Original Research Article

The Korean Journal of Crop Science. September 2021. 201-209
https://doi.org/10.7740/kjcs.2021.66.3.201

ABSTRACT


MAIN

  • 서 론

  • 재료 및 방법

  •   공시재료

  •   시험방법

  •   주요 조사 내용

  •   통계처리

  • 결과 및 고찰

  •   기후변화 및 관개량 평가

  •   벼 생육특성 및 수량구성요소

  •   물생산성 평가

  •   상관관계

  • 적 요

서 론

쌀은 칼로리가 360 cal/100 g로, 연간 22명/ha을 먹여 살릴 수 있어, 밀 14명/ha, 옥수수 17명/ha 보다 인구부양력이 높은 작물이며, 빵 단백질 100 g으로 인체 단백질 30 g을 만들 수 있으나, 쌀 단백질 100 g으로 인체 단백질 88 g을 만들 수있어 아미노산 조성 또한 우수하다. 라이신 등 일부 아미노산이 다소 부족한 점을 제외하면 거의 완벽하게 인간의 건강을 지탱할 수 있는 식품이다(Chae, 2006). 쌀은 일일 칼로리 섭취량의 50~80%를 차지하고, 전 세계 약 35억 인구의 주식으로 이용되는 작물로, 세계 약 100여 국가에서 재배되고 있다(Swamy et al., 2013).

벼는 품종과 환경에 따라 차이가 있지만, 생장기간이 90~ 180일(Maclean et al., 2013)로, 재배시 물의 요구량이 높아 생장 중 수분 부족에 민감하게 반응하여, 중간 정도의 가뭄스트레스에도 벼의 생장과 수확량을 크게 감소시킬 수 있다(Farooq et al., 2009). Babu et al. (2003)도 벼의 수분부족 스트레스는 성장과 발달에 큰 영향을 미친다고 보고하였고, Rahmaningsih (2016), Yoshida (1976)Farooq et al. (2009)도 가뭄 스트레스로 인해 종자 발아 및 유묘 성장(초기 가뭄), 성장 및 생육 감소(중간 가뭄), 생식기 개화 지연, 등숙률 감소(말기 가뭄)등 벼 성장의 모든 단계에 영향을 미친다고 보고하였다.

United Arab Emirates (UAE) 에서 쌀은 많은 주민의 주식이지만, 대부분을 수입에 의존하고 있어, 수입국의 재해, 쌀 가격 변동 등의 농경 경제의 변이가 UAE 시장의 쌀 가격에 큰 영향을 미치므로, 쌀 소비 인구가 많은 UAE 시장에서 생산자의 역할이 매우 중요하다고 할 수 있다(Al Qaydi, 2014). 이에, UAE와 한국은 2018년 정상회담 후속 조치로 사막환경에서 벼 재배 분야에 대해 협력하기로 하였다.

UAE는 건조한 지역에 위치한 모든 국가와 마찬가지로 기후는 평균 46°C에 달하는 매우 높은 여름 기온이 특징이며, 높은 증발률에도 불구하고 강수량은 낮고, 불규칙하여 연평균 강수량이 160 mm를 넘지 않으며, 일반적 토양은 모래 토양으로 분류되어 높은 투수율, 낮은 수분 보유 능력, 낮은 수분 함량, 낮은 영양소 가용성 등으로 인해 결과적으로 작물의 낮은 수량을 나타내고 있다(Shahin & Salem, 2015). 이곳에서의 농업은 100% 관개로 이루어지며, 아부다비 환경청(2009)이 발표한 ‘수자원 마스터 플랜’에 임업과 농업의 연간 총 취수량은 약 2,198백만 m3로, 이중 약 67.8%가 농업에 이용되어 소비되었다고 한다(Shahin & Salem, 2015). 농업부문의 관개수의 대부분은 지하수에서 공급되는데, 급격한 인구증가와 재생 불가한 수자원의 특성상 향후 16~36년 내 고갈될 것이며, 2030년에는 작물 생산을 위한 총 급수 요구량은 연간 약 2억 9,800만 m3가 될 것으로 전망했다. 따라서 관개량을 줄이고, 물 사용 효율성을 높이며, 생산성도 높일 ‘최적화모델’을 통해 최소한의 물로 최대 수율을 얻을 수 있어야 한다고 지적하였다(Shahin & Salem, 2015).

벼뿐만 아니라 작물 생산의 극대화를 위해서 가용 물의 효율적 관리가 필요하고, 이 수단으로 다양한 관개방법이 적용되어지고 있다. 이 중 점적관개(세류 또는 미세관개)는 관개용수를 절약하기에 알맞은 시스템이며, 고랑 및 스프링클러 관개에 비해 정확·균일하게 물을 공급할 수 있어, 잠재적으로 수확량 증가, 토양 용탈 감소, 염도조절 및 질병 관리가 용이하다. 이러한 점적관개는 쌀 성장에 물과 물에 용해된 영양분을 비교적 유연한 방식으로 공급할 수 있으므로 편리한 관개시스템이다(Hanson & 2007). 중국 상하이에서도 점적관개로 경쟁력 있는 곡물 수확량과 물 생산성을 유지하고, 환경오염 위험성을 크게 줄였다는 연구보고도 있다(Adekoya et al., 2014). 국내에서는 관개 시스템의 연구는 주로 밭작물 및 시설재배에 대한 연구 및 토양수분 연구가 이루어져 있으나(Kim et al., 1991; Chung, 1993; Sohn et al., 2009; Nam et al., 2012; Kim et al., 2013), 벼에 관개시스템을 적용한 연구는 전무한 실정이다.

따라서 본 연구는 인공사막환경에서 벼 재배시 농업용수 절감이 가능한 점적관개 및 관개량에 따른 벼의 생육특성 및 수량, 물생산성을 알아봄으로써, UAE 등의 열대 사막기후 환경에서 벼 재배를 위한 기반기술 개발을 위한 기초자료로 활용하고자 수행하였다.

재료 및 방법

공시재료

본 실험은 열대사막 기후에서 벼 재배를 위한 적정 관개량을 조사하여 사막토양 환경에 적합한 용수 절감 관개방법 개발을 위한 기초자료로 활용하고자 비가림하우스에서 수행하였다.

공시재료로 열대지역에서 재배가 적합하고, 수확량이 높은 품종인 자포니카 계열의 아세미(Jeong et al., 2019)와 염분에 강한 해외 품종인 FL478 (Prasad et al., 2012)을 농촌진흥청에서 보급받아 사용하였다.

실험에 사용된 토조(라이시메터: Lysimeter) 모형으로 가로 100 × 세로 80 × 높이 100 cm로 불투명 PP (Polypropylene) 소재로 제작하였고, 상위 10 cm를 제외한 부분까지 토양을 채우고 심토(10 cm)와 토층(60 cm) 사이에 20 cm 가량 랩핑유공관과 소수재(자갈)를 배치 후, 지표면에 점적관을 설치하였고, 급수관과 배수관에는 급수유량계를 설치하였다(Fig. 1). 토조 모형 내 토양은 사막기후 토양과 유사조건을 형성하기 위하여 입도 분포가 모래 89.3%, 미사 7.9%, 점토 2.8%인 조립질 사양토를 사용하였으며, 토양의 이·화학성은 Table 1과 같다.

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Fig. 1.

Lysimeter model picture (A: lysimeter stereogram, B: ground plan, C: system diagram).

Table 1.

Physical and chemical properties of the lysimeter soil.

Particle size distribution Soil texture pH CEC Exchangeable cation
Sand Silt Clay K Ca Mg
--------------- % --------------- (5:1) -------------------- cmol/kg --------------------
89.3 7.9 2.8 Sand 6.4 2.9 0.1 1.4 0.6

시험방법

본 연구의 관개방법은 지표점적관개(연질 압력 보상형)로, 토조 모형 내 토층 위 표면에 설치하였다. 관개 호수에 점적공 간격을 20 cm로 하여, 시간당 2.1 L의 수분 공급이 가능하게 하였다. 관개량은 FDR (Frequency Domain Reflectometry) 방식의 토양수분센서(SMEC 300, Spectrum) 기반 포장용수량(0.33 bar) 기준으로 포장용수량(Field Capacity)의 80% (V/V, FC 80), 100% (FC 100), 120% (FC 120) 수준으로 관개하였고, 대조구는 담수관개하여 수행하였다.

주요 조사 내용

벼의 주요생육 시기별의 생육특성 및 수량구성요소를 농업과학기술 연구조사 분석기준에 준하여 조사하였고, 토양수분 변화특성, 관개특성, 투수량, 관개효율 및 물 생산성 등을 조사하였다.

물 생산성은 작물의 생육에 소요되는 물 소비량 당 작물의 생산량 또는 경제적 이득으로 정의된다(Omaid et al., 2018). 이는 다음의 수식으로 표현할 수 있다.

(1)
WP=Production(kg)Waterconsumption(m2)

식 (1)에서 생산량(Production)은 작물의 생산량 또는 경제적 이득을 나타내며, 물 소비량(Water consumption)은 관개량이나 작물이 증발산을 포함해 실제로 소비하는 소비량을 나타낸다. 본 연구에서는 토조 모형에 투입된 관개량을 기준으로 하였다(Hur et al., 2019).

통계처리

본 연구에서 얻어진 데이터의 통계분석은 SAS프로그램(V. 9.4, Cary, NC, USA)을 이용하여 분산분석하였고, Duncan의 다중검정법(Duncan’s multiple range test, DMRT)을 통해 5% 유의수준에서 처리구간 유의성을 검정하였다.

결과 및 고찰

기후변화 및 관개량 평가

벼 재배기간 동안 비가림하우스 내 기온변화는 Fig. 2와 같이, 전 생육기간 중 기온은 10.2~42.5°C로 기록되었고, 일평균기온은 5월 15일에 17.6°C로 가장 낮았고, 8월 15일이 31.8°C로 가장 높게 나타났다. 전 생육기간 일평균기온은 5월에 17.6~25.6°C, 6월 19.9~27.7°C, 7월 19.9~29.2°C, 8월 25.1~31.8°C, 9월 18.8~28.6°C로 관측되었다. 또한, 생육기간 중 일 평균 기온이 가장 낮았던 5월 중 최고기온은 33.8°C였고, 가장 높았던 7월 말~8월 말까지의 최고기온은 42.5°C로 조사되었다.

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Fig. 2.

Changes in temperature in the rain-shelter house.

토조 모형내 관개량별 토양 수분 변화는 Fig. 3과 같다. FC 80% 처리구에서는 관개 중 토양 수분 함량이 20% 이상으로 유지되었으며, 벼의 생육기간 동안 전체적으로 20.0~ 21.2% 사이를 유지하였다. FC 100% 처리구에서는 25.0~ 27.0%로, FC 80% 처리구 대비 약 5~6% 수분함량이 더 높았으며, FC 120% 처리구는 29.0~32.5%로, FC 80% 대비 약 9~13% 더 높은 것으로 조사되었다.

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Fig. 3.

Changes in soil moisture by irrigation amounts.

벼의 생육기간 동안 총 관개량은 담수관개한 대조구에서 13,323 ton/10a로 가장 많았고(Fig. 4), FC 80% 처리구는 6,853 ton/10a로 총 관개량이 가장 많았던 대조구 대비 약 48.6% 더 적은 것으로 나타났으며, FC 100% 처리구 및 FC 120% 처리구에서는 대조구 대비 각각 약 32.4, 16.7% 관개량이 더 적은 것으로 나타나, 대조구 > FC 120% > FC 100% > FC 80% 순서로 총 관개량이 많은 것으로 조사되었다.

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Fig. 4.

Changes in total irrigation flow amounts.

이처럼 벼 재배시 관행재배인 담수관개 대비 점적관개 재배시 관개수 비용을 2.0~5.6 배 절감 가능하다고 보고하였으며(Tabbal et al., 1992, Govindarasu et al., 2015, Kruzhilin et al., 2017, Gang et al., 2020), Castaneda et al. (2002)Anandan et al. (2015)에 따르면, IRRI (International Rice Research Institute)의 물 절약 벼 재배 시스템에서 생산된 쌀은 담수 조건 대비 50~60% 물 절약이 가능하다고 하였다. 또한 담수재배 대비 관개재배시 물 사용량을 40% 줄이면서 물생산성은 34% 증가하였다고 보고한 바와 같이 본 실험에서도 이와 같이 담수관개한 대조구 대비 관개 처리한 모든 처리구에서 16.7~48.6%의 물 절약 잠재성이 있는 것으로 나타났다.

벼 생육특성 및 수량구성요소

벼 품종에 따른 관개량(포장용수량기준)별 출수기의 생육특성은 Table 2와 같다. 초장에서는 FL478과 아세미 모두 FC 100% 처리구에서 각각 89.1, 110.3 cm로 대조구 대비 각각 1.83, 13.1% 더 길게 나타났다. 분얼수에서는 FC478의 경우 FC 80% 및 FC 100% 처리구에서 16.5 개 이상으로, 대조구 대비 약 10.0% 이상의 차이로 가장 많았고, 아세미는 초장과 같은 FC 100% 처리구에서 17.3 개로 가장 많은 것으로 나타나, 대조구와 18.5%의 차이를 보였다. 따라서 두 품종 모두 출수기 생육특성에서 초장과 분얼수가 FC 100% 처리구에서 가장 길고, 많았던 것으로 나타났다.

Table 2.

Effects of irrigation (field moisture capacity) amounts and cultivars on growth characteristics at heading stage of rice.

Treatments FL478 Asemi
Plant height Tiller Plant height Tiller
---------- % ---------- --------- cm --------- ------- No./Plant ------- --------- cm --------- ------- No./Plant -------
Control 87.5ab 15.0ab 97.5b 14.6b
FC 80 80.7bc 16.6a 85.2c 13.7bc
FC 100 89.1a 16.5a 110.3a 17.3a
FC 120 79.6c 12.2b 92.8b 11.6c
LSD (0.05) 4.8* 6.8* 23.9*** 11.7**

Within each sampling date, the results followed by the same letter are not significantly different according to Duncan’s multiple range test (DMRT) (p < 0.05). I.R.: inhibition ratio.

Table 3은 품종별 관개량에 따른 수확기 생육특성 및 수량구성요소를 나타낸 것으로, 먼저 간장에서는 FC478의 경우 대조구와 FC 100% 처리구에서 각각 67.8, 70.3 cm로 가장 길었고, 아세미는 대조구와 FC 120% 처리구에서 각각 74.7, 72.5 cm로 가장 길게 나타났다. 수장에서는 FL478과 아세미 두 품종 모두 FC 100%와 FC 120% 처리구에서 25.6 cm 이상으로 가장 길게 나타났으며, 다음 순으로 대조구에서 24.4 cm로 조사되었다. 수량구성요소 조사에서는 이삭수가 두 품종 모두 대조구와 FC 80% 처리구에서 16.2 개 이상으로 가장 많았고, 이삭당립수는 두 품종 모두 대조구에서 각각 103.3, 118.2개로 가장 많았으며, 다음 순으로 FC 120% 처리구에서 92.7, 106.9개로 조사되었다. 등숙률 또한, 대조구에서 각각 86.5, 86.2% 로 가장 높게 나타났으며, 다음으로 FC 120% 처리구 순으로 조사되었다. 1,000립중에서는 가장 가벼운 FC 80% 처리구를 제외한 모든 처리구에서 FL478은 28.5 g, 아세미 23.9 g 이상으로 차이가 없는 것으로 나타났다.

Table 3.

Growth characteristics and yield components affected by irrigation (field moisture capacity) amounts and cultivars in rice.

Cultivars Treatments Culm
length
Panicle
length
No. of
panicles
No. of
grains
Percent ripened grain 1,000 grain weight
----- % ----- ---------- cm ---------- No./Plant No./Panicle … % … … g …
FL478 Control 67.8a 24.3ab 16.2a 103.3a 86.5a 28.6a
FC 80 58.0c 22.5b 16.6a 66.7d 69.0c 26.9b
FC 100 70.3a 25.7a 13.7b 78.7c 78.0b 28.5a
FC 120 61.7b 25.6a 12.9b 92.7b 83.8ab 28.5a
LSD (0.05) 3.19*** 1.79** 1.55** 6.47*** 7.57** 0.60***
Asemi Control 74.7a 24.4ab 16.2a 118.2a 86.2a 24.9a
FC 80 62.2b 22.6b 16.6a 82.7c 75.0d 22.4b
FC 100 63.8b 25.9a 13.7b 89.3c 78.7c 23.9a
FC 120 72.5a 25.8a 12.9b 106.9b 83.4b 23.9a
LSD (0.05) 2.20** 1.79** 1.55** 8.25** 2.63*** 1.39*

Within each sampling date, the results followed by the same letter are not significantly different according to Duncan’s multiple range test (DMRT) (p < 0.05). I.R.: inhibition ratio.

Choi et al. (2006) 의 연구결과에 따르면 벼 재배시 관개량 조절(수분포화, 포장용수, 토양균열)에 따른 간장과 수수는 관개량이 감소할수록 줄어들었고, 수장은 수분포화 대비 포장용수가 더 긴 것으로 보고되었으나, 본 연구에서는 간장이 FC 120% 처리구 대비 FC 100% 처리구에서 더 길게 나타나고, 수수는 관개량이 감소할수록 증가하는 것으로 나타났다. 이러한 경향은 벼 품종 및 관개방법에 따른 특성 차이인 것으로 생각되며, 이에 대한 보다 다양한 연구가 필요할 것으로 사료된다.

정조 수량에서는 FL478과 아세미 두 품종 모두 대조구에서 각각 1.40, 2.20 kg/Pot로 가장 높은 수량을 보였다(Fig. 5). FL478의 경우 대조구 다음으로 FC 100%와 FC 120% 처리구가 0.98 kg/Pot 이상으로 대조구 대비 70% 이상의 높은 수량성을 나타났고, 아세미의 경우 처리간 뚜렷한 경향을 보이며, FC 120% 처리구는 대조구 대비 88.2%, FC 100% 처리구에서는 71.4% 이상의 수량성을 보였다.

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Fig. 5.

Grain yield by irrigation (field moisture capacity) amounts.

포장용수량의 70~80%가 되는 정도에서는 담수재배와 수량에 큰 차이가 없고(Lee et al., 2004), 담수심을 얕게 하여 용수 절약 재배에서도 담수에 비해 생육 및 수량에 차이를 나타내지 않았으나(Choi et al., 2004), Tabbal et al. (2002)는 Saturated soil Culture (SSC) 조건에서는 물 절약이 가능한 대신 수량이 4~9% 감수하였고, Borell et al. (1997)은 SSC 관개 재배를 통해 34% 관개수 절약 가능했지만, 16~ 34% 수량 감수되었다고 보고하였다. 본 연구에서도 관개량이 감소할수록 수량이 감소하는 경향을 나타냈다.

그러나, Yang et al. (2007a) 은 밭에서 벼 재배시 절수 관개 시스템을 통해 수량이 6.1~14.2% 증가하였고, 관행관개와 절수관개를 비교 실험한 결과, 수확량이 증가했다는 보고(Yang et al., 2007a)와는 다르게 Belder et al. (2004)Yang et al. (2007a) 에 따르면 이러한 연구자들 사이 불일치되는 결과는 여러 가지 이유에서 기인 되는 것이라 하였고, 이처럼 다양한 결과는 품종 및 토성, 천수 유입 조건을 배제한 비가림하우스에서 수행한 연구결과에 의한 차이로 생각되며, 따라서 이에 따른 현장적용 및 추가 면밀한 연구가 수행되면 좋을 것으로 사료된다.

물생산성 평가

관개량에 따른 작물의 생육에 소요되는 물소비량과 작물의 생산량과의 관계를 나타내는 물생산성을 알아본 결과는 Table 4와 같다. 먼저, 작물생산량에서 지상부 생산량은 FL478과 아세미 두 품종 모두 FC 100% 처리구에서 각각 0.62, 0.68 kg/Pot로 대조구 대비 각각 10.7, 58.1% 더 많은 것으로 나타났다. 그러나 뿌리생산량에서는 두 품종 모두 대조구에서 각각 0.24, 0.27 kg/Pot로 가장 많은 것으로 나타났으며, 입중에서도 두 품종 모두 대조구에서 1.40, 2.20 kg/Pot로 가장 무거운 것으로 조사되었다. 총 작물생산량에서 두 품종 모두 대조구가 각각 2.20, 2.87 kg/Pot로 가장 많았고, 다음으로 FC 100% 및 FC 120% 처리구에서는 각각 1.76~1.78, 2.49~2.51 kg/Pot으로 나타났다. 이에 관개량별 물생산성에서는 두 품종 모두 관개량이 가장 적었던 FC 80% 처리구가 각각 0.45, 0.63 kg/m3로 가장 높았고, 다음으로 FC 100% 처리구에서 각각 0.42, 0.59 kg/m3로 높게 나타났으며, 대조구 대비 약 14.3, 20.3% 더 높은 것으로 조사되었다. 또한, 두 품종 모두 관개량별 물생산성에서는 FC 120%와 대조구에서는 유의성이 나타나지 않았다.

Table 4.

Water productivity evaluation affected by irrigation (field moisture capacity) amounts and cultivars in rice.

Cultivars Treatments Product amount Irrigation
amounts
Water
productivity
Shoot Root Grain weight Total
… % … ……………… kg/Pot ……………… 1,000 L/Pot kg/m3
FL478 Control 0.56b 0.24a 1.40a 2.20a 6.08 0.36b
FC 80 0.58b 0.12b 0.70c 1.40c 3.12 0.45a
FC 100 0.62a 0.16b 0.98b 1.76b 4.21 0.42ab
FC 120 0.58b 0.18b 1.02b 1.78b 5.06 0.37b
Asemi Control 0.43b 0.27a 2.20a 2.87a 6.08 0.47c
FC 80 0.40b 0.17b 1.39d 1.96c 3.12 0.63a
FC 100 0.68a 0.24ab 1.57c 2.49b 4.21 0.59b
FC 120 0.40b 0.17b 1.94b 2.51b 5.06 0.50c

Within each sampling date, the results followed by the same letter are not significantly different according to Duncan’s multiple range test (DMRT) (p < 0.05). I.R.: inhibition ratio.

Castaneda et al. (2002)에 따르면 IRRI에서 수행한 물 절약 벼 재배 시스템에서 35% 물 이용률이 증가하였다고 보고하였고, Choi et al. (2006) 은 벼 재배시 관개량 조절에 따라 관개용수량이 8~18% 저감이 가능하다고 보고하였으며, Yang et al. (2007a) 의 절수 관개 시스템을 중국 8개 생태 벼 재배지역에 적용한 연구에서 수량은 6.1~14.2% 증가하였고, 관개용수는 25.4~38.2% 감소하여, 물생산성이 26~47% 증가하였다고 보고한 바와 같이, 본 연구에서의 수량은 관개량이 감소할수록 감소하는 경향을 보였지만, 물생산량에서는 위 연구와 같은 경향으로 담수관개한 대조구 대비 FC 80% 처리구는 25.0%, FC 100% 처리구는 16.7%, FC 120% 처리구에서는 2.8% 물생산성이 더 증가한 것으로 조사되었다.

상관관계

관개량별 생육특성 및 수량구성요소의 상관관계를 분석한 결과 두 품종간에 간장, 수장, 주당 이삭수, 등숙률에서는 상관관계가 인정되지 않았으나, 천립중에서 -0.920***, 정조수량에서는 0.789***로 높은 양의 상관관계가 나타났다(Table 5). 관개량별에 따른 상관관계에서는 간장에서 0.890***으로 높은 상관관계가 나타났고, 수량구성요소인 수당립수, 등숙률에서 각각 0.862***, 0.884***으로 높은 양의 상관관계가 나타났으며, 정조 수량 또한 0.582**으로 양의 상관관계가 나타났으나, 주당 이삭수와 천립중은 상관관계가 나타나지 않았다.

Table 5.

Correlation of growth and yield characteristics by irrigation amounts and cultivars in rice.

Source Culm
length
Panicle
length
No. of panicles/Plant No. of grains/Panicle Percent
ripened grain
1,000
grain weight
Grain
weight
Cultivars 0.346ns 0.000ns 0.000ns 0.433* 0.123ns -0.920*** 0.789***
Irrigation amount 0.890*** 0.371ns -0.126ns 0.862*** 0.884*** 0.296ns 0.582**

*, **, *** Significant at p ≤ 0.05, p ≤ 0.01, and p ≤ 0.001, respectively.

ns, not significantly different at the 0.05 level of probability (p > 0.05).

벼 생육 중 일사량 부족은 분얼발생 억제 및 지연(Nakano, 2000), 영화 형성 감소(Yao et al., 2000; Biswas & Salokhe, 2002), 등숙비율 저하(Yang et al., 2007b; Kim et al., 2014), 엽록소 축적(Makino et al., 1997) 및 물질분배(Gibson et al., 2004) 등과 연관되어 수량 감소의 원인이 된다고 보고하였고, 수분부족 또한, 종자 발아 및 초기 묘목 성장(초기 가뭄), 식물 성장 및 발육 감소(중간 가뭄), 생식기 개화 지연, 등숙률 감소(말기 가뭄)등 벼 성장의 모든 단계에 영향을 주어, 생장과 수확량을 크게 감소시킬수 있다고 하였다(Yoshida et al., 1976; Babu et al., 2003; Farooq et al., 2009; Rahmaningsih, 2016).

이처럼 광, 온도, 수분 등의 환경요인이 벼의 생육 및 수량에 큰 영향을 미치기 때문에 아주 중요한 요소라 할 수 있으며, 본 연구에서도 관개량에 따른 간장 및 수량구성요소중 수당립수, 등숙률에서 높은 양의 상관관계를 나타나, 수량구성요소뿐만 아니라 생육특성에서도 큰 영향을 미친것으로 판단된다. 이에 사막환경에서의 벼 재배시 최적 관계량을 찾는 것이 중요하다고 사료된다.

따라서 본 연구는 사막기후에서의 벼 재배시 농업용수 절감이 가능한 점적관개 및 관개량에 따른 FL478과 아세미 벼의 출수기 생육특성인 초장과 분얼수가 FC 100% 처리구에서 가장 길고, 많게 나타나, 대조구인 담수조건에 비해 높은 생장율을 보여, 벼의 영양생장기에서의 수분조건은 보다 세부적인 연구를 통한 효과적 수분 이용효율 평가가 필요할 것으로 생각된다. 수확기에서는 FL478에서는 간장과 이삭장에서 FC 100% 처리구가 대조구 대비 높거나 같았으나, 수량성에 큰 영향을 미치는 이삭수, 이삭당립수 및 등숙율 등이 대조구에서 가장 높은 것으로 조사되었으며, 이러한 경향은 아세미 품종에서도 유사한 경향으로 나타났다. 이 결과에 따라 FL478와 아세미의 정조수량은 대조구에서 가장 높은 각각 1.40, 2.20 kg/Pot로 가장 높은 수량을 보였으며, FL478의 경우 대조구 다음으로 FC 100%와 FC 120% 처리구가 대조구 대비 70% 이상으로, 아세미의 경우 FC 120% 처리구는 88.2%, FC 100% 처리구에서는 71.4% 이상의 수량성을 보이며, FC 100% 처리시 70% 이상의 수량을 확보할 수 있는 가능성을 확인하였다. 이를 통해 관개량별 물생산성에서는 두 품종 모두 관개량이 가장 적었던 FC 80% 처리구가 각각 0.45, 0.63 kg/m3로 가장 높았고, 다음으로 FC 100% 처리구에서 각각 0.42, 0.59 kg/m3로 높게 나타났으나, 대조구 대비 약 14.3, 20.3% 더 높은 생산성 평가를 보였다. 따라서, FC 100% 처리구가 일정 수량을 확보할 수 있고, 효율적인 관개량도 관리도 가능할 것으로 사료되며, 사막기후의 지표점적관수 설비하에서 벼 재배시 가장 적합한 관개량이 될 것으로 생각된다. 추후, 현장 실증에서의 검토뿐만 아니라, 보다 세부적인 시기별 관개량 설정에 대한 추가 보완 연구가 수행되어야 할 것으로 사료된다.

적 요

본 연구는 사막기후에서 벼 재배시 지표점적관개 및 관개량에 따른 벼의 생육·수량 특성 및 물생산성을 알아봄으로써 적정 관개량 선정 및 사막기후환경에서 벼 관개시설 재배에 대한 기초자료로 활용하고자 수행한 결과는 다음과 같다.

1. 출수기 생육특성에서는 FL478, 아세미 모두 FC 100% 처리구에서 초장과 분얼수가 가장 길고, 많았고, 수확기 생육특성에서는 두 품종 모두 간장과 이삭장에서 FC 100% 처리구가 대조구에 비해 높거나 같았으나, 이삭수, 이삭당립수 및 등숙율은 대조구에서 가장 높았다.

2. 정조수량은 두 품종 모두 대조구에서 각각 1.40, 2.20 kg/Pot로 가장 높은 수량을 보였으며, 대조구 다음으로 FC 100%와 FC 120% 처리구가 대조구 대비 70% 이상으로 나타났다.

3. 관개량별 물생산성에서는 두 품종 모두 관개량이 가장 적었던 FC 80% 처리구가 각각 0.45, 0.63 kg/m3로 가장 높았고, 다음으로 FC 100% 처리구에서 각각 0.42, 0.59 kg/m3로 높게 나타났으나, 대조구 대비 약 14.3, 20.3% 더 높은 물생산성 평가를 보였다.

4. 상관관계를 분석한 결과 두 품종간에 천립중과 정조수량을 제외한 간장, 수장, 주당 이삭수, 등숙률에서는 상관관계가 인정되지 않았으며, 관개량별에 따른 상관관계에서는 간장 그리고 수량구성요소인 수당립수, 등숙률에서 높은 양의 상관관계가 나타났으며, 정조 수량 또한 상관관계가 나타났다.

따라서, 사막기후환경에서 벼 재배시 지표점적관개는 FC 100% 처리구가 일정 수량을 확보할 수 있고, 효율적인 관개량 관리도 가능할 것으로 사료된다.

Acknowledgements

본 논문은 2020년 농촌진흥청 연구사업(과제번호 : PJ01 453801)의 지원에 의해 이루어진 것임.

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