콩은 단백질 및 지방함량이 높아 식용 및 사료용으로 널리 이용되고 있으며 최근에는 바이오디젤, 잉크의 원료 등 각 종 산업에서도 그 수요가 높다. 또한 재배역사가 길어 세계 여러나라 전통식품의 주요한 재료이기도 하며 우리나라에 서도 장류, 두부, 두유 등 다양한 식품으로 가공되고 있다 (Hany, 2011; Coward et al., 1993; Messina and Messina, 2010). 국내에서는 콩 수요의 증가와 더불어 국산콩 선호현 상, 높은 콩 소득(2013년 기준 10a 당 639천원) 등의 원인으 로 콩 재배면적이 7만 ha 이상으로 유지되고 있는 추세이다 (Korea Rural Economic Institute, 2014; Statistics Korea, 2013a).
국내에서 콩 재배는 주로 남부지방에서 이루어지고 있으 며 경북(13,347 ha), 전남(11,750 ha), 전북(6,027 ha), 경남 (5,093 ha)이 전체 재배면적의 48% 이상을 차지하고 있다. 남부지방은 타 지방에 비하여 겨울기온이 높아 봄배추, 봄 무, 봄감자 등과의 이모작이 가능하며 이때 콩 단작에 비하 여 소득이 각각 73, 52, 46% 높으므로 많은 농가에서 이모 작 후작으로 콩을 재배하고 있다(Statistics Korea, 2013b).
이모작 체계에서는 전작물의 생육기간에 따라 콩 파종기 가 7월 상순이후로 늦어지는 일이 빈번하다. 콩 재배기간이 늦어질 경우 일장이 단축되고 기온이 저하됨에 따라 광합성 률과 작물생장률이 감소하며 이는 마디수, 협수 등 수량구 성요소 형성저하로 이어진다. 수량결정의 중요 요인인 종실 무게의 경우 시험국가 및 연구자에 따라 다른 결과가 도출 되었다. Calviño (2003) 등에 의하면 콩 만파 재배 시 토양 수분상태가 양호하였음에도 불구하고 종실의 수와 무게가 감소하여 수량감소로 이어진 반면, 대다수의 연구에서는 종 실 수와 종실무게 간 부의 상관관계가 있어 립수가 감소하 여도 종실중이 증가하여 어느 정도 수량이 보상된다고 하였 다(Egli and Bruening, 2000; Evans, 1996; Zhang et al., 2010). 만파 재배 시 기온하강, 일장단축으로 콩 생육기간이 단축 되는 경향이 있으나 중만생종 품종의 경우 초상일 이전까지 도 성숙이 완료되지 못하여 서리피해를 입을 위험이 높다 (Halvorson et al., 1995). 서리해는 출현기부터 성숙시(R7) 에 이르기까지 성숙기를 제외한 콩의 전 생육기간에 걸쳐 생육과 수량에 영향을 미친다(Saliba et al., 1982).
미국 동남부(32°N 84°W) 등에서는 콩 만파재배 시 관수 함으로써 수량을 증대하였는데, 관수를 이용한 수량증대효 과는 기상에 의해 크게 좌우되므로 파종시기 및 기후대에 따라 관수여부를 결정하는 것이 중요하다(Boerma and Ashley, 1982; Heatherly, 1988; Calviño et al., 2003). 적절한 환경 조건에서는 표준재배에 비하여 재식거리를 좁힘으로써 만 파로 인한 생육저하 및 수량감소를 완화할 수 있다.
단위면적 당 재식밀도가 증가하면 캐노피(canopy) 형성 에 유리하며 특히 생식생장단계에 수광태세가 좋아져 낙화 및 낙협이 억제되고 수량이 증대된다(Board et al., 1992; Liu et al., 2010; Turgut et al., 2005). 특히 종실비대시(R5) 까지 지표면을 완전히 덮을 정도로 캐노피가 형성되지 않으 면 수량이 감소하며 최대 수량을 확보하기 위해서는 개화시 (R1)까지 캐노피 형성이 완료되는 것이 좋다(Egli et al., 1985; Lee et al., 2008). 또한 생식생장단계의 엽면적지수(Leaf area index, LAI)는 수량에 크게 영향을 미치는데 종실비대시에 LAI 3.5일 때 최대 수량을 기록하였다(Liu et al., 2005; Holshouser and Whittaker, 2002). 재식거리조정에 의한 수량증대 효과 는 토양수분, 토성, 토심 등 토양환경조건에 따라 달라질 수 있는데 건조한 토양에서는 적습조건일 때 비하여 세배 정도 밀도를 높여야 최대 수량을 확보할 수 있고, 식질토에서는 재식거리를 달리하여 재배하여도 효과가 없는 것으로 나타 났다(Heatherly, 1988; Holshouser and Whittaker, 2002).
재식밀도 조정 시의 작물 생장 및 수량은 재배지역, 기후, 품종, 생태형과 밀접한 관계가 있다. 미국 동북부 지역에서 는 ha 당 420,000본, 남부에서는 540,000본을 파종하였을 때 최대수량을 낸 바 있다(Ball et al., 2000a; Cox and Cherney, 2011). 국내에서도 밀식 재배할수록 수량을 높일 수 있었는 데 나물콩 적기 파종 시 10a 당 19,000~22,000본, 6월 하순 에서 7월 상순으로 만파 시 22,000~33,000본으로 재배하는 것이 적절하였고, 밀식에 따른 도복한계선은 절간장 5 cm 기준 10a 당 15,100~78,000본이었다(RDA, 2003; Hong, 1989; Lee and Kim, 2008).
콩 파종시기가 늦어질 경우 수량감소는 불가피한 현상이 며 이를 완화할 방안을 강구할 필요가 있는데 특히 남부지 방은 작부체계 특성 상 만파가 빈번함에도 불구하고 재배적 극복방안에 관한 연구가 부족한 실정이다. 주당 본수를 달 리하여 재식밀도를 조정하는 방법은 농가에서도 손쉽게 이 용할 수 있는 방법이지만 이에 대한 연구결과가 부족하고 관련 지침이 없어 종자를 낭비하거나 오히려 수량감소를 초 래하기도 한다.
이 연구에서는 전국적으로 널리 재배하는 대원콩을 이용 하여 6월 20일에서 7월 20일까지 파종하였을 때 주당본수 를 1주 2본에서 5본까지 높여 각 처리별 콩 생육 및 수량성 을 검정하였으며 이를 통해 만파 재배 시 수량성을 향상할 수 있는 재식밀도를 밝히고자 하였다.
재료 및 방법
본 시험은 남부지역에서 콩 만파재배 시 재식밀도 별 생 육 및 수량을 관찰하여 수량감소를 방지할 수 있는 적정 재 식밀도를 구명하고자 실시하였다. 내탈립성이 강해 남부지 역에서 널리 재배되는 대원콩(Kim et al., 1998)을 이용하여 경남 밀양시(위도 35° 50′N, 경도 128° 75′E) 소재 국립식 량과학원 기능성작물부 시험 포장에서 2013년부터 2014년 까지 2회 재배하였다. 시험구배치는 분할구배치법이며 주 구는 파종기, 세구는 주당본수로 배치하였으며 6월 20일(적 기파종), 7월 5일(만파), 7월 20일(극만파)에 파종하였고 1 주 2본에서 5본까지 밀도를 높여 시험하였다. 재식거리는 70 × 20 cm로 1휴 1열 비닐피복 재배하였으며 처리 본수보 다 1립 추가로 파종한 뒤 제2복엽 완전전개기(V3)에 솎음 작업을 하여 주수를 조정하였다.
연차 간 성적비교분석을 위해 첫 파종기인 6월 20일부터 최종 수확이 이루어진 11월 상순까지 Data logger (WatchDog model 425, Spectrum Technologies, Inc., Plainfield, IL)를 설치하여 시험포장의 토양온도 및 습도를 측정하였고, 기상 청에서 제공하는 국내기후자료를 활용하여 콩 생육기간동 안의 기온, 강수량, 일조시간 등을 파악하였다.
파종기에 따른 콩 생육 및 수량성을 파악하기 위하여 종 실비대성기(R6)에 시험구 가운데 2열에서 10개체를 수확하 여 생육특성을 조사하였으며 조사방법은 농업과학기술 연 구조사분석기준에 준하여 실시하였다(RDA, 2012). 경장은 자엽절에서 줄기의 선단까지의 길이, 경태는 자엽절과 초생 엽절 사이 줄기의 최소직경, 주경절수는 자엽절을 포함하여 주경의 선단절까지의 절수, 분지수는 분지 중 2개 이상의 절수를 갖는 분지수, 협수는 불임협을 제외한 꼬투리의 수 를 기준으로 조사하였다. 수량조사는 수확 후 실시하였으며 백립중은 수분함량 13% 이하로 풍건한 뒤 완전립을 대상으 로 3반복 측정하였고 수량은 시험구 당 종실수량을 10a로 환산하여 나타내었다. 시험결과는 SAS program을 이용하여 α=0.05에서 PROC GLM (general linear model), DMRT (Duncan’s multiple range test), PROC REG (regression)를 통해 유의 성을 분석하였다(SAS Institute, Inc. 2009).
결과 및 고찰
시험기간 중 기상환경
2013년과 2014년에 콩 생육기간 중 평균기온은 30년 평 년기온(21.1℃)에 비해 각각 1.9, 0.4℃ 높았으며 콩 생육에 크게 영향하지 않았다(Fig. 1). 한편 콩은 근권 산소농도에 민감하게 반응하는 작물로 토양수분함량이 높을 경우 습해 에 매우 취약한데(Williamson and Kriz, 1970) 하절기에 강 수량이 집중되는 우리나라의 기후특성 상 습해로 인한 수량 감소의 위험이 높다. 지난 2014년 8월에는 528.7 mm의 강 수량을 기록하여 7월 20일에 파종한 경우 개화기에 일조시 간을 충분히 확보하지 못하고 토양수분이 과다해지는 등 콩 생육에 불리한 환경이 조성되었으며 만파 시 수량감소에 영 향을 줄 것으로 예상하였다.
Fig. 1.
Daily maximum and minimum temperature and precipitation at Miryang, Gyeongsangnam-Do (2013-2014). Source : Korea Meteorological Administration (http://www.kma.go.kr).재식밀도에 따른 생육 및 수량특성
파종기 별 재식밀도에 대한 콩 생육 및 수량특성을 조사 한 결과는 Table 1과 같으며 분산분석 결과, 재식밀도와 파 종기 간 유의한 상관관계가 관찰되지 않아 각 파종기 별로 재식밀도의 효과를 검정하였다(Table 2).
Table 1.
Mean squares on analysis of variance of soybean growth, pod number, 100 seed weight, and yield (2013-2014).
| Height | Stem diameter | Branch | Node | Pod number | 100 Seed weight | Yield | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Year | 0.32ns | 9.14** | 6.67* | 6.69* | 29.37** | 38.15** | 56.60** | |
| Plantingdate | 53.02** | 7.75** | 9.27** | 9.39** | 6.37** | 12.92** | 36.03** | |
| Plantingdensity | 14.78** | 17.90** | 21.07** | 0.66ns | 22.92** | 11.73** | 3.50* | |
| Year×plantingdate | 27.60** | 3.46* | 18.07** | 4.57* | 12.08** | 17.81** | 2.69ns | |
| Planting density×plantingdate | 0.69ns | 0.80ns | 1.27ns | 0.48ns | 0.90ns | 0.19ns | 0.47ns | |
| Year×planting density×plantingdate | 1.07ns | 2.69* | 2.71* | 2.27ns | 5.71** | 1.58ns | 0.73ns | |
경장은 파종기 및 재식밀도가 달라짐에 따라 유의한 차이 가 있었다. 파종기가 늦어짐에 따라 생육기간이 단축되어 극 만파 재배 시(7월 20일) 파종일에서 성숙기까지의 소요기간 이 적기 재배에 비하여 18.6% 단축된 96일이었으며 이때 충 분한 생육기간을 확보하지 못하여 경장이 짧아지는 경향을 보였다. 재식밀도를 높일 경우 표준 재배(1주 2본)에 비하여 식물체 간 경합이 발생함에 따라 경장이 길어졌으며 이러한 현상은 적기 및 만파 재배 시 모두 관찰할 수 있었다.
경태는 파종기 및 재식밀도 각각에 대해 유의한 차이를 나타내었는데 파종기가 늦어질수록, 밀도가 높아질수록 줄 기의 굵기가 가늘어졌다. 재식밀도를 높일 경우 많은 식물체 가 한정된 공간에서 생육하므로 부피 생장이 정상적으로 이 루어지지 못하며 이에 따라 경태가 감소하는 것으로 보인다.
분지 또한 식물체 간 경합 여부에 따라 크게 영향 받는데 (Lee and Kim, 2008) 재식밀도를 높일수록 분지수는 감소 하였고 이는 극만파 시에 더욱 크게 감소하였다. 재식밀도 를 높일 경우 경장은 신장하고 경태와 분지수는 감소하여 도복에 취약한 초형으로 생장하게 되는데 만파 시에는 적기 재배 시에 비해 경장이 단축되므로 밀식하더라도 잘 도복하 지 않는다. 마디수는 재식밀도와 상관관계가 관찰되지 않아 재식밀도를 높이더라도 크게 영향을 받지 않는 것으로 보이 며 극만파 시에는 적기 재배 시에 비하여 감소하였다. 협수 는 마디수와 더불어 수량을 결정하는 주요 수량구성요소이 며 파종기가 늦어질수록, 재식밀도가 높아질수록 개체당 협 수는 감소하였다.
파종기가 늦어질수록 생육기간 및 등숙기간의 단축으로 100립중은 감소할 것으로 예상하였으나 오히려 적기재배에 비해 만파 및 극만파 시에 증가하는 것으로 나타났다. 기존 연구에 의하면 생육기간 단축으로 충분한 립수를 확보하지 못할 경우 100립중이 증가하여 수량감소를 방지하는 보상 효과(compensatory mechanism)가 나타나는 것으로 알려져 있다(Evans, 1996; Zhang et al., 2010). 그러나 만파할수록 100립중이 감소하거나 변화가 없는 경우도 많은 것으로 보 아 종실의 무게는 재배환경 및 조건에 따라 크게 좌우되는 것으로 보인다(Park et al., 2014; Cho et al., 2006).
수량은 파종기와 재식밀도 간 유의한 상관관계가 나타나 지 않았다. 따라서 각 파종기 별로 재식밀도를 달리하였을 때 수량이 유의하게 차이나는 지 확인하기 위하여 분산분석 을 실시하였다(Table 2). 그 결과 7월 상순까지는 재식밀도 를 높이더라도 수량이 유의한 수준으로 차이나지 않았으며 오히려 경장이 지나치게 신장하고 경태 및 분지수는 감소하 여 도복에 취약한 초형으로 생장하였다. 재식밀도 증가에 의한 증수효과는 7월 중순이후로 극만파할 때에 두드러지 게 나타났는데 1주 4본 재배 시에 표준재배에 비하여 약 34% 증수효과가 있었으며 1주 5본으로 재배할 경우에는 오히려 수량이 감소하였다. 일반적으로 밀식할 경우에는 도 복이 문제되는 경우가 많은데, 만파 재배할 경우에는 생육 기간의 단축으로 재식밀도를 높이더라도 도복을 우려할 만 큼 경장이 자라지 않아 안정적인 재배 및 수확이 가능할 것 으로 보인다.
Table 2.
Soybean growth and yield response to plant population for each planting dates (2013-2014).
| Planting date | Number of plants per hill | Height (㎝) | Stem diameter (mm) | Branch (ea) | Node (ea) | Pod number (ea) | 100 Seed weight (g) | Yield (kg/10a) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| June 20 | 2 | 67c † | 7.5a | 3.8a | 13 | 53a | 28.2a | 329§ |
| 3 | 74bc | 7.2b | 3.0b | 13 | 39b | 27.1ab | 345 | |
| 4 | 78ab | 6.2bc | 2.8b | 13 | 35b | 26.0ab | 379 | |
| 5 | 82a | 6.5c | 2.6b | 13 | 35b | 26.4b | 346 | |
| July 5 | 2 | 67b | 7.1a | 3.3a | 13 | 53a | 29.1a | 310 |
| 3 | 75ab | 6.5ab | 3.1ab | 13 | 45ab | 27.5b | 330 | |
| 4 | 82a | 6.0b | 2.6b | 13 | 33bc | 26.7b | 334 | |
| 5 | 82a | 5.7b | 2.6b | 13 | 40b | 26.7b | 327 | |
| July 20 | 2 | 53b | 6.9a | 3.3a | 12 | 45a | 30.8a | 211b |
| 3 | 60a | 6.0ab | 2.6b | 12 | 37b | 28.9b | 236b | |
| 4 | 60a | 5.5b | 2.2b | 13 | 32bc | 28.2b | 283a | |
| 5 | 63a | 5.4b | 2.1c | 12 | 29c | 27.8b | 243ab | |
한편, 휴간거리 및 단위면적 당 재식밀도를 유지한 채 주 당본수와 주간거리를 달리함으로써 수량증대효과를 낼 수 있는지 확인하고자 위 시험과 동일한 재배조건에서 휴간거 리를 70 cm로 고정하고 주간거리를 20, 40, 50, 60 cm로, 주당본수를 1주 당 2, 4, 5, 6본으로 하여 주간거리 별 생육 및 수량변이를 조사하였다(Table 3). 그 결과 단위면적 당 재식밀도가 동일할 경우에는 주간거리가 달라지더라도 생육 과 수량성에 있어 유의한 차이가 관찰되지 않았다. 위 결과 와 종합하여 볼 때 콩 생육과 수량은 재식거리보다는 단위 면적 당 재식밀도의 영향을 더 강하게 받는 것으로 보인다.
Table 3.
Soybean growth and yield responses to different within-row-spacing (2013-2014).
| Within row spacing (cm) | Number of plants per hill | Height (㎝) | Diameter (mm) | Branch (ea) | Node (ea) | Pod number (ea) | 100 Seed weight (g) | Yield (kg/10a) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 20 | 2 | 42b | 6§ | 3 | 14 | 43 | 31 | 367 |
| 40 | 4 | 45a | 6 | 3 | 12 | 42 | 31 | 392 |
| 50 | 5 | 46a | 6 | 3 | 12 | 40 | 32 | 376 |
| 60 | 6 | 48a | 6 | 3 | 11 | 42 | 31 | 373 |
국내 콩 재배 시에는 피복재나 농기계 규격에 따라 재식 거리가 정해지는 경우가 많으며, 이에 따라 휴간이나 주간 거리를 달리하여 시험한 결과가 많지 않다. 반면 기계화율 이 높고 평휴재배가 일반적인 미국 등의 콩 주산지에서는 재식거리를 달리하여 수량증대를 도모한 연구가 활발하였 다. 재식밀도와 재식거리를 달리하여 작물을 재배할 경우 수광태세(Calviño et al., 2004)와 수분이용률(Gubbels and Dedio, 1988)이 달라지며 이는 수량구성요소 및 수량변이 로 이어지게 된다. 특히 단위면적 당 재식밀도를 높여 재배 할 경우에는 캐노피 형성이 촉진되어 수광태세가 우수해지 고 작물생장률(crop growth rate)이 증가하여 생물량(biomass) 이 증대되며 립수 및 수량증가로 이어진다(Ball et al., 2000b). 재식밀도의 효과는 재배조건 및 재배품종에 따라서도 달라 질 수 있는데 재배환경이 불량한 경우 적절한 환경에서 재 배할 때에 비하여 최적 재식밀도가 더 낮아지는 경향이 있 다(Wade and Foreman, 1988). 일반적인 무한형 재배 시에 는 재식밀도를 달리하더라도 개체 당 생물량, 종실중에 변 화가 없었는데 무한형 중 만생종을 재배할 경우에는 밀도를 높임에 따라 개체 당 생물량이 19% 감소하는 것으로 나타 났다. 재식밀도가 증가할 경우 식물체 간 경합에 의해 개체 당 엽면적비율(leaf area ratio, LAR)과 엽면적비(specific leaf area, SLA)가 증가하였으나 포기 수가 많으므로 단위면적 당 수량은 오히려 증가하는 경향을 보였다(Gan et al., 2002).
기존 연구내용과 본 연구결과를 종합하여 볼 때 불리한 생육환경에서 재배할 때에는 재식밀도를 높여 수량증대를 도모할 수 있을 것으로 보인다. 다만 지나치게 종자를 투입 할 경우 오히려 수량이 감소하고 종자낭비로 이어질 수 있 으므로 재배지역 및 시험품종의 생육형을 달리하여 최대수 량을 낼 수 있는 재식밀도를 구명할 필요가 있을 것으로 보 인다.
적 요
남부지역에서 대원콩을 이용하여 재배한 결과, 주당본 수를 높일수록 식물체 간 경합에 의해 경장은 길어지 고 경태는 가늘어지며 분지수가 감소하여 도복에 취약 한 초형으로 생육한다. 다만 만파재배 시에는 생육기 간이 단축되므로 주당본수를 높이더라도 도복이 우려 될 만큼 경장이 신장하지 않는다.
마디수는 주당본수 별로 유의한 차이가 나지 않았으며 협수는 주당본수가 높아질수록 감소하는 경향을 나타 내었다.
재식밀도의 증가에 의한 증수효과는 7월 중순이후로 극만파할 때에 관찰되며 1주 4본 재배 시 표준재배에 비하여 34 % 증수효과가 있었고, 1주 5본 이상 재배 할 경우 오히려 수량이 감소하였다.
따라서 만파재배 시에는 밀식하여도 잘 도복하지 않으 며 70 × 20 cm로 재배할 때 1주 4본까지 재식밀도를 높이는 것이 수량증대에 유리하다.
