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ISSN : 1598-5504(Print)
ISSN : 2383-8272(Online)
Journal of Agriculture & Life Science Vol.56 No.3 pp.1-7
DOI : https://doi.org/10.14397/jals.2022.56.3.1

Effect of Paddy Drainage Depth on Corn and Soybean Growth and Seed Yield

Yun-Ho Lee1*, Hyeon-Soo Jang1, Dea-Uk Kim1, Hui-Su Bae2, Jong-Tak Youn3
1Crop physiology and production, National Institute of Crop Science, 181 Hyeoksin-ro, Iseo-myeon, Wanju-gun, Jeollabuk-do 55365, Republic of Korea
2Planning and coordination, National Institute of Crop Science, 181 Hyeoksin-ro, Iseo-myeon, Wanju-gun, Jeollabuk-do 55365, Republic of Korea
3Crop physiology and production, National Institute of Crop Science, 181 Hyeoksin-ro, Iseo-myeon, Wanju-gun, Jeollabuk-do 55365, Republic of Korea
* Correspondence author: Yun-Ho Lee (Tel) +82-63-238-5269 (E-mail) zooz9005@korea.kr
April 28, 2022 ; May 25, 2022 ; June 9, 2022

Abstract


This study was conducted to evaluate growth characteristics and yield component of maize edible (Ilmichal), maize forage (Gwangpyeongok), soybean bean paste (Daewonkong), and soybean sprouts (Heapumkong) according to the depth of drainage at paddy fields in 2018, 2019, and 2020. The width of the paddy drainage channel was fixed at 80 cm, and the depth was 20 cm and 40 cm, respectively. In maize, stem height, ear height, ear length, RKSLEL, and ear yield were significantly high in Ilmichal. Gwangpyeongok was a similar reaction to Ilmichal. In ear yield, 40 cm was significantly higher than 20 cm in Gwangpyeongok and Ilmichal for 3years. In soybean, Heapumkong was a highly significant difference between stem length, branching, number of pods, immature seed rate, 100 seed weight and seed yield, and Daewonkong was highly significant between stem length, 100 seed weight, and grain yield. Although there was no statistically significant difference in the seed yields of Heapumkong and Daewonkong in the depths of the drainage. However, the seed yield of 40cm were slightly higher than that in 20cm. This study result suggest that the yield of maize was highly significant at 40cm, but the immature seed rate was effective at the 40cm ditch in soybean.



논의 배수 깊이가 옥수수와 콩의 생육과 종실 수확량에 미치는 영향

이 윤호1*, 장 현수1, 김 대욱1, 배 희수2, 윤 종탁3
1농촌진흥청 국립식량과학원 작물재배생리과 농업연구사
2농촌진흥청 국립식량과학원 기획조정과 농업연구사
3농촌진흥청 국립식량과학원 작물재배생리과 농업연구관

초록


본 연구는 2018, 2019, 2020년 논에서의 배수 깊이에 따른 식용(일미찰), 사료용 옥수수(광평옥) 그리고 장류콩(대원콩) 및 나물콩(해품콩)에 대한 생육 특성과 수량 구성요소를 비교 검토하고자 수행하였다. 논의 배수로 폭은 80cm로 고정하고 깊이를 20cm과 40cm로 각각 달리하였다. 연차간에 있어서 일미찰은 간장, 착수고, 이삭무게 이삭착립장 및 이삭 수량이 고도의 유의성이 나타났으며, 광평옥도 일미찰과 유사한 반응을 보였다. 배수로 깊이에서는 40cm가 20cm보다 수량이 고도로 유의하게 높았다. 한편, 연차간 해품콩은 간장, 분지, 꼬투리 수, 미 성숙 종자률, 100립 중 및 종실 수량에 고도의 유의한 차이를 보였다. 반면, 대원콩은 간장, 100립중, 수량간에 고도로 유의하였다. 배수로 깊이 간에는 해품콩과 대원콩의 수량은 통계적 유의한 차이는 나지 않았지만 20cm보다 40cm에서 수량이 약간 높았다. 본 연구 결과 옥수수의 수량은 배수로 깊이에서 따라 통계적인 고도 유한 차이를 보였으나 콩은 통계적인 차이는 나타나지 않았으나 40cm이 20cm보다는 높았다. 한편 콩은 미성숙 종자률은 배수로 깊이에 효과적으로 차이를 보였다. 따라서 논에서 옥수수 또는 콩을 재배시 가장자리에 20cm 배수로 보다는 40cm 배수로 설치를 권장한다.



    서론

    최근 코로나 19확산과 기상 이변 및 우크라이나 전쟁 등으로 국제 곡물가격 상승과 함께 주요 곡물 생산 국가에서는 수출을 규제하고 있다. 한편, 우리나라의 식량자급률은 쌀(92.1%)을 제외한 밀(0.7%), 콩(26.7%), 옥수수(3.5%)등의 자급률은 매우 낮은 수준 이다(MAFRA, 2021). 정부에서는 쌀 이외의 다른 식량 작물의 자급 률을 높이기 위해 논 이용 타 작물과 논 활용(논 이모작)등 사업을 시행하고 있다(MAFRA, 2022). 논 이 모작시 옥수수와 콩의 파종 시기는 6월 상·중순으로 생육 초기에는 장마철과 집중호우로 인한 습해 유발이 작물 생육의 제한 요인이 되고 있다. 일반적으로 논은 낮은 지대의 평야 지에 위치하고 있어서 집중호우에는 지하수위가 높아지고 물 빠짐이 좋지 않아 토양 과습으로 생육 초기 입모율 저하와 뿌리의 습해 및 병해로 수량이 크게 감소된다(Shin et al., 2017). 따라서 장마기간이나 집중호우시에 작물이 침수가 되지 않고 지표배수가 잘 될 수 있게 논 토양에 배수로 설치를 해야 한다. 논 토양에서 배수로 설치는 작물 재배시 토양의 통기성을 좋게 하여 작물 수분 스트레스를 최소화함으로써 수량을 높여준다(Lee, 2015). 논 토양에서 작물 재배시에는 논의 가장자리에 50~80cm 깊이의 배수로 설치를 권장하고 있지만(RDA, 2003), 농가에서는 비용과 노동력 문제로 약 20cm 정도로 배수로 깊이를 설정하여 재배한다. 옥수수는 생육 초기 습해에 민감하지만, 콩은 습해로 인한 수량 감소는 생육 초기 보다는 개화기에서 종실비대기에서 수량 감소가 커진다 하였다(Cho et al., 2005; Shin et al., 2017). 현재까지 진행된 연구는 논 토양에서의 콩과 옥수수에 대한 생육 특성과 수량에 대한 결과는 있지만(Son et al., 1997;Kim and Cho, 2005a;2005b;Son et al., 2010;Kim et al., 2012;Park et al., 2014). 논 토양에서의 배수로 깊이별 생육과 수량에 대한 연구 결과는 미흡한 실정이다 (Kim et al., 2007;Ji et al., 2009;Lee, 2015).

    본 연구는 일반 농가 20cm와 그보다 깊은 40cm 깊이에서 3년 간 맥류 후작을 고려하여 논에서의 배수 깊이에 따른 사료용 옥수 수, 식용 옥수수, 장류 콩 및 나물 콩에 대한 생육 특성과 수량 구성요소를 비교 검토하고자 수행하였다.

    재료 및 방법

    1. 재배 방법

    본 실험 포장은 전라북도 완주군 국립식량과학원 논 포장에서 2018, 2019, 2020년에 수행하였다. 파종전 논의 배수로 폭은 80cm로 고정하고 깊이를 20cm과 40cm로 각각 달리하였다. 시험 에 사용된 품종은 사료용 옥수수 광평옥과 식용 옥수수 일미찰, 장류 콩 대원과 나물 콩 해품을 2018년 6월 22일, 2019년 6월 24일, 2020년 6월 24일에 파종하였다. 옥수수의 이랑 간격은 140cm로 고휴 2열로 개식거리는 옥수수 70 × 25cm 이었고, 콩은 이랑 간격은 140cm로 고휴 2열로 70 × 15cm으로 하였다.

    20cm 배수로 깊이의 포장 면적은 10a로 4등분하여 광평옥, 일 미찰, 대원, 해품을 재배하였고, 40cm배수로 깊이의 포장 면적은 10a로 20cm배수로 깊이 포장과 동일하여 배치하여 재배하였다.

    시비에 있어서 광평옥은 기비 질소, 인산, 가리를 각각 22, 75, 25(kg/10a)로 하였고, 추비로 질소 21 (kg/10a)를 시용하였다. 일 미찰은 기비 질소, 인산, 가리를 각각 17, 15, 10 (kg/10a)로 하였고 추비로 질소 16 (kg/10a)로 시비하였다. 콩은 질소, 인산 가리를 전량 기비로 각각 3.0, 3.0, 3.4 (kg/10a)로 시용하였다. 옥수수는 2립씩 점파 후 4~5기엽에 1주만 남겨 두고 솎아주었고, 콩은 2~3 립씩 점파 후 2~3기엽에 2주만 남겨 두고 솎아주었다.

    2. 조사 방법

    옥수수와 콩의 생육 조사 및 수량구성요소는 농업과학기술 연구 조사 분석 기준(RDA, 2012)에 준하여 실시하였다. 옥수수는 2018 년 9월 18일, 2019년 9월 17일, 9월 18일 처리당 20주씩 3반복으 로 채취하여 간장, 줄기 굵기, 착수고, 이삭 길이와 굵기, 이삭 수량 등을 수확하여 조사하였고, 콩은 2018년 10월 29일, 2019년 10월 30일, 2020년 11월 1일에 처리당 20 주씩 3반복으로 수확하여 간장, 분지수, 마디수, 줄기 굵기, 꼬투리 수, 립수, 100립중 및 종실 수량 등을 조사하였다.

    3. 토양 및 기상 환경

    토양의 이화학적 특성은 Table 1과 같다. 20cm와 40cm의 수소 이온 농도(pH)는 각각 6.3과 6.2으로 나타났다. 유기물 함량(OM) 는 20cm가 20.1 (g/kg)이었고 40cm는 21.6 (g/kg)이었다. 유효 인산(Av.P)은 20cm에서 30.1 (mg/kg)이었고 40cm에서는31.1 (mg/kg)이었다.

    재배기간 동안의 평균 온도, 최고온도, 최저온도 및 강수량은 농업기상정보 서비스(www.weather.rda.go.kr)를 이용하여 시험 포장에서 가장 가까운 기상대에서 수집하였다. 재배기간 기상 변화 는 Table 2와 같다. 2018년 옥수수 재배기간 평균기온은 26.7℃이 고 강수량은 649mm을 기록하였다. 2019년은 평균기온이 25.4℃ 이고 강수량은 410mm이었으며, 2020년에는 평균기온이 24.7℃ 이었고 강수량은 1324mm을 기록하였다. 한편 2018년 콩 재배기 간 평균기온은 23.0℃ 이고 강수량은 791mm이었고, 2019년 평균 기온은 22.8℃이고 강수량은 623mm이었으며 2020년 평균기온은 21.8℃이고 강수량은 1,328mm을 기록하였다. 2018년은 기상관 측 이래 폭염 일수가 가장 긴 년도인 반면 2020년은 6월, 7월에 강수 일수가 가장 긴 해로 기록되었다.

    4. 통계 처리

    통계 분석은 SAS 프로그램으로 PROCANOVA procedure를 이용하여 유의성 검정 후 Duncan의 다중 범위 검정 방법 (Duncan’s multiple range test, DMRT)를 통해 평균값을 5% 유 의수준에서 비교하였다.

    결과 및 고찰

    1. 연차간 배수로 깊이에 따른 일미찰과 광평옥 옥수수의 생육특성 및 수량

    옥수수를 논 토양에서 재배시에는 수직 배수가 잘되는 사질토가 가장 유리하고 수직배수가 안되는 토양은 수평 배수가 잘되는 논 토양에서 옥수수 재배가 가능하다고 하였다(Ji et al., 2009). 연차간 배수로 깊이에 따른 일미찰의 생육 특성과 수량에 대한 결과는 Table 3과 같다. 줄기 굵기는 연차간 유의한 차이를 보였나 배수로 깊이에서는 차이가 나지 않았다. 간장과 착수고는 2019년이 각각 200.5cm와 95.6cm로 2018년과 2020년에 비하여 높았고, 배수로 깊이에서는 유의한 차이가 나지 않았다. 착수고 비율은 연차 간과 배수로 깊이에 따라 유의한 차이가 나지 않았다. 이삭 특성 중 이삭 길이는 2020년이 17.7cm낮았고, 이삭 굵기는 연차간과 배수로 깊 이에 유의한 차이가 없었다. 이삭 착립률은 2019년이 94.2%로 다른 년도에 비해 높았으며, 배수로 깊이에서는 유의한 차이가 나지 않았다. 이삭 수량은 연차간과 배수로 깊이에 따라 유의한 차이를 보였고 특히 2018년이 2019년과 2020년에 비하여 높았으며 배수 로 깊이에서는 40cm가 20cm보다 수량이 높았다. 본 연구 결과에는 제시하지 않지만 각각의 연도와 배수로 깊이별 로 보았을 때 2019년 의 경우 포기당 이삭수와 이삭중 다른 연도에 비하여 낮았다.

    연차간 배수로 깊이에 따른 사료용 옥수수 광평옥의 생육 특성 과 수량에 대한 결과는 Table 4와 같다. 간장은 연차간과 배수로 깊이에는 유의한 차이를 보였다. 착수고와 착수고비율은 2020년이 2018년도와 2019년에 비하여 낮았으나 배수로 깊이에는 20cm보 다 40cm가 높았다. 이는 40cm 배수로에서 배수가 양호 한 것으로 판단되며 배수가 불량한 논이 배수 양호한 논에 비하여 간장과 착수고가 낮다고 하였다(Ji et al., 2009). 이삭 길이는 2020년이 2018년과 2019년에 비하여 높았고 배수로 깊이 간에는 차이가 나지 않았다. 이삭 굵기는 연차간과 배수로 깊이 간에는 유의한 차이가 나타나지 않았다. 이삭 착립률은 2020년이 다른 년도에 비하여 낮았고 배수로 깊이에는 유의한 차이가 나지 않았다. 일반 적으로 이삭 충실도가 높아지면 종실 비율이 높아지기 때문에 양질 의 사일리지 생산에 유리하다고 알려져 있다(Hunt et al., 1992;Kim et al., 2012). 이삭 수량은 연차간 유의한 차이를 보였으며 2019년이 가장 낮았다. 옥수수의 생육기간 적정 강수량 범위는 450~600mm 내외로 알려져 있으며 이 범위 보다 낮거나 높으며 수량에 영향을 줄 수 있다고 보고 하였다(Peng, 2017;Min et al., 2021). 본 연구 결과 옥수수 재배 기간 2019년 강수량은 410mm로 다른 년도에 비하여 매우 낮은 강수량을 보여 옥수수 수량이 낮은 것으로 판단된다. 본 연구 결과 배수로 깊이에서는 40cm가 20cm보다 수량이 높았는데 배수가 불량한 논 보다는 양 호한 논에서 건물 수량이 38.8% 정도 높다고 하였다(Ji et al., 2009). 이는 물 빠짐이 좋아 습해가 경감된 것으로 판단된다. 따라 서 배수로 설치를 함으로써 토양의 통기성 및 토양 온도가 높아지 고 양분 흡수 유효도가 증가되어서 옥수수의 생산성이 증가된 것으 로 판단되었으며 종실 충실도, 암이삭 길이 및 암이삭 둘레가 높다 고 보고하였다(Lee, 2015). 이러한 결과 일미찰과 광평옥은 배수로 깊이에 있어서 생산성 향성에 기여할 것으로 기대된다.

    2. 연차간 배수로 깊이에 따른 해품콩과 대원콩의 생육 특성 및 수량성

    논은 일반적으로 물 빠짐이 불량하기 때문에 습해에 약한 콩을 재배할 경우 배수를 하는 것이 중요하다(Son et al., 1997). 연차간 배수로 깊이에 따른 해품콩의 생육 특성과 수량에 대한 결과는 Table 5와 같다. 간장은 2019년이 2018년과 2020년에 비해 높았 고 배수로 깊이에서는 20cm보다 40cm가 높았다. 분지수는 2020 년이 다른 년도보다 높았고, 배수로 깊이 간에는 유의한 차이가 나지 않았다. 줄기 굵기는 연차간과 배수로 깊이에 간에 유의한 차이는 나타나지 않았다.

    한편 수량구성요소의 하나인 꼬투리 수는 2020년이 92개로 2019년과 2018년에 비해 높았으나 배수로 깊이 간에는 유의한 차이가 나지 않았다. 립수는 연차간과 배수로 깊이 간에는 통계적 인 차이를 나타나지 않았지만, 2020년이 152개로 다소 높았고, 배수로 깊이에서는 40cm가 149개로 높았다. 100립중은 2018년이 높았으나 배수로 깊이에서는 유의한 차이가 나지 않았다. 종실 수 량은 2020년이 꼬투리수와 립수가 많아서 수량이 높았고, 배수 깊이에서는 40cm가 다소 높았으나 통계적으로 유의한 차이는 나 지 않았다. 미숙 종자 비율은 2020년이 다른 년도에 비해 많았고 특히 배수로 20cm 깊이에서 많았다. 한편 수량은 지표배수에서 암거배수보다 높다고 보고 하였다(Son et al., 2007).

    연차간 배수로 깊이에 따른 대원콩의 생육 특성과 수량에 대한 결과는 Table 6과 같다. 간장은 2020년이 2018년과 2019년에 비 하여 낮았고 배수로 깊이 간에는 유의한 차이가 없었다. 분지, 마디 수 및 줄기 굵기는 연차간과 배수로 깊이 간에는 통계적인 차이가 나타나지 않았다. 수량구성요소의 꼬투리 수와 립 수는 2020년이 2018년과 2019년에 비하여 다소 낮았고, 배수로 깊이에서는 40cm가 20cm보다 많았으나 통계적인으로 유의한 차이는 나지 않았다. 콩은 토양 수분에 민감한 작물로서 논에서 습해를 받으면 뿌리 호흡이 억제되어 무기양분의 흡수를 떨어뜨리고 질소 고정균 의 활력을 저하시켜 생장을 억제한다고 하였다(Kim and Cho, 2005a). 100립중은 연차간에 고도의 유의한 차이를 보였으며 특히 2020년이 2018년과 2019년보다 급격하게 감소하였지만 배수로 깊이에서는 유의한 차이가 나지 않았다. Son et al. (1997) 에 의하 면 논에서 배수로 처리에 따른 차이는 없다고 하였다. 종실 수량은 2020년이 2018년과 2019년에 비하여 낮았으나 배수로 깊이 간에 는 차이가 나지 않았다. 미성숙 종자률은 연차 간에는 차이가 없었 지만 배수로 깊이 간에는 40cm가 20cm보다 적었다. 한편 3년간 배수로 깊이에 따른 해품콩과 대원콩의 수량 변화는 크지 않았지만 미성숙 종자률은 유의한 차이를 보였다. 또한 논에서 대원콩과 해 품콩의 개화기는 각각 8월 상순과 중순으로 2018, 2019, 2020년을 보았을 때 2020년은 개화 초기에 높은 강수량에도 불구하고 해품 콩의 수량은 높고 대원콩의 수량은 낮았다. 특히 대원콩은 100립중 이 급격하게 감소하였으나 해품콩은 100립중의 변화가 적었다. 이 는 대원콩이 해품콩에 비해 습해 영향을 더욱 받은 것으로 판단된 다 콩은 품종과 생태형에 따라 분지수, 주경마디수, 꼬투리 수 및 수량성의 감소 정도가 다르며, 특히 개화 초기의 습해는 꽃 떨어짐 이 높아져서 꼬투리 확보에 지정을 준다고 보하였다(Kim and Cho, 2005b, Park et al., 2014). 따라서 논에서 옥수수 또는 콩을 재배 할 경우에는 논 가장자리에 배수로 설치는 20cm 보다는 40cm를 권장한다.

    감사의 글

    본 연구는 농촌진흥청 작물시험연구사업(과제번호: PJ01336 801)의 지원에 의해 수행되었습니다.

    Figures

    Tables

    Chemical properties of soils experimented paddy field

    Monthly meteorological data during the experimental period

    ‘Ilmichal’ Growth characteristics and yield components as affected by different depth of drainage ditches in 2018, 2019, and 2020.

    ‘Kwangpyeongok’ Growth characteristics and yield components as affected by different depth of drainage ditches in 2018, 2019, and 2020.

    ‘Heapumkong’ Growth characteristics and yield components as affected by different depth of drainage ditches in 2018, 2019, and 2020

    ‘Deawonkong’ Growth characteristics and yield components as affected by different depth of drainage ditches in 2018, 2019, and 2020

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