간척지에 작물도입시 고려할 사항중의 하나는 재배할 토 양의 제염 정도에 따른 적합한 작물의 선정이다. 간척지토 양에 함유된 염은 대부분이 NaCl 로서 토양중의 – 기와 흡 착하여 토양입자의 물분자와의 결합을 방해하여 토양내 수 분 보유력을 낮춘다. 또 수분을 흡수하여 NaOH상태로 변하 기 때문에 염농도가 높은 조건이 되면 작물은 수분흡수에 많은 에너지를 소모하기 때문에 생리적인 스트레스를(Munns, 2002)받아 발육저해 현상을 나타낸다(Bresler et al., 1982). 그 결과 식물체는 엽록소 함량, 광합성 및 호흡량, 수분 potential, 증산 기층저항, 유리 proline 함량 등에 변화를 가 져온다(Chon and Park, 2003). 따라서 간척지에 작물을 도 입하여 안전하게 재배하기위해서는 도입작물 선발 기준이 필요한데 Mass and Hoffman (1977)는 토양 ECe 곡선을 이 용하여 작물들의 적응성을 4그룹는데 이 같은 결과는 일본 에서 으로 분류하고 작물별로 수량에 지장을 미치는 염분농 도를 설정하였다. 일본에서도 유사한 연구가 이루어져 토양 염농도에 따른 작물의 재배 가능 작물의 종류가 제시되었다 (Salt Accumulation Soil and Agriculture. 1991).
국내 간척지에서 밭작물 재배에 관해서는 간척지중 토양 염분농도가 낮아진 곳에서(Hwang et al., 1991) 염 적응성 이 상대적으로 강한 사료작물을 중심으로 연구가 수행되었 다(Kim and Han, 1990). Shin et al. (2004, 2005)은 간척지 토양조건에 적합한 사료작물을 검토한 결과 여름철에 수수 ×수단그라스와 겨울철에는 이탈리안라이글라스가 우수하 였으며, Yang et al. (2012)도 새만금 간척지에서 유망한 작 부체계 시험을 통해 유사한 결론을 얻었다. 간척지 토양의 염농도가 밭작물 생육에 미치는 영향에 대해서는 Lee et al. (2000) 등이 pot에서 9작물을 평가하였고, 이후 포장시험을 수행하여(Lee et al., 2003) 6작물의 생장가능 염농도와 밭 작물의 수량의 50%가 감소되는 염농도를 제시하였으며, 이 후 Kim et al., (2013)은 토양염농도에 따라 감자 품종들의 생장 및 수량성의 차이를 확인하고 품종을 추천하였다.
옥수수는 염해토양에 중간정도의 적응성을 나타내는 작 물이며(Mass and Hoffman, 1977), 식용옥수수의 경우 이삭 을 수확하고 나머지 식물체는 토양에 환원하여 부족한 간척 지토양의 유기물 증진에 활용이 가능한 식물이다. 따라서 식용옥수수를 간척지에 도입이 유망작물이라 판단되어 간 척지에서 토양염농도별 생장반응을 분석하여 재배의 기초 자료로 제공한다.
재료 및 방법
본 시험은 2011년 6월부터 10월까지 새만금 간척지에 계 화지역에 있는 국립식량과학원 벼맥류부 시험포장에서 수 행하였다. 시험 전 토양의 물리화학적 특성은 Table 1과 같 다. 토성은 사양토로 토양산도는 알칼리성을 나타냈고 유기 물, 유효인산 및 치환성칼슘 함량이 매우 적었으며 치환성 마그네슘 및 나트륨 함량이 많은 염류토양이었다.
시험토양의 염농도는 대조구인 무염토양(0.8 dS m-1이하) 과 1.6 dS m-1, 3.2 dS m-1, 4.8 dS m-1 ± 5 %이내로 설정하 였다. ECe 조절은 토양 무게를 기준으로 교정목표 농도별 로 천일염을(순도 91%) 평량하여 준비된 토양과 혼화하여 염농도를 교정하였다. 토양 교정 확인은 염 농도별로 5지점 에서 오가와로 지하 10-15cm 깊이의 토양을 채취하여 혼합 시료를 만들었다. 이후 105°C에서 48시간 건조 음건 후 증 류수를 1:5로 휘석하여 EC meter (Mettler-Toledo, China) 측정하고(NIAST, 2000) 이 측정값을 EC로 환산하였다. 시 비는 10a당 질소(황산암모늄) 6 kg, 인산 8 kg, 가리(황산가 리) 6 kg, 퇴비 1,000 kg, 석회(이수석고) 200 kg을 시비하 고 경운 로타리 후 관리기를 이용하여 높이 30 cm, 폭 70 cm로 두둑형성과 동시에 흑색멀칭을 하여 토양의 수분 증 발을 억제하고 강우시 토양에 함유된 염이 흘러내리지 않도 록 하였다. 시험에 사용할 종자는 국립식량과학원 전작과 옥수수 연구실에서 일미찰옥수수 등 4품종을 분양받아 30 cm 간격으로 1립씩 점파하였다. 토양수분은 자연 강우를 이용하였으며, 병해충은 각 작물의 병해충 발생 예보에 따 라 방제하였다. 입모율 조사는 파종 후 20일에 본잎 3엽 이 상이 된 것들을 입모주로 관주하여 파종혈에 대한 입모된 혈수를 비율화 하였고, 출수기를 조사하였다. 개체별 초장 과 생중은 영양생장이 끝나는 출수초기에(파종 후 50일)에 조사하였으며, 성숙기에 종실 개체별 수량을 조사하여 대비 구에 파종된 개체들과 비교하였다. 통계분석은 R (3.0.0)을 이용하여 입모율, 생장량, 곡실건물중 등의 생장요소들에 대 해 분산분석 및 Duncan’s Multiple range test로 검정하였다.
결과 및 고찰
토양염농도별 옥수수의 출현율은 3.2 dS m-1 까지는 결주 없이 균일하게 출현되었으나 4.8 dS m-1에서는 낮아졌으며 이후 염농도가 증가된 6.0 dS m-1 에서는 더 낮아지는 경향 을 나타냈다. 품종별로는 저염 조건에서는 입모율에 차이가 없었으나 상대적으로 높은 염농도인 6.0 dS m-1 에서는 흑 진주찰과 얼룩찰1호의 입모율이 감소되었다(Table 2).
Table 2.
Plant standing ratio of four corn cultivar as a function of different soil salinity regimes.
| Variety | Soil salinity (dS m-1) | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| control (0.8) | 1.6 | 3.2 | 4.8 | 6.0 | |
| ------------------------------------------------------- % ------------------------------------------------------- | |||||
| Ilmichal | 100 a | 100 a | 97.0 a | 88.9 b | 87.0 b |
| Chalok 4 | 100 a | 100 a | 100 a | 93.0 ab | 85.0 b |
| Heukjinjuchal | 100 a | 100 a | 100 a | 63.0 b | 62.0 b |
| Eolrukchal 1 | 100 a | 100 a | 100 a | 85 b | 58 c |
Table 3은 토양염농도에 따른 옥수수 품종들의 출수시기 를 조사한 결과다. 시험된 품종들의 염이 없는 상태에서 개 화 시기는 7월 12일부터 7월 14일 사이에 개화되었다. 염농 도에 따른 영향은 토양염농도 3.2 dS m-1까지는 얼룩찰 1호 를 제외한 나머지 품종들은 토양염농도가 0.1%증가할 때마 다 2일정도 늦어졌지만, 토양염농도가 3.2 dS m-1에서 4.8 dS m-1로 증가하는 경우 2일-6일이 지연되었다. 본 조사결 과 출수까지 안정적인 품종은 일미찰옥수수였으며, 영향을 많이 받는 품종은 얼룩찰1호 품종이었다. 또한 토양염농도 가 3.2 dS m-1 넘어서면 지연정도가 커짐이 확인되었고, 이 같은 결과는 Kim et al. (2013)의 토양염농도가 증가시 출 현 후 개화까지 소요일수가 길어진다는 결과와 일치하였다.
Table 3.
Flowering time of corn cultivar as a function of different soil salinity regimes.
Table 4는 토양염농도에 따른 초장을 나타내고 있다. 토 양염농도 증가에 따른 초장 억제 정도는 토양염농도 1.6 dS m-1일 때 11.3%가 억제되었고, 3.2 dS m-1 일 때 24.5%가 억제되었으며, 4.8 dS m-1일 때는 32.7%가 억제되었다. 품 종별로는 1.6 dS m-1 까지는 품종간에 차이가 미미하였으나 3.2 dS m-1 이상에서는 일미찰옥수수와 얼룩찰1호 옥수수 가 영향을 덜 받는 경향을 나타났다.
Table 4.
Plant hight of corn cultivar as a function of different soil salinity regimes at 50days after seeding.
| Variety | Soil salinity (dS m-1) | |||
|---|---|---|---|---|
| control (0.8) | 1.6 | 3.2 | 4.8 | |
| -------------------------------------------------- cm -------------------------------------------------- | ||||
| Ilmichal | 171.6 a (100)♪ | 151.2 a (88.1) | 137.5 ab (80.1) | 121.1 b (70.6) |
| Chalok 4 | 188.3 a (100) | 166.4 a (88.4) | 138.2 ab (73.4) | 119.2 b (63.3) |
| Heukjinjuchal | 129.2 a (100) | 113.2 a (87.6) | 92.2 ab (71.4) | 78.3 b (60.6) |
| Eolrukchal 1 | 125.2 a (100) | 113.3 ab (90.5) | 96.5 b (77.1) | 93.7 b (74.8) |
또한 토양염농도의 영향이 생중에서도(Table 5) 초장에서 와 비슷한 양상을 나타내 토양염농도가 증가될수록 무게가 크게 감소되었다. 각 품종들의 토양염농도별 억제정도는 1.6 dS m-1까지는 찰옥4호와 얼룩찰1호는 3~7%정도로 미 미한 억제정도를 나타냈으나, 흑미찰옥수수는 28% 내외로 크게 억제되었다. 염농도 3.2 dS m-1에서는 찰옥4호와 얼룩 찰도 21% 정도의 억제율을 나타냈으나 나머지 두 품종은 35%이상 크게 억제되었다.
Table 5.
Fresh weight of corn cultivar as a function of different soil salinity regimes at 50days after seeding.
| Variety | Soil salinity (dS m-1) | |||
|---|---|---|---|---|
| control (0.8) | 1.6 | 3.2 | 4.8 | |
| ----------------------------------------------- g plant-1 ----------------------------------------------- | ||||
| Ilmichal | 489.0 a (100)♪ | 387.8 b (79.3) | 289.8 c (59.0) | 233.7 d (47.8) |
| Chalok 4 | 391.4 a (100) | 364.8 ab (93.2) | 307.6 b (78.6) | 203.8 c (52.1) |
| Heukjinjuchal | 322.8 a (100) | 233.2 b (72.2) | 152.0 c (47.1) | 132.0 c (40.9) |
| Eolrukchal 1 | 257.6 a (100) | 248.8 a (96.6) | 202.5 ab (78.6) | 140.8 b (54.7) |
Table 6은 이삭당 종실무게를 조사한 결과이다. 흑진주찰 옥수수의 경우 영양생장 까지는 가능하였으나 이후 고사개 체가 다발하였고 나머지도 토양염농도 3.2 dS m-1에서부터 는 이삭은 형성되었으나 종실성숙의 불량으로 조사가 불가능 하였다. 염농도별 옥수수 품종들의 평균 종실무게 는 Control 구에 재배된 옥수수들에 비해 1.6 dS m-1에 재배되었을 때 평균 12.1 %가 억제되었으며, 3.2 dS m-1 40%가 억제되었 고, 4.8 dS m-1에서는 약 70 %가 억제되었다. 품종간에는 토양염농도 1.6 dS m-1에서는 흑진주찰을 제외한 나머지 품 종들은 90%이상의 종실수량을 나타냈으며, 3.2 dS m-1는 찰옥 4호는 무염에 비해 24% 만 억제되었지만 나머지 품종 은 42~49%가 억제되어 찰옥 4호가 염해토양 적응력이 상 대적으로 높은 것으로 나타났다. 또한 4.8 dS m-1 염농도에 서는 모든 품종이 62%이상 억제되어 4.8 dS m-1는 옥수수 재배에는 과도히 높은 염농도로 판단되었다.
Table 6.
Seed dry weight of corn cultivar as a function of different soil salinity regimes at 60days after seeding.
| Variety | Soil salinity (dS m-1) | |||
|---|---|---|---|---|
| control (0.8) | 1.6 | 3.2 | 4.8 | |
| ---------------------------------------------- g spike-1 ---------------------------------------------- | ||||
| Ilmichal | 114.0 a (100)♪ | 102.0 a (89.5) | 58.6 b (51.4) | 31.5 c (27.6) |
| Chalok 4 | 83.7 a (100) | 81.4 a (97.3) | 64.2 b (76.7) | 20.5 c (24.5) |
| Heukjinjuchal | 74.9 a (100) | 52.7 b (70.3) | - | - |
| Eolrukchal | 65.9 a (100) | 64.9 a (98.5) | 38.1 b (57.8) | 24.8 b (37.7) |
Table 7은 옥수수 품종들의 염농도 상승이 종실 무게에 미치는 영향을 파악하고자 각 종실무게 감소가 시작되는 토 양 EC 수준과 50%의 수량이 감소되는 싯점을 회귀식을 이 용하여 산출한 결과이다. 품종별로 감수가 시작되는 토양염 농도는 찰옥 4호와 일미찰 품종이 민감하여 각각 1.67 dS m-1, 1.73 dS m-1에서부터 수량 감수가 시작되었다. 또한 수 량의 절반이 감소되는 EC of 50%은(Hayward, 1953) 3.38 dS m-1 _ 3.29 dS m-1였다. 반면 흑진주찰과 얼룩찰1호 품종 은 수량감수가 이루어지는 염농도 및 EC of 50%도 높았는 데, 이 같은 결과는 이 품종들의 경우 토양염농도가 낮은 조 건에서도 수량이 낮아 염농도 증가에 따른 수량감수의 영향 이 휘석되기 때문으로 판단된다.
Table 7.
Salt tolerance relationship between ECe of soil and seed dry weight index of corn cultivar as a function of different soil salinity regimes.
Fig. 1은 토양염농도에 따른 각 생장요소들 간의 평균값 을 비교한 그림으로서 각 조사항목들이 토양염농도에 영향 받는 정도를 나타내고 있다. 토양염농도가 증가에 따라 생 장요소들이 받는 영향은 입모율〉초장=이삭생중〉식물체 생중〉수량 등의 순을 나타냈다. 일반적으로 작물의 염해토 양 적응력을 표시할 때 식물의 생장량이나 수량을 평가의 주요 기준 지표로 표시하고 있다(Mass and Hoffman, 1977, Salt Accumulation Soil and Agriculture, 1991). 본 시험에 서도 건물중과 수량이 다른 요소들보다 토양염농도의 영향 을 많이 받았다. 이 같은 결과로 보아 옥수수를 간척지 토양 에 재배 작물로서의 도입여부를 결정하는데 식물체생중과 수량을 기준지표로 사용하는 것이 적당하다고 생각된다.
Fig. 1.
Growth ratio of each growth factor of corn as a function of different soil salinity regimes.식물체는 재배토양의 염농도가 일정 수준 이상이 되면 염해 피해를 받아 엽록소 함량, 광합성 및 호흡량, 수분 potential, 증산 기층저항, 유리 proline 함량 등에 혼란이 야기되며 (Chon and Park, 2003), 이로 인해 작물은 생장과 수량이 감소된다(Kim et al., 2013) 본 시험에서도 토양염농도가 증 가함에 따라 옥수수는 입모율 저하와 개화시기 지연, 그리 고 생장량, 종실수량 등의 감소가 나타났다. 따라서 재배대 상지 선정시 염농도에 따른 잠재 수량성에 근거한 한 목표 소득을 설정하여 재배지를 선정함이 타당하다. 또 간척지토 양의 경우 전체적으로는 염농도가 낮아졌다고 하더라도 포 장 중간 중간에 형성된 염농도가 높은 salt pen 지점에 대한 이해와 한발시 재염화 피해를 경감시킬 수 있는 재배기술과 관수 시스템의 확보가 필요할 것으로 생각된다.
적 요
제염중인 간척지 토양에 식용옥수수 재배 가능성을 검토 코자 새만금 간척지에서 염이 제거된 토양을 대조구로 하여 토양염농도를 4수준으로 조정하여 일미찰옥수수등 4 품종 을 식재하여 염농도에 따른 생장과 수량을 조사하였다.
토양염농도에 따른 옥수수 입모율은 3.2 dS m-1까지 97% 이상 입모 되었으며, 이후 농도증가에 따라 약간 씩 감소하였고. 염농도별 개화 시기는 1.6 dS m-1에서 는 2일이 지연되었고, 3.2 dS m-1에서는 품종에 따라 4~6일이, 4.8 dS m-1에서는 6~10일이 지연되었다.
토양염농도에 따른 식물체 생중은 찰옥4호와 얼룩찰1 호가 높아서 1.6 dS m-1에서는 무염대비 93~97%정도 였고, 염농도 3.2 dS m-1에서는 79% 정도의 생장량을 나타냈다.
토양염농도에 따른 이삭당 종실 건물중은 Control구에 재배된 옥수수들에 비해 1.6 dS m-1에 재배되었을 때 평균 12.1%가 억제되었으며, 3.2 dS m-1 40%가 억제 되었고, 4.8 dS m-1에서는 약 70%가 억제되었다.
품종간에는 찰옥 4호가 3.2 dS m-1에서도 이삭당 종실 건물중의 감소가 상대적으로 적었다.
토양염농도DP 따른 종실 무게의 감소는 1.67 dS m-1 – 2.18 dS m-1에서부터 수량 감수가 시작되었고, 또한 수량의 절반이 감소되는 EC of 50%는 2.96 dS m-1 _ 4.45 dS m-1였다.
토양염농도에 따른 각 생장요소들 간의 평균값을 비교 한 결과 생장요소들이 받는 영향정도는 입모율<초장= 이삭생중<식물체생중<수량 등의 순을 나타냈다.
