Original Research Article

The Korean Journal of Crop Science. September 2021. 190-200
https://doi.org/10.7740/kjcs.2021.66.3.190

ABSTRACT


MAIN

  • 서 론

  • 재료 및 방법

  •   대상지역

  •   시험품종 및 처리방법

  •   출수조사 및 성적분석

  • 결과 및 고찰

  • 적 요

서 론

북한에서 벼는 전체 농경지의 32.2%를 차지하며, 옥수수 다음으로 재배면적이 많은 주요작물이다(FAO, 2017). 2012~ 2019년 평균 북한의 10a당 쌀 수량은 375 kg으로 남한의 518 kg 대비 72.4% 수준으로 낮다(KOSIS, 2021). 이와 같이 낮은 북한의 생산성은 사회 체제, 자연 조건, 농자재 수급, 기술 수준 등의 요인에 의한 것으로 알려져 있다(Yoon, 2006). 2018년 북한의 쌀 생산량은 137만 8천 톤으로 수요보다 56만 4천 톤 부족한 것으로 조사되었다(FAO & WFP, 2019). 북한의 쌀 생산량 증대를 위해서는 경지 확대와 단위 면적당 생산성 증대 측면의 접근을 생각해 볼 수 있다. 그러나 북한은 산지 비율이 높아 면적 확대는 현실적으로 어렵기 때문에, 생산성 증대 전략이 유효할 것으로 생각된다. 북한의 벼 생산성 증대를 위해서는 기온이나 용수와 같은 기후 자원을 최대한 활용하는 재배 기술적 접근과 재배 가능 기간에 적응할 수 있는 다수성 품종의 적용이 함께 이루어져야 효과적일 것이다.

그간 북한 벼 재배·생리 분야에서는 북한 벼 품종 특성 연구, 다수확 요인 투입 효과에 관한 연구가 이루어졌고, 최근에는 재배 가능 지역 구분과 주요 재배시기에 관한 연구결과가 보고되었다. Yang et al. (2001, 2004)은 북한 벼 품종의 출수생태 특성을 조사하고, 북한 조생종은 비교 품종인 남한의 오대보다 기본영양생장 기간이 짧고 감온성은 크다고 보고하였다. Park et al. (1999)은 북한 벼 품종은 남한 품종보다 질소 다비 조건에서 도복 발생이 심하기 때문에 시비량 증가를 통한 다수확에 불리하다고 하였다. 최근에는 북한 기상자료 분석을 통해 벼 재배가 가능한 23지역의 주요 생육시기와 기간을 분석한 결과가 보고되었으며(Yang et al., 2018a; Yang et al., 2018b), 재배기술을 종합한 지역별 재배모형이 제시되었다(Yang et al., 2019).

벼 품종 분야의 연구보고는 남한 품종의 북한 적응성 평가와 북한지역 적응 특성 분석이 주를 이룬다. Kim et al. (2002)은 공간정보와 생육모의를 통해 남한 중생종 중 수원에서 출수기가 8월 15일 이전인 품종은 북한 서부 평야지 적응성이 높을 것으로 추정하였다. Yoon et al. (2005)은 남한, 북한, 중국 벼 품종을 이용하여 중국 흑룡강성 하얼빈에서 시험을 수행하고, 북한 지역의 유효 적산온도를 기준으로 남한 품종의 안전 재배 가능성을 간접적으로 평가하였다. 최근에는 남-북 접경지와 북-중 접경지에서 남한과 북한 벼 품종의 수량성을 비교하고, 북한 적응 남한 품종을 선정한 연구결과도 보고되었다(Moon et al., 2019). 이 연구에서 남한 품종 중 10a당 최대 수량은 남-북 접경지와 북-중 접경지에서 각각 623 kg과 711 kg으로 북한 품종 중 최대 수량 543 kg과 604 kg보다 높았는데, 이 결과는 북한에 남한의 다수성 품종을 적용함으로써 생산성을 높일 수 있다는 점을 시사한다. Moon et al. (2019)의 연구에서 수량이 높았던 품종은 시험지역에서 일정 시기까지 출수하였다. 또한 북한과 같이 고위도 지역에 적응하는 벼의 품종 특성은 낮은 등숙적온이 아니고 짧은 생육기간이라고 최근에 보고되었다(Yang et al., 2020). Moon et al. (2019)Yang et al. (2020)의 연구결과를 종합하면, 어떤 지역에서 다수확을 위해서는 적정 등숙환경(Kim, 1983; Yun & Lee, 2001; Tanaka, 1950)이 조성될 수 있는 안전한 시기에 출수해야 한다는 조건을 우선 충족해야 한다. 그러므로 북한 지역에 대한 벼 품종의 적응성은 해당 지역의 적정 출수기 이내에 출수하는지 여부로 우선 결정된다고 볼 수 있다.

벼 출수의 조만은 품종의 특성과 기상환경의 영향을 크게 받는다. 기상 환경 중에는 일장과 온도가 주로 관여하는데(Vergara & Chang, 1985; Ahn & Veragra, 1969; Choi et al., 2006; Yang et al., 2018c), 적정 생육 범위에서 기온이 높을수록, 일장은 짧을수록 출수가 촉진된다. 그러므로 어떤 지역에서 벼 품종 출수의 조만은 품종의 고유 특성과 그 지역의 기온 및 일장 환경에 따라 결정된다고 볼 수 있다. 북한 지역에서 기온이 비교적 높은 지역은 품종 선택의 폭이 비교적 넓지만, 기온이 낮은 지역은 벼 재배 가능 기간이 짧기 때문에 품종 선택이 제한된다. 그러므로 북한의 저온 지역 적응 품종 정보는 그 지역의 재배 가능 시기에 맞추어 안전하게 벼를 재배하기 위한 품종 선택에 도움이 된다.

앞에서 Yoon et al. (2005)Moon et al. (2019)이 보고한 북한 지역 적응 벼 품종 연구는 북한 현지 검증이 현실적으로 어려운 상황이기 때문에 북한과 기후가 유사한 지역에서 수행된 간접 평가로서, 지역별로 다른 북한의 기상환경은 반영하지 못한 한계가 있다. 따라서 본 연구는 북한 저온 지역의 벼 조기이앙 한계기 – 출수기 기온과 일장 조건에서 재배기간 적응 품종을 보다 정밀하게 선정하기 위하여 수행하였다.

재료 및 방법

대상지역

북한 저온 지역으로 선정한 10지역은 Fig. 1과 같다. 이들 지역은 북한 기상 관측 27지역의 기온 분석 결과, 다른 지역보다 기온이 낮고 재배기간이 짧은 지역이다(Yang et al., 2018a). 시험 대상 10지역 중 함흥, 신포, 김책, 청진, 선봉은 동해안을 따라 중부에서 북부까지 분포하며, 해발 3~38 m로 고도가 낮은 지역이다. 평강, 양덕, 희천은 중부산간 지대로 중부에서 북부까지 분포하며 해발 155~371 m이다. 강계와 중강은 북부내륙 지대로 북한의 북부 중앙에 위치하며, 해발은 306~332 m로 높다.

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Fig. 1.

Ten regions that have relatively low temperature in North Korea, the mean temperatures and day-lengths of which were simulated in this study. The meter values in parentheses represent elevation.

이들 시험지역의 조기이앙 한계기부터 17주간 평균기온(KMA, 2021)과 일장 변화는 Fig. 2와 같다. 조기이앙 한계기는 평균기온 14°C가 안정적으로 나타나는 시기를 분석한 Yang et al. (2018a)의 연구결과에 따랐다. 이앙 후 생육초기에는 1주일 평균기온의 지역간 차이가 약 2°C 정도였으나, 이앙 10주 이후부터는 지역간 차이가 급격하게 커졌는데, 선봉에서 가장 낮고 희천에서 가장 높게 유지되었다. 일장은 조기이앙 한계기가 가장 늦고 위도가 가장 높은 선봉에서 이앙 3주 이후부터 가장 빨리 짧아지기 시작하였으며, 강계와 희천에서 이앙 후 짧아지기 시작하는 시점이 가장 늦고 이후에도 가장 길게 유지되었다.

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Fig. 2.

Changes in weekly mean temperature and day-length for the examined 10 regions in North Korea.

시험품종 및 처리방법

시험품종은 전체 28개로, 남한 조생종, 북한 품종, 중국 동북3성 품종으로 구성하였다. 남한 조생종은 14품종(진부올, 백일미, 조운, 조품, 진옥, 조평, 진부, 산호미, 오대, 해들, 운광, 아세미, 조생흑찰, 진미), 북한 품종은 9개(온포1, 원산69, 올벼1, 올벼2, 선봉9, 길주1, 평도5, 평도15, 평양43), 중국 동북3성 품종은 5개(Jijing88, Longdao5, Kenjiandao3, Nongdae3, Wuyoudao)를 공시하였다.

시험은 국립식량과학원 중부작물부 인공기상실 인공조명실에서 1차 시험에서는 6지역, 2차 시험에서는 4지역 환경에서 2회에 걸쳐 수행하였다. 1차 시험은 2020년 5월 6일, 2차 시험은 같은 해 9월 17일에 이앙하여 처리하였으며, 시험시기 차이에 의한 모 소질 변화를 방지하기 위해 인공기상실 정밀유리실의 평균기온 20 ± 5°C 조건에서 육묘하였다. 기온과 일장은 매주 시험지역의 7일 평균기온과 일장에 맞추어 조절하였는데, 기온은 각 지역의 7일 평균값을 정수로 반올림하여 처리하였다. 일장은 오전 5시에 점등하고 처리 일장에 해당하는 시각에 소등하여 맞추었으며, 일사량은 photosynthetic photon flux density (PPFD) 1,200 umol/m2/sec로 처리하였다. 일교차는 평균기온 ± 5°C로 설정하여 자연 상태의 하루 중 기온 변화와 비슷하게 조절하였다.

공시한 28품종 전체는 선종, 소독, 최아를 거친 종자를 중묘 산파상자당 마른 종자 기준 130 g 파종하여 30일간 육묘하였다(산파묘). 전체 28품종 중 남한 5품종(진부올, 조품, 진옥, 오대, 진미), 북한 5품종(온포1, 올벼2, 선봉9, 길주1, 평도15), 중국 2품종(Jijing88, Kenjiandao3)의 12품종은 별도로 포트묘 상자에 파종한 후 30일간 육묘하여(포트묘) 산파묘의 출수소요일수와 비교하였다. 이앙은 1/5000a 포트에 품종당 1포트, 포트당 3주, 주당 2본씩 이앙하였으며, 시비는 포트당 질소 1 g에 해당하는 완효성비료를 전량 기비로 처리하였다.

포트재배와 포장재배 사이에 출수기 차이가 나타나는지 확인하기 위하여, 공시 28품종의 못자리묘를 자연조건에서 포트재배한 처리와 포장에서 재배한 처리의 출수기를 1차 시험과 동시에 비교하였다. 또한 인공기상실 20°C 육묘와 못자리 육묘한 묘를 포장에 재배하여 출수기를 비교하였다. 비교 결과, 출수소요일수는 포트재배와 포장재배, 기상실 육묘와 못자리 육묘 사이에 고도로 유의한 정의 상관을 보였고 기울기가 거의 1로 1:1 관계를 나타내어(Fig. 3), 포트재배와 인공기상실 육묘방법의 적용에 오류가 없다는 것을 확인한 후 2차 시험을 진행하였다.

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Fig. 3.

Relationship of days to heading (DTH) between the field-grown and pot-grown rice, and that between the phytotron-raised and seedbed-raised rice seedlings. Comparison between field- and pot-grown rice was made with the seedbed-raised seedlings, and that between phytotron- and seedbed-raised seedlings was undertaken in a field condition. ** significant at P < 0.01.

출수조사 및 성적분석

시험 처리 후 출수기는 최초 출수가 관찰된 후 매일 오전 9~10시에 포기별로 조사하였다. 출수기는 관찰 오류를 방지하기 위해 한 포기에서 최초 이삭의 선단이 지엽의 잎집 위로 추출된 날짜를 기준으로 하였다. 이렇게 포기별로 조사한 출수기를 출수소요일수로 환산하고 평균값을 각 대상 지역의 조기이앙 한계기부터 안전출수한계기와 출수만한기 기간(Yang et al., 2018b)과 비교하여 그 지역의 재배기간 적응 품종 여부로 평가하였다. 여기에서 각 지역의 안전출수한계기와 출수만한기는 출수 후 40일간 평균기온 22°C와 20°C에 해당하는 날짜가 80% 빈도로 나타난 이른 날짜를 의미한다. 산파묘의 지역간 출수소요일수는 상관 분석을 통해 품종간 출수소요일수의 장단이 지역에 따라 달라지는지 검정하였다. 포트묘는 분산 분석을 통해 산파묘 대비 출수소요일수 단축 정도의 지역, 품종, 상호작용 효과를 분석하였으며, 상관 분석을 통해 품종의 출수소요일수 단축 차이가 지역에 따라 달라지는지 분석하였다. 분석 결과, 산파묘 대비 포트묘의 출수소요일수 단축은 지역에 따라 유의한 상관관계를 보이지 않는 경우가 다수 나타났기 때문에, 지역과 품종간 출수 단축 양상의 변이 정도 평가를 위한 주성분 분석과 지역 및 품종의 유사성 검정을 위한 군집 분석을 Minitab v.17 통계분석 프로그램을 이용하여 실시하였다.

결과 및 고찰

산파묘를 재배한 경우, 북한 저온 10지역에서 벼 28품종의 출수소요일수는 Fig. 4와 같다. 공시한 품종은 대부분의 처리에서 시험기간 중 출수하였으나, 선봉 환경에서 5품종(아세미, 조생흑찰, 평도5, 평도15, 평양43)과 함흥과 청진 조건에서 평양43은 출수하지 못하였다. 모든 10지역에서 처리 종료 일까지 출수한 23품종의 평균 출수일수는 기온이 가장 낮았던 청진과 선봉 조건에서 90~91일로 가장 길었고, 다른 지역 환경에서는 82(중강) - 86일(함흥, 김책)로 약 4일의 차이를 보였다. 이 결과는 일정 온도 범위에서 벼의 발달은 저온에서 지연된다는 이전의 보고(Krishnan et al., 2011; Yoshida, 1973)와 같았다. 한 품종에서 최종 엽수는 기온에 따라 일정하지만 기온이 낮을수록 출엽속도는 늦어진다는 보고(Lee et al., 2001)에 비추어, 선봉과 청진에서는 기온이 낮아 출엽속도가 늦어짐에 따라 출수도 늦어진 것으로 판단된다.

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Fig. 4.

Varietal response of the days to heading under the climate conditions of the 10 low-temperature regions in North Korea when broadcast tray-raised 30-day-old seedlings were transplanted. Error bars show standard deviations. Solid and dashed lines for each region represent the safe marginal heading date (SMHD) and the late marginal heading date (LMHD), respectively. Circles, triangles, and rectangles represent the varieties originated from South Korea, North Korea, and northern China, respectively. The varieties presented by black, gray, and white background for each region reached the heading stage within SMHD, between SMHD and LMHD, and after LMHD, respectively. Missing data are the varieties that did not reach heading stage until the termination of experiment.

각 지역 환경에서 품종별 출수소요일수를 그 지역의 조기이앙 한계기부터 안전출수 한계기(Yang et al., 2018a) 및 출수만한기 기간(Yang et al., 2018b)과 비교하였는데, 김책, 청진, 선봉, 중강의 4지역은 등숙기간 중 기온이 낮아 안전출수한계기는 나타나지 않고 출수만한기만 나타났다. 안전출수 한계기가 나타나는 6지역의 환경에서 안전출수 한계기까지 출수하는 품종은 함흥과 평강 환경에서는 중국 동북3성 품종인 Nongdae3 1품종, 희천 환경에서는 올벼1, 올벼2, 온포1, 원산69, 농대3의 5품종, 강계 조건에서는 올벼1, 올벼2, Kenjiandao3의 3품종이었으며, 양덕과 신포 조건에서는 없었다. 위의 6지역 중 안전출수 한계기 이후 출수만한기 사이에 출수한 품종은 함흥 조건 16품종(남한 8, 북한 6, 중국 2), 평강 20품종(남한 10, 북한 6, 중국 4), 양덕 1품종(농대3), 희천 15품종(남한 9, 북한 2, 중국 4), 신포 4품종(남한 1, 북한 1, 중국 2), 강계 17품종(남한 9, 북한 4, 중국 4)이었다. 남한 품종 중 안전출수 한계기까지 출수한 경우는 희천 환경에서 조운 1품종이었다. 안전출수한계기부터 출수만한기 사이에 출수한 남한 품종은 평균기온이 늦게까지 높게 유지되어(Fig. 2 참고) 출수만한기가 이앙 후 89~92일로 늦었던 함흥, 평강, 희천, 강계 4지역의 조건에서 많았고, 신포 환경에서는 조운 1품종, 양덕 환경에서는 없었다. 출수만한기만 나타나는 4지역 환경에서는 중강에서 북한 품종인 올벼2만 출수만한기까지 출수하였고, 김책과 청진 및 선봉 조건에서는 출수만한기까지 출수한 품종이 나타나지 않았다. 출수소요일수가 가장 작은 품종은 대부분의 지역에서 중국 동북3성 품종(Nongdae3 또는 Kenjiandao3)이었으며, 이에 비해 남한과 북한 품종은 지역에 따라 출수소요일수가 비슷하거나 컸다. 강계와 중강 및 양덕을 제외한 7지역 조건에서 공통적으로 출수가 가장 빨랐던 남한 품종은 조운이었는데, 북한 품종 중 출수가 가장 빨랐던 품종(올벼1, 올벼2, 또는 선봉9) 수준의 출수소요일수를 나타내었다. 위의 결과를 종합해보면 30일 중묘를 이앙재배하는 경우 북한 저온 지역에서 안전재배가 가능한 품종은 지역에 따라 극히 일부 품종으로 제한되거나 없으며, 함흥, 평강, 희천, 신포, 강계와 같은 환경 조건에서는 남한 품종도 한계재배가 가능하지만, 김책, 청진, 선봉, 중강과 같은 지역 환경에서는 생육기간이 가장 짧은 품종도 한계재배가 어렵다고 할 수 있다. 이러한 결과는 김책, 청진, 선봉, 중강을 벼 한계재배 지역으로 분석한 보고(Yang et al., 2018b)와 다른데, 이는 선행연구에서 보고한 최소 출수소요일수와 본 연구에서 나타난 품종의 최소 출수소요일수에 차이가 있기 때문으로 판단된다. Moon et al. (2019)은 북한 접경지인 중국 길림성 용정과 훈춘에서 검정 결과, 남한 품종 중 북한 북부내륙 지대인 강계와 중강에는 태봉과 한설, 동해안북부 지대인 김책, 청진, 선봉에는 태봉과 남원이 적응성이 높다고 하였다. 그러나 Moon et al. (2019)의 연구에서 대비품종으로 이용했던 북한의 온포1과 길주1은 위 5지역의 환경에서 출수만한기까지 출수하지 못하였다. 북한의 북부내륙 지대와 동해안북부 지대에서는 벼 재배가 이루어지는 것으로 알려져 있는데(Hong et al., 2012), 이로 미루어 볼 때 이들 지역에서는 북한 대비품종보다 출수가 빠른 품종이 재배되거나 본 연구에서의 30일보다 육묘기간이 긴 묘를 사용하여(Shin et al., 1998; Yang et al., 2019) 본답 생육기간이 짧은 것으로 유추된다.

어떤 지역에서 품종에 따른 출수의 조만이 다른 지역에서 달라진다면 지역 특이적 적응 품종의 선택에 도움이 될 수 있다. 그렇지 않다면 어떤 지역에 적응하는 특성은 재배기간과 그 기간 중의 환경에 의한 것일 뿐, 그 지역에서 품종 특성이 변하기 때문은 아니라고 볼 수 있다. 이러한 해석을 검정하기 위하여 품종 출수소요일수의 지역간 관계를 분석한 결과, 모든 10지역은 서로 유의확률 1% 수준에서 정의 상관관계를 보여(Table 1), 한 지역에서 출수소요일수가 작은 품종은 다른 모든 지역에서도 작은 결과를 보였다. 따라서 북한 저온 지역의 재배기간 적응성은 출수소요일수의 지역 특이적 품종보다 일반적으로 생육기간이 짧은 품종을 선택하는 것이 타당할 것으로 해석된다.

Table 1.

Correlation matrix of days to heading among the climate conditions of the 10 low-temperature regions in North Korea when broadcast tray-raised 30-day-old seedlings of rice varieties were transplanted.

Pyonggang Yangdok Huichon Sinpo Kimchaek Chongjin Sonbong Kanggye Chunggang
Hamhung 0.900** 0.826** 0.873** 0.803** 0.739** 0.812** 0.783** 0.735** 0.677**
Pyonggang - 0.948** 0.957** 0.889** 0.798** 0.822** 0.893** 0.828** 0.763**
Yangdok - 0.937** 0.833** 0.810** 0.777** 0.877** 0.810** 0.666**
Huichon - 0.835** 0.769** 0.804** 0.896** 0.789** 0.714**
Sinpo - 0.901** 0.868** 0.911** 0.900** 0.806**
Kimchaek - 0.873** 0.933** 0.946** 0.814**
Chongjin - 0.881** 0.873** 0.855**
Sonbong - 0.953** 0.862**
Kanggye - 0.881**

The correlation analysis was performed with 23 varieties that reached the heading stage within the termination of the experiment in all regions.

** Significant at P < 0.01.

전체 28품종 중 12품종을 선택하여 포트묘와 산파묘의 출수소요일수를 비교한 결과는 Fig. 5와 같다. 산파묘에 비하여 포트묘의 출수소요일수는 전반적으로 단축되었으나, 차이가 없거나 포트묘에서 증가하는 경우도 관찰되었고 지역과 품종에 따라 차이 정도도 달랐다. 산파묘 대비 포트묘의 출수소요일수 단축 정도는 남한 품종 중에서는 진옥에서 지역에 따라 8~13일로 가장 컸고, 조품에서 가장 적었다. 북한 품종 중에서는 평도15가 청진과 선봉을 제외한 8지역 환경에서 산파묘 대비 포트묘의 출수소요일수가 10~17일, 선봉9가 모든 지역 환경에서 7~15일 단축되어 단축 정도가 가장 컸는데 평도15는 출수소요일수가 큰 품종이었고, 올벼2는 단축 효과가 적었다. 중국 품종 Kenjiandao3과 Jijing88은 대부분의 지역 조건에서 산파묘와 포트묘의 출수소요일수 차이가 적었다.

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Fig. 5.

Differences in days to heading between broadcast tray-raised seedlings (BS) and pot tray-raised seedlings (PS) for the selected 12 rice varieties under the 10 regional climate conditions in North Korea. Error bars show standard deviations. Solid and dashed lines for each region represent the safe marginal heading date (SMHD) and the late marginal heading date (LMHD), respectively. The varieties presented by black, gray, and white background reached the heading stage within SMHD, between SMHD and LMHD, and after LMHD, respectively. Pyongdo15-BS in Sonbong did not reach heading stage until the termination of study.

산파묘 대비 포트묘의 출수 촉진 효과는 일본의 동북 지역에서 약 5일(Saigusa et al., 1996), 우리나라의 남부 지역에서 2~3일(Kang et al., 2015; Choi et al., 2012)로 보고되었다. 이들 연구는 각기 다른 품종에서 검토하였지만, 기온이 높은 우리나라 남부 지역보다 기온이 낮은 일본 동북 지역에서 포트묘의 출수 단축 정도가 크게 나타났다. 이러한 보고 결과와 본 연구에서 산파묘보다 포트묘의 출수가 최대 17일까지 빨라진 결과를 종합하면, 품종에 따라 다르기는 하지만 포트묘의 출수 단축 효과는 저온 조건에서 커지는 것으로 추정된다. 이는 산파묘에서 뿌리 손상으로 나타나는 활착 장해가 뿌리 손상이 적은 포트묘에서는 거의 나타나지 않기 때문이며, 산파묘의 경우 특히 저온 조건에서 이앙 후 뿌리 활착에 긴 기간이 소요되기 때문으로 생각된다. 또한 산파묘 대비 포트묘의 출수소요일수 단축 정도가 품종간 차이를 보이는 결과로 미루어 보면, 산파묘의 뿌리 손상에 의한 착근지연 정도가 품종에 따라 달라지는 것으로 추정된다. 산파묘와 포트묘의 출수소요일수를 지역별로 보면 다음과 같다. 함흥 조건에서 진옥과 선봉9는 산파묘의 경우 안전출수 한계기 – 출수만한기 사이에 출수하던 것이 포트묘에서는 안전출수 한계기까지, 오대는 출수만한기 이후 출수하던 것이 출수만한기 이전으로 출수소요일수가 단축되었다. 평강 환경에서는 진옥과 선봉9가 함흥에서와 같은 효과를 나타내었다. 양덕 조건에서는 진옥 포트묘가 안전출수 한계기까지 출수하였으며, 진부올, 조품, 선봉9, 온포1, 길주1, Kenjiandao3이 산파묘의 경우 출수만한기 이후 출수하였으나 포트묘에서는 출수만한기 이전에 출수하였다. 희천 환경에서는 진부올, 조품, 진옥, 선봉9, 길주1, Kenjiandao3의 6품종이 포트묘를 재배함으로써 안전출수 한계기까지 출수소요일수가 단축되었다. 신포 환경에서는 진옥의 산파묘가 출수만한기 이후에 출수한 반면, 포트묘는 안전출수 한계기까지 출수가 빨라졌다. 포트묘 처리를 통해 김책 조건에서는 진옥과 선봉9가 출수만한기, 강계 환경에서는 진옥, 선봉9, 길주1이 안전출수 한계기까지로 출수가 빨라졌다. 중강 조건에서는 진옥, 올벼2, 선봉9의 포트묘가 출수만한기까지 출수하였다. 안전출수 한계기와 출수만한기 기준 산파묘 대비 포트묘의 적응성 증대 효과가 나타난 경우는 진옥에서 8지역으로 가장 많았고, 선봉9에서 7지역으로 다음으로 많았다. 청진과 선봉 환경에서는 포트묘의 출수가 빨라지기 품종이 많기는 하였지만, 어떤 품종도 출수만한기까지 출수하지 못하였다. 북한에서는 지역에 따라 40~50일, 기온이 매우 낮은 지역에서는 50일 이상 육묘하여 본엽수가 5~6매일 때 이앙하는 것으로 알려져 있다(Shin et al., 1998; Yang et al., 2019). 그러므로 본 연구의 30일-포트묘에서도 적응 품종이 나타나지 않은 청진, 선봉과 매우 제한된 품종만 나타난 김책, 중강에 대하여는 육묘기간 연장 효과의 추가 연구가 필요할 것으로 생각된다.

산파묘와 포트묘의 출수소요일수 차이에 대한 분산 분석 결과, 시험지역과 품종의 상호작용이 인정되었다(F-value 6.64, P < 0.01). 산파묘와 포트묘 출수소요일수의 차이에 대한 지역간 상관 분석 결과, 함흥, 평강, 양덕, 희천, 신포, 김책, 청진의 7지역은 다른 지역과 유의한 관계가 없는 경우가 나타났다(Table 2). 이러한 결과는 산파묘 대비 포트묘의 출수 촉진 효과가 지역과 품종에 따라 일정하지 않다는 것을 가리킨다.

Table 2.

Correlation matrix of the reduced number of days to heading in rice varieties transplanted using the pot tray-raised seedlings, compared to those transplanted using the broadcast tray-raised seedlings, among climate environments of the 10 regions in North Korea.

Pyonggang Yangdok Huichon Sinpo Kimchaek Chongjin Sonbong Kanggye Chunggang
Hamhung 0.593ns 0.465ns 0.528ns 0.774** 0.828** 0.893** 0.730* 0.657* 0.895**
Pyonggang - 0.849** 0.593ns 0.674* 0.546ns 0.584ns 0.719* 0.715* 0.640*
Yangdok - 0.535ns 0.595ns 0.582ns 0.436ns 0.751** 0.744** 0.623*
Huichon - 0.697* 0.741** 0.669* 0.751** 0.830** 0.644*
Sinpo - 0.680* 0.708* 0.950** 0.917** 0.825**
Kimchaek - 0.865** 0.739** 0.742** 0.781**
Chongjin - 0.693* 0.703* 0.770**
Sonbong - 0.950** 0.860**
Kanggye - 0.746**

The correlation analysis was performed with the 11 varieties that reached the heading stage within the termination of the experiment in both types of seedlings and all regions. Data with a gray background were not significant.

*, **, and ns: Significant at P < 0.05, significant at P < 0.01, and not-significant, respectively.

산파묘 대비 포트묘 출수소요일수 단축 정도의 지역 환경과 품종의 특성을 알아보기 위하여 주성분 분석을 수행한 결과는 Fig. 6과 같다. 포트묘 출수단축일수의 지역간 변이는 주성분 1과 주성분 2가 전체의 84.6%를 설명하였다. Loading plot에서 나타난 지역 특성 변이는 전체의 74.8%를 설명하는 주성분 1에서는 크지 않았고, 9.8%를 설명하는 주성분 2에서 컸다(Fig. 6A). 산파묘 대비 포트묘 출수단축일수의 품종 특성 변이는 주성분 1과 2가 전체의 68.1% (Fig. 6B), 주성분 3과 4가 각각 11.4%와 8.5%를 설명하였다. 포트묘에 의한 출수단축일수의 품종 특성 변이는 지역 변이와 달리 주성분 1과 주성분 2 모두에서 컸는데, 특히 Jijing88은 길주1, 조품, 진미 3품종과는 주성분 1과 2 모두에서 큰 차이를 보여 서로 특성이 다른 것으로 분석되었다.

/media/sites/kjcs/2021-066-03/N0840660302/images/kjcs_66_03_02_F6.jpg
Fig. 6.

Loading plots from the principal component analysis for reduced number of days to heading in rice plants transplanted with the pot tray-raised seedlings compared to the broadcast tray-raised seedlings; regions (A) and varieties (B).

산파묘 대비 포트묘 출수 촉진 효과의 지역 환경과 품종 유사성을 보다 명확하게 구분하기 위하여 군집 분석한 결과는 Fig. 7과 같다. 지역 환경은 유사도 84.8%에서 3개 군으로 구분되었는데, 첫째는 함흥, 중강, 김책, 청진, 둘째는 평강, 양덕, 셋째는 희천, 신포, 선봉, 강계 환경이었다(Fig. 7A). 품종은 61.5%의 유사 수준에서 진부올-Kenjiandao3-올벼2-온포1, 선봉9-Jijing88-오대, 조품-길주1-진미-진옥의 3개 군으로 구분되었다(Fig. 7B).

/media/sites/kjcs/2021-066-03/N0840660302/images/kjcs_66_03_02_F7.jpg
Fig. 7.

Cluster analysis of the reduced number of days to heading in rice plants transplanted with the pot tray- raised seedlings compared to the broadcast tray-raised seedlings; regions (A) and varieties (B).

산파묘 대비 포트묘의 출수단축일수에 대한 주성분 분석에서 지역 환경 변이는 주성분 2에서 주로 나타났던 반면 품종 변이는 주성분 1과 2 모두에서 컸고(Fig. 6), 군집 분석에서 품종이 3개 군으로 분류되었던 61.5%의 유사도 수준에서는 지역 환경이 분류되지 않았다(Fig. 7). 이러한 결과는 포트묘의 출수 촉진 효과는 지역 특성보다 주로 품종 특성에 따라 달라진다는 것을 의미한다.

종합적으로 30일 육묘한 산파묘(중묘)를 이용하는 경우, 북한 저온 지역 환경에서 안전출수 한계기까지 출수하는 남한 품종은 희천 조건에서 조운이 유일하였으나, 특히 진옥과 같은 품종에서 30일 포트묘를 이용하여 출수소요일수를 단축함으로써 저온 지역 환경 적응성을 높일 수 있었다. 또한 시험 대상 지역 중에서도 기온이 매우 낮았던 김책, 청진, 선봉, 중강 환경에서는 본답 생육기간 단축을 위해 30일묘보다 생육이 진전된 묘의 효과에 대한 검토 필요성이 제기되었다.

적 요

북한 저온 지역의 재배 기간과 환경 적응 벼 품종 선정을 위해 각 지역의 조기이앙 한계기 – 출수기 기간 중 기온과 일장 변화 조건에서 남한 조생종, 북한 품종, 중국 동북3성 품종을 공시하여 30일간 육묘한 산파묘와 포트묘의 출수 반응 차이를 검토한 결과는 다음과 같다.

1. 산파묘를 이앙재배하는 경우 안전출수 한계기가 나타나는 6지역에서 안전출수 한계기까지 출수한 품종은 지역에 따라 생육 기간이 매우 짧은 몇몇 품종으로 제한되거나 나타나지 않았으며, 남한 품종 중에서는 희천 환경에서 조운이 유일하였다.

2. 산파묘의 경우 안전출수 한계기 – 출수만한기 사이에 출수한 남한 품종은 기온이 상대적으로 높았던 함흥, 평강, 희천, 강계 환경에서 공통적으로 진부올, 백일미, 조운, 조품, 진옥, 조평, 산호미, 오대였으며, 신포 조건에서는 조운, 기온이 낮았던 양덕, 김책, 청진, 선봉, 중강에서는 나타나지 않았다.

3. 산파묘의 출수소요일수는 모든 10지역 환경에서 서로 유의확률 1% 수준에서 정의 상관관계를 보였다.

4. 포트묘의 출수소요일수는 산파묘에 비하여 전반적으로 단축되었으나 차이가 없거나 증가하는 경우도 있었으며, 산파묘 대비 포트묘의 출수단축일수는 다른 지역과 유의한 상관을 보이지 않는 경우가 7지역에서 나타났다.

5. 산파묘 대비 포트묘의 출수소요일수 단축 정도는 남한 품종 중 진옥에서 지역에 따라 8~13일, 북한 품종 중 선봉9가 7~15일로 컸으며, 중국 동북3성 품종은 묘 종류 사이에 출수소요일수 차이가 적었다.

6. 포트묘 공시 남한 5품종 중 안전출수 한계기까지 출수한 품종은 함흥, 평강, 양덕, 신포, 강계의 5지역 환경에서 진옥, 희천 환경에서 진부올, 조품, 진옥이었으며, 김책과 중강에서는 진옥이 출수만한기까지 출수가 빨라져 적응성이 향상되었다.

7. 기온이 가장 낮은 청진과 선봉에서는 산파묘와 포트묘 모두 출수만한기까지 출수하는 품종이 없었으며, 이들 지역에 대하여는 생육이 더 진전된 묘의 출수 단축 효과를 검토할 필요성이 제기되었다.

Acknowledgements

본 논문은 농촌진흥청 연구사업(연구개발과제명 : 기후변화 대응 북한지역 식량작물 재배적지 선정, 주관연구번호 : PJ014806022021)의 지원으로 이루어진 것임

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