서 론
최근지구온난화와 기후변화로 인해 계절의 길이가 변하면서, 이러한 기후 변화가 농업 분야에 미치는 영향이 크게 우려되고 있다. 특히, 벼와 같이 우리나라의 주요 식량작물이자 노지에서 재배되는 작물은 이러한 변화에 더욱 민감할 수 있어, 그에 따른 대응과 주의가 필요할 것이다. 지구온난화는 특히 한반도에서 그 변화가 큰 것으로 보고되고 있는데, 최근 2019년까지 10년간 한반도 평균기온은 평년(1981~2010)에 비해 0.5°C 높아진 것으로 보고되었으며(KMA, 2020), 우리나라는 1912년부터 2008년까지 평균기온이 1.7°C 상승하여, 전 지구 평균기온 상승률 0.74°C에 비해 2배 이상 온난화 속도가 빨랐다(National Institute of Meteorological Research, 2009). 추가로 최근 기온 상승 속도를 비교하기 위해 기상청 기상정보포털(KMA, 2024)에서 기록된 중부평야지역인 수원과 청주의 이전 30년동안의 연평균기온(1964~1993)과 최근 30년(1994~2023)의 연평균기온을 대비한 결과 최근 30년에 지역별로 각각 1.5℃와 1.64℃가 증가하는 큰 변화를 보였다.
이러한 기후변화에 대한 대응방법으로 적용할 수 있는, 벼의 출수 반응에 영향을 주는 큰 두가지 환경요인(일장, 온도)중에서 지구온난화와 관련된 온도상승 연구 결과는 다음과 같다. 이산화탄소 농도 증가에 따른 긍정적 효과가 고온에 따른 등숙률 저하, 천립중 감소 등 부정적 영향에 의해 벼 수량성이 상쇄되며(Lee et al., 2013), 출수 전 및 등숙기간 중의 고온에 의한 수량성 및 품질저하 연구 결과는 국내 및 외국에서 보고되었다(Ainsworth, 2008; Baker et al., 1995; Oh et al., 2018; Penget al., 2004; Yang et al., 2015; Yang et al., 2017). 현재보다 기온이 2°C 상승하면 벼의 이앙기~출수기 기간이 7~8 일, 5.2°C 상승하면 16~18일 단축되어 벼 생육기간이 짧아지는 것으로 예측된다(Shim et al., 2010). 또한, 온난화 진행 추세에 따라 벼 출수 후 등숙기간에 적당한 환경이 조성되도록 재배시기를 늦추는 것이 출수 전 기상환경을 현재와 같이 유지하기 위해 재배시기를 앞당기는 것보다 기온 상승의 악영향을 줄일 수 있다고 보고되었고(Okada et al., 2011; Lee et al., 2012; Zhou et al., 2023), 일별 기온과 일사량 데이터를 이용해서 추정한 연구 결과를 통해 가까운 미래에 기후에 의한 잠재수확량을 기본으로 계산한 결과 현재보다 약 12일 늦은 출수일을 선택하면 쌀 생산량이 증가할 것으로 예상되었다(Ahn et al., 2020). 그러나 여러 방법을 통해 등숙기간의 온도 환경을 개선할 수는 있지만, 출수 전 생육기간이 크게 단축될 것으로 예측되었다(Lee et al., 2011; Lee et al., 2012; Yang et al., 2013). 위의 결과를 종합하면, 지구온난화에 적합한 대책으로 이앙시기를 변동하고, 발생하는 문제점으로 예상되는 생육기간 단축과 그에 의한 벼 생육량 감소를 보완하는 것이 요구된다.
온난화 적응 중북부지역 재배적기 재설정 및 출수생태별 변동 연구 결과(Kang, 2022) 등숙기 고온시 수량 및 품질이 저하되는 결과를 얻었으며, 중부평야지의 이앙적기는 기존보다 9~21일 늦어지며 이앙적기에 이앙할 경우 쌀수량이 높고, 품위 또한 높아서 완전미 수량이 높아지는 것으로 나타났다. 또한 중북부지역의 중간지와 중산간지에도 중만생종의 완전미 수량이 조·중생종과 비슷한 수준으로 재배 가능한 것으로 확인되었으며 이러한 결과들을 통해 중북부지역의 이앙적기를 재설정해야 할 필요성이 확인되었다. 현재의 벼 표준 재배 지침은 이전에 설정되어 중묘 기계이앙의 종합재배기술(이앙적기, 재식밀도, 시비, 육모방법)이 개발되었지만 과거의 기후가 적응된 기술은 최근 이상기후에 의해서 변화할 필요가 있었다. 따라서 본 연구는 최근의 변화된 기상환경 조건에 최적화된 중부평야지역의 벼 품종별 육묘방법을 재설정하기 위해서 조정된 육묘일수와 부직포 피복기간들의 조사를 수행하였다.
재료 및 방법
시험장소 및 품종
본 연구는 2023~2024년 2년간 국립식량과학원 중부작물부 벼 재배시험 포장(수원, 37.27N, 126.99E, 해발 34 m)에서 수행하였다. 시험 품종으로는 조생종 해들, 중만생종 삼광의 2개 품종을 이용하였다.
시험처리 및 재배방법
처리내용은 2023년에는 이앙일 기준 해들(조생종) 6월 20일과 삼광(중만생종) 6월 9일의 각각 30일, 25일, 20일 3수준 이전 날짜에 파종하였다. 2024년에는 육묘기간 15일 1수준을 추가하였다. 각각의 파종일은 육묘기간에 품종별 해당 날짜인 삼광(5월 10일, 15일, 20일, 25일)과 해들(5월 21일, 26일, 31일, 6월 5일)로 시작되었다. 못자리 부직포는 3수준으로 피복기간동안 기존지침, 기존지침의 절반, 무피복을 처리하였다. 매년 처리수준 9개(2023년)와 12개(2024)에서 이앙상태와 출수기 생육을 조사하였다. 상세한 육묘일수와 못자리 부직포 피복 기간 날짜(못자리 치상 일자부터 피복 제거 일자까지)는 Table 1에 표기하였다. 육묘 시험은 못자리 설치 후 수준별 각각의 육묘상자에서 처리별 5반복 조사하였고, 포장 실험의 시험구는 단구제로 배치하고, 처리당 3반복으로 조사하였다.
모는 중묘 육묘방법에 따라 상자당 130 g의 종자를 파종하였다. 파종 전 30°C의 이프코나졸 8% 액상 수화제 500배액에 48시간 침지한 직후, 같은 온도의 플루디옥소닐 10% 종자처리 액상 수화제 1,000배액에 24시간 침지 소독하였다. 소독한 종자를 육묘상자에 파종하여 30°C의 전열육묘기에서 2일간 출아시킨 후 온실의 그늘에서 2일간 녹화하고 육묘상자를 논의 물못자리에 치상하였다.
이앙 3일 전 비료를 표준시비량(질소 9 kg/10a, 인산 4.5 kg/10a, 칼리 5.7 kg/10a)으로 시비하고 먼저 기비로 로터리 정지하였으며, 재식거리 30 × 14 cm 간격으로 기계이앙하였다. 이앙 후 본답 물관리, 잡초와 병해충 방제, 분얼비와 수비 등의 관리는 농촌진흥청 표준재배법에 따랐다. 기상자료는 기상청 기상정보포털(KMA, 2024)의 일별 자료를 수집하여 활용하였다. 벼 피복처리에 의한 내부 온도는 데이터 수집 장비인 ZL6 (METER Group, Pullman, WA, USA)에 동일한 회사의 센서인 TEROS 12를 6개씩 연결하여 측정하였다.
Table 1.
Seedling raising period and non-woven fabric mulching period treatments for two rice varieties.
조사 및 분석
품종과 처리별로 이앙전후의 모소질과 출수기의 구성요소를 조사하였다. 이를 위해 기존에 알려진 중묘 육묘방법과 동일하게 산파상자(60×30×3 cm)에 상토를 채우고 물을 뿌려준 후 상자당 130 g의 종자를 파종하였다. 벼의 종자이동을 막기 위해 파종 후 직경 11 cm 투명 원형 플라스틱 파이프를 100립 정도의 흙에 눌러주었다. 이앙 전후에 각각 30, 25, 20, 15일에 매트형성, 성묘율, 결주수, 주당본수, 초장, 엽수를 조사하였고, 건물중은 지상부 및 뿌리를 분리한 다음 70°C 건조기에 일주일동안 건조시킨 후 무게를 측정하였다. 성묘율은 파종한 종자 중에서 정상묘의 비율, 모 충실도는 개체 당 지상부 건물중을 초장으로 나눈 값으로 나타내었다. 출수기는 시험구에서 40~50%의 포기가 출수에 이른 날로 하였다. 출수기 초장, 수수는 반복당 12주, 건물중은 5주를 선정 후 조사하였다. 시험은 완전임의배치 3반복으로 실시하였다.
통계분석
SPSS 27.0 (Statistical package for social Science, SPSS Inc., IK, USA)프로그램을 사용하여 유의성을 검증하였다. ANOVA 실시 후 Duncan’s multiple range test로 5%, 1% 수준에서 사후검정을 실시하였다.
결과 및 고찰
기상 및 피복온도
벼 재배기간중 수원지역의 평균기온은 다음과 같다(Fig. 1, Table 2). 평년(1991~2020)과 비교했을 때 전체적으로 2023년과 2024년 모두 온도와 일조시간이 더 높았다. 강수량은 2023년은 높고 2024년은 낮았다. 2023년과 2024년의 5월부터 8월까지의 비교 결과에서 온도는 2023년이 2024년에 비해서 5월이 특히 높은 온도, 6월 하순에서 7월 상순까지가 약간 높은 온도였고 2024년이 2023년에 비해서는 6월, 7월의 일부와 8월 중하순이 높은 온도를 보였다. 일조시간은 비슷한 8월을 제외하고 5월, 6월은 2024년이 높고 7월은 2023년이 높았다. 강수량은 2023년이 2024년에 비해 전체적으로 모두 높았고 특이적으로 2023년과 2024년 모두 폭우의 강수량이 확인되었다. 또한 2023년에 비해서 2024년은 두 품종 모두의 12수준 처리에서 3일정도 빠른 출수기가 확인되었고, 이것은 평균기온 7월 중순 이후의 높은 온도에 의한 것으로 생각된다.
Table 2.
Comparison of climatic conditions from May to August in 2023 and 2024.
벼 해들(조생종)과 삼광(중만생종)의 육묘기간 및 피복처리에 의한 내부 온도는 다음과 같다(Figs. 2, 3). 2023년에는 해들과 삼광 두 품종에 육묘기간 3수준과 피복처리 3수준을 처리하여 측정된 평균온도를 비교하였을 때 5월 31일에 최대 4℃정도 낮았다. 2024년에는 해들과 삼광 두 품종에서 6월 2일에 최대 4.6℃ 낮았다.
육묘기간 및 부직포 피복기간 처리와 구성요소와의 관계
벼 두 품종의 육묘기간 및 피복처리를 마치고 각각 수준별 육묘상자의 구성요소를 비교한 결과는 Fig. 4, Table 3와 같다. 매트형성은 달관 확인 및 기계이앙에 미치는 영향을 비교하였고, 달관 확인 결과 2023년은 해들과 삼광 두 품종에 육묘기간 3수준과 피복처리 3수준의 차이가 보이지 않았고 2024년은 해들과 삼광에서 육묘기간 15일 수준에서 뿌리형성이 덜된 것이 확인되었다. 이로 인해 기계이앙시 매트가 흐트러지고 이앙 이후 뜬모가 발생하였다. 성묘율은 전체적으로 해들이 삼광에 비해서 높은 성묘율을 보였다. 2023년 성묘율 조사 결과 해들은 무피복 3처리가 유의하게 높았고 피복 3처리는 유의하게 낮았으며 삼광은 모든 9수준 처리에서 유사하였다. 2024년 조사 결과에서는 해들의 경우 20일 처리가 유의하게 낮았으며, 삼광의 경우 25일 처리는 유의하게 높았고 30일과 15일 처리는 유의하게 낮았다. 또한, 매년 육묘기간 × 피복처리기간의 사이에 상호작용이 인정되지 않았던 성묘율은 2023년에서는 부직포처리에서는 피복 3처리의 6월 9일~11일이 고온 피해를, 2024년에서는 해들의 30일과 15일의 육묘기간 처리에서 상대적인 저온이 영향을 준 것으로 생각할 수 있다(Figs. 2, 3).
Table 3.
Seedling fully developed seedling (%) in different seedling raising period and non-woven fabric mulching of two rice variety in 2023 and 2024.
기계이앙 전후 두 품종의 2023년 9처리와 2024년 12처리의 주당본수, 초장, 엽수, 건물중, 모 충실도를 조사하였다(Tables 4, 5). 주당본수는 2023년과 2024년 모든 피복처리에서 차이를 나타냈으나 매년 각각의 피복처리 조건이 가장 많거나 가장 적은 본수를 보여, 특정 피복처리 조건에서 의미 있는 결과를 찾을 수는 없었다. 육묘기간별 차이에서는 2023년 삼광의 20일 처리가 유의적으로 많았고, 2024년 삼광에서 30일 = 20일 > 25일 > 15일의 순서로 유의적 차이를 나타냈다. 피복처리의 경우 2023년에는 해들의 기존지침기간, 삼광의 기존지침기간과 무피복, 2024년에는 해들의 기존지침기간, 삼광은 기존지침기간의 절반 처리가 유의적으로 많았다. 초장은 2023년에는 두 품종 모두 육묘기간과 피복처리 기간이 길수록 유의하게 커졌고, 2024년에는 해들에서 육묘기간 30일 > 25일 = 20일 > 15일, 삼광에서 육묘기간 30일 > 25일 > 20일 > 15일의 순서대로 유의하게 커졌고, 피복처리 기간은 길수록 유의하게 커졌다. 엽수는 2023년에는 해들과 삼광에서 육묘 처리기간이 길수록 유의하게 커졌고 유사하게 피복처리 기간에서도 길수록 유의하게 커졌으나 해들에서 기존지침기간 > 기존지침기간의 절반 = 무피복의 결과가 나타났다. 2024년에는 두 품종 모두 육묘기간과 피복처리 기간이 길수록 유의하게 커졌다. 대체적으로 2년 동안 두 품종에서 두 처리 사이에 상호작용도 인정되었다. 하지만 건물중은 2023년과 2024년 모두 육묘기간 30일 > 25일 > 20일 > 15일의 순서로 차이를 나타냈지만, 피복처리 기간은 해들에서 2023년에는 기존지침기간 ≥ 기존지침기간의 절반 ≥ 무피복, 2024년에는 기존지침기간 = 기존지침기간의 절반 > 무피복의 결과를 나타냈고 삼광에서는 2023년, 2024년 모두 유의미한 결과는 확인할 수 없었다. 반대로 건물중에 대한 초장비로 나타낸 모 충실도를 보면 육묘기간의 변화에 의해 의미있는 변화를 찾을 수는 없었지만 대체로 무피복 > 기존지침기간의 절반 > 기존지침기간 순서대로 높은 모 충실도를 확인할 수 있었고, 이를 통해 동일한 처리기간에는 피복기간이 줄어들수록 키가 작고 튼실한 벼가 자랐음을 확인할 수 있었다. 이것은 반대로 생각하면 육묘기간에 의해서 증가하는 건물중 변화는 모가 길어지고 연약하게 자라게 만든다고 생각할 수 있다. 모 충실도는 일반적으로 파종량, 시비량, 일조 등에 큰 영향을 받고 뜸묘발생은 모충실도와 연관이 큰 것으로 잘 알려져 있는데(Park et al., 2013), 무피복 조건은 경제적 이득에 추가적으로 병해 피해의 억제 가능성이 크다.
Table 4.
Agronomic characteristics at the number of plant per hill, shoot length, leaf number, shoot dry weight and seedling healthy score of seedling raising period and non-woven fabric mulching of two rice variety on the transplanting date in 2023.
Table 5.
Agronomic characteristics at the number of plant per hill, shoot length, leaf number, shoot dry weight and seedling healthy score of seedling raising period and non-woven fabric mulching of two rice variety on the transplanting date in 2024.
추가로 매년 표준 재배 기술에 해당하는 해들 4월 10일 파종과 삼광 4월 30일 파종 후 30일 뒤의 구성요소를 조사 후 육묘기간과 피복처리별로 성묘율, 초장, 엽수, 건물중, 모 충실도와 비교한 결과(Table 6), 성묘율은 2023년에 해들은 89.6%로 피복 3처리와 삼광은 81.6%로 9처리 전체와 유사하였고, 2024년에 해들은 92.4%로 20일 처리와 삼광은 89.3%로 12처리들과 전체적으로 유사하였다. 초장은 2023년에 해들은 21 cm, 삼광은 18.3 cm로 두 품종 모두 육묘기간 30일, 기존지침기간 처리와 유사하였고, 2024년에 해들은 18.9 cm 육묘기간 30일, 삼광은 17.4 cm로 육묘기간 30일, 육묘기간 25일의 기존지침기간 처리와 유사하였다. 엽수는 2023년에 해들 4.1매로 유사하지 않았고 삼광은 4.2매로 육묘기간 30일, 25일과 유사하였으며 2024년에는 해들과 삼광 4.3매로 해들은 육묘기간 30일, 육묘기간 25일의 기존지침기간 이외의 처리와 유사하였고 삼광은 12처리 모두 유사하였다. 건물중은 2023년에 해들은 2 (g/100plants)으로 육묘기간 30일과 유사하였고, 삼광은 1.7 g으로 육묘기간 25일과 유사하였으며, 2024년에 해들은 1.9 g으로 육묘기간 30일과 유사하였고, 삼광은 1.8 g으로 육묘기간 30일, 25일과 유사하였다. 기계이앙 전후 표준 재배 기술과 다양한 육묘기간 및 피복처리와 비교결과, 성묘율과 엽수는 특정 피복처리 조건에서 의미 있는 결과를 찾을 수는 없었다. 초장은 육묘기간과 피복처리 기간이 길수록, 건물중은 육묘기간이 길수록 유사한 조사결과가 확인되었다. 다만 모 충실도를 비교한 결과 2023년에 해들은 모든 기존지침기간 처리와 유사하였고, 2023년에 삼광과 2024년 두 품종은 육묘기간 30일의 기존지침기간 처리와 유사하였다.
Table 6.
Agronomic characteristics of seedling raising period and non-woven fabric mulching of two rice variety on the transplanting date in 2023 and 2024 according to standard cultivation guidelines.
두 품종의 재배를 통해 조사한 출수기 결과는 다음과 같다. 먼저 해들의 출수기는 2023년 8월 20일, 2024년 8월 16일이며, 삼광의 출수기는 2023년 8월 25일, 2024년 8월 22일로 조사되었다. 2023년에 비해 2024년에 출수기는 품종별 3~4일 빨랐는데, 이는 6월 9일~8월 25일 사이에 평균기온이 2023년보다 2024년이 높아 출수기가 촉진되었기 때문으로 생각된다(Fig. 1, Table 2). 출수기 초장, 수수, 건물중은 두 품종의 2023년 9처리와 2024년 12처리를 조사하였다(Tables 7, 8). 초장은 2023년에는 해들에서 육묘기간 25일 > 30일 = 20일, 무피복 > 기존지침기간의 절반 = 기존지침기간의 순서대로 유의하게 커졌고, 삼광에서 유의한 차이가 없었다. 2024년에는 해들에서 육묘기간 25일, 기존지침기간의 절반이 유의하게 커졌고, 삼광에서 육묘기간 30일, 20일, 기존지침기간이 유의하게 작았다. 수수는 2023년에는 해들에서 무피복이 유의하게 커졌고 2024년에는 유의하게 해들에서 육묘기간 25일, 삼광에서 육묘기간 25일과 기존지침기간의 절반이 컸으며 육묘기간 30일, 15일이 작게 나타났다. 건물중은 2023년에는 해들에서 무피복이 유의하게 커졌고, 2024년에는 해들에서 유의하게 25일이 크고 30일이 작았으며 삼광에서 유의하게 기존지침기간의 절반이 크고 기존지침기간이 작게 나타났다. 수수와 건물중에서 모두 전체적으로 특정 피복처리 조건에서 의미 있는 결과를 찾을 수는 없었고, 2년동안 품종별 두 처리 사이의 의미있는 상호작용은 2023년의 삼광에서만 확인되었다. 기존의 연구 결과로 영화수와 부의 상관관계인 출수기의 수수와 건물중이 보고된 것들과(Yoshida, 1981; Yang et al., 2019) 연관했을 때 수확기 건물중 및 등숙비율에서 차이가 없을 것으로 생각된다.
Table 7.
Agronomic characteristics at the shoot length, number of panicles per hill and shoot dry weight of seedling raising period and non-woven fabric mulching of two rice variety on the heading date in 2023.
Table 8.
Agronomic characteristics at the shoot length, number of panicles per hill and shoot dry weight of seedling raising period and non-woven fabric mulching of two rice variety on the heading date in 2024.
이상의 결과를 조합하면 두 품종 모두 이앙전 육묘기간 15일을 제외한 모든 조건에서는 매트형성과 뿌리형성이 원활하게 진행되었고 특정적인 영향을 미치는 결과는 확인되지 않았다. 성묘율은 고온과 저온에 의한 상대적인 영향을 받음이 확인되었다. 기계이앙 전후조사를 통해 초장, 엽수, 건물중은 대체적으로 육묘기간과 피복처리 기간이 길수록 커졌지만 모 충실도 확인을 통해서 증가하는 건물중 변화는 모가 길어지고 연약하게 자라게 만든다고 생각할 수 있었다. 출수기 건물중이 쌀수량에 영향을 주는 것은 기존에 보고되었고(Yang et al., 2019), 본 연구의 다양한 처리에 의한 출수기 건물중은 특정 차이가 없이 유사한 것으로 보인다. 즉, 기후변화에 의해 이앙적기 재설정과 벼 표준 재배 기술의 재설정 필요성에 의해 시작된 육묘일수 단축 및 적기이앙의 결과는 처리중 가장 짧고 피해가 없는 육묘일수 20일과 경영비와 노동력 이득인 부직포 무피복 방법이 적합하다고 요약된다. 육묘일수 15일의 경우 기계이앙에 미치는 불안정성에 의해 제외된다. 다만 본 연구는 중부평야지에 국한하여 검토한 결과이므로, 기후변화를 반영한 전국 규모 및 긴 기간의 변동 평가와 같은 후 속 연구의 필요성이 제기된다.
적 요
중부 평야지에서 기후변화를 반영하여 조생종과 중만생종 벼의 적합한 육묘일수와 부직포 피복기간을 설정하기 위해서 2023~2024년 2년에 걸쳐 국립식량과학원 중부작물부(수원) 벼 재배시험 포장에서 시험한 결과는 다음과 같다.
1.육묘상자의 매트형성을 비교한 결과, 육묘기간 15일을 제외한 모든 조건에서 매트형성과 뿌리형성이 원활하게 진행되었다.
2.모소질 결과를 비교한 결과, 성묘율은 모든 조건에서 유사하였고 초장, 엽수, 건물중은 육묘기간과 피복처리 기간이 길수록 크게 나타났으며, 모 충실도는 무피복 조건에서 높은 결과를 보였다.
3.추가로 현재 표준 재배 기술과 변동이앙적기의 처리 결과들을 비교한 결과, 성묘율과 엽수는 의미있는 변화가 없었으며 초장은 육묘기간과 피복처리 기간이 길수록, 건물중은 육묘기간이 길수록 유사한 조사결과가 확인되었다.
4.출수기 구성요소를 검토한 결과, 수수와 건물중에서는 조건별 차이가 없었으며 초장은 해들에서 육묘기간 25일이 커진 것 외의 차이가 없었다.
5.결론적으로 중부평야지에서 변동이앙적기에 적합한 육묘 방법 재설정 결과는 육묘일수 20일과 부직포 무피복으로 분석되었고, 이것은 추후 육묘방법 재설정에 미치는 영향을 통해서 경제성 이득과 논 이모작 작부체계 향상이 가능한 방법이 될 수 있다.