기장(Proso millet, Panicum miliaceum L.)은 외떡잎식물 벼목 화본과의 한해살이풀로 지중해·터키·인도중부·동아시아 에 이르는 지방이 원산지로 알려져 있으며(Roxburgh, 1932), 다른 잡곡류와 마찬가지로 개간지 및 척박지, 가뭄 등 불량 환경에도 잘 적응하는 특성을 가지고 있다(Park et al., 1999). 기장의 주성분은 당질이고 쌀에 비해 소화율은 떨어지나, 다른 Millet 종류에 비해 단백질, 지방질 및 비타민A 등이 풍부하며(Ha and Lee, 2001; Park et al., 1999), 폴리페놀, 플라보노이드, 탄닌 등 항산화성분도 함유되어 있는 것으로 보고되었다(Lee et al., 2011).
최근 경제성장에 따른 삶의 질 향상으로 건강에 대한 관 심이 높아지면서 기장 고유의 기능성과 영양 가치에 대한 관심이 증대되어 수요가 점차 증가하고 있으나(Kim, 2013), 우리나라에서는 아직까지 기장을 포함한 잡곡의 재배특성, 육성품종, 종자보급체계, 재배방법 등이 확립되어 있지 않 다. 이러한 원인은 벼농사 중심인 우리나라의 농업적 특성 으로 인해 재배기술 연구가 주곡에만 집중되어 왔기 때문이 며, 잡곡에 대한 연구개발은 미흡한 실정이다(Kang, 2009).
우리나라는 국토면적에 대한 경지면적 비율이 낮을 뿐만 아니라 그 이용율도 낮은 실정이다(Kwon, 1993). 경지의 이용도를 높이고 소득증대를 위하여 벼를 주로 재배하던 논 에 밭작물 또는 소득작물을 도입한 새로운 답전윤환 작부체 계의 확립이 요구되고 있으며, 답 작부체계가 다양하게 변 화됨에 따라 이에 알맞은 재배기술의 개발이 필요하게 되었 다(Kim et al., 1995; Oh et al., 2004).
답전윤환 농법은 토양의 물리성 개량, 병해충 경감 및 방 제, 연작피해의 회피, 잡초발생 경감, 단위생산성 증대 및 토지의 합리적인 이용 등의 장점이 있으나(Lee, 1988), 논 을 타 용도 농경지로 전환할 때, 일부 불량한 토양조건에서 각종 생리장애가 발생되는 예가 많다. 특히 밭으로 전환한 논토양은 밭토양과는 달리 표면 유거수의 배제가 어려울 뿐 만 아니라 논으로 이용할 때 생긴 경반층의 영향으로 심한 강우 시 근권은 과습이 우려되고 일부지역은 높은 지하수위 로 인해 작물의 뿌리가 천근화 되어 동해와 가뭄해가 발생 하는 경우가 많다(Yun et al., 2009).
심근성 작물이면서 요수량이 적은 작물로 습해 등 토양수 분 영향을 많이 받는 기장의 특성상(Cho et al., 2010) 습해 발생이 우려되기 때문에 답전윤환지에서의 기장 생육에 대 한 연구가 필요할 것으로 사료되지만, 현재까지는 벼를 중 심으로 한 연구가 대부분이고 기장을 관련한 연구는 전무한 실정이다. 따라서 본 연구는 답전윤환 시 이랑너비에 따른 기장의 생육특성 및 토양의 화학성, 수분특성을 알아봄으로 써 논 재배 시 기장의 안정적인 생산을 확립하기 위한 기초 자료로 활용하고자 수행하였다.
재료 및 방법
공시재료
본 시험은 기장(cv. 만홍찰, 이백찰, 황금찰)의 논 재배 시 이랑너비에 따른 생육특성, 수량성을 분석하고 적정 이랑너 비를 구명하기 위하여 2013년부터 2014년까지 수행하였다. 시험포장(N 35° 05' 16.8", E 127° 56' 34.6")은 경남 사천 지역의 논토양(사양질 토양)으로 시험토양의 화학적 특성은 Table 1과 같았다.
Table 1.
Chemical properties of soil in the experimental field.
처리방법
시험의 재배방법은 휴립복토기를 이용하여 처리구별 각 각 너비 60 cm, 120 cm, 240 cm, 높이 20 cm 이상으로 이 랑을 세운 후 재식밀도 60 cm × 15 cm로 하여 2013년 6월 4일에 파종해, 6월 18일에 이식하였다. 2014년은 6월 5일에 파종하여, 6월 19일에 이식하였다. 시험구 면적은 처리구별 100 m2로 하였고, 비료시용은 10a 당 질소 9 kg, 인산 7 kg, 가리 8 kg에 해당하는 양을 각각 요소, 용성인비, 염화가리 로 시비하였으며, 파종 전에 전량 기비로 하였다.
생육 및 수량조사
생육조사는 시험포 중간지점에서 생육 초기(이식 후 25 일)에 초장을 조사하였다. 수량 및 수량구성요소 조사는 수 확 시에 각 처리구별로 생육이 일정한 지점에서 3.3 m2 (1.8 m × 1.8 m)을 예취한 다음 이삭장을 조사하였으며, 각각 500 g의 시료를 75℃ 통풍건조기에서 48시간 건조시켜 천 립중, 이삭당 종실중 및 10a당 수량을 조사하였다.
토양조사
토양수분함량 및 토양 내 과잉수 정체시간은 Data Logger (WatchDog 1000 Series, Spectrum Technologies, Inc. USA) 를 각 처리구의 가운데 지점에서 토양 내 20 cm 깊이에 설 치하여 재배기간 동안 조사하였으며, 토양 화학분석은 농촌 진흥청 토양 및 식물체분석법(NIAST, 2000)에 의하여 분석 하였고, 토성 등의 토양조사는 토양조사기준(USDA, 1996) 에 의하여 조사하였다.
결과 및 고찰
재배지역의 기상특성 분석
재배기간 동안 재배지역의 강우량은 Fig. 1과 같다. 2013 년의 총강우량은 평년의 990 mm보다 적은 양인 581 mm를 기록하였으며, 재배기간 동안의 강우량은 6월 하순부터 7월 상순에 집중된 양상이었다. 이에 비해 2014년의 총강우량 은 평년량보다 많은 양의 1,029 mm를 기록하였으며, 6월 중순부터 7월 하순까지 장마기간으로 잦은 강우일수가 나 타나 총 59일을 기록하였다. 8월 상순부터는 집중호우로 인 해 높은 강우량이 기록되었으며, 8월 3일에 연중 가장 높은 94.5 mm를 기록하였다. 또한 태풍 ‘풍웡’, ‘봉퐁’ 등으로 인 하여 9월과 10월에 예외적으로 큰 강우가 기록되었다.
토양특성
시험토양의 특성을 살펴보면, 시험 전 토양은 pH 5.1 산 성을 나타내는 전형적인 논토양으로, O.M.값은 15.3 g kg-1 이었으며, Ca과 Mg은 각각 2.30, 0.45 cmolc kg-1로 모두 평균보다 낮은 값을 나타내었다. 시험 1년차에서는 pH값이 표토에서 5.4로 높아졌으며, 유효인산은 시험 전과 비교해 표토와 심토에서 각각 16, 35 mg kg-1 낮아졌고, Ca는 시험 전보다 약 1 cmolc kg-1 높아진 것으로 나타났다.
2년차에서는 pH값이 1년차보다 더 높아져 심토에서 5.6 을 나타내었으며, 유기물함량도 시험 전, 1년차보다 높아져 심토에서 20.1 g kg-1이었다. T-N은 심토에서 시험 전보다 0.06% 낮아진 반면, 유효인산은 시험 전 143 mg kg-1에서 급격히 증가한 것으로 나타났는데, 특히 표토에서 더 높은 값을 나타내어 510 mg kg-1이었다.
기장의 초장
기장의 논 재배시 이랑너비에 따른 생육특성을 알아보기 위해 연차간 품종별 초장을 비교한 것은 Fig. 2와 같다. 만 홍찰에서 1년차에서는 60 cm, 120 cm 처리구에 비해 240 cm 처리구에서 71.3 cm로 가장 작게 나타났으며, 2년차에 서는 처리구간 유의성이 나타나지 않았다. 이백찰은 1년차 에서는 처리구간 유의성이 나타나지 않았으며, 2년차에서 는 60 cm 처리구에서 9.7 cm로 가장 크게 나타났다. 황금 찰에서는 1년차에 처리구간 차이가 뚜렷하였으며, 60 cm 처리구에서 240 cm 처리구 대비 32.8% 증가한 72.8 cm를 나타내었다. 2년차에서는 각 처리구간 유의성이 나타나지 않았다.
토양수분특성
재배기간 동안의 토양수분특성을 알아보기 위하여 토양 수분함량을 조사한 결과는 Fig. 3과 같다. 수분함량이 가장 높았던 7월 26일을 기준으로 변화하는 추세를 살펴보면, 2 일 후인 7월 28일에는 240 cm 처리구에서 16.4% 감소한 34.3%이었으나, 60 cm 처리구에서는 27.8% 감소하여 처리 구들 중 가장 낮은 22.1%로 나타났다. 14일 후인 8월 9일에 는 240 cm 처리구에서 7월 26일과 비교해 25.8% 감소한 24.9%로 나타난 반면, 60 cm 처리구에서는 8.57%로 나타 나 가장 높았던 7월 26일과 비교해 41.3% 감소한 것으로 나타났다. 따라서 모든 처리구 중 이랑너비 60 cm 처리구 에서 토양수분함량의 변화 폭이 가장 큰 것으로 나타나 물 빠짐이 가장 양호함을 알 수 있다.
토양에서 최대용수량 이상의 과습 상태가 지속될 때의 수 분을 포장의 과잉수라고 하며, 이러한 과잉수로 인하여 식 물체에 습해가 발생하게 된다. 토양의 과습 상태가 지속되 고 토양산소가 부족하면 뿌리가 상하거나 부패하여 지상부 가 황화되고 위조(萎凋) 또는 고사(枯死) 하는 현상으로, 주 로 습한 논의 답리작맥류나 침수지대의 채소에서 많이 발생 한다(Chae et al., 2012). 재배기간 중 습해 피해를 받게 되 는 토양의 과잉수 정체시간은 이랑너비에 따라 큰 차이가 있는 것으로 나타났다(Fig. 4). 이랑너비 240 cm 처리구에 서는 60 cm 처리구의 266시간보다 740시간 증가한 1,006 시간으로, 40일 이상 정체시간이 지속되는 것으로 나타나 심근성이고 요수량도 적어 내건성이 극히 강한 기장(Cho et al., 2010)의 생육에 큰 영향을 미치는 것으로 사료된다.
이는 토양의 물리성에 기인한 것으로, 토양의 함수량이 포장용수량에 도달했을 시 식물은 위조계수에 도달할 때까 지 토양으로부터 수분을 빠르게 제거한다. 대공극들에서 수 분이 빠져나가고 공기가 그 자리를 차지하는데, 이랑너비가 좁으면 대공극이 발달하여 통기성이 좋아져 토양 내 머무는 시간이 짧아지나, 이랑너비가 넓으면 미세공극들 혹은 모세 공극들은 여전히 수분으로 채워져 있고, 수분이 토양입자에 흡착되어 토양에 머무는 시간과 배출되는 시간도 그만큼 길 어지게 되어(Nyle and Ray, 2010) 특히 논토양에서의 이랑 너비가 넓을수록 습해에 취약해지는 것이라 사료된다.
수량구성요소 및 수량
수량구성요소를 비교한 것은 Table 2와 같으며, 이삭장 및 이삭당 종실중, 천립중은 모두 연차간 이랑너비가 좁을 수록 길고 무거운 것으로 나타났다. 먼저 이삭장을 살펴보 면, 만홍찰과 이백찰은 1년차에서 60 cm 처리구에서 가장 긴 것으로 나타났으며, 240 cm 처리구에 비해 각각 4.9 cm, 3.2 cm 더 긴 것으로 나타났다. 3품종 모두 2년차에서는 모 든 처리구 사이에 유의성이 나타나지 않았다. 이삭당 종실 중에서는 연차간 처리구별로 뚜렷한 차이를 보였으며, 이랑 너비가 좁아질수록 무거워지는 경향을 보였다. 만홍찰은 1 년차에서 60 cm 처리구에서 240 cm 처리구보다 6.9 g 더 무거웠으며, 이백찰은 7.8 g, 황금찰은 8.7 g 더 무겁게 나 타났다. 2년차에서도 60 cm 처리구에서 만홍찰은 9.0 g, 이 백찰은 7.9 g, 황금찰은 7.1 g으로 가장 무거웠다. 천립중에 서는 만홍찰과 이백찰이 240 cm 처리구와 비교해 60 cm 처리구에서 연차간 최대 6.8%, 46.2% 더 무겁게 나타났다.
Fig. 5.
Yield by ridge width in proso millet (A: Manhongchal; B: Ibaekchal; C: Hwanggeumchal). Mean values with different superscript small letter of same cultivated times are significantly different by Duncan’s multiple ranged test (p<0.05). Mean values with different superscript capital letter at the one variety are significantly different by Duncan’s multiple ranged test (p<0.05).Table 2.
Effects of yield components by ridge width in proso millet.
| Cultivar | Ridge width | Ear length | Seed weight per ear | 1000-seed weight | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1st year | 2nd year | 1st year | 2nd year | 1st year | 2nd year | ||
| MHC1) | cm | -------------- cm -------------- | --------------------------------------- g ----------------------------------------- | ||||
| 60 | 35.1±2.66a | 30.4±0.38a | 20.1±5.11a | 21.1±6.55a | 4.11±0.26a | 5.98±3.03a | |
| 120 | 32.5±2.19ab | 30.2±0.09a | 16.2±3.29ab | 15.6±6.01ab | 4.10±0.33a | 5.94±0.27a | |
| 240 | 30.2±1.86b | 28.8±0.48a | 13.2±5.22b | 12.1±6.47b | 3.96±0.59a | 5.48±0.14a | |
| IBC | 60 | 34.8±3.20a | 40.6±1.16a | 18.2±6.25a | 17.9±3.46a | 4.71±0.60a | 4.26±0.17a |
| 120 | 32.7±3.11ab | 39.7±0.22a | 15.0±2.15b | 14.6±4.74ab | 3.90±0.40b | 4.14±0.32a | |
| 240 | 31.6±2.10b | 36.6±0.94a | 10.4±3.66c | 9.95±4.07b | 3.90±0.71b | 4.09±0.10b | |
| HGC | 60 | 35.3±2.56a | 35.6±0.48a | 19.3±4.80a | 17.0±3.21a | 4.11±0.91a | 5.56±0.15a |
| 120 | 33.1±0.55a | 35.4±0.61a | 18.2±5.60a | 12.2±3.42ab | 4.08±0.56ab | 5.49±0.20a | |
| 240 | 32.6±1.89b | 35.4±0.49a | 10.6±6.18b | 9.95±0.43b | 3.85±0.63b | 5.08±0.17b | |
수량에서는 연차간 모두 이랑너비가 좁을수록 증가하는 결과를 보였다. 1년차에는 60 cm 처리구에서 만홍찰 221, 이백찰 223, 황금찰 225 kg․10a-1으로 240 cm 처리구 대비 만홍찰 30.8%, 이백찰 92.2%, 황금찰 47.1% 증수된 것으로 나타났다. 2년차에도 이와 유사하게, 60 cm 처리구에서 만 홍찰 278, 이백찰 221, 황금찰 200 kg･10a-1으로 240 cm 처 리구 대비 만홍찰 103%, 이백찰 119%, 황금찰 85.2% 증수 된 것으로 나타났다.
식물체가 습해를 받게 되면, 한발을 받을 때와 마찬가지 로 엽수분 potential이 감소하게 되며, 수분손실을 최소화하 기 위해 기공을 닫게 되어 기공전도도가 감소하고, 가스와 수분의 출입이 원활히 이루어지지 못하게 되어 광합성속도, 증산량 및 수분이용효율이 감소하여 결국 생산량도 감소한 다(Bennet and Albrecht, 1984; Boyer, 1970). 이처럼 이랑 너비에 따른 토양의 수분함량은 수량변화에 큰 영향을 미치 는 것으로 나타나 특히, 습해에 약한 기장(Cho et al., 2010) 은 답전윤환 논토양에서 재배시 이랑너비 60 cm로 재배하 는 것이 유리할 것으로 보여진다. 따라서 앞으로 이와 관련 된 답전윤환 시 논토양에서의 토양층위별 물리성 및 화학성 에 관한 연구, 토양 내 수분 이동특성에 관한 연구 등 보다 면밀한 연구가 필요할 것이라 사료된다.
적 요
본 연구는 건강 기능성 농산물로 각광을 받고 있으며 수 요가 점차 증가하고 있는 기장의 생산량 증대와 자급률 향 상을 위하여 논 재배시 이랑너비에 따른 기장의 생육특성 및 토양의 이화학성, 수분특성을 알아봄으로써 논 재배 시 기장의 안정적인 생산을 확립하기 위한 기초자료로 활용하 고자 수행하였으며, 다음과 같은 결과를 얻었다.
기장의 논 재배시 이랑너비에 따른 초장은 만홍찰에서 1년차에서는 240 cm 처리구에서 71.3 cm로 가장 작 게 나타났으며, 이백찰은 2년차에서 60 cm 처리구에 서 9.7 cm로 가장 크게 나타났다. 황금찰에서는 1년차 에 60 cm 처리구에서 72.8 cm로 가장 크게 나타났다.
재배기간 중 습해 피해를 받게 되는 토양의 과잉수 정 체시간은 이랑너비 240 cm 처리구에서 1,006시간으로 나타나 이랑너비가 넓을수록 토양 내 과잉수 정체기간 이 길어져 과습에 노출되는 시간이 길어지는 것으로 나타났다. 또한 이랑너비가 넓을수록 수분함량의 변화 폭이 크게 나타났다.
수량구성요소에서 이삭장은 1년차의 만홍찰과 이백찰 이 60 cm 처리구에서 35.1, 34.8 cm로 가장 길었으며, 이삭당 종실중은 1년차의 60 cm 처리구에서 만홍찰 6.9, 이백찰 7.8, 황금찰 8.7 g으로 가장 무겁게 나타났 다. 2년차에서도 이와 유사하게 나타나 이랑너비가 좁 아질수록 3품종 모두 무거워지는 경향을 보였다. 천립 중에서는 만홍찰과 이백찰이 240 cm 처리구와 비교해 60 cm 처리구에서 연차간 최대 6.8%, 46.2% 더 무겁 3. 수량구성요소에서 이삭장은 1년차의 만홍찰과 이백찰 이 60 cm 처리구에서 35.1, 34.8 cm로 가장 길었으며, 이삭당 종실중은 1년차의 60 cm 처리구에서 만홍찰 6.9, 이백찰 7.8, 황금찰 8.7 g으로 가장 무겁게 나타났 다. 2년차에서도 이와 유사하게 나타나 이랑너비가 좁 아질수록 3품종 모두 무거워지는 경향을 보였다. 천립 중에서는 만홍찰과 이백찰이 240 cm 처리구와 비교해 60 cm 처리구에서 연차간 최대 6.8%, 46.2% 더 무겁 게 나타났다.
수량에서는 1년차에는 60 cm 처리구에서 만홍찰 221, 이백찰 223, 황금찰 225 kg․10a-1으로 240 cm 처리구와 비교해 만홍찰 30.8%, 이백찰 92.2%, 황금찰 47.1% 증수되었다. 2년차에도 이와 비슷한 경향을 보여, 60 cm 처리구에서 만홍찰 278, 이백찰 221, 황금찰 200 kg･10a-1으로 240 cm 처리구와 비교해 만홍찰 103%, 이백찰 119%, 황금찰 85.2% 증수되었다.
