온도, 생육일수, 생육형질 및 수량 등을 고려할 때, 중간지 또는 중산간지에서 대원콩과 선풍의 최적 파종기는 6월 초순이다. 6월 하순 파종 시 수량이 급격히 감소하므로 이전에 파종하여야만 경제적인 수량을 확보할 수 있다. 향후 고품질 콩 생산을 위해 수량 이외에 단백질 함량 등 품질관련 형질을 고려한 적정 파종기의 설정도 필요하다.
