휴경논의 토양 및 식생변화와 재경작시 대책 | |||||||||||||||||||||||||
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기관 : 농업과학기술원 농업환경부 | ||||||||||||||||||||||||
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성명 : 김세근 | ||||||||||||||||||||||||
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전화 : 031-290-0285 | ||||||||||||||||||||||||
1. 휴경논이란? | |||||||||||||||||||||||||
경지로 사용되던 논이 농촌의 일손부족, 영농기반시설 미비, 쌀농사의 경제성 및 부재지주와 같은 여러 가지이유 때문에 현재 어떤 작물도 재배하지 않고 방치시킨 논을 뜻한다. | |||||||||||||||||||||||||
그림 1. 휴경논의 전경 | |||||||||||||||||||||||||
2. 우리나라 휴경논의 현황은? | |||||||||||||||||||||||||
가. 휴경논의 발생 배경 | |||||||||||||||||||||||||
(1) | 농촌의 일손부족, 농가인구의 노령화. | ||||||||||||||||||||||||
(2) | 영농기반시설 부족 : 농로(농기계 이용), 수리시설(곡간답), 배수시설 (습답). | ||||||||||||||||||||||||
(3) | 도시근교 및 주변환경의 관광지화. | ||||||||||||||||||||||||
(4) | 부재지주의 영농의식 부족. | ||||||||||||||||||||||||
(5) | 쌀농사의 경제성이 타작물에 비해서 매우 낮음. | ||||||||||||||||||||||||
표 1. 휴경지 면적의 변화 (농림부 2002) | |||||||||||||||||||||||||
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나. 휴경논 면적이 계속 증가할 경우의 문제점 | |||||||||||||||||||||||||
(1) | 식량의 안정적 공급이 곤란함 | ||||||||||||||||||||||||
(2) | 각종 병충해와 위생해충의 기주처 역할 | ||||||||||||||||||||||||
(3) | 재배지에 비하여 경관이 좋지 않음 | ||||||||||||||||||||||||
3. 휴경논 토양의 특성 | |||||||||||||||||||||||||
표 2. 휴경논 토양의 이화학성 | |||||||||||||||||||||||||
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표 3. 휴경논 토양(표토)의 미생물상 | |||||||||||||||||||||||||
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4. 휴경논의 식생 변화 | |||||||||||||||||||||||||
가. 휴경기간별 식생변화 | |||||||||||||||||||||||||
(1) | 휴경년수가 경과할수록 잡초의 초종이 단순 우점화됨 (휴경 2년차 41종 → 4년차 21종). | ||||||||||||||||||||||||
(2) | 휴경년수가 길어질수록 1년생 초종의 분포비율이 적어지고 다년생 초종 의 분포비율은 많아 진다. | ||||||||||||||||||||||||
(3) | 휴경년수가 오래일수록 목본류의 종류, 본수, 크기 등이 증가하였다. | ||||||||||||||||||||||||
그림 2. 휴경논의 다년초의 자생 | |||||||||||||||||||||||||
그림 3. 휴경논에서 목본류의 자생 | |||||||||||||||||||||||||
표 4. 휴경논 지형에 따른 식생변화
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그림 4. 휴경논둑의 붕괴 | |||||||||||||||||||||||||
5. 휴경논의 재경작시 대책 | |||||||||||||||||||||||||
가. 기술적인 면 | |||||||||||||||||||||||||
(1) | 쌀 생산농가의 구조조정 : 영농자금 지원, 영농비 절감대책. | ||||||||||||||||||||||||
(2) | 부재지주에 대한 제도적 규제를 강화하고 위탁 영농자 및 대리경작자에게 각종 혜택부여(영농자금알선, 농기계 구입, 세액공제). | ||||||||||||||||||||||||
(3) | 휴경논 발생시 해당 지방자치 단체장은 지체없이 대리경작자 및 위탁영농자를 선정되게 법적, 제도적 보장을 해야함. | ||||||||||||||||||||||||
(4) | 재경작시 소요비용 정부 지원 : 비료, 농약, 농기계 및 인건비등. | ||||||||||||||||||||||||
(5) | 휴경년수 경과에 따라 자연 발생하는 목본류의 제거 및 논뚝 보수와 같은 최소한 조치가 되도록 해야함(장래 재경작 대비). | ||||||||||||||||||||||||
나. 기술외적인 면 | |||||||||||||||||||||||||
(1) | 쌀 생산농가의 구조조정 : 영농자금 지원, 영농비 절감대책. | ||||||||||||||||||||||||
(2) | 부재지주에 대한 제도적 규제를 강화하고 위탁 영농자 및 대리경작자에게 각종 혜택부여(영농자금알선, 농기계 구입, 세액공제). | ||||||||||||||||||||||||
(3) | 휴경논 발생시 해당 지방자치 단체장은 지체없이 대리경작자 및 위탁영농자를 선정되게 법적, 제도적 보장을 해야함. | ||||||||||||||||||||||||
(4) | 재경작시 소요비용 정부 지원 : 비료, 농약, 농기계 및 인건비등. |
논 식생과 토양을 이용한 축산분뇨 유입답의 정화 | |||||||||||||||||||
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기관 : 농업과학기술원 농촌생활연구소 | ||||||||||||||||||
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성명 : 안윤수 | ||||||||||||||||||
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전화 : 031-299-0473 | ||||||||||||||||||
1. 축산분뇨가 작물재배에 이로운 점과 나쁜 점 | |||||||||||||||||||
수입사료에 의존하는 우리 나라의 가축 사육 두수는 2001년말 한우 1,406천 두, 젖소 548천 두로 총 1,954천두로써 농경지와 하류수계를 오염시키고 있다. 대부분의 농가는 일정한 축사를 갖추고 있지만 노천 사육장(소 운동장)에서 주로 사육하는 경우와 축분을 상류의 인근 농경지에 과도하게 표면살포하는 경우에는 빗물에 의한 이들 분뇨의 유출은 예상외로 많다. 축산 유출수에 함유되어 있는 성분은 질소, 인산, 칼리를 비롯하여 많은 종류의 유무기 이온들을 함유하고 있고 미분해 유기물이 많기 때문에 생물학적 산소요구량이 높다. 그러나 이들 물질들의 함량이 과도할 때에는 다른 이온의 흡수를 방해 하거나 작물 생장에 있어서 과번무를 초래한다. 축산유출수는 작물의 생식생장기까지 계속적으로 유입되기 때문에 작물의 생육 단계에 따른 영양적 불균형과 시비관리에 어려움을 주며 결과적으로 작물생육 과정에서 병해충 발생과 등숙율 저하 등으로 수량이 감소되고, 생산물의 품질도 저하시키는 원인이 된다. 또한 축산분뇨의 광범위한 비점원(非點源) 유출은 점원 유출과는 달리 유출 면적이 넓고 유출수가 많기 때문에 정화조를 설치하여 정화하기가 매우 어렵다. 때문에 농경지와 하천 생태계 보전을 위하여 식물에 의해 과잉물질들을 흡수 제거하는 식물학적 정화(phytoremediation)와 토양의 물질보존능력 등 농업생태계의 자체정화 능력을 이용하는 방법이 요구된다. | |||||||||||||||||||
2. 빗물에 의해 축산분뇨가 논으로 흘러드는 양 | |||||||||||||||||||
그림 1. 노천방사 축산분뇨 유출 | |||||||||||||||||||
유역내 분뇨배출원으로서 젖소 90두와 사슴 35두가 사육되고 분뇨의 연간 배출량은 367 MT으로서 하류의 벼농사에 피해를 주는 지역이었다. 조사 필지는 잡초가 자생하는 과거 5년간 벼 재배를 하지 않은 휴경답 1개 필지와 그 하류에 있는 벼 재배논 4개 필지였다. 이들 포장에 유입되는 수계의 지표피복 비율은 주택과 사료작물이 각각 50%였고 유입 수계면적은 약 4ha였다. 약 4ha의 소유역에서 강우시 축산분뇨가 휴경답으로 유입되는 양을 알기 위하여 강우 첫날 56.2mm, 둘째날 8.3mm가 오는 날을 포함하여 7일간 휴경답으로 유입되는 빗물을 채취하여 농경지와 하천의 부영양화에 영향이 큰 질소와 인산 함량을 측정하였다. 빗물의 NH4-N 함량은 강우 첫째날 8.3mg/ℓ이었고, 비가 그친후인 4일 및 7일째에는 각각 12mg/ℓ과 11.7mg/ℓ로서 약간씩 증가하였다. 인산은 강우 첫날 1.8mg/ℓ에서 약간씩 감소하다가 강우 7일째에는 1.7mg/ℓ로서 큰 차이가 없었다. 위의 측청치로부터 강우시 축산분뇨 유출수에서 유입되는 질소와 인산의 양은 5월부터 9월까지의 빗물의 유입량은 20,00MT 으로부터 질소 173kg/ 인산 38kg이었다. | |||||||||||||||||||
그림 2. 논으로 흘러든 빗물중의 질소와 인산 함량 | |||||||||||||||||||
이와 같은 질소와 인산의 유입량은 우리나라 벼재배 표준시비량 질소-인산-칼리=110-70-80 kg/ha와 견주어 볼 때 질소는 약 1.5 ha, 인산은 약 0.5 ha에 시비할 수 있는 양이다. | |||||||||||||||||||
3. 휴경답과 벼 재배답을 통과한 논물의 영양물질 감소량 | |||||||||||||||||||
상류 수계로부터 유입된 빗물에 함유된 영양물질이 휴경답을 비롯하여 벼 재배 논을 거쳐 나올 때의 이들의 감소량을 조사하였다(그림 2). 질소는 휴경답에 유입될 때의 함량 23mg/l에서 15m의 잡초 수로와 휴경답 660㎡을 통과한 후에는 11.2mg/l로서 유출량은 유입량의 약 50%인 86.5kg 이었다. 첫 번째 벼 재배 포장을 거쳐 나올 때에는 84%가 감소하였고 두 번째와 세 번째 벼 재배 포장을 거쳐 나올 때는 90%, 그 이후 4번 답까지 통과한 논물의 질소 함량은 1.9mg/l로서 최초 유입수와 비교하면 약 92%가 감소하여 대조답의 1.7mg/l과 비슷한 수준이었다. 인산은 최초 휴경답의 휴입수가 2.2mg/l이었고 잡초수로와 휴경답을 통과한 유츌수는 1.1mg/l로서 인산 또한 50% 감소하여 유출량은 19kg이었다. 그 이후 첫 번째 벼 재배답 유출수는 91%가 감소하였고, 두번째/세 번째/네 번째 벼 재배답을 통과함에 따라 최초 유입수의 95%가 감소하여 대조답 수준인 0.1mg/l까지 낮아졌다. | |||||||||||||||||||
그림 3. 휴경답과 벼 재배답 유출수의 질소와 인산 함량변화 | |||||||||||||||||||
4. 영양물질의 휴경답 잔류량 | |||||||||||||||||||
강우에 의한 물질의 계내 유입과 유출간의 차이를 나타내는 계내 잔류량을 분별하고자 논 식생의 물질 생산량과 영양성분들의 흡수량을 조사하였다. 잡초가 자생하고 있는 휴경답의 건물중은 ha당 10.3 MT으로서 잡초에 의한 질소의 흡수량은 66kg/ha로서 벼 재배 포장 121~159 kg/ha보다 월등히 낮았다. 잡초와 벼 재배 논의 토양 무기태 질소 함량을 보면 축산분뇨가 제일 먼저 유입되는 휴경답의 NH4-N 함량은 139mg/kg으로서 가장 높았고 하위답으로 내려갈수록 점차 낮아져 4번답은 대조구와 거의 비슷한 55mg/kg이었다. 이 차이로부터 계산된 무기태 질소의 토양잔존량은 약 5kg/660㎡이었다. 휴경답에서의 토양유기물에 함유된 질소량은 휴경답의 0~7cm와 7~15cm 토심까지의 유기물 함량 차이로 환산한 결과 휴경답 에서 유기물의 형태로 잔류하는 질소의 양은 40kg/660㎡년 이었다. 이와 같이하여 토양내 잔존하는 무기태 질소와 토양유기물에 함유되어 있는 질소의 총량은 45kg이며 이는 유입량 173kg의 26%가 된다. 질소와 마찬가지 방법으로 토양잔류 무기태 인산의 양은 휴경답의 0-7cm와 하위층 7~15cm 깊이의 차이를 적용한 결과 토양잔존량은 약 7kg이었다. 또한 휴경답 에서 유기물의 형태로 잔류하는 인산의 함량은 약1kg/660㎡/년이었으며 이들의 합은 8kg으로서 유입량 38kg의 21%가 된다. 이와 같이 축산분뇨 유출수가 유입되는 잡초자생 휴경답에서 유입물질의 수지를 검토한 결과 질소와 인산의 총 유입량의 각각 50%는 하류답으로 유출되었고, 논 생태계 잔류량하는 질소는 잡초에 의한 흡수 3%, 토양에 잔존하는 양은 26%로서 모두 29%이었다. 인산은 잡초에 의한 흡수가 9%, 토양에 잔존하는 양이 21%로서 모두 30% 이었다. | |||||||||||||||||||
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주 : 1) 유역면적: 4ha, 강우량: 1,090mm(5월~9월), 빗물중 질소함량 8.6mg/l, 인산함량 1.5mg/l 2) 토양유기물 중 질소/탄소 비율 1/10, 인산/탄소 비율 1/270 적용 3) 휘산, 용탈, 부동화 등 | |||||||||||||||||||
5. 기술의 적용 | |||||||||||||||||||
정화조 설치가 어려운 도시 인근이나 농촌마을의 소규모로 분산된 축산농가로부터 축산분뇨가 빗물에 씻겨 논으로 유입될 때 작물에 대한 피해와 하류 하천의 부영양화를 막기 위하여 논 생태계의 식물과 토양의 생태학적 기능을 이용하여 축산폐수의 영양물질 함유량을 축산분뇨가 유입되지 않는 논의 수준으로 감소시킨다. 수로를 만들어 축산유출수를 하위의 여러 필지에 분산하여 유입되게 한다. 젖소 약 100마리를 노천방사하는 4 ha의 소유역을 기준으로 볼 때 작물재배 기간에 방출되는 비료성분은 질소 173kg 인산 38kg이다. 이 유입량으 우리나라 벼 재배 표준시비량과 견주어 볼 때 질소는 약 1.5 ha, 인산은 약 0.5 ha에 시비할 수 있는 양이다. 이 유입량을 수로를 만들어 상기 면적에 골고루 유입되도록 하면 벼 재배에 전혀 피해를 주지 않는 양이다. 특히 6월말부터 비가 많이 오는 시기에는 이삭거름을 생략하는 등 유입량을 감안하여 시비량을 줄이고 벼 생육시기별로 작황을 보아 화학비료로 보충하여 시비한다. 축산유출수를 분산 유입시킬 논 면적은 상류 수계의 가축사육 두수와 주변환경을 고려하여 결정하여야 한다. 벼 재배 논과 자연조성 휴경지를 이용한다. 수로를 만들어서 유입수를 분산유입 할 수 없는 지형일 때에는 유입수를 상위답부터 유입시켜 하류답으로 통과시키되 상류답일수록 논뚝을 낮추어 통과 시간을 짧게 함으로서 벼의 영양물질흡수를 적게 한다. 시비는 위와 마찬가지로 벼 작황을 보아 가면서 추비 위주로 시비한다. 자연적으로 조성된 휴경답이 있을 경우 휴경답의 논뚝을 높여 잡초에 의한 과잉물질 흡수와 토양내 보존 능력을 최대한 이용한다. |
토양선충의 생태와 방제 | |||||||||||||||||
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기관 : 농업과학기술원 작물보호부 | ||||||||||||||||
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성명 : 최동로 | ||||||||||||||||
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전화 : 031-290-0403 | ||||||||||||||||
토양속에는 많은 종류의 선충이 살고 있으며 그중에서 식물에 기생하는 선충류는 10%에 불과하고 나머지 90%는 식물에 기생하지 않는 종류이다. 식물기생선충에 의한 작물피해는 증상이 뚜렷하지 않기 때문에 정확한 진단을 하기 어려울 때가 많다. 더욱이 최근에는 시설원예지의 연작으로 인한 선충피해가 점점 증가하고 있고, 특히 시설 과채류 재배지에서는 뿌리혹선충의 피해가 심각한 실정이므로 토양선충의 방제대책에 대하여 자세히 알아본다. | |||||||||||||||||
1. 살선충제를 이용한다. | |||||||||||||||||
살선충제로는 토양훈증제가 주로 사용되어 왔으나, 자연생태계 보전과 사용에 위험성이 있어서 선충방제에 이용되지 않고 있으며 현재는 주로 비훈증제를 이용하고 있는 실정이다. 비훈증제는 속효성과 살충효과면에서 훈증제보다 떨어진다. 따라서 비훈증제를 사용한 농민들은 효과가 높지 않다고 하지만 적기에 처리하면 선충억제 효과가 있다. 일반적으로 부화저해, 발육이나 번식억제 등 선충의 정상적인 기생활동을 여러 단계에서 저해시킨다. | |||||||||||||||||
표 1. 선충방제용 고시농약 | |||||||||||||||||
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2. 유기물을 넣어준다. | |||||||||||||||||
현재 선충방제에 주류를 이루고 있는 살선충제는 처리 후 선충의 밀도회복이 급격하게 빨라지고 있어서 문제가 되고 있다. 선충의 급격한 밀도 회복원인은 이어짓기로 인하여 선충서식 부위가 깊어져서 살선충제의 효과가 제대로 미치지 못하는 점과 천적에 대한 악영향 때문이라고 할 수 있다. 유기물 시용에 따른 선충방제 효과는 첫째, 퇴비가 많은 토양에서는 선충의 이동이 장애를 받는다. 둘째, 천적 미생물 및 비기생선충이 증식하여 기생선충의 증식을 억제한다. 셋째, 유기물의 분해과정에서 발생되는 화학물질은 살선충 효과가 있다 넷째, 작물의 생리적조건에 영향을 주어서 선충 저항성이 향상된다는 점 등을 들 수 있다. | |||||||||||||||||
3. 기주가 아닌 작물을 재배한다. | |||||||||||||||||
기생선충은 기주가 없으면 증식이 되지 못하므로 저항성식물이나 기주가 아닌 작물을 재배하면 방제효과가 있다. 특히 뿌리썩이선충의 피해가 심한 포장은 메리골드를 재배하면 방제효과가 있다. | |||||||||||||||||
4. 어린모 때 관리를 철저히 한다. | |||||||||||||||||
어린모 때 선충에 감염되지 않고 잘 생육한 작물은 그 후에 선충이 기생하더라도 어느 정도 수확이 가능하지만 뿌리가 내릴 때 선충에 기생당한 작물은 심한 피해를 받는다. | |||||||||||||||||
5. 파종기를 조절한다. | |||||||||||||||||
뿌리혹선충은 땅의 온도가 15℃이상일 때 부화하기 시작한다. 그러므로 2기 유충이 최고밀도에 도달하기 전에 가능한 한 작물생육을 진전시키는 것도 한가지 해결책이 될 수 있다. | |||||||||||||||||
6. 유인작물을 재배한다. | |||||||||||||||||
뿌리혹선충은 어린 유충이 뿌리속으로 들어가서 성충이 되는데 여름철에는 약 50일이 필요하다. 그래서 뿌리혹선충의 피해가 심한 포장은 여름철에 뿌리혹선충이 잘 기생하는 작물(토마토)을 심어서 뿌리속으로 들어가게 한 후 산란하기 전에 작물을 제거하면 된다. 작물이 죽으면 생육중이던 선충도 모두 죽게 된다. | |||||||||||||||||
7. 태양열 소독을 실시한다. | |||||||||||||||||
시설재배지에서는 여름철 고온기에 작물의 재배가 곤란할 때에 태양열로 소독하면 방제효과가 매우 높다. 태양열 소독방법은 7~8월경 살선충제를 처리하고 로타리를 치고 물을 충분히 준 다음, 토양표면에 비닐을 덮고 비닐하우스를 완전히 밀폐한 상태로 1개월 정도 두면된다. 또한 노지에서도 장마가 끝난 후 살선충제를 포장 전면에 처리한 후 한번 갈아엎고, 충분히 물을 준 다음 비닐을 덮어서 한달 정도 놔두면 선충방제 효과가 매우 높다. | |||||||||||||||||
표 2. 태양열을 이용한 뿌리혹선충 방제효과 (시설재배지) | |||||||||||||||||
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8. 포장에 물을 대준다. | |||||||||||||||||
밭작물에 기생하는 선충은 물에 잠긴 상태에서 장기간 생존이 불가능 하기 때문에 여름철 1개월동안 포장에 물을 담아두면 대부분 죽게 된다. 논과 밭을 번갈아가며 사용하는 토양에서는 기생선충의 밀도가 매우 낮다. 논밭을 돌려짓는 땅에서 나타나는 선충 피해는 이미 어린모시기에 감염되었을 가능성이 높다. | |||||||||||||||||
9. 온탕에 침지한다. | |||||||||||||||||
온탕처리는 구근이나 묘목 등에 이용되는 방법이다. 처리전에 작물을 냉수에 침지하거나 온탕에 소량의 포르말린(0.5%)을 첨가하면 효과가 높다. 마늘 구근선충 방제는 49℃에서 20분, 작약의 뿌리혹선충 방제는 49℃에서 30분간 감염된 뿌리나 구근을 침지한다. 살선충효과는 우수하지만 농가에서는 정확한 온도유지에 어려운 점이 있다. | |||||||||||||||||
10. 외부로부터 선충의 유입을 차단한다. | |||||||||||||||||
선충피해는 지상부 병과 달라서 포장 전면에 발생하는 경우가 드물다. 다른 지역에서 유입된 경우도 처음에는 포장 일부에 국한되지만 점차 퍼져나가서 포장전체가 오염된다. 오염포장에서 사용한 농기구는 깨끗하게 씻은 후 사용하고, 오염된 모종은 불에 태우도록 한다. |
지렁이 생태와 이용 | ||||||||
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기관 : 농업과학기술원 농업환경부 | |||||||
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성명 : 나영은 | |||||||
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전화 : 031-290-0284 | |||||||
유기성폐기물은 경제성장과 국민생활의 향상에 발맞추어 해마다 증가하고 있다. 현재 유기성 폐기물 발생량은 3억톤 이상에 달하고 있다. 이런 유기성 폐기물은 주로 매립이나 소각으로 처리되고 있으며 재활용되어 다른 용도로 사용되는 경우는 미미한 실정이다. 우리 나라에서는 1991년을 기점으로 폐기물관리법을 개정하여 폐기물이 배출 원별 분류방법에서 특성별 분류 방법으로 전환하여 효율적인 자원 재활용을 위한 여건을 조성하였으며 1992년에는 폐기물 처리와 자원재활용 촉진하기 위하여 지렁이를 이용한 퇴비화 처리를 폐기물 처리기술의 하나로 고시하여 권장하게 되었다. 또한 1997년 7월에는 지렁이 양식이 환경부의 폐기물 처리시설로 인정되어 유기성 슬러지를 지렁이 먹이로 사용이 가능하게 되었다. 이러한 시대적 조류에 발맞추어 최근 유기성 슬러지를 생물학적으로 처리하여 토비화 또는 사료화 하는 방법들이 많이 연구되고 있다. 이러한 방법들 중 가축분, 하수슬러지, 음식찌꺼기, 제지슬러지 등과 같은 유기성 물질에 대하여 지렁이를 이용하여 처리하고 발생되는 분변토(지렁이 등) 및 지렁이를 재활용하는 방법이 현재 이용되고 있으며, 지렁이 활용도에 관하여 낚시용뿐만 아니라 양어장 사료, 식물생장 촉진제, 단백질 원료, 화장품 원료, 혈전용해제, 혈당치료제, 방광결석 치료제, 항암항균제, 간경화 완화제, 신물질 추출 등 학계에서 연구가 계속되고 있다. 그러나 유기성 슬러지의 경우에는 다양한 화학물질 등이 혼합되어 있고 그 종류도 매우 다양하므로 지렁이를 통하여 처리하기에는 적지 ?邦?어려움이 있다. 슬러지 처리를 위한 지렁이의 활용은 최근에 들어서야 연구가 진행되는 관계로 이에 대한 기술수준은 매우 미비한 단계에 있다. | ||||||||
1. 지렁이의 분류 | ||||||||
지렁이는 분류학적으로 환형동물문(Annelida) 빈모강(Oligochaeta)을 구성하는 동물이며, 원시빈모목(Archioligochaeta)과 신빈모목(Neoligochaeta)으로 대별된다. 수서(水捿) 지렁이가 원시빈모목(일명 지렁이목)에 속하며 육서(陸棲) 지렁이는 신빈모목에 속하며 신빈모목은 근생식아목(近生殖亞目:애지렁이)과 후생식아목(後生殖亞目:지렁이)으로 나뉘고 다시 과로 세분된다. 빈모강의 총 종수는 학자에 따라 다르나 전세계적으로 대략 739속 7254종 추정하고 있다. 우리가 흔히 지렁이라고 하는 것은 후생식아목에 속하는 것이며 후생식아목에 속하는 지렁이를 서식 장소에 따라 천층종(淺層種)과 심층종(深層種)으로 구분(분류학적 구분은 아님)하는데 보통의 지렁이는 천층종에 속하며 지표밑 15cm 이내에 서식하며 국내에서 자생하는 육서지렁이는 총 49종으로 알려져 있다. | ||||||||
2. 지렁이의 역사 | ||||||||
"지렁이는 뿌리가 있는 모든 식물과 어린 싹의 생장을 매우 훌륭한 방법으로 도와주고 있다. 이들은 토양중의 유기물을 증가시키고 .. 등등, 지구의 역사를 통하여 비록 미물에 불과하지만 지렁이처럼 뜻깊은 역할을 하는 생물이 또 있겠는가? (Charles Darwin 1809~1882)" 다윈은 1881년 발간된 "지렁이의 기능에 의한 밭토양의 조성"이라는 그의 저서에서 지렁이의 소중함을 이렇게 극찬하고 있다. 이 때문에 다윈은 그의 과학원 동료들로부터 반박을 받기도 하고 심지어는 야유를 당하기도 했다. 그 당시만 해도 지렁이는 농업에 해로운 존재로 알려져 있었고 따라서 지렁이를 쫓아내는 방법을 기술한 문헌들이 적지 않았다. 오히려 고대 사람들이 땅을 파고 다니는 지렁이의 가치를 더 잘 알고 있었다고 할 수 있다. 심지어 이집트에서는 지렁이를 신성한 동물이라고 일컫기까지 했다고 한다. 지렁이는 민간요법에서 빼놓을 수 없는 약재로 사용되었으며 이미 기원전 수천년 전에는 말린 지렁이를 모든 통증의 치료에 썼다고 한다. 근세에는 미신적이긴 하지만 사격의 명중률을 보장하기 위하여 말린 지렁이 가루를 총탄의 화약에 섞어 쓰기도 했으며 머리털의 탈모방지제로서, 또는 임신감정의 시약으로 사용하기도 하였다. 뉴질랜드의 마오리족은 자연에 사는 지렁이를 별미로 먹는 원주민들도 있다. 학자들에 의하면 지렁이는 약 2억년전에 발생하였다고 한다. 지렁이는 토양 속에 사는 무척추 동물 중에서 가장 큰 동물이며 그 중에서도 오스트릴리아에 서식하는 Megascolides australis는 길이가 3m로 가장 크다. 지렁이는 지구상의 거의 모든 토양에서 살며 해발 3,000m 고지에서도 서식한다. | ||||||||
3. 지렁이의 일생 | ||||||||
그림 1. 지렁이의 일생 | ||||||||
성체 지렁이는 알을 낳는 것이 아니라 난포(Cocoon)를 땅에 낳고 새끼들에게 그들의 운명을 맡겨 버린다. 종에 따라 다르나 하나의 알집 안에는 여러 개의 알들이 들어 있다. 예를 들어 줄지렁이(Eisenia fetida)는 평균 3~4개가 들어 있다. 그러나 여타 자생종들은 알집 하나에 한 개씩 들어 있는 것이 보통이다. 알집은 그 자체가 알이 아니라 일종의 알주머니로서 액체로 채워져 있으며 새끼가 껍질을 벗고 나올 때까지의 양분이 된다. 알집에서 새끼가 나오기까지의 기간은 종류와 토양온도에 따라 다르다. 따뜻한 온도를 좋아하는 작은 지렁이 종류는 2주일이 걸리며, 줄지렁이(Eisenia fetida)는 25℃에서 16일이 소요된다. 커다란 이슬지렁이(Lumbricus terrestris)는 12℃ 정도의 발생온도를 필요로 하며 90일까지 걸린다. 새끼가 태어난 지 4~7주가 되면 지렁이의 어린 시절은 끝나고 성숙이 된다. 성숙 여부는 맨눈으로도 쉽게 알아볼 수 있는데 이 시기가 되면 몸체의 1/3 전반부에 환대(Clitellum)이라고 하는 옅은 색깔의 환대가 형성되기 때문이다. 이 환대는 여러 개의 부풀어 오른 연한 색의 고리마디로 이루어져 있으며 고리마디들에는 교미와 난포 낳기에 중요한 역할을 하는 분비선들이 있다. 지렁이가 번식을 위하여 서로 배우자를 찾는데는 별 어려움이 없다. 왜냐하면 지렁이는 예외 없이 수놈도 될 수 있고 암놈도 될 수 있는 자응동체이기 때문이다. 교미후 환경조건이 좋으면 어느 정도 시간이 경과되면서 환대를 둘러싼 점막 층이 서서히 굳어지고 지렁이가 후진운동을 하므로써 굳어진 환대를 앞쪽으로 밀어낸다. 이때 양쪽 끝이 오므라들면서 막히게 되어 전형적인 유자모양의 지렁이 알집이 된다. 지렁이 새끼가 껍질을 벗고 나오는 중점적인 시기는 봄, 가을이다. 줄지렁이(Eisenia fetida)는 조건만 좋으면 일년에 4세대를 번식하기도 하며 반면에 이슬지렁이(Lumbricus terrestris)는 일년에 단 한번 번식하는데 이들은 매우 돌아다니기를 좋아하는 특성이 있고 알집을 퇴비더미에 즐겨 낳는다. 대부분의 지렁이 속들은 아주 가까운 지표부근에 살지만 속에 따라서는 퇴비나 구비더미 등 따뜻한 곳을 좋아하는 종류도 있다. 이슬지렁이(Lumbricus terrestris) 처럼 몸집이 큰 종류는 땅속 깊은 곳까지 통로를 만들고 생활하는데 수직으로 된 통로의 깊이가 사질토양에서는 3m, 점질 토양에서는 8m까지 달하며 지렁이는 자신의 똥으로 통로의 벽을 도배하여 안정시키고 계속 보수작업을 해서 피난처로의 통로를 확보한다. 지렁이는 일반적으로 밤 또는 흐린 날만 지면 위로 나오는데 그 이유는 대부분 배우자를 찾기 위해서다. 지렁이는 자신의 온도를 스스로 조절할 수 없기 때문에 주변의 기상조건에 생활의 리듬을 맞추어야 한다. 겨울철 땅이 얼면 통로의 깊은 곳으로 내려가서 서식처를 틀고 체중이 감소한 상태로 몸이 굳어져서 동면상태로 들어가며 환경이 좋아지면 다시 깨어난다. 여름철 가뭄과 무더위가 지속되는 시기에는 지렁이가 건조되어 죽을 위험이 있어서 오히려 추운 겨울철보다 강우에 따라서는 더 큰 피해를 입는다. 지렁이 생활 활동과 번식은 기상조건에 맞추어 진행되며 야외에서 서식하는 지렁이 속의 적정온도는 대개가 10~14℃이다. 그러나 퇴비더미에 사는 지렁이는 그들의 서식환경에 맞게 20~27℃의 범위를 가장 좋아한다. 지렁이는 어느 정도의 온도범위 내에서는 생존이 가능하며 서릿발이 서는 정도의 온도에서도 짧은 기간은 살 수 있다. 그러나 적정온도를 크게 벗어나면 모든 활동을 중지한다. 몸집이 큰 지렁이 속들은 수명이 최고 10년까지도 살 수 있으며 몸집이 작은 종류들은 최고 2~3년밖에 살지 못한다. 그러나 지렁이가 자연적인 수명을 다하여 죽는 경우는 드물며 거의가 천적에 의하여 희생된다. 지렁이의 천적은 그 종류가 매우 많은데 새, 두더지, 고슴도치, 들쥐, 두꺼비, 개구리, 뱀, 개미, 노린재, 딱정벌레 등이 있고 심지어는 응애도 어린 지렁이에 기생한다. 지렁이들은 이러한 자연적인 천적들과 힘겨운 싸움을 치루어가며 살아야 하는 험난한 운명으로 타고났다. 새들이 지렁이를 쪼아먹는 것을 흔히 볼 수 있는데 그렇다고 생태계의 균형이 깨어질 정도로 지렁이가 희생되는 예는 드물다. 새가 쪼을 때 지렁이는 땅속 통로안에 들어 있는 몸통을 강한 힘으로 팽창시키고 동시에 강모로 버티면서 비록 몸이 끊길지언정 몸통전체를 뽑아내지 못하게 되므로써 생명을 지킨다. 지렁이의 몸이 두 동강으로 잘라지면 두 마리의 독립된 지렁이가 되는 것으로 흔히 오해하기도 하지만 이는 잘못된 생각이다. 지렁이가 몸이 잘리면 오로지 몸의 앞부분만 계속 생명을 유지할 수 있으며 뒷부분은 비록 얼마 동안은 움직이지만 결국은 죽고 만다.앞부분 역시 너무 짧게 잘라지거나 잘린 상처가 감염되면 죽는 경우가 많다. 지렁이가 위협을 받으면 분비물을 분비하는데 예를 들어 어떤 지렁이는 고약한 냄새를 풍기는 분비물을 분비하므로써 천적의 입맛을 잃게 하여 자신을 보호한다. 지렁이가 배워서 습득하는 능력이 있는가를 시험하기 위하여 여러 개의 통로중 하나에 전기 충격을 주었던 바 전기 충격을 주었던 통로로는 다른 지렁이들도 들어가지 않는 것으로 보아 지렁이의 분비물에는 또한 위험을 경고해 주는 물질도 함유되어 있는 것을 알 수 있다. | ||||||||
4. 번식과 온도와의 관계 | ||||||||
○ 최적온도 : 15℃~25℃ (최적의 온도에서 최고의 번식률을 나타냄) ○ 동 면 : 0℃~5℃ ○ 동 사 : 0℃이하 ○ 도망감 : 40℃이상 | ||||||||
5. 지렁이 산업(Vermiculture)의 개요 | ||||||||
(1) 지렁이 산업의 역사 | ||||||||
○ 이집트 시대의 파라오 시대에 ’국가를 풍요롭게 하는 하느님의 사신’으로 보호를 명하였다고 지렁이의 유용성에 대한 최초의 기록. ○ 미국 : 50~60년의 역사를 갖고 있으며 전문잡지가 출판되고 있을 정도이며 지렁이 산업으로 224개 회사가 등록되어 있으며 등록되지 않은 것을 합하면 2,000여개 이상이 있으며 농업으로 분리되어 보호를 받고 있음. ○ 한국, 일본 : 15~20년의 역사를 갖고 있음. | ||||||||
(2) 지렁이 산업의 종류 | ||||||||
○ 양식용 종자 지렁이, 낚시 미끼용 지렁이, 동물용 사료, 의약품 원료. ○ 지렁이 분립의 판매 ○ 지렁이에 의한 폐기물 처리산업 ○ 지렁이 양식에 필요한 양식장 재료, 지렁이와 분립 선별기계의 제조 | ||||||||
(3) 지렁이 이용방안 | ||||||||
○ 의약품 : 강정제, 강장제, 양모제, 이뇨제, 황달과 치질 약, 화장품 원료. ○ 지렁이 분립 : 탈취제, 닭, 돼지사료의 첨가제, 토양개량제. ○ 산업쓰레기 처리 : 제지공장 찌꺼기, 헌 신문, 단볼 상자, 식품공업의 폐기물, 인 분뇨 처리후의 활성오니, 동물의 똥. | ||||||||
(4) 지렁이가 먹을 수 있는 물질 | ||||||||
○ 탄소계 : 식물성을 말한다 (밀기울, 등겨, 톱밥, 당밀 등). ○ 질소계 : 동물성을 말한다 (분뇨, 인분, 활성오니, 식육가공 폐기물, 동물의 찌꺼기 등). ○ 무기계 : 소화흡수를 돕는 역할과 미네랄 보급 (산흙, 점토, 폐백토, 규조토, 제오라이트 등). | ||||||||
(5) 지렁이가 먹을 수 없는 물질 | ||||||||
○ 독성이 있는 것 ○ pH를 이상적으로 높이거나 내리게 하는 물질 ○ 산화성 물질, 환원성 물질, 무기염 농도가 높은 것, 에탄올, 메탄올, 기름 등이 다량 함유된 물질은 부적합 | ||||||||
(6) 사료의 기호성 | ||||||||
○ 섬유질이 높은 먹이를 좋아한다. (종이박스, 말똥, 토끼똥 등) ○ 단백질 함유량, 당분 함유량이 많은 것을 좋아한다. ○ 탄닌과 염분이 많으면 싫어한다. | ||||||||
6. 지렁이의 이용 | ||||||||
(1) 지렁이의 농업적 이용 | ||||||||
○ 지렁이의 분립의 화학비료도 산성화된 토양을 중화시키고 토양의 배수성, 통기성 - 보습성이 증가되며, 분립의 유기질 비료의 효과로 토양의 개량제 역할을 한다. ○ 토양 속의 유기물 분쇄 및 물리적, 화학적 개량작용과 비옥화 작용을 한다. - 가정원예용 (화분) 거름사용 - 골프장, 채소, 관엽식물재배 - 인삼과 동양난에 이용 - 사료로 이용 | ||||||||
(2) 환경문제의 생물학적 해결 (지렁사육으로 처리 가능한 산업폐기물) | ||||||||
- 동물계 사료제조시설 - 분쇄, 제조, 제재, 도정시설 - 음식료품 제조, 가공시설 - 섬유공업시설 및 펄프제지공업 - 도시, 쓰레기, 인, 분뇨, 분뇨처리로 얻어지는 활성오니, 하수오니, 축산폐기물, 농산 폐기물, 식육가공 찌꺼기, 생선창자 및 찌꺼기 | ||||||||
(3) 기타 용도 | ||||||||
- 탈취제로서의 지렁이 분립 - 낚시미끼 사용 - 일부 의약품으로 사용 | ||||||||
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왕우렁이 제초효과 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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기관 : 전북농업기술원 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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성명 : 문영훈 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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전화 : 063-833-1711 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1. 왕우렁이(Anpullarius insularus)의 생태적 특성과 먹이습성 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
왕우렁이는 남아메리카 아마존강 유역의 얕은 호수나 늪지에서 서식하는 패류의 일종으로 우리나라의 논, 하천, 저수지등에서 자생하는 우렁이 일명 논고동과 형태가 흡사한 배다리로 이동하는 연체동물이다. 우리나라에 처음 들어온 것은 1981년 일본을 왕래하는 사람들이 조금씩 들여왔으며 공식적으로는 1983년 충남아산의 조동기씨가 시험목적으로 정부 승인을 받아 반입하여 양식하게 되었고 그후 전국 각지에서 식용으로 양식하면서 소득원으로 자리잡게 되었다. 왕우렁이라는 이름은 이때 양식하는 사람들간에 토종우렁이보다 크다 해서 붙여진 이름이다. 그러나 왕우렁이는 토종우렁이와는 형태만 비슷할 뿐 알로서 번식하는 아주 다른 종류다. 왕우렁이는 폐호흡을 하면서 물속 밑바닥을 배다리로 기어다니며 생활하지만 먹이를 먹거나 물속의 산소가 부족하게 되면 수면위로 떠오른다. 먹이습성은 잡식성이나 채소, 수초, 연한 풀을 잘 먹으며 양식장에서는 주로 고형사료를 먹이로 급여한다. 암수는 다른 몸이며 교미후 3~7일에 붉은 색의 여러개 알이 뭉쳐진 알덩어리를 벼, 풀잎이나 서식지 시설물의 벽에 붙여 산란한다. 1년된 어미는 15~30일 간격으로 매회 100~900개 정도를 산란하는데 연간 10회 정도 산란한다. 알에서 새끼가 깨어나는 기간은 적정온도에서 7~15일이 소요되고 어린새끼는 3개월 정도가 되면 어른우렁(20~30g)이가 된다. 왕우렁이의 생존한계 물의 온도는 최저 2℃, 최고 38℃이다. 왕우렁이의 활동은 낮보다는 밤에, 저온보다는 고온에서 왕성하며 수온이 낮아지면 활동범위가 줄어든다. 먹이는 주로 밤에 먹으며 수면에 접하거나 물속에 있는 먹이만을 먹기 때문에 크게 자라 물위로 올라온 식물은 먹지 못한다. 이동은 배다리로 이동하지만 이동거리는 짧다. 장거리 이동은 물위로 떠올라 흐르는 물과 함께 떠내려가 장거리까지 이동하지만 건조한 땅위에서는 이동하지 못하고 죽게 된다. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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2. 왕우렁이를 이용한 논잡초 방제기술 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
왕우렁이는 수면과 수면 아래 있는 채소, 수초, 연한 풀을 먹는 먹이 습성이 있다. 이런 먹이 습성을 이용하여 벼 논에서 발생되는 잡초를 방제할수 있는 생물적 자원으로 활용하기 위해서는 다음의 사항을 지켜야 한다. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
가. 방사할 논의 준비 작업 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
왕우렁이는 수면과 수면 아래에 있는 식물들을 먹기 때문에 논의 정지작업은 균일하게 하여 깊은 곳이 없도록 하고 가능한 물을 얕게 하여 이앙하여야 물속에 모가 잠기지 않아 피해가 없다. 왕우렁이 이동거리는 물이 있거나 습한 곳에서는 상당히 멀리 이동한다. 특히 수면위로 떠오른 왕우렁이는 흐르는 물의 흐름에 따라 아주 멀리 이동한다. 따라서 왕우렁이의 이동을 차단하기 위해서는 논두렁과 배수로에 구멍이 조밀한 망으로 울타리를 설치한다. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
나. 종자우렁이의 구입 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
왕우렁이 농법의 성공은 좋은 종자우렁이를 구입하는데 달려 있다. 종자우렁이를 구입할때는 부화되어 3개월 정도 자라서 산란을 막 시작한 20~30g정도의 것이 좋다. 그래야 너무 크지 않아 종자우렁이의 개체수가 많다. 또한 껍질이 윤기가 나고 건강한 것으로 구입하여 논에 넣어야 왕성하게 산란하며, 투입 초기에 밀도가 높아져 제초 효과가 높다. 왕우렁이는 토종 우렁이와 달리 온도가 높아야 살수 있으며 겨울에도 겨울잠을 자지 않고 먹이를 먹기 때문에 양식할수 있는 시설이나 기술이 없으면 농가에서 직접 양식하기가 매우 어렵다. 따라서 종자우렁이는 전문양식장에서 구입하는 것이 편리하다. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
다. 논에 종자우렁이를 넣는 시기 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
이앙이 끝나면 준비된 종자우렁이를 넣어주어야 하는데 종자우렁이를 넣는 시기는 이앙후 7일에 넣는 것이 가장 효과적이다(표 1). | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
표 1. 왕우렁이 넣은 시기별 제초효과 (이앙 35일후) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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주) 우렁이 방사량 : 5kg/10a | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
이앙 직후에 넣어도 제초효과는 높으나 이앙묘에 피해가 있다. 이앙직후 모는 착근하지 않은 상태로 물속에 잠겨 있거나 수면에 잎이 처져 있기 때문에 왕우렁이의 피해를 받기 쉽다. 그러나 이앙해서 7일정도 경과하여 새 뿌리가 나오고 자리를 잡아 모가 바르게 서고 키가 자라 수면위로 나오게 되면 왕우렁이의 피해를 막을수 있다. 그리고 이 시기는 수면아래의 잡초 종자가 발아하는 시기임으로 발아와 동시에 왕우렁이의 먹이가 된다. 또한 왕우렁이 넣는 시기가 늦어지면 발아한 잡초가 자라서 수면위로 올라오게 되므로 왕우렁이가 잡초를 먹을 수 없어 제초효과는 떨어지게 된다. 따라서 모의 피해를 없게 하고 제초효과를 높일수 있는 이앙 7일후에 왕우렁이를 넣어야 한다. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
라. 종자우렁이 넣는 량 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
이앙 7일후에 종자우렁이를 넣어 주는 량은 10a의 논에 5kg을 넣는 것이 가장 효과적이다. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
표 2. 종자우렁이 넣은 량별 제초효과 (이앙후 35일) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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종자우렁이 넣는량을 5kg의 배인 10kg을 넣었을 때도 잡초 방제효과는 98.2%로 제초효과는 높았다. 그러나 5kg을 넣었을 때 98.6%보다는 약간 낮았다. 따라서 종자우렁이를 넣는량은 종자우렁이의 구입가격, 잡초방제 효과등을 고려할 때 5kg을 넣어주는 것이 타당하다고 본다. 종자우렁이를 논에 넣어 주는 량이 많아지면 초기에 먹이가 부족하여 굶어죽는 개체가 많아져 산란에 의한 어린 왕우렁이의 증식밀도를 확보할수 없어 잡초방제 효과가 낮아진다. 또한 종자우렁이를 넣는 시기를 일실하여도 방제효과는 낮아지는데 이앙 15일후에 10kg을 넣은 것과 이앙 7일후에 5kg을 넣은 것의 제초효과를 비교한 결과 종자우렁이의 량을 배량으로 증가시켜도 투입시기를 일실하게 되면 제초효과는 매우 낮았다. 따라서 투입적기(이앙 7일후)에 적정량(5kg/10a)를 넣는 것이 제초효과를 높일수 있고 경제성에 있어서도 유리하다. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
마. 종자우렁이를 넣은후 논의 관리 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
논 잡초를 방제하기 위하여 종자왕우렁이를 넣은 논은 일반논 관리와는 달리 다음의 사항을 준수하여야 한다. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(1) 물관리는 깊게 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
왕우렁이는 물속이나 수면에 있는 먹이를 먹기 때문에 물의 깊이가 낮거나 논이 마르면 왕우렁이의 몸체가 드러나고 먹이가 수면위로 드러나게 되어 먹이를 먹을 수 없게 된다. 따라서 발육이 나빠지고 산란도 불량하며 심하면 종자우렁이가 굶어죽는 일이 있어 어린 왕우렁이가 증식되지 않아 제초에 필요한 초기밀도 확보가 불가능하다. 따라서 왕우렁이를 넣은 논의 물관리는 모포기가 물속에 잠기지 않을 정도로 깊게 한다. 그러나 논둑으로 물이 넘치면 왕우렁이가 이동하여 인근의 이앙초기 논이나 담수직파를 한 논에 피해를 줄수 있으므로 논둑으로 물이 넘치지 않도록 관리해야 한다. 왕우렁이는 농약성분이 함유된 물속에서는 살수 없기 때문에 논에 관수하는 물은 농약에 오염되지 않은 물을 관수하여야 한다. 특히 농약을 살포한 인근 논의 배수로에서 흘러나온 물이나 논뚝을 넘친물이 유입되지 않도록 각별히 주의해야 한다. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(2) 농약사용은 가능한 제한 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
왕우렁이는 농약에 매우 약하다. 따라서 종자우렁이를 넣은 논에는 제초제를 비롯한 살충·살균제의 입제농약을 사용해서는 안되며 잎과 줄기에 살포하는 희석제의 농약도 생육초기에는 살포하지 않는 것이 좋다. 특히 살충제의 사용은 제한하는 것이 좋다. 그러나 농약을 꼭 살포해야 할 필요성이 있을때는 가능한 왕우렁이의 피해를 적게 하기 위해서 희석제를 선택하여 살포농도, 살포량등 사용방법을 정확히 준수하여야 한다. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(3) 배수로와 논둑에 설치한 망울타리의 관리는 철저히 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
왕우렁이는 배다리로 지면을 스치듯 아주 느리게 이동하여 그다지 멀리 이동하지 못하나 수면위로 떠오른 왕우렁이는 물의 흐르는 속도와 물길에 따라 빠른 시간에 아주 멀리 이동한다. 따라서 배수로와 논 둑에 설치한 망울타리는 수시로 확인하여 왕우렁이가 밖으로 이동하지 못하도록 철저히 관리하여야 한다. 특히 인근에 이앙초기 논이나 담수직파논이 산재하고 있다면 관리를 더욱 더 철저히 해야 한다. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(4) 조류 피해방지 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
종자왕우렁이를 넣어준 논에는 백로와 같은 조류가 몰려와 종자우렁이를 잡아 먹기 때문에 새그물이나 방제테이프를 쳐서 조류피해가 없도록 해야 한다. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3. 왕우렁이 농법의 효과 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
먹이습성을 이용하여 제초제를 대용한 왕우렁이 농법은 논농사에서 빼놓을 수 없는 제초제를 생물적 자원으로 대체함으로서 토양 및 수질오염 방지와 생태계 보호등 친환경농업 육성에 기여할수 있으며 농산물의 농약오염에 대한 소비자들의 불신을 해소할 수 있는 고품질 농산물 생산과 농가 소득증대의 효과를 기대할 수 있다. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
가. 왕우렁이는 제초제를 대신 할 수 있는 생물자원이다 생물자원인 왕우렁이의 제초효과를 확인하기 위하여 제초제를 2회 살포한것과 비교해 본 결과 이앙후 7일에 5kg의 왕우렁이를 넣어준 곳에서는 다년생이나 1년생 초종 모두에 효과가 있어 98.6%의 제초효과가 있었다. 그러나 이앙 초기 제초제와 중기 제초제를 각 1회씩 2회 살포한 곳의 제초효과는 왕우렁이 농법보다 낮은 91.3%이었다 (표3). | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
표 3. 왕우렁이농법의 제초효과 (이앙후 35일, g/㎡ 건물중) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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주) 제초제 처리 : 이앙초기(론스타), 이앙중기(노난매), 처리량 : 3kg/10a | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
왕우렁이는 잡초가 지속적으로 발아하여 올라온다 하더라도 계속적으로 먹어 치우기 때문에 왕우렁이가 생존하는 한 제초효과는 지속적이라고 볼 수 있다. 그러나 제초제는 적용잡초, 작용기작, 효과 지속기간등에 따라서 제초제의 특성이 각각 다르며 제초효과 지속기간이 제한된다. 따라서 왕우렁이 농법의 제초효과는 지속적·안정적인 반면 제초제의 제초효과는 일시·제한적이고 불안정하다고 볼 수 있다. 이런 왕우렁이의 특성을 이용하여 많은 인력과 경비가 소요되는 수로의 수초제거에도 응용해 볼 가치가 있다고 생각된다. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
나. 왕우렁이농법은 환경보전에 기여한다 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
왕우렁이농법에 대한 환경평가를 위하여 관행농법에서 사용되는 제초제를 이앙초·중기에 2회 살포한 것과 물벼룩의 밀도를 조사 비교하였다. 그결과 제초제를 2회 살포한 곳에서는 5㎖당 1.5마리였다. 그러나 왕우렁이 농법을 한 곳에서는 3.5마리로 2배이상 많았다(표4). 이러한 결과는 제초제의 수질오염의 정도를 간접적으로 알 수 있는 결과이다. 따라서 제초제를 비롯한 농약의 무분별한 사용은 수질오염을 비롯한 토양의 오염에 따른 생태계 파괴의 한 원인이라 할 수 있다. 이와 같은 환경오염원인 농약을 대체할 수 있는 생물자원의 발굴이 필요하다. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
표 4. 왕우렁이농법을 실시한 논의 물벼룩 밀도 (8월 10일) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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주) 2개 지역 각 시험구 물 1㎖내 물벼룩의 밀도를 실측(실체현미경 100배)5회 합산한 수치임 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
다. 왕우렁이 농법은 농가소득증대에 기여한다 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
왕우렁이농법의 쌀 생산량은 '96년 시험결과 10a당 527kg으로 관행농법의 538kg에 비하여 2.3%정도 감수하였다. 이것은 왕우렁이 농법에서는 비료와 제초제뿐만 아니라 병해충 방제에 필요한 각종 농약을 가능한 살포치 않은 결과이다. 따라서 제초비용과 경영비를 제한 소득은 오히려 관행농법에 비해 2.1%정도 증가하였다. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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더욱이 왕우렁이 농법으로 생산된 쌀의 품질은 요즈음 소비자가 즐겨찾는 고품질의 무공해쌀로 브랜드화해 판매한다면 왕우렁이 농법의 소득은 더욱 높아질 것이며 따라서 농가 소득증대에 크게 기여할수 있다. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
4. 왕우렁이 농법의 문제점 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
가. 월동 및 피해 가능성 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
왕우렁이 농법에 사용한 왕우렁이는 열대성 연체동물이다. 생육에 적당한 물의 온도는 17~25℃이고 생존가능한 한계저온은 2℃일뿐 아니라 토종우렁이와는 달리 겨울잠을 자지 않고 먹이를 계속해서 먹어야만 생존 할 수 있고 물의 온도가 생존가능한 온도라고 하더라도 먹이가 없으면 굶어 죽게 된다. 따라서 남해 일부지역에서 월동 가능성을 배제할 수는 없으나 월동후 벼에 피해를 줄만한 밀도가 형성될 것인가는 계속적인 검토가 필요하다. 그러나 일본의 경우 벼에 대한 피해보고가 있은후 피해 한계선이 계속 북상하는 것으로 알려져 있다. 또한 본래 연체동물은 많은 종들이 작물에 피해를 주는 동물이며 특히 밭작물등에 많은 피해를 주는 민달팽이와 같은 것들도 연체동물의 배다리로 이동하는 동물분류에 속한다. 또한 민물고기 뱃스, 황소개구리등과 같이 도입종들이 토종 생태계를 파괴한 사례도 있어 보다 많은 연구가 필요하다. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
나. 국내 환경에 적응한 변이종의 출현가능성 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
일부 연구가들의 토종우렁이와 교잡한 새로운 변이종이 출현하여 국내환경에 적응하면 작물에 피해가 발생할 수 있다는 우려는 토종우렁이는 새끼를 낳는 태생인데 비하여 왕우렁이는 알을 낳는 난태생으로 교잡자체가 불가능하여 교잡에 의한 변이종의 출현은 어려운 것이라고 생각한다. |
왕우렁이의 생리·생태 | |||||||||||
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기관 : 농업과학기술원 농업환경부 | ||||||||||
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성명 : 이상범 | ||||||||||
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전화 : 031-290-0285 | ||||||||||
1. 개 요 | |||||||||||
연체동물 복족류에 속하는 왕우렁이(apple snail)는 원산지가 열대지방인 중남미, 아프리카 및 동남아시아 등에 10속(genera) 약 120여종이 서식하고 있는 것으로 알려져 있으며, 국내에는 형태학적 특성으로 보아 2~3종이 양식장과 자연상태에 서식하고 있다. 왕우렁이는 논 잡초는 물론이고 미나리, 벼, 배추, 토마토, 무, 호박 등 대부분의 농작물 및 이끼류, 동족의 알과 성체를 포함한 죽은 수중동물들을 섭식하는 잡식성으로 산란수가 월 1,000~1,200개로 번식력이 빠른 특징을 가지고 있어 세계의 많은 나라에서 식용의 목적으로 도입하여 이용되고 있다. 그러나 현재 왕우렁이는 열대지방뿐만 아니라 아시아지역 등에서 벼의 주요 해충으로 인식되고 있다. 일본농림수산성은 1984년 12월 20일 Pomacea canaliculata Lamarck을 식물방역법상의 농작물 유해동물로 지정하였고, 대만에서는 양식이 전면 금지되었다. 일본의 경우 식용으로 도입, 양식된 왕우렁이가 논에 발생이 확인된 지역은 長崎, 高知, 靜岡 등 10개 현이고, 하천 및 수로에 야생화된 지역은 群馬, 長野, 德島, 山口의 4개 현으로 점점 북상되고있다. 한편, 작물중 벼에 대한 피해 사례는 필리핀, 브라질, 타이완, 콜롬비아, 볼리비아, 베네주엘라, 수리남 등에서 보고되고 있다. 왕우렁이의 국내 도입은 1983년 2월 25일 정부승인을 받아 일본으로부터 이루어졌다. 도입 초기에는 식용목적으로 양식되던 것이 2001년 6월 농림부 조사에 의하면 친환경농업의 일환으로 잡식성의 왕성한 먹이습성을 이용한 논 잡초 제초용 방사가 2000년 179 ha 대비 147% 증가한 443 ha(50개 시·군 714 농가)에 달하고 있다. 따라서 자연생태계로 방출된 왕우렁이들이 국내 환경에 적응, 귀화생물(歸化生物)로 정착이 확산됨에 따라 장래에 작물피해 발생이 우려된다. | |||||||||||
그림 1. 왕우렁이 사육지 | |||||||||||
2. 번식특성 | |||||||||||
번식은 봄부터 가을사이에 산란을 통하여 지속적으로 이루어지고 있으며, 난괴 밀도는 6월과 9월, 우렁이 밀도는 9월에 가장 높았다. 평상시의 왕우렁이는 수중에서 생활하지만 산란하려는 왕우렁이는 주로 어둠이 시작되는 해질녁부터 야간에 가까운 수면위 0.3~2 m 위치의 식물체 경엽이나 수로의 콘크리트 벽면 등으로 이동하여 산란하는데 1회에 개체당 산란수는 157~784개(평균 321개)였다. 산란 직후의 알은 연한 우유빛 연분홍색이고 일정기간이 경과하면 딱딱해지면서 선홍색으로 변하며 부화기에는 흐린 연보라색으로 알의 성숙 단계별로 색이 변한다. 산란 총 소요시간은 58분~4시간 13분(1개 알 산란소요시간 22.4초)이 요구되며 1~2주 후에 부화되었다. 산란우렁이 크기(각고 x 각경)는 평균 3.49 x 3.18 cm이나 적은 것은 2.40 x 2.26cm 크기였다. 알의 크기는 2.47 mm, 무게는 12.78 mg였고, 부화직후의 유체 크기는 평균 1.69 x 2.15 mm, 무게는 3.32 mg이었다. | |||||||||||
3. 서식지 수질특성 | |||||||||||
우렁이는 흐르는 물보다는 정체되어 있는 물을 좋아하고 유기물이 많은 논, 용수로, 늪지, 저수지, 호수 등에 서식한다. 이들 서식지 수질특성 중 EC, COD, NO3-N, PO4-P, Ca, Mg, Na, SO4, Fe 뿐만아니라 K, NH4-N, Cl, Zn 등의 농도 범위는 넓게 분포하였다. 다만 특성화 할 수 있는 뚜렷한 수질특성은 인산함량이 낮고, pH는 7.07~9.50로 약 알칼리성인 담수에 잘 서식한다는 것을 알 수 있었다. 기타 성분 함량 즉, 염농도가 높고 COD가 높을 지라도 크게 좌우되지 않고 오염된 담수에서도 잘 적응한다는 것이 증명되었다. | |||||||||||
표 1. 왕우렁이 서식지 수질 특성 | |||||||||||
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4. 월동지역 | |||||||||||
양식장과 왕우렁이 농법 실천농가의 주변 용수로, 저수지 및 노지 양식장 등을 대상으로 월동여부 실태조사 결과 전남 장성, 해남 및 충남 장항, 청양, 충북 음성, 경기도 양평지역 등에서 월동하고 있음이 확인되었다. 월동형태는 주로 중·소형의 우렁이지만 일부는 알의 형태로 양지녘의 식물체 줄기에 부착되었다가 5월 이후 부화되었다. 일반적으로 왕우렁이는 2~38℃의 수온범위에서 생존하는 것으로 알려져 있으며, 생존 하한선은 0℃에서 35일, -3℃에서 3일, -6℃에서 1일 내외로 보고되었다. 또한 14℃이하로 온도가 내려가면 활동을 정지하여 휴면상태로 돌입하게 되고, 혐기 호흡이 6개월 이상 가능하여 주로 땅속에서 월동하지만 국내의 경우 대부분 논의 물웅덩이, 용수로 및 저수지 아래의 땅속과 수중에서 월동하였다. |
야간조명에 의한 농작물 피해 | ||||||||||||||||||||||
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기관 : 농업과학기술원 농업환경부 | |||||||||||||||||||||
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성명 : 이정택 | |||||||||||||||||||||
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전화 : 031-290-0279 | |||||||||||||||||||||
1. 야간조명의 영향 | ||||||||||||||||||||||
하루 24 시간 중의 연속된 명기의 길이를 일장이라 하는데, 일장이 12~14 시간간 이상인 것을 장일이라 하고 12시간 이하인 것을 단일이라고 한다. 일장이 작물의 꽃눈분화와 그 밖의 여러 가지 영향을 끼치는 현상을 일장효과라고 한다. 식물의 꽃눈분화를 유도할 수 있는 일장을 유도일장이라 하고, 꽃눈분화를 유도할 수 없는 일장을 비유도일장이라고 한다. 벼에서 자포니카 중만생종의 꽃눈분화 유도일장은 13 시간 이하이고, 14 시간 이상은 비유도일장이다. 따라서 14시간 이상의 일장에서 이들 품종은 출수가 늦어지고 13시간 이하의 일장에서는 출수가 촉진되는데, 이와 같이 단일에 의하여 꽃눈분화가 앞당겨지는 식물을 단일식물이라고 한다. 단일식물에 속하는 작물들이 한계일장 이상의 장일조건에 놓이게 되면 꽃눈분화가 늦어지거나 불가능하게 된다. 단일식물에는 벼(자포니카 중만생종), 콩(메주콩), 들깨, 참깨, 팥, 담배, 목화 등의 작물과 국화, 코스모스, 나팔꽃 등이 있다. 특별히, 이러한 단일식물에 속하는 작물에 야간에도 인위적으로 빛을 비추게 되면, 더구나, 밤새도록 불빛을 비추면 비유도일장 조건이 되어 출수 또는 개화가 늦어지는 반응을 보이게 된다. 그 결과 등숙불량, 결실불량 등으로 인하여 농작물에 피해를 가져다 준다. | ||||||||||||||||||||||
2. 야간조명의 강도와 광질의 영향 | ||||||||||||||||||||||
아주 낮은 1럭스의 광도에서도 단일작물의 출수 개화가 늦어지는 수가 있지만 대체로 10 - 100 럭스의 범위에서 일장효과가 나타나는데 작물 또는 품종에 따라서 각기 다른 반응을 보인다. 벼에서는 새벽 박명때와 같은 밝기에도 일장효과가 있다는 것이 알려져 있다. 광질에 따라서는 적색광이 가장 강력한 영향을 주고, 청색광이나 녹색광은 적색광보다 떨어진다. 백열등은 광파장의 범위가 비교적 넓어 영향이 크다. 최근에 등장한 나트륨 등은 주황색으로서 파장이 590 - 600mm인데 250W 짜리 등을 6m 높이로 설치하여 포장을 향하게 하였을 때 45m 까지는 10럭스 이상된다. 그러므로 45m 이내의 벼, 들깨 등의 작물들은 출수 개화가 늦어지는 영향을 받을 수 있다. | ||||||||||||||||||||||
3. 작물별 야간조명의 영향 | ||||||||||||||||||||||
가. 벼 | ||||||||||||||||||||||
자포니카 중만생 품종은 한계일장(13~14시간) 이상으로 일장이 길어지면 출수가 늦어지는 현상이 뚜렷하다. 그러나 조생종이나 통일형품종은 표 1에서 보는 바와 같이 출수가 늦어지는 정도가 크지 않다. 빛의 밝기에 다른 일장효과를 알아보면 5 럭스 이하에서는 효과가 거의 없고 5 ~ 10 럭스에서는 품종 또는 기상조건에 따라서 반응에 차이가 있으며, 10 럭스 이상이면 대부분 출수가 늦어지는 반응을 보이게 되어 수량에 피해를 줄 수 있다. 야간조명에 따른 일장의 연장에 민감하게 반응하는 벼의 생육시기는 출수전 40 일부터 17 일까지의 33 일간이다. 이 기간은 대체로 하지가 지난 6월 하순부터 8월 상순까지로 볼 수 있다. 이때에 10 럭스 이상의 불빛을 밤새 작물에 비추게 되면 출수가 늦어지고 출수한 뒤에 저온으로 인하여 등숙이 불량하게 되어 감수의 피해를 받게 된다. 주요 벼 품종들의 일장에 따른 출수일수는 표 1 에서 보는 바와 같다. 출수일수가 13 시간 일장에서보다 11 시간 일장에서 오히려 길어진 것은 낮시간의 높은 온도(26℃)의 경과시간이 2 시간 줄어들었기 때문이다. | ||||||||||||||||||||||
표 1. 주요 벼 품종의 일장에 따른 출수일수 (온도 조건: 낮/밤, 26/18℃) | ||||||||||||||||||||||
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나. 들깨 | ||||||||||||||||||||||
들깨는 단일작물의 본보기로서 13 시간 이상의 일장에서는 일장이 길어질수록 개화가 늦어지다가 16 시간 이상의 일장에서는 개화하지 않는다. 작물이 받는 빛의 밝기가 10 럭스 이상이면 대부분 일장의 영향을 받고 10 럭스 이하인 경우에도 개화가 늦어지는 것을 무시할 수가 없다. 개화가 다소 늦어진 경우에 결실기간의 온도가 낮으면 종실의 수량은 감소하지만 가을의 온도가 늦게까지 높은 해에는 피해가 크지 않다. 한편, 들깻잎 생산만을 목적으로 재배하는 경우에는 야간조명이 영양생장을 계속하게 하므로 문제가 되지 않는다. 들깨의 품종별 일장효과는 표 2 에서 보는 바와 같다. | ||||||||||||||||||||||
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다. 그 밖의 작물 | ||||||||||||||||||||||
콩(메주콩), 팥, 참깨, 옥수수(일부품종), 조, 기장, 수수 등 여름작물의 대부분이 단일작물로서 야간조명으로 출수 개화가 늦어지는 현상을 보이므로 가로등이나 서치라이트 등 야간조명시설에 인접한 포장의 작물재배에는 다음에 적은 대책을 유의하여야 한다. | ||||||||||||||||||||||
4. 대책 | ||||||||||||||||||||||
가로등, 보안등, 서치라이트 등 야간에 점등이 불가피한 곳의 포장에서는 피해가 없거나 있어도 경미한 작물로 바꾸어 재배한다. 즉, 벼의 중만생종, 들깨, 참깨, 콩(메주콩) 등은 일장에 민감한 단일작물이므로 피하고, 그 대신에 고추, 토마토, 강남콩 등과 같이 중일작물을 골라서 재배하는 것이 안전하고, 벼의 조생종, 콩의 하대두형과 같이 야간조명에 의하여 출수개화가 다소 늦어져도 피해가 크지않은 품종으로 바꾸어 재배하는 것도 고려해 볼만 하다. 가능하다면 조명등 불빛을 작물이 있는 쪽으로 향하지 않도록 각도를 조절하거나 일정기간(벼의경우 6월 하순부터 8월 상순까지) 점등을 중지하면 피해를 막을 수 있을 것이다. 한편, 월동작물이나 봄에 파종하여 여름에 수확하는 작물중에 야간조명에 의하여 출수 개화가 촉진되는 보리, 밀, 유채 등의 작물에 대해서는 그 일장 효과의 광란점을 입장에 따라 검토하여야 할 것이다. |
야간조명 밝기 별 농작물 피해와 대책 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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기관 : 작물과학원 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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성명 : 김충국 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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전화 : 031-290-6757 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1. 야간조명의 영향 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
산업의 발달과 농촌의 도시화에 따라 도로 주변의 가로등과 공업단지의 방범등, 주유소 등의 선전광고등, 기타 조명등이 증가되면서 농작물의 생육에 야간조명의 문제가 대두되고 있는 실정이다. 최근에 광의 이용효율을 높이기 위하여 일본에서는 레이져 광과 발광다이오드광원에 대하여 연구가 이루어지고 있으며, 미국에서는 마이크로파 광원을 이용하기 위한 연구가 이루어지고 있으나 아직 실용화에 이르지 못하고 있다. 야간조명에 대한 식물의 반응은 광질, 광의 강도, 조명 시간, 조명의 방향, 명암의 주기, 식물의 종류와 품종, 조직, 기관, 생육단계에 따라 반응이 다르게 나타난다. 일반적으로 장일성 식물은 출수·개화가 촉진되어 영양생장기간이 단축되며, 단일성 식물은 그와 반대로 출수·개화가 지연되거나 출수·개화 자체가 안되고 영양생장만 계속되는 경우도 있다. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2. 단일성 작물의 반응 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
벼는 단일식물로서 야간조명을 하게 되면 일장을 연장해 주는 효과를 가져오므로 출수기를 지연시켜 등숙을 불량하게 하고, 품질이 저하되며, 수량이 감소하게 된다. 야간조명에 의해 영양생장기에는 생장이 촉진되고, 화성 감응시기(최고분얼기에서 유수형성기)에는 출수가 지연되며, 품종에 따라서 차이가 심한데 일반적으로 조생종보다 일장 감응성이 큰 만생종 일수록 출수가 지연되어 등숙이 불량해 진다. 출수가 지연된 후 저온이 오거나 서리가 내리면 등숙불량으로 청미가 발생하여 품질이 저하되고 수량이 감소하게 된다. 벼는 적기에 이앙 했을 때 6월 하순~8월 중순(출수전 7~40일경)이 야간 광에 민감한 시기이므로 이때 야간조명을 중단하면 피해를 줄일 수 있다. 또한 야간조도 20~30 럭스(lux) 에서는 2 럭스 이하에 비하여 극조생종은 4일, 조생종은 8일, 중생종과 중만생종은 12일 정도 출수가 지연되며(표 1), 극조생종인 오대벼, 소백벼, 흑진주벼, 조생종인 대진벼, 중생종인 안산벼 등은 광에 둔감하여 출수지연 정도가 적은 반면에 중만생종인 일품벼, 중생종인 광안벼와 화성벼는 특히 야간 광에 민감하여 출수기가 현저하게 지연되어 등숙기의 온도와 일사량의 부족으로 등숙이 나빠지고 수량이 떨어진다. 출수지연일수는 야간조명 광도 0.01 W m-2당(3.6 lux당) 극조생종인 오대벼와 조생종인 대진벼, 중생종인 안산벼는 0.8~1.4일 정도로 지연정도가 작지만, 중생종인 화성벼와 광안벼, 중만생종인 일품벼는 광에 민감하여 3.2~5.1일로 지연정도가 큰 편이다. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
표 1. 야간조도에 따른 생태형별 출수까지 일수
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수량은 야간조도 10.1~20.0 럭스에서 조생종인 흑진주벼는 10% 정도 감소되며, 중만생종인 일품벼는 21%정도 수량이 감소된다(표 2). 따라서 가급적이면 극조생종이나 조생종의 품종을 선택하여 재배하는 것이 안전하며, 중생종이라도 안산벼와 같이 광에 둔감한 품종을 선택 재배하면 피해를 줄일 수 있다. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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야간조명 피해는 광질에 따라서도 다른데 벼의 출수까지 일수는 나트륨등은 109일, 수은등은 118일, 백열등은 116일이 소요되어 나트륨등이 작물에 비교적 영향이 적은 편이다. 콩은 전형적인 단일식물로 일장이 길면 개화반응을 하지 않고 꽃이 정상적으로 발육하지 못해 개화가 지연되거나 억제되고 등숙 및 결실 불량으로 수량이 감소되는 경우가 많다. 일장에 감응하는 조도는 품종에 따라 다르지만 보통 5.5 럭스 이상에서 감응하며, 조생종보다 만생종이 광에 더욱 민감하여 수량의 감소가 크다. 야간조도 6.1~10.0 럭스에서 조생종인 석량풋콩은 2일 정도 개화가 지연되지만, 중만생종인 황금콩은 광에 더욱 민감하기 때문에 16일 정도 개화가 지연된다. 조생종인 석량풋콩은 6 럭스까지는 수량에 차이가 없으며, 6.1~10.0 럭스에서 13% 정도 감소된다. 그러나 중만생종인 황금콩은 불빛에 민감하여 6.1~10.0 럭스에서 43%나 감소된다(표 3). 참깨는 무한화서의 단일식물로서 영양생장을 하면서 동시에 개화 등 생식생장을 하며, 일장과 온도에 영향을 받는 식물이다. 야간조도가 6.1~10.0 럭스 일 경우 2 럭스 이하에 비하여 개화가 3~8일 지연되며, 성숙기는 12~13일 지연되고, 꼬투리수와 등숙율이 저하되어 24~40%정도 수량이 감소되며, 서둔깨 보다 안산깨가 불빛의 영향이 더욱 크다. 들깨는 식량작물 중에서 불빛의 영향이 가장 큰 작물로 대부분의 품종은 13시간 이상의 일장에서는 일장이 길어질 수록 개화가 지연되고, 16시간 이상의 일장에서는 꽃눈분화가 억제되어 영양생장만 계속하여 종실수확이 곤란하다. 들깨는 야간조도 2 럭스 이상에서도 개화가 지연되는 현상이 현저하며, 6.1~10 럭스에서는 21~28일 정도나 개화가 지연되기 때문에 늦가을 서리가 올 때까지도 성숙이 되지 않는다. 수량은 다른 작물에 비하여 빛의 영향을 크게 받기 때문에 2~4 럭스에서 33~43%나 감소되고, 6 럭스 이상에서는 거의 수확을 할 수 없다. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
표 3. 야간조명에 따른 단일성 작물의 작물별, 품종별 개화까지 일수 및 수량 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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3. 장일성 작물의 반응 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
맥류는 장일성 작물이기 때문에 벼, 콩 등과 같은 단일성 작물과는 달리 야간조도가 높으면 오히려 출수와 성숙이 촉진된다. 야간조도가 6.1~10.0 lux일 때 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
표 4. 야간조명에 따른 장일성 작물의 작물별, 품종별 개화까지 일수 및 수량 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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파성이 낮은 강보리는 6일이 빨라지며, 서둔찰보리와 올보리는 1~2일이 빨라지고, 밀은 조숙종인 금강밀과 그루밀은 1일 정도 빨라지며, 중만숙종인 조광과 장광은 3~6일정도 빨라진다. 출수가 촉진되면 충분히 생육할 수 있는 기간이 짧아지기 때문에 수량이 감소되며, 보리 품종중에서 강보리는 서둔찰보리나 올보리에 비해서 수량감소가 크고, 밀 품종중에서는 조광과 장광이 수량감소가 크다. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
4. 피해 예방대책 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
조명등의 불빛 방향을 작물의 반대쪽으로 향하게 하거나 각도조절 및 등에 갓을 씌워 작물로 빛이 적게 쪼이게 하며, 가능하면 고추, 토마토, 가지, 강낭콩, 잎들깨 등과 같이 피해가 적은 작물을 재배하고, 광질은 나트륨등을 이용한다. 벼는 야간조명의 피해를 일으키는 수준(5 lux)이하로 조도를 낮추는 것이 바람직하며, 특히 출수전 7~40일경(6월 하순~8월 중순)에 피해가 크므로 이 시기에 불을 끄거나 야간조도를 낮추고, 만생종 보다는 조생종을 재배하며, 가급적 빛에 둔감한 품종을 선택한다. 콩은 만생종 보다는 조생종을 재배하며, 화아분화기에 피해가 크므로 이 시기에 불을 끄거나 야간조도를 낮추고, 들깨는 종실용의 품종보다는 엽 전용 품종을 선택 재배한다. 보리는 파성이 낮은 품종보다 높은 품종을 선택하며, 밀은 숙기가 빠른 품종을 재배한다. |
농업기후 지대별 기후특성 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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기관 : 농업과학기술원 농업환경부 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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성명 : 이정택 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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전화 : 031-290-0279 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1. 구분대상 기후요소와 농업기후지대 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
농업생산을 크게 지배하는 환경요인인 기후요소는 기온, 강수량, 습도, 바람 등이 복합적으로 작용하여 작물 생육시기에 따라 생육에 영향을 준다. 벼 농사에서는 이앙기의 강수량과 한발지수, 생육유효온도 (일평균기온 15℃이상)의 출현시기와 그 지속기간(작물기간), 저온출현율, 기온과 일조시수의 분포와 그 변동폭 등을 분석하여 종합하고 판단하여 19개 농업기후지대를 구분하였다. 지대구분의 경계선 설정은 표고를 고려한 것이다. 기후의 특성이 다른 19개 벼재배지대의 명칭은 지역 특색을 나타내도록 부여하였으며, 이들을 열거하면 태백산맥을 중심으로 하여 표고가 높은 산간지대는 태백고냉지대, 태백준고냉지대로 구분하였고, 태백산맥에서 갈라져 뻗은 산맥을 중심으로는 소백산간지대, 노령소백산간지대, 영남내륙산간지대이고, 내륙지대는 중북부내륙지대, 중부내륙지대, 소백서부내륙지대, 노령동서내륙지대, 호남내륙지대, 영남분지지대, 영남내륙지대로 구분하였으며, 평야지는 중서부평야지대, 차령남부평야지대, 남서해안지대, 남부해안지대로 구분되었고, 동해안은 동해안북부지대, 동해안중부지대, 동해안남부지대로 구분하였다. 각 농업 기후지대의 벼농사기간 중 주요 기후특성은 표 1에 요약한 바와 같다. 같은 산간지대 안에서도 태백고냉지대와 노령소백 산간지대 간에는 유효온도지속일수(작물기간)가 20여일 차이가 있으며 8월의 기온도 3~4℃ 차이를 보인다. 영남내륙산간지대는 기온이 높고 작물기간은 길지만 이앙기의 강수량은 비교적 적은 특징을 보인다. 내륙지대들끼리 비교해 보면 중북부내륙지대와 남부내륙지대 간에는 작물기간은 15 일, 7~9월의 기온은 15℃ 차이며, 4~6월의 강수량은 180mm나 차이가 난다. 기후지대별 해당지역은 표 2에 명시하였는데 같은 지역안에서 표고별 차이에 따른 기후차이는 세분하지 않았으므로 국지적 차이를 다시 고려 하여야 할 것이다. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2. 기상재해 위험지대 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
벼농사기간 중 기상재해 위험지대를 구분한 것은 표3에서 보는 바와 같이 이앙기 한발지대는 영남분지지대등 3개지대이고, 이앙기에 저온이 잘 나타나는 지대는 태백고냉지대등 6개 지대이며, 생육기간 중 저온이 걱정되는 지대는 동해안지대를 포함하는 6개 지대가 있고, 풍수해 위험 지대는 남서해안을 비롯한 6개지대이다(표 3). | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
표 1. 벼 재배지대의 농업기후 특성 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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주) ( )는 진부자료 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
표 2. 벼 재배지대별 주요 해당 지역 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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표 3. 벼의 기상재해 위험지대 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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참 고 문 헌 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
농촌진흥청. 1986. 한국농업 기후특징과 수도기상재해대책 |
농업기후 조건에 따른 벼건답직파 재배의 파종적기 범위결정 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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기관 : 작물과학원 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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성명 : 최돈향 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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전화 : 031-290-6860 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
정부는 쌀증산 기술지도 지침을 마련하여 쌀 안정생산의 잠정적 목표로 "쌀 단위수량 증대와 재배면적 확보로 안정 생산기반 정착"을 계획 및 추진하고 있다. 이러한 작물의 생산이나 생산목표의 달성은 농업환경, 특히 지역별 농업기후자원의 특성을 파악하여 효과적으로 이용하는 것이 바탕을 이루어야 한다. 특히 오늘의 현실은 국제무역 질서의 개편에 따른 농산물의 경쟁력 제고를 위한 벼 재배의 생력화가 큰 과제로 주어졌다. 벼 생산비 절감을 위한 생력재배법의 확립은 농산물 수입개방에 대응하여 반드시 이루어야 할 과업이다. 따라서 벼농사의 생력화를 위한 대안으로 종래의 이앙재배가 아닌 직파재배를 선택하게 되었다. 직파재배는 본 논에 바로 볍씨를 뿌리므로 이앙재배의 육묘 기간으로 볼 수 있는 약 40일간, 또는 어린모와 중묘를 포함하는 기계이앙의 육묘기간인 7~30일 동안은 본 논에서 보온조치 없이 대기 기상의 지배를 받는 것이 이앙재배와 다르다. 따라서 직파재배에서는 먼저 지역별 기상조건의 검토 단계를 반드시 거쳐야만 안전재배의 바탕을 마련할 수 있을 것이다. 이러한 직파재배법 중에서도 현실적으로, 어느 정도 재배법이 설정되어 있는 것은 건답직파재배이다. 따라서 이를 대상으로 벼 생육을 지배하는 기상환경의 주요 지표요소인 기온을 중심으로 하여 지역별 파종시기를 결정하였다. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1. 벼 건답직파재배 파종시기 결정의 기준 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
벼 건답직파재배에서 파종기 결정을 위하여 일평균기온을 적용할 때, 사용자 또는 계산방법에 따라 기준온도 설정에 일평균기온 10℃, 13℃, 14℃와 15℃ 등 여러 가지가 혼용되고 있다. 여기서는 파종 후 출아기간은 상당히 길어지나 달력상으로 보아 가장 이른 시기에 출아가 가능한 "출아조한 파종기"의 기준 온도는 일평균기온 10℃의 출현시기로 결정하였다. 한편, 안전생육 기간도 넉넉하게 확보하면서 파종 후 20일 이내에 출아될 수 있는 "파종조한기"의 기준온도에 대하여는 일평균기온 13℃의 평균과 80% 확률(20년간)의 출현시기를 조사하였다. 또한, 가장 알맞는 시기에 출수되는 "파종적기"범위는 호적출수기를 중심으로 소요적산기온의 확보 시기로 결정하였다. 끝으로 평년작의 70~90% 범위의 수량 생산이 가능한 "파종만한기" 범위는 등숙만한 출수기를 중심으로 소요적산기온의 확보시기로 결정하였다. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2. 지역별 벼 건답직파재배의 파종시기 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
가. 출아조한 파종기 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
표 1에서 실제로 벼를 재배하고 있는 지역에서의 ’출아조한 파종기’의 지역별 분포는 인제(2), 제천(4), 보은(6), 인천(30), 서산(32), 온양(34), 군산(35) 등의 지역이 4월 12~14일로서 충무(45), 여수(46), 거제(48), 남해(49)의 3월 30일보다 약 13일정도 늦은 시기이다. 한편 1996 벼 농사기술개선과제토의 내용중 이 시기부터 파종하는 것으로 개선책을 제시한 지역도 있으나 사실, 이 시기의 파종은 저온발아성, 종자 부패 등 작물학적 검토가 충분히 검토되어야 한다. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
나. 파종조한기 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
한편, 출아조한 파종기 이어서 ’파종조한기’를 보면 인제(2), 홍천(3), 보은(6), 임실(7), 양평(10), 서산(32) 및 속초(50)의 지역은 4월 27일이며 가장 일찍 나타나는 남부의 부산(44), 남해(49)지역은 4월 12일로서 북부의 인제(2) 등의 지역보다는 약 15일 일찍 나타나고 있어, 우리나라의 북부와 남부지역간에는 파종이 시작되는 시기가 기후조건으로 보아 다를 수밖에 없다. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
다. 파종적기 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
출수적기를 고려한 ’파종적기’는 지역별로 유효기준온도의 출현시기와 품종별 소요적산기온이 확보되는 시기를 고려하여 그 범위를 결정하였다. 품종별 파종적기의 범위는 일평균기온 13℃가 80% 확률로 출현되는 시기로부터 호적출수기를 기점으로 일평균기온을 역산한 소요적산기온을 확보하는 시기까지의 범위이며 조생종(오대벼 기준)의 소요적산기온은 1,800℃, 중생종(화성벼 기준)은 2,300℃, 그리고 중만생종(추청벼 기준)은 2,500℃를 기준하였다. 조생종에서 보면 북부의 인제(2)지역은 소요적산기온을 확보하는 시기인 4월 27일이 일평균기온 13℃의 80% 확률 출현시기보다 일찍 나타나고 있어 5월 4일 이전에 파종적기가 되는 것으로 판단되며 중북부의 수원(31)은 5월 2~24일이며, 중부의 대전(15)은 5월 1~30일이며, 남부의 밀양(28)은 4월 22일~6월 2일까지였다. 중생종(화성벼 기준)의 경우 인제(2)지역은 그 시기가 파종조한기보다 이른시기에 나타나서 중생종 재배가 불가능한 것으로 분석되었고, 중북부의 수원(31)은 5월 2일~6일의 범위이고, 중부의 대전(15)은 5월 1~14일이며, 남부의 밀양(28)은 4월 22일~5월 17일까지 였다. 중만생종(추정벼 기준)의 경우 인제(2) 지역은 중생종과 같은 조건으로 중만생종의 재배가 불가능하며, 중북부의 수원(31) 지역에서도 중만생종의 소요적산기온 확보시기가 파종조한기 보다 이른 시기에 출현되어 중만생종의 재배가 기후조건면에서 부적합한 것으로 판단된다. 중부의 대전(15)은 5월 1일부터~2일 범위로 나타나 그 기간이 극히 짧지만 남부의 밀양(28)지역은 4월 22일~5월 5일까지로 여유가 있다. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
라. 파종 만한기 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
등숙만한을 고려한 파종만한기를 기후조건에서 결정하는 경우 지역별로 평년작의 70~90% 범위의 수량을 확보할 수 있는 등숙만한출수기를 설정하고, 그 출수기를 기점으로 일평균기온을 역산한 품종별 소요적산기온을 확보할 수 있는 시기를 찾아서 파종만한기 범위를 결정하였다. 조생종의 경우는 품종별 연차간의 소요적산기온의 표준편차 200℃를 더한 2,000℃를 확보하는 시기로부터 1,800℃를 확보하는 시기까지로서 북부의 인제(2)지역은 5월 16일부터 5월 28일까지이고, 중북부의 수원(31)은 6월 5~15일, 중부의 대전(15)은 6월 11일~20일, 남부의 밀양(28)은 6월 16~25일의 범위로 판명되었다. 중생종의 파종만한기도 조생종의 적산기온에 분석 방법과 같으나 그 설정요소 적산기온을 2,500℃부터 2,300℃를 확보하는 시기까지로 하였는데, 북부의 인제(2)지역은 중생종재배가 불가능하여 분석 대상에서 제외하였고, 중북부의 수원(31)은 5월 8일~20일까지이며, 중부의 대전(15)은 5월 16~26일, 남부의 밀양(28)은 5월 22~6월 1일 범위였다. 중만생종의 파종만한기도 조생종이나 중생종과 같은 시기로부터 2,500℃를 확보하는 시기까지로 하였고, 북부의 인제(2)와 중북부의 수원(31)지역은 중만생종 재배가 부적합하므로 분석에서 제외하였고. 중부의 대전(15)은 5월 4일~16일, 남부의 밀양(28)은 5월 11~22일의 범위로 판명되었다. 이상은 기온의 적용범위 내에서 지역별 강우 및 수리관개 등의 현지 사정에 따라 출아조한파종기, 파종조한기, 파종적기 및 파종만한기 등을 활용할 수 있도록 건답직파재배의 파종기 결정에 꼭 필요한 자료이다. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
표 1. 유효기온 출현시기에 따른 벼건답직파재배의 지역별 파종기
주) 조생종 지대 Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ, Ⅴ, Ⅵ, XVII, XVIII지대 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3. 지역별 파종시기 결정의 주의점 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
손이앙 및 기계이앙재배는 보온 절충 못자리나 하우스 등의 보온시설 내에서 육묘를 하고 있어. 파종 당시의 약간의 저온에서도 큰 문제는 없으나 직파재배는 볍씨를 직접 본 논에 파종하므로 달력상으로 파종시기를 결정하는 것보다는 파종이 가능한 유효기온이 경과되고 있는 시기인지를 파악하여 그 기온에 맞추어 파종시기를 결정하는 주의가 요망된다. 또한, 파종이 가능한 유효기온을 일평균기온으로 판단하는 경우 그 기온이 확보되었다고 볼 수 있으므로 파종시기 무렵의 일평균기온 경과를 필히 관심있게 알아보는 것을 요망한다. 따라서 지역별 일기예보를 이용하여 적기에 파종할 수 있는 과학 영농의 생활화가 성공적인 벼 직파재배의 기초 단계이다. |
농업기후 조건에 따른 과수별 안전재배 지대구분 | |||||||||||||||||||||||||||||||
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기관 : 호남농업연구소 | ||||||||||||||||||||||||||||||
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성명 : 최돈향 | ||||||||||||||||||||||||||||||
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전화 : 063-582-1201 | ||||||||||||||||||||||||||||||
과수는 영년생으로 과수원 조성에 앞서 입지 환경을 고려한 과종과 적품종의 선택이 최우선 과제가 되며, 재배관리 기술도 그 지역의 기후 조건과 조화를 이루어야 하기 때문에 농업기상의 중요성이 1년생 작물보다 월등히 큼을 알아야 한다. 따라서 과수재배의 기상재해 대책수립을 목적으로 동해온도 출현과 상해 위험지 판정 등을 중심으로 과수별 안전재배 지대를 구분하였다. | |||||||||||||||||||||||||||||||
1. 과수 안전재배지대 구분의 요소 | |||||||||||||||||||||||||||||||
우리나라 주요 과수인 사과, 배, 복숭아 및 포도의 과수별 동해출현기준 설정에는 대체로 일정한 기준 이하의 최저극 기온의 출현 여부와 출현 빈도가 적용된다. 사과에서의 동해출현 최저극기온은 -28℃, 배에서는 -20℃, 복숭아에서는 -18℃로 설정하였다. 포도에서는 켐벨얼리의 경우 -25℃, 타노레드는 -20℃ 그리고 거봉은 -15℃로 기준을 설정하였다. 상해 위험지 판정의 기준 설정에서는 상해위험지수를 산출하였다. 지역별 평균만개기(월일)와 평균만상일(월일)을 비교하여 얻은 값으로 표시 [상해위험지수=평균만개기(월일)-평균만상일(월일)] 하였다. 따라서 상해위험 지수가 0보다 작을 때, 즉 만개기 이후에 만상일이 오는 경우에는 매우 위험하고, 만개기와 만상일이 일치(상해위험지수의 값이 0)되거나 만개기 5일전까지의 만상일인 경우(상해위험지수의 값이 +5)도 위험이 따르는 것으로 설정하였다. 이러한 지대구분 요소로 사과, 배, 복숭아 및 포도에 대하여 분석한 바 있으나, 제한된 지면의 조건에 따라서 사과의 재배지대구분을 중심으로 설명한다. | |||||||||||||||||||||||||||||||
2. 농업기후 조건에 따른 과수 안전 재배지대 구분 | |||||||||||||||||||||||||||||||
사과나무는 연 평균기온이 8~11℃가 되는 비교적 냉량한 기후에 알맞는 온대과수이며, 생태적으로는 낙엽수림대의 과수이다. 사과의 안전재배 지대는 앞의 지대구분 요소에서의 설명과 같이 겨울 동안의 최저극기온 -28℃의 출현이 경제재배의 북쪽한계선 결정에 크게 관여하므로 우선 이 기준온도의 출현지역과 그 출현 빈도를 분석하고자 한다. 그림 1에서 보면 대체로 4개 지대로 구분되며, I지대가 동해위험성이 가장 크며 II와 III지대에는 위험성이 있으나 Ⅳ지대는 동해에 대하여 안전하다고 볼 수 있지만 남부의 해안을 중심으로 일부지역에서는 생육기간중의 고온과 강수량이 많아 기후적인면에서 더욱 분석이 요망된다. | |||||||||||||||||||||||||||||||
그림 1. 사과의 동해출현 지역 구분 | |||||||||||||||||||||||||||||||
그러나 이러한 기준의 기후 값은 대체로 평지에 위치한 기상관측 지점의 자료이므로 표고등을 고려하면, 기온의 절대값이 달라지므로 최저극기온 -28℃를 기준으로 표고별 그 변이 정도를 분석할 필요가 있다. 그 분석 결과를 보면 표1과 같다. | |||||||||||||||||||||||||||||||
표 1. 사과 동해출현 온도별 표고차에 따른 기온체감기온 분포 | |||||||||||||||||||||||||||||||
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표 1은 사과 동해 출현 온도의 표고에 따른 기온 체감기온 분포를 나타낸 것으로, 최저극기온이 동해 출현온도인 -28℃보다 높은 지역에서도 기상 관측지점보다 상대적으로 높은 표고에서 어느 정도의 동해 온도가 출현되는지를 보여 주고 있으며, 일례로 -24℃인 지역을 보면 표고차이가 300m이상이 되면 동해 온도가 출현됨을 알 수 있다. 한편, 상해위험지수로 상해위험 지역의 분포를 보면 (그림 2)여주, 횡성 및 원성 등의 지역은 0~5로서 아주 심한 지역이며, 5~10의 지역도 상해 위험의 가능성이 많으며 그 밖의 지역에서도 해에 따라서 이상저온 현상과 특이 지형요인으로 자주 피해가 나타나기도 한다. | |||||||||||||||||||||||||||||||
3. 과수별 안전재배지대 구분의 활용상 주의점 | |||||||||||||||||||||||||||||||
과수는 영년 생작물로 과원을 조성한 후 적어도 결과 연령까지는 4~7년이 걸린다고 한다. 과원의 조성의 적지 선택 조건이 기후, 토양, 지형 및 사회적 여건 등을 면밀히 검토하여야 하며 그 중에서도 기후조건은 필수적이다. 따라서 겨울의 최적극기온에 의한 동해지대 구분은 경제 재배의 한계선 결정으로 중요하며, 상해 위험지수에 의한 상해 위험지대 구분은 과실의 형태 및 품질 등과 직결되어 있으므로 단순히 과실생산의 가능여부에 앞서 철저히 지켜져야 한다. 또한 과수재배는 국지기후와 미기후에 큰 영향을 받고 있어 안전재배 지대라고 하더라도 지역에 따른 표고(표 1)와 항상 찬공기가 흘러 상해를 입게되는 상도 및 냉기호 형성 등을 평소 늘 관찰하는 과학 영농의 지혜가 중요하다. | |||||||||||||||||||||||||||||||
그림 2. 사과의 지역별 상해 위험 지수 분포 | |||||||||||||||||||||||||||||||
과수별 만개기 예측식 설정 | |||||||||||||||||
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기관 : 작물과학원 | ||||||||||||||||
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성명 : 최돈향 | ||||||||||||||||
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전화 : 031-290-6860 | ||||||||||||||||
작물의 생산량과 품질은 그 작물의 적지에 재배될 때 다수 양질로 나타나며, 이러한 다수양질은 1차적으로 여러 환경 중에서도 기후 환경에 크게 지배되고 있다. 더구나 최근의 세계적 농업 생산의 추세는 양적 생산보다 질적 우수성이, 그리고 노동력 생력화가 절실히 요구되고 있기 때문에 재배 적지의 기후 환경을 과학영농 측면에서 분석할 필요성이 있으며, 그 분석한 결과를 적절히 이용하여야 한다. 주요과수의 생육단계 예측 기술개발은 모든 농작물의 재배에서와 같이 이러한 기후 조건에 의하여 생육 단계를 예측할 수 있다면 예측에 따라서 미리부터 영농준비는 물론 농작업 실시의 적기판단, 과실 생산시기의 조기예측 등에서 중요한 의의를 가질 수도 있다. 여기서는 생육단계 중에서 만개기 예측식에 대하여 설명하고자 하며 사과, 배, 복숭아, 포도, 유자 및 감귤에 대하여 분석한 바 있으나, 제한된 지면의 조건에 따라 사과의 만개기 예측식을 중심으로 설명한다. | |||||||||||||||||
1. 과수별 만개기 예측식 설정 방법 | |||||||||||||||||
과수의 생육단계 예측식 설정은 크게 보아 다음과 같은 4단계로 설명할 수 있다. 첫 과정은 가설 설정이다. 일정한 생육기간 내에서 기온이 높아지면 예측하고자 하는 생육단계에 도달하는 기간이 짧아진다는 가장 기본적인 생태이론을 기초로 하여, 과수별 이런 기온반응을 분석하면 기온을 함수로 하여 만개기를 예측할 수 있다는 가설이 설정될 수 있다. 두 번째 과정은, 예측에 적용하고자 하는 기준온도 설정이다. 과수에서는 대체로 발아기 무렵 일평균기온을 적용하는 경우가 많으며 과수에 따라서 5∼10℃가 적용되고 있다. 사과, 배, 복숭아, 포도는 식물기간의 온도인 일평균기온 5℃를 적용하였고, 유자와 감귤은 일평균기온 10℃를 적용하였다. 세 번째 과정은 기온을 함수로 하는 만개기까지의 기온반응식을 결정하여야 한다. 기준온도 출현일부터 만개기까지의 일수와의 관계식이 1차식이냐 지수함수식이냐에 따라서 만개기 예측식의 모형이 설정된다. 여기서는 사과 후지 품종에 대한 기준온도 출현시기부터 만개기까지의 평균기온과 만개일수와의 관계식을 본 것으로 1972∼1985년까지의 수원, 춘천, 칠곡, 예산, 청주, 나주에서 조사한 값(총 29개 지역조사)에 의하면 사과 후지 품종은 직선 관계식(y=96.50-4.50×t)이 성립되고 있음을 알 수 있었다. 따라서 사과 후지 품종의 만개기 예측식은 직선 모형식으로 예측될 수 있다. 네 번째 과정은 위와 같은 과정으로 설정된 만개기 예측식의 현지 적용성 검증 단계를 거쳐야 만개기 예측식 설정의 전 과정이 이루어졌다고 볼 수 있다. | |||||||||||||||||
2. 과수별 만개기 예측식 설정 | |||||||||||||||||
과수별 만개기 예측에서, 기준온도 출현부터 만개기에 다가가는 발육속도(Development Rate DVR )와 그 속도를 적산한 발육단계(Development Stage DVS)를 구하여 예측하는 방법을 설정하였다. 과수별 품종별 DVR과 DVS를 구하기 위해서는 발아기준온도 출현일 부터 만개기 까지의 평균기온과 만개일수와의 관계식을 설정하는 과정을 거쳐야한다. 그 결과 사과 후티와 쓰가루 만개기 예측의 기온 반응식이 직선 함수식으로 설정되고 있어 발육속도(DVR)는 (1)식에 의하여, 발육단계(DVS)는 (2)식에 의하여 구할 수 있다. 발육속도 DVRi={1/A+B×t)}×100 ―――――(1)
따라서 사과의 후지와 쓰가루에 대한 식(1)과 (2)에 각각의 상수를 대입하여 만개기 예측식을 보면 다음과 같다. ○ 후지
○ 쓰가루
위의 식에서 기온의 적용 범위를 보면 일평균기온(t)이 5℃ 이하이면 DVR=0이고, 일평균기온(t)이 20.5℃와 같거나 높으면 후지의 경우는 DVR=29.85, 쓰가루의 경우는 DVR=36.36으로 같은 기온 반응의 값을 갖게 되고, DVS≒100이 되면 만개기로 판단할 수 있게 정의 되었다. | |||||||||||||||||
3. 만개기 예측식의 현지 적용성 검증 | |||||||||||||||||
과수별 만개기 예측식을 ’1996년 기온 경과에 적용(수원지역)하여 보면 사과의 후지 품종은 조사 만개기 5월 8일과 예측 만개기가 5월 7일로서 거의 일치되었다. 한편 다른 과수의 예측식을 적용한 결과 배의 신고 품종도 5월 2일로서 일치되었으며, 복숭아의 창방조생 품종은 약 2일 차이, 그리고 포도의 켐벨얼리 품종도 약 2일간의 차이를 보여 위의 과정으로 설정된 만개기 예측식은 현지 적용성이 상당히 높다고 볼 수 있다. 사과(후지품종)의 발육속도(DVR)와 발육단계(DVS)를 이용한 만개기 예측의 과정은 표 1과 같다. | |||||||||||||||||
표 1. | 1996년 수원 지역의 일평균기온 경과와 DVR, DVS에 의한 사과 후지품종 만개기예측 (조사만개기 : 1996. 5. 8) | ||||||||||||||||
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4. 과수별 만개기 예측식 설정과 예측식 사용의 주의점 | |||||||||||||||||
만개기 예측식의 모형은 관여 기상요인의 많고 적음에 따라서 다르다. 또한 기온 요인과 만개기까지의 일수와의 기온반응 관계가 1차식이냐에 따라 다를 수가 있는데, 이것을 결정하려면 기상 관측이 가능한 지역에서 정확하게 조사 된 지역별 개화기 관측 자료 (첫 개화, 개화시, 만개기 등)가 최소한 10개년 정도 필요하다. 과수는 영년생 작물로서, 1년생 작물의 정밀한 시험의 처리와는 성질이 달라서 조사 값이 국지기후 및 년차간에 따라서 변이의 정도가 대단히 크기 때문이다. 또한 만개기의 결정시기도 관측 조사자에 따라 몇 일씩 달라질 수 있는 특성을 가지고 있다. 이러한 이유에서 설정된 만개기 예측식으로 예측된 만개기와 조사 만개기와는 필연적으로 약간의 차이가 있게 됨을 알고 있어야 한다. 기온은 과수 생육반응의 가장 중요한 요소이며, 기온에 의한 생육단계의 예측은 재배 관리의 가장 기초적이고 중요한 기술 정보이다. 이러한 기술정보는 상해위험지 판정, 재배지대 구분, 농작업의 적기 판단등 영농상의 사전 계획 수립에 활용될 수 있고, 기상정보의 입수가 가능하면 남·북한 통일을 대비한 북한 지역의 확대 적용도 가능하다. 그리고 예측의 정확도를 높이려면 지역별 정규 관측시설에 의한 정밀하게 조사 관측되어 정리된 농업기상정보의 이용이 중요하다. |
기후변화에 따른 농업생산·생태계 변화 | |||||||||
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기관 : 농업과학기술원 | ||||||||
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성명 : 이양수 | ||||||||
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전화 : 031-290-0238 | ||||||||
1. 농업생태계의 군집 변동 | |||||||||
가. 잡초 | |||||||||
기후변화로 나타나는 중요한 현상 가운데 하나는 외래식물의 침입이다. 침입식물은 그 식물의 먹이연쇄에 있는 병원균과 벌레가 없는 새로운 장소를 차지하면 원래 그 자리에 있던 식물은 새로운 이웃에 대한 진화적 적응력 부족으로 도태될 수 있다. 외래종의 침입은 종의 다양성이나 세계화를 위해 좋지 않느냐고 반문할 수도 있지만, 장기적으로 보면 그 반대이다. 외래종은 토착종을 몰아내고 멸종까지 몰고 간다. 외래종의 침입속도는 현재도 매우 빠른 편인데, 기후변화는 이를 더욱 부추길 것이다. 농업생태계에 아열대 또는 열대잡초가 침입하거나, 토착잡초 가운데 월동이 가능한 것들이 생기고 또 숙근류의 상당수가 월동이 가능해지면, 잡초방제는 지금보다 훨씬 복잡하고 어려워질 것이다(임, 1992). 새로 나타난 식생과 먹이연쇄관계가 없는 곤충과 동물이 사라지면 생태계는 교란에서 벗어날 수가 없다. 온난화가 주도하는 기후변화는 어느 시간과 공간에 머물지 않고 계속 가속도로 진행하기 때문에 두려운 것이다. | |||||||||
나. 해충과 병 | |||||||||
날씨가 따뜻하면 곤충들은 더 빨리 자라고, 더욱 자주 그리고 여러 번 번식하고, 더 일찍 이동한다. 따라서 온난화가 되면 온대지방에서는 지금의 해충피해보다 훨씬 다양하고, 빈번하며, 규모도 큰 피해를 입을 수 있다. 벼에서는 벼멸구, 애멸구 따위가 월동하게 된다면 비래해충과 토착해충의 양면성을 지니게 되어 한동안 극성스러울 것이다. 그러나 한편 비래해충이 매년 발생하는 토착해충이 된다면 그에 대응하는 천적의 밀도가 높아질 것이라는 기대를 가질 수 있을 것이다. 또 이화명나방은 열대지방에서처럼 발생주기가 사라지고 벼 재배기간에는 언제나 발생하는 해충이 될 수도 있다. 진딧물류는 월동태가 사라지고 연중 발생할 것이다. 모든 해충은 또한 작부체계의 변화를 따라 종과 생태가 달라질 것이다. 북아메리카에 서식하는 나비(earths checkerspot butterfly)는 지난 한 세기에 걸쳐 서식지가 150km나 북상하였는데, 그 원인은 기온이 0.6℃ 상승하였기 때문이라고 밝혀진 바 있다(Nature, 1995). 해충도 그들의 번식과 서식을 막았던 기온의 벽이 이동하는 대로 그 뒤를 따라간다. 외래 침입곤충의 새로운 서식지 점유속도는 보통 1년에 2km가 넘는데 100km를 넘는 경우도 있다. 이것은 지구온난화에 대한 예비적응인지도 모른다(Sutherst et al., 1995). 병원균은 곤충이 옮기는 것이 많다. 끝동매미충이 옮기는 벼오갈병과 같은 바이러스병은 온난화로 더욱 북상할 것이다. 특히 우리나라에서 문제가 되는 벼줄무늬잎마름병, 벼검은줄무늬잎마름병, 오갈병은 말할 것도 없고, 열대성 바이러스병인 퉁구로, 그래시서턴트 같은 것들이 남부지방부터 자리잡을 수 있다. 이미 벼줄무늬잎마름병은 남부지방에서 서해안을 따라 강화까지 북상한 사실이 2001년도에 확인되었다. 이러한 사실도 온난화가 원인일 것이라는 추측을 가능하게 한다. | |||||||||
2. 작물재배 | |||||||||
가. 벼 | |||||||||
열대작물인 벼는 온도가 높아지면 재배가능 지역은 확대되겠지만, 현재 곡창지대의 소출이 늘어날 것이라는 보장은 없다. 온난화 기후에도 현재의 수량을 유지하거나 더욱 안전한 생산을 도모하려면 상당한 대응기술이 적용되어야 할 것이다. 작물재배기간이 25일~57일 늘어남에 따라 조생종 재배지대는 중생종 재배지대로, 중생종 재배지대는 만생종 재배지대로 바뀔 것이고, 현재 한계지대 너머에 있는 고랭지에도 조생종 벼 재배를 시도할 것이다. 재배양식은 온도 면에서는 여유가 생겨 이앙재배에서 직파재배로 전환하는 것을 제한하던 요인 가운데 하나가 완화될 것이다. 온도 상승에 따른 쌀의 소출은 현재의 재배시기를 고수하면 등숙기간의 고온 때문에 20~30% 감수될 것이지만, 등숙에 알맞게 재배시기를 옮기면 약 18%의 증수가 가능할 것이라고 추정한 바 있다(윤, 1990). 벼의 재배시기는 그 지역에서 알맞은 출수기를 중심으로 결정한다. 출수기는 품종, 작부체계, 재배양식 등의 채택에서 맨 먼저 고려하는 대상형질이다. 온대 벼농사에서 출수기는 등숙기간을 결정하고, 등숙기간의 경과온도는 쌀의 소출과 품질을 결정한다. 자포니카 벼에 알맞은 등숙기간(출수 후 40일)의 일평균기온은 21.5℃이지만(농촌진흥청, 1981), 대체로 우리나라에서 알맞은 등숙온도는 21~23℃로 보고 있다. 21~23℃를 알맞은 등숙온도로 보면, 평년(1961~1990)의 알맞은 출수기의 시작은 인제의 7월 28일부터 목포와 여수의 8월 20일까지 24일의 차이를 두고 분포하고, 출수기가 끝나야하는 마지막 날은 인제의 8월 9일부터 목포와 여수의 9월 1일까지 23일의 차이로 분포한다. 지역별로 알맞은 출수기의 지속기간은 평균 12일이다. 여기에 지구온난화로 온도가 상승한다면 알맞은 출수기간은 현재보다 일찍 시작되어 늦게 끝날 것이다. 실제로 고온으로 경과된 1998년에는 알맞은 출수기의 시작이 평년보다 8일 일찍 나타나서 마지막 알맞은 출수기는 5~17일 늦게까지 지속되는 현상을 보였다(윤 등, 2001). 따라서 지구온난화가 1998년과 같은 경향으로 나타난다면 벼농사에서는 안정생산과 품질향상을 위하여 농업기상, 재배법, 품종육성의 방향전환이 요구된다. 한편, 자포니카 품종 가운데 25℃이상의 고온에서도 입중이 떨어지지 않는 대안벼, 동안벼, 니혼바레, 기누히카리와 같은 품종이 2000년 한일공동연구(한국 농과원/일본 농환연) 일본포장시험에서 발견되었다. 따라서 이러한 특성은 등숙기간의 고온으로 인한 수량의 불안정에 대한 돌파구가 될지 모른다. 일본에서 자포니카 벼 품종 Akitakomachi의 군락에 대기 이산화탄소 농도보다 200ppm을 더 불어넣어 재배하는 Rice FACE (free-air CO2 enrichment) 시험(Kobayashi et al., 1999)에서 출수기 건물중이 대조구보다 이삭은 33%, 줄기와 엽초는 24%, 엽신은 6%, 뿌리는 13%가 증가되었고, 이삭수는 10-12% 증가되는 결과를 얻었다. 수량에 관한 결과는 없지만 이산화탄소 농도 증가는 작물의 바이오매스 생산을 높이는 것은 사실로 증명되었지만, 이어서 온도 상승의 영향이 검토되어야 할 것이다. | |||||||||
나. 맥류 | |||||||||
맥류는 재배기간의 혹한피해를 피하여 재배적지를 선정해왔으나 현재는 동해안의 동해와 영덕을 시점으로 남해안의 사천, 보성을 거쳐 서해안의 영광, 군산까지 보리를 재배하고 있고, 내륙에서는 거의 재배하지 않는다. 그 이유는 해안은 겨울에 내륙보다 덜 춥고 보리의 등숙기간에 온도가 내륙보다 낮아 입중이 무겁게 여물기 때문이다. | |||||||||
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그림 1. 1987~1999년간 1월 평균기온으로 구분한 겨울보리(겉보리, 쌀보리)에 대한 농업기후대 변화(심 등, 2000) | |||||||||
1987년 이후 2000년까지 혹한기 기온이 1.5℃~2.5℃ 상승한 ‘춥지 않은 겨울’ 현상이 계속됨에 따라 가을보리 재배한계선의 재조정을 조심스럽게 시도한바 있다(심 등, 2000). 가을보리는 일반적으로 1월 평균기온을 기준으로 하여 겉보리 -4℃, 쌀보리 -3℃, 맥주보리 0℃ 이상 지역에서 재배가 가능한 것으로 보고 있다. 1987년부터 1999년까지 1월 평균기온의 분포로 가을보리 재배지역을 다시 구분한 결과는 그림 1과 같이 종전보다 북상한 것을 알 수 있다. 이와 같이 온난화가 되면 맥류재배적지는 해안을 따라 북상할 전망이다. 그러나 농작업을 어렵게 하는 파종기와 수확기의 강우현상에 대해서는 고려된 바가 없다. 밀에 FACE(개방대기 CO2 증가) 처리를 한 결과 대조구보다 밤에 군락의 온도가 0.6-1.0℃ 상승하여 이슬지속기간이 30% 줄어들었고, 출수기는 4일 앞당겨졌으며, 낮에는 CO2 농도 증가로 식물체의 조직 온도가 상승하여 부분적으로 기공이 닫히고, 증산량이 줄어든 결과를 보였는데, 작물생산 면에서 이에 대한 평가가 이루어져야 할 것이다. | |||||||||
다. 채소 | |||||||||
호냉성 채소는 온도가 높아지면 재배적지를 찾아 이동할 수밖에 없다. 재배에 알맞은 온도를 따라 봄채소는 지금보다 일찍 가꾸어야 하고, 가을채소는 늦게 가꾸어야 할 것이다. 그러나 높은 온도를 요구하는 과채류는 현재보다 유리할 것이지만, 고온으로 인한 딸기의 화아분화 장해는 극복하여야할 것이다. 한편 양파, 파, 상추와 같은 채소는 고온이 화아분화를 유도하여 문제를 일으킬 수 있다. 시설채소재배에는 연료가 덜 소모될 것이라고 기대하지만, 겨울철 일조부족으로 그 반대효과가 있을지도 모른다. 겨울철 온도 상승은 일조부족을 초래하는 것이 우리나라 기후의 특징인 만큼 채소의 소모도장으로 채소 생산량이 줄어드는 경우도 염두에 두어야 할 것이다. 온난화는 시설채소의 재배면적을 줄이는 데 기여할 수도 있을 것이다. | |||||||||
라. 과수 | |||||||||
사과가 자발휴면에 요구되는 온도는 7℃이하로서 0.6-4.4℃가 알맞다고 알려졌는데, 휴면타파에 요구되는 저온기간은 1,400시간이다(농업기술연구소, 1990). 이 조건에 만족할 수 있는 곳은 연평균기온이 13℃ 이하로서 겨울 온도가 내륙 또는 분지의 특징을 지닌 곳이라야 한다. 온난화가 되면 사과는 더욱 북쪽 아니면 현재의 고랭지로 이동하여야 할 것이다. 3.5℃ 상승의 온난화는 배, 복숭아, 포도, 단감은 재배지역이 확대되어 북상하겠지만 고온으로 부적지가 되는 곳도 있을 것이다. 남부지방의 바람이 적은 곳에는 참다래 재배가 보편화되고, 제주도에는 아열대 과수재배가 가능할 것이다. 현재 평지는 온도가 높아서 과수의 재배 부적지로 되어있는 곳에 한라산처럼 우뚝 솟은 산이 있다면, 표고에 따른 체감온도를 처리온도로 하고, 과수의 종류와 품종을 식재하여 기상관측과 동시에 화아분화, 휴면, 휴면타파 등을 중심으로 재배 가능 여부를 가려내는 시험을 실시한다면 좋은 결과를 얻을 수 있을 것이다. 사과, 배, 복숭아 등 우리나라의 주요과수에 대한 기후변화 적응 시험은 지금부터라도 시작하여야 할 것이다. |
기후변화에 대한 농업생태계 안정화 대응방안 | |||||
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기관 : 농업과학기술원 | ||||
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성명 : 이양수 | ||||
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전화 : 031-290-0293 | ||||
1. 기후변화 대응 | |||||
기후변이(climate variability)와 기후변화(climate change)는 따로따로 나타나는 것이 아니고 뒤섞여 나타나기 때문에 지구온난화가 이 두 현상의 강도를 높이면 농업에 끼치는 영향은 엄청날 것이다. 농업부문에서는 기후변화가 현재와 같은 속도로 천천히 진행되는 데 대해서는, 이미 알게 모르게 이에 대응하였거나 적응된 것이 상당히 있고, 또 요구와 적용에 따른 대응전략을 폭넓게 시도해오고 있는 터이지만, 기후변화가 급격히 진행되는 데 대한 대책은 생각조차 하지 않고 있다. 이런 상황에서, 특별히 농업기상학은 농업현장에서 기후변이와 기후변화에 적응하는 기술을 지도기관과 농가에 보급하는 데 요구되는 기초적인 도움을 마땅히 제공하여야 하는 의무가 있다(Salinger et al. 2000). 농가에서 작물과 품종을 선택하거나 재배법을 채택하는 것은 농경지 사용의 기본계획에 포함된다. 이러한 농경지사용계획은 다른 농가와 비교해서 이익이 높은 작물과 품종을 선택하고 그에 따른 재배법을 채택하는 것인데, 이러한 결정은 기후가 바탕이 되어야 한다는 리카르도의 토지사용이론은 기후변화 조건에서는 더욱 유력하게 작용한다(Polsky et al. 2001). 이 토지사용계획은 규모가 큰 농장에 적용하는 것이 유리하지만, 기후변화에 따른 부정적인 영향을 제거한다는 면에서는 농장의 규모를 따질 필요가 없다. 토지사용계획은 내부적으로는 농부의 기술과 경험의 수준이 작용하고, 외부적으로는 농산물가격, 투입비용, 농업정책, 기후 등의 요인이 작용한다. 외부요인 가운데 유일한 자연요인인 기후가 순조롭지 못하면 연쇄반응을 일으켜 기상재해 극복에 대한 책임소재를 따지게 된다. 지역에 따라서 기후의 연차변이가 큰 지역이 있고 안정된 지역이 있다. 대체로 작물의 주산지는 그 작물에 알맞은 기후의 연차변이가 크지 않은 지역에 형성된다. 그러한 지역에는 기후변화의 진행에도 불구하고 그 지역은 안정된 상태를 보이는 경향이 있다. 예를 들면 1998년과 1999년에 대부분의 지역에서 벼에 알맞은 등숙기간이 평년과 큰 차이를 보였는데, 특별히 경기도 이천은 평년과 비슷하게 경과되었다(윤과 이, 2001). 이러한 기후가 이천 쌀의 특징에 반영될 수 있을 것이다. 국토 전체에 대해서 기후를 바탕으로 하는 리카르도 토지사용이론(Polsky et al., 2001)에 바탕을 둔 토지사용계획은 어느 지역에서나 적용될 수 있는 탄력적이고 지속성 있는 농업체계를 형성하는 데 크게 이바지할 것이다. | |||||
2. 대기 이산화탄소 농도 증가억제 | |||||
농업은 온실가스를 흡수하기도 하고 배출하는 생존산업이다. 녹색식물은 이산화탄소를 흡수하지만, 아산화질소는 질소비료의 시비와 가축의 사육장에서 배출되고, 메탄은 담수재배하는 벼논에서 배출된다. 이 가운데 온실가스의 배출은 농업생태계가 개방체계로 되면서 농업관련 산업을 통한 인간활동의 반영이 두드러져 다른 산업부문과 같이 취급하지 않을 수 없게 되었다. 다행스럽게도 농업에서는 온실가스는 흡수를 촉진하는 방법이나 배출을 줄이는 기술은 모두 생산성을 향상하는 방향이다. 왜냐하면, 작물의 이산화탄소 흡수 고정량이 증가된다는 것은 곧 바이오매스 생산을 높이는 것이며, 토양에서 아산화질소의 배출을 줄이면 탈질을 막아 질소의 시비효율을 높는 것이고, 벼논에서 메탄배출을 줄인다는 것은 곧 생육시기에 따른 간단관개와 효과적인 유기물 시용방법 등의 권장영농기술을 실천하는 것이기 때문이다. 개략적으로 이산화탄소 농도 증가와 관련하여 농업에서 고려할 점을 들어보면(Raddy and Hodges, 2000), ① 이산화탄소 농도 증가는 콩과작물의 대기질소 고정에 유리하게 작용하고, ② 괴근, 괴경, 목본 작물은 이산화탄소를 흡수하여 저장하는 능력이 커 대기 이산화탄소 농도 유지에 기여할 것이며, ③ C3식물은 이산화탄소 농도가 높아지면 광호흡량이 줄어들기 때문에 C4식물보다 생산성 증대 효과가 크게 나타날 것이다. 한편, ④ CAM 식물은 물 이용효율이 높고, 밤에 기공을 열어 높은 농도의 이산화탄소를 흡수하기 때문에 적응력이 커져 분포범위가 확대될 것이다. ⑤ 목초지와 방목지의 초종은 이산화탄소 농도 증가가 천이를 일으켜서, 초종의 구성이 변하며, 짧은 기간 안에 콩과목초가 우점할 것이고, ⑥ 이산화탄소 농도 증가로 화곡류의 수량이 높아진다면 곡실의 품질은 떨어질 것이며, ⑦ 경운정지의 회수를 줄이면 농업생태계의 대기 이산화탄소의 흡수량이 증가될 것이다. 이상은 여러 연구결과를 종합 요약 한 것인데, 농업생태계는 상호의존적이고 자기조직화 과정을 통하여 환경을 만들고 적응하기 때문에 이상의 결과가 들어맞지 않을 수 도 있을 것이다. 따라서 이산화탄소 농도 증가와 온도 상승, 그리고 기상이변의 속출에 대비한 종합적인 농업생태계 관리를 위해서는 대응 영농기술 개발에 앞서 농업연구, 농업행정, 농민이 함께 종래의 생산성 제고의 경쟁의식을 버리고 생태학적 사고로 전환해야 할 것이다. | |||||
3. 농업기후자원 활용 | |||||
리카르도의 토지사용이론에서 기후와 농가의 기후에 대한 감각은 여러 사회경제적인 요인의 작용에 앞선다. 이 이론을 적용할 때 기후자료는 매우 중요하다. 그러나 기후의 변이와 변화가 잦은 시대에는 과거의 기후자료만으로는 충당할 수 없다. 만약 기후자료가 기후변화의 크기를 가늠하는 기준으로만 사용되는 한, 기후자료는 기후자원 활용과 기상재해 경감을 위한 영농계획에 아무런 도움을 주지 못한다. 따라서 적어도 한 작기를 앞두고 예상되는 장기예측이 바람직하다. 그러나 현재로서는 획기적인 장기예보시스템 이용을 기대할 수 없어, 이에 대한 대책을 강구하여야 할 것이다 첫째, 농업기상정보시스템의 구축과 활용을 보편화하여야 할 것이다. 경과기상과 일기예보를 영농에 바로 이용할 수 있게 전자정보시스템을 확충하여 영농현장, 정책, 지도, 연구 각 분야가 시기를 놓치지 않고 이용할 수 있게 하여야 한다. 경과기상은 농업의 전 분야에 걸쳐 현재를 있게 한 조건이기 때문에, 지금 당장 취해야 할 또는 선택하여야 할 조치가 가능하다. 이를 연장하면 전문가시스템으로 발전하게 된다. 둘째, 농업기상장기예보 시스템구축이다. 경과기상을 중요하게 보면 예보의 지혜가 뒤따라온다. 현재 어느 나라를 막론하고 장기예보의 적중률이 높지 않아 기상을 바탕으로 하는 정책에 차질을 빚는 경우가 드물지 않다. 그러나 전자정보의 발달은 앞으로 날씨의 정확한 예측을 가능하게 할 것이다. 기후변화 예측결과는 농업기상재해의 사전 대비에 반영되도록 한다. 셋째, 농업기상연구는 작물의 생육단계별 기상요소의 연차변이를 분석하여 최적기상조건과 이상기상의 출현빈도와 그 지속기간을 파악하고, 날씨의 변동추세를 전망하여 품종육성과 재배법 개선의 기초자료를 제공하여야 할 것이다. | |||||
4. 기상재해 사전대책 | |||||
기상재해 가운데 풍수해는 이벤트현상으로 나타나고, 온도나 일조와 같은 연속변이를 하는 기상요소는 같은 상태의 날씨가 장기간 연속되어 일어난다. 저온해, 고온해, 가뭄, 일조부족 등이 그렇다. 적중률 높은 기상전망은 기상재해의 사전대책을 서두르게 할 것이다. 기후변화는 날씨의 양극화 현상이 특징이라는 것을 이미 기정 사실로 받아들이고 있다. 따라서 빈번하고 강도 높은 집중호우로 인한 홍수에 대비해서는 수문관리에 초점을 맞추어야 할 것이다. 하천의 규모와 홍수조절용 저수시설은 물론, 논둑의 높이까지도 조절하여 기여할 수 있는 방도를 찾아야 할 것이다. 가뭄에 대해서는 먼저 물을 아껴 쓰는 마음가짐을 강조하여야 할 것이다. 어느 해는 가뭄과 건조로 보내는가 하면, 어느 해는 습윤과 일조부족으로 보내야 하는 것이 기후변화의 특징이기 때문에, 가뭄에 닥쳐 물을 아껴 써야 하는 것은 늘 현실로 남는다. 몬순기후의 우리나라에서는 물을 아끼는 습관이 없다. 그 때문에 농업용 관개수도 물 사용료를 내도록 하는 것이 바람직하다. 지하관정에도 양수기를 달아 물의 사용료를 물게 하면 물의 절약과 지하수 오염을 막을 수 있을 것이다. 농가에 빗물저장탱크를 설치하도록 하는 것도 고려할만하다. 저수지를 새로 만들 것이 아니라 이미 설치된 저수지의 준설공사로 저수량을 확보하는데 노력하고, 댐과 같은 규모가 큰 저수시설은 비그늘 지역에 물을 보낼 수 있는 터널 수로를 확보하여 물의 균등한 사용을 도모하도록 하여야 할 것이다. 농작물의 저온 또는 고온, 일조부족 등에 대한 피해는 영농관리 기술에 의존하는 수밖에 없을 터이지만, 이러한 날씨가 예상될 때는 농경지이용계획에 반영하도록 하는 것을 잊어서는 안 될 것이다. | |||||
5. 기후변화에 대응하는 작물의 특성 개선 | |||||
20세기 농업의 특징은 많은 자재를 투입하여 단위 면적당 단위 시간당 더욱 많은 소출을 내고자 하는 증산기술 이라고 볼 수 있다. 작물은 내비성이 높고, 시비량 증가에 따른 증산 효과가 큰 특성을 지닌 품종이 이상형이었다. 이상형 품종은 땅이 기름지고, 비료를 값싸게 구할 수 있고, 농업용수를 알맞게 조절할 수 있는 조건에서 재배되는 것을 전제로 한다. 여기에는 농업기반과 사회경제여건이 이상형 품종의 잠재력을 충분히 발휘하게 한다는 전제조건이 따른다. 이러한 발상은 식량의 절대생산에 목표를 두었기 때문에 생태학적 논리에 근거를 둔 것이 아니었다. 농가가 선호하는 작물의 특성은 어떤 기후에서든지 생태적으로 안정되고, 많은 보조에너지를 투입하지 않고도 생산성이 높고 질적으로 우수한 특성을 지녀야 한다. 1980년대 후반부터 세계적으로 식량생산의 증가추세가 주춤하였다. 그 이유는 잦아진 기상재해를 포함하여, 농가의 농산물 가격지지에 대한 강력한 요구와 정부의 환경보전 정책과 소비자의 농산물에 대한 질적 향상과 같은 사회경제적 가치를 중요하게 여기기 시작한 데 있다. 따라서 영농에서는 맨 먼저 보조에너지(비료, 농약, 연료) 투입을 다시 검토하지 않을 수 없다. (농업과학기술원 환경생태과 이양수 031-290-0293 yangslee@rda.go.kr ). |
기상환경 변화와 가을보리 | |||||
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기관 : 농업과학기술원 농업환경부 | ||||
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성명 : 심교문 | ||||
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전화 : 031-290-0292 | ||||
1. 수량 및 수량구성요소의 변화 | |||||
농촌진흥청 산하 작물과학원의 전작시험포장에서 매년 표준품종으로 공시한 올보리(겉보리) 품종의 지난 27년(1974~2000년) 동안의 평균수량은 헥타르(ha)당 3.71톤(CV 27%)정도로 농림부에서 발표한 지난 30년(1971~2000년) 동안의 전국 겉보리의 평균수량(2.29톤/ha)보다 월등히 많았다. 한편, 최근 14년간(1987~2000년)의 올보리의 평균수량은 헥타르당 4.13톤으로 지난 27년의 평균(3.25톤/ha)보다 헥타르당 0.42톤이 증수되었고, 1987년 이전의 13년(1974~1986년)보다는 헥타르당 무려 0.88톤이 증수되었다. 그 주요한 이유는 단위면적당 수수를 많이 확보한 결과이며(27년 평균대비: ㎡당 67개 증가), 1수입수의 증대(27년 평균대비: 2개 증가)도 수량증가에 다소 기여하였다. 반면에 최근 14년 동안의 올보리 품종의 천립중은 평균(1974~2000년)보다 0.6g정도 가벼워졌고, 1987년 이전의 13년보다는 1g이상 가벼워졌다. 이 기간에 천립중이 가벼워진 주원인은 특별히 많이 확보된 ㎡당 수수에 따른 수량구성요소간의 균형유지효과로 해석된다. 이러한 수량과 수량구성요소의 변화는 재배양식의 개선 및 재배기술의 발전이 원인이 되겠지만, 무엇보다도 최근의 ‘춥지 않은 겨울’ 날씨와 무관하지 않을 것이다. 즉, ‘춥지 않은 겨울’ 과 ‘온화한 이른봄’ 날씨는 가을보리의 생육과 수량에 유리하게 작용하였을 것으로 판단된다. 수량과 수량구성요소의 27년(1974~2000년) 평균대비 연도별 변이를 살펴보면, 전반적으로 수량과 ㎡당 수수는 변이의 폭이 컸고, 1수립수와 천립중은 상대적으로 변이의 폭이 작았다. 수량이 가장 많았던 1995년에는 천립중은 27년 평균보다 낮았지만, 많은 ㎡당 수수와 1수립수가 수량증대에 기여한 것으로 판단되었다. 반면에 수량이 가장 적었던 1980년에는 천립중과 1수입수는 27년 평균보다 높았으나, ㎡당 수수가 너무 적게 확보되어 수량 감소를 초래하였다. 따라서 가을보리의 수량에 가장 크게 기여하는 수량구성요소는 ㎡당 수수로 판단되며, ‘춥지 않은 겨울’ 날씨를 보인 1987년 이후에는 ㎡당 수수가 27년 평균보다 높은 경향을 보이고 있다. 일반적으로 천립중은 다른 수량구성요소보다 가을보리의 수량변화에 적게 기여하였다. 다만 1989년에는 천립중의 증가가 수량의 증가에 크게 영향 주었고, 1999년에는 1수립수의 증가가 수량증가에 크게 기여하였다. 다음으로, 지난 27년간 올보리 품종의 수량이 평균(1974~2000년)보다 헥타르(ha)당 1톤 이상 증가한 연도(1979, 1989, 1993, 1995, 1999년) 중에 수량증가에 기여한 주요 수량구성요소가 다른 연도(1989: 천립중, 1995: 수수와 1수립수, 1999: 1수립수)의 각 생육단계의 지속일수와 생육단계별 주요기상의 변화 및 수량구성요소에 대해 살펴보았을 때, 1995년에는 SⅠ기간(파종기~파종후10일)에 기온이 높게 경과하였으며, 월동전에 파종기부터 생육정지기까지의 기간(SⅠ~SⅡ)이 길었다. 또한, 이 기간의 강수량과 일조시간도 많아 종자의 지상부 출현기간이 짧았고, 발아율도 높아져 월동전에 분얼수가 증가하였고, 짧은 월동기간과 평균보다 긴 분얼기간(SⅣ)으로 ㎡당 수수의 확보가 증가한 것으로 판단된다. 반면에, 1999년에는 유묘기간(SⅡ)이 짧고 월동기간(SⅢ)이 상대적으로 길어서 ㎡당 수수의 확보는 감소하였으나, 평균보다 길었던 SⅣ기간과 이 기간의 적당한 강수량이 1수립수를 증가시켰으며, 1989년에는 등숙기간 동안 낮게 경과한 온도가 천립중을 높였을 것으로 해석된다. 지난 27년 평균보다 헥타르(ha)당 1톤 이상 감소한 연도(1977, 1980년)의 각 생육단계의 지속일수와 생육단계별 주요기상의 변화 및 수량구성요소에 대하여 살펴보면, 1977년과 1980년 모두 출현기간(SⅠ)에 기온이 낮게 경과하였으며, 유묘기간(SⅡ)이 평균보다 짧았다. 또한 춥고 긴 월동기간(SⅢ)은 올보리 품종의 발아율을 낮추고, ㎡당 수수의 확보를 적게 하였다. 그리고 분얼기간(SⅣ)의 이례적으로 많은 강수량은(평균대비 146~172㎜ 증가), 오히려 ㎡당 수수 확보를 방해하여, 수량이 크게 감소된 것으로 판단된다. 우리나라의 경우, 겨울철에 잠재증발산량이 높다는 것은 차가운 시베리아 기단의 영향으로 햇볕이 많고 차가운 날씨가 지속된다는 것을 의미하고, 반면에 작물이 생장하는 계절(봄, 여름, 가을)에는 광합성량의 증가로 작물의 생장이 촉진된다는 것을 의미한다. 본 연구에서도 비슷한 결과가 보였다. 즉, 1977년과 1980년에는 월동기간(SⅢ)에 잠재증발산량이 높았고(평균대비 19~25㎜ 증가), 월동전기간(SⅠ~SⅡ) 및 월동후기간(SⅣ~SⅤ)에는 증발산위가 매우 낮았다. 반면에 수량이 많았던 연도(1989, 1995년)에서는 이와는 반대로 월동기간에는 증발산위가 낮았고(평균대비: 15~27㎜ 감소), 월동전기간과 월동후기간에는 증발산위가 높았다. 27년(1974~2000년)간 수원의 전작시험포장에서 조사한 올보리(겉보리) 품종의 재배적 형질과 수량의 상호관계를 살펴보면, ㎡당 수수와 수량하고는 높은 정의 상관관계(0.616)를 나타낸 반면에, ㎡당 수수와 천립중은 부의 상관관계를 보였다(-0.397). 이는 앞에서도 언급하였는바, 수량구성요소간의 균형유지효과로 판단된다. 또한, ㎡당 수수는 수장과 부의 상관관계(-0.4038)를 나타냈고, 1수입수는 수장과 정의 상관(0.584)을 보였다. 즉, 가을보리의 수량의 증가에 크게 기여하는 재배적 형질은 ㎡당 수수이다. 결론적으로 최근의 가을보리 재배기간의 기상환경의 변화와 수량구성요소의 변화에 비추어 보았을 때, 가을보리의 다수확을 위한 재배에서는 천립중이 다소 가벼워지더라도 단위면적당 수수 증가에 주력하는 것이 유리한 것으로 나타났지만, 질적 형질을 무시하지 않는다면 곡립을 충실하게 하여야할 것이다. 한편, 지난 27년(1974~2000년)간 수원에서 조사한 올보리 품종의 작황성적을 이용하여 수량구성요소를 추정 변수로 하는 다중회귀식으로 수량추정모형을 작성한 결과는 아래 식(1)과 같았다. Y(수량) = 56.87 + 0.40x1 + 2.20x2 - 1.13x3; R2=0.32 ----------------- (1) 여기서, x1은 m2당 수수, x2는 1수입수, x3은 천립중이다. 위의 수량 추정식에서 결정계수가 낮고(R2=0.32), 1수입수와 천립중은 통계적으로 유의하지 않아서 수량 추정식으로는 적당하지 않는 것으로 판단되었다. 다만, 수량구성요소 중에 m2당 수수는 통계적으로 유의하여(95%신뢰도), m2당 수수의 증가가 수량의 증가에 크게 기여하는 것으로 사료된다. | |||||
2. 생육단계별 출현초일과 지속일수의 변화 | |||||
최근 14년(1987~2000년) 동안의 각 생육단계별 출현초일의 변화를 보면, 생육정지기는 늦어졌는데 반하여, 생육재생기와 출수기 및 성숙기는 앞당겨졌다. 특히 생육재생기의 출현초일이 가장 큰 변화를 보여 27년(1974~2000년) 평균보다는 5일, 1987년 이전의 13년(1974~1986년) 평균보다는 11일이나 일렀다. 이는 1987년 이후로 ‘춥지 않은 겨울’ 날씨의 지속으로 겨울기간이 단축되고, 온화한 이른봄의 영향으로 판단된다. 다음으로, 생육단계별 출현초일간의 상호관계를 살펴보면, 생육재생기는 출수기 및 성숙기의 출현초일과 높은 상관관계를 보이고 있다. 즉, 생육재생기의 출현초일이 일찍 나타나면 출수기의 출현초일도 일찍 나타나는 경향(R2=0.6208)을 보였다. 또한 생육재생기와 성숙기의 출현초일(R2=0.4101), 그리고 출수기와 성숙기의 출현초일도 높은 정의 상관(R2=0.6912)을 나타냈다. 이와 같은 결과에 비추어 보았을 때, 앞으로 따뜻한 겨울과 이로 인한 이른봄과 같은 날씨가 계속되면 생육재생기가 앞당겨지고, 이에 따라 출수기도 앞당겨지며, 일러진 출수기에 따른 등숙기간의 평균온도가 낮아져서 등숙기간이 다소 길어지고 하고(夏枯)현상이 늦게 나타나 보리의 곡립이 충실히 여물어 수량이 증대될 것이며, 결과적으로는 성숙기도 다소 단축되어 벼, 콩 등과의 이모작 작부체계에도 유리할 것으로 판단되었다. 올보리 품종의 파종기에서 성숙기까지의 생육일수는 평균(1974~2000년) 247일이었으며, 최근 14년에는 짧아지는 경향이었고, 생육단계별로 지속일수는 뚜렷한 차이를 보였다. 즉, 최근 14년의 올보리의 등숙기간(SⅤ)은 27년 평균 등숙기간과 비슷하였으나, 월동기간(SⅢ)은 상당히 짧아졌다(평균대비: -9일). 반면에, 유묘기간(SⅡ)과 분얼기간(SⅣ)은 길어졌다. 이와 같은 생육단계별 지속일수의 변화는 1987년 이후의 수량과 수수의 증가에 기여하였을 것으로 판단된다. 가을보리의 경우, 일반적으로 출수기가 이르면 등숙기간의 평균온도가 낮아져서 등숙기간이 길어지며, 그 결과 천립중이 증가한다는 보고가 있다. 그러나 본 연구에서는 그 결과가 뚜렷하지는 않았다. | |||||
3. 생육단계별 기상요소와 가을보리 | |||||
올보리 품종의 수량, 수량구성요소 및 생육과 기상요소와의 관계를 피어슨(Peason) 상관계수로 나타내어 보았을 때, 일반적으로 기상요소는 월동전기간(SⅠ~SⅡ)보다는 월동기간을 비롯한 월동후기간(SⅢ~SⅤ)에 가을보리의 생육 및 수량에 영향을 크게 주는 것으로 나타났다. 특히 월동기간(SⅢ)에 가장 큰 영향을 주었다. ㎡당 수수와 수량은 월동기간의 기온(최고, 최저)과 정의 상관관계를 보였지만 일조시간과는 부의 상관관계(-0.43, -0.41)를 보였다. 이 결과는 겨울철의 기온상승에 따른 일조시간의 감소에 관해서 이 등(1995)이 밝힌 연구결과와 일치되었다. 그리고, 분얼기간(SⅣ)의 최고기온과 ㎡당 수수는 부의 관계(-0.43)를 보였는데, 이 기간에서 어느 정도의 저온이 무효분얼의 발생을 억제시킨 결과로 해석된다. 1수입수는 월동기간의 강수량과는 부의 관계를 보였지만(-0.46), 이 기간의 포차와 분얼기간의 증발산위와는 정의 관계를 나타냈다(0.51, 0.45). 또한 분얼기간의 많은 강수량은 수량을 적게(-0.38) 하였고, 등숙기간(SⅤ)의 증발산위는 수량과 정의 상관(0.39)을 보였다. 반면에 수량구성요소 중에 천립중은 생육단계별 기상변화에 가장 작게 영향을 받는 것으로 밝혀졌다. 다음으로 기상요소와 생육상황과의 관계를 살펴보면, 간장은 월동기간의 증발산위와 부의 상관(-0.50)을 보였고, 분얼기간과 등숙기간의 최고기온 및 포차와도 부의 상관을 나타내었다. 반면에 수장은 월동기간의 포차를 비롯하여 분얼기간의 최저기온과 포차 그리고 등숙기간의 최저기온과는 정의 상관을 보였다. 결론적으로, 가을보리는 월동기간을 포함한 그 이후의 생육단계에서 기상요소와 관계가 높았다. |
벼 보온못자리 피복재질에 따른 상내 기온 및 습도변화와 모생육 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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기관 : 농업과학기술원 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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성명 : 이정택 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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전화 : 031-290-0279 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1. 벼 못자리의 기상 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
수원의 평년(1961-1990) 일평균기온과 1999년 일평균기온을 4월 11일부터 6월 9일까지 비교하여 그림. 1에 나타내었다. 평균기온은 4월 13~15일은 1999년이 평년보다 낮았으며, 4월 17일~5월 13일은 평년보다 높았는데, 특히 4월 17~26일은 1999년에는 평년보다 4~5℃ 높았다. 못자리 설치를 끝낸 5월 14~18일, 21~23일의 일평균기온은 평년보다 높아 최고 5℃까지 차이가 있었다. 5월 19일, 20일, 24~29일에는 평년보다 일평균기온이 2~3℃ 낮았다. 그러나 5월 30일 이후부터 6월 9일까지는 평년보다 평균기온이 높았다. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
그림 1. 일평균기온의 평년값과 1999년 값 비교 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
그림2a, 2b는 포차(vapor pressure deficit)를 부직포터널, PE필름터널, 터널 외부에서 맑고, 흐리거나 비오는 날 등 날씨에 따라 3시간 간격으로 측정하여 비교한 것이다.맑은 날 포차(vapor pressure deficit)는 부직포 터널에서 0900시에 약 28hPa이고, PE필름터널, 터널외부는 약 4hPa로 낮았다. 1200시에 부직포터널은 최고 62hPa, 비닐터널은 1500시에 최고 70hPa, 외부는 1500시에 최고 15hPa를 보였다. 2100시에는 터널외부가 8hPa, 부직포터널, PE필름터널이 거의 0hPa을 보였다. 아침에 해가 뜨면서 부직포터널이 PE필름터널 또는 대기보다 일찍 건조한 상태가 되었다. 낮에는 대기보다 부직포터널과 PE필름터널의 내부가 더욱 건조하였고, 야간에는 대기가 터널 내부보다 더 건조하다는 것을 알 수 있다. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
그림 2. 보온못자리 재료별 포차의 시간별 변화(a : 맑은날, b : 흐린날) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
흐리거나 비가 오는 날 낮에는 부직포터널이 PE필름터널 또는 터널외부보다 포차가 컸고, 밤에는 터널외부가 부직포터널, PE필름터널 보다 포차가 크게 나타났다. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3. 피복자재에 따른 못자리내의 기온 특성 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
못자리 재배기간 중 수원기상대에서 측정한 운량, 일사량, 강우량 등을 기준으로 전형적인 맑은 날, 흐리거나 비온 날 각각 7일을 선정하여, 최고, 최저, 평균값을 평균하여 피복자재에 따른 상내 30cm 높이의 기온과 외부의 30cm 높이의 기온을 비교한 것이 표 1이다. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
표 1. 기상조건별 보온못자리 30cm높이에서의 최고, 최저 및 평균온도와 외부기온의 차이(℃) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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이 8.1℃ 높고, 부직포터널에서는 4.0℃ 높게 나타났다. 최저기온은 맑은 날, 흐린 날 구분 없이 외부기온과 차이(0~-0.4℃)가 거의 없었다. 상내 평균기온은 맑은 날 PE필름터널이 외부기온보다 7.1℃, 부직포터널에서는 3.0℃높았고, 흐린 날에는 외부기온보다 PE필름터널이 2.6℃, 부직포터널은 1.1℃ 높았다. 일교차는 맑고, 흐린 날 구분 없이 외부기온, 부직포 터널, 비닐 터널 순으로 커지는 양상을 보였다. 낮 시간에 터널 안에 기온이 올라가는 이유는 터널이 외부의 바람을 차단하여 강제대류(forced convection)가 일어날 수 없고 자유대류(free convection)에 따른 열과 수증기의 난류수송만이 가능하여 제한된 터널 안에 열과 수증기가 축적되기 때문이다(Oke, 1978). 그러나 부직포는 적은 양 이나마 터널 외부와의 강제대류가 일어나 비닐보다 최고기온이 낮게 나타나는 것으로 판단된다. 야간에는 비닐 또는 부직포의 표면을 통해 열이 전도 또는 복사되어 터널 안의 기온이 외부보다 낮아지게 되어있지만, 낮에 축적해둔 지중열류에 의해 터널 안의 기온이 유지된다. 30cm높이의 외부 기온과 보온못자리 상내 5cm 높이의 최고, 최저, 평균기온을 비교한 결과(표 2), 최고기온은 맑은 날 외부기온보다 PE필름터널 5.5℃, 부직포평상 0.6℃, 흐린 날 PE필름터널 2.6℃, 부직포평상 1.3℃ 높았다. 부직포터널은 맑은 날 2.0℃가 외부기온보다 낮았고, 흐린 날은 외부기온과 비슷하였다. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
표 2. 기상조건별 보온 못자리 5cm 높이에서의 최고, 최저 및 평균 온도와 외부기온과의 차이 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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주) 외부기온과의 차이 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
최저기온은 피복자재와 무관하게 외부기온보다 맑은 날에는 4~5℃, 흐린 날에는 3~4℃ 높았다. 평균기온은 맑고, 흐린 날의 구분 없이 외부기온보다 PE필름터널에서 3~4℃, 부직포터널에서 1~2℃, 부직포평상에서 약 2℃ 높았다. 비닐과 부직포 간의 최저기온 편차는 외부기온보다 3.4~5.2℃가 컸다. 맑은 날 최고기온은 PE필름터널에서 외부기온과 편차가 5.5℃이었고, 부직포평상에서는 0.6℃이었다. 부직포터널에서는 외부기온보다 2℃가 낮았다. 맑은 날, 흐린 날에 최고, 최저, 평균기온의 편차는 부직포터널의 최고기온이 2℃ 낮은 것을 제외한 모든 값에서 피복자재와 무관하게 군락내부 온도가 외부의 30cm 기온보다 높았다. 익산426호를 파종 후 3주에 묘소질을 피복자재별로 비교한 결과는 Table 3에서 보는 바와 같다. 엽령은 3.4~3.6엽으로 피복자재에 따른 차이가 거의 없었다. 이 결과는 주간 25℃, 야간 20℃ 조건에서 21일만에 3.2정도의 엽령에 도달하면 초장 및 건물중이 건실하였다는 보고와 같은 경향이다(이등, 1996). | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
표 3. 보온 못자리 피복재료별 21일 묘생육 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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초장은 부직포평상이 27.9cm로 가장 크고, PE필름터널이 가장 작은 20.4cm를 보였다. 모의 건물중은 부직포터널이 33.9 mg/주로 가장 무거웠고, PE필름터널이 가장 작은 24.2mg/주이었다. 모의 충실도(건물중/초장)는 부직포터널이 가장 높은 1.5mg/cm, 부직포평상, PE필름터널이 1.2mg/cm를 나타내었다. 전체적으로 모의 생장은 부직포터널이 부직포평상 또는 PE필름터널보다 충실하였다. |
태양광 반사율을 이용한 벼 군락의 엽면적지수 추정 | |||||||||||||||||||||||||
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기관 : 농업과학기술원 | ||||||||||||||||||||||||
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성명 : 이정택 | ||||||||||||||||||||||||
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전화 : 031-290-0279 | ||||||||||||||||||||||||
1. 비파괴적인 엽면적지수 산출 | |||||||||||||||||||||||||
엽면적 지수의 측정을 일반적으로 식물체의 엽신을 채취하여 엽면적계를 사용하여 단위 면적당 존재하는 잎의 면적을 측정하여 산출하고 있으나, 최근에는 군락구조계 등 기계를 사용하여 비파괴적인 측정과 수학적 모형으로 추정하고 있다. 분광특성을 이용하여 직접 작물체와 접하지 않고 작물체의 생육정보를 유출해 내는등 원격탐사기법으로 식생상태를 모니터링할 수 있는 기초적인 연구도 활발하게 이루어 지고 있다. Pearson 등은 작물의 초장과 엽록소 함량, 엽면적 등 작물군락의 밀도에 관계되는 요인이 가시광영역(visible)과 근적외광영역(near infrared) 파장들의 반사특성과 밀접한 관련이 있다고 보고 이들 반사율을 이용하여 다양한 조합을 만들어 이를 식생지수(vegetation index)라 하였다. 식생지수는 학자들마다 여러 가지 반사파장을 응용하여 식생군락의 밀도와 상관이 높은 것을 밝히는 연구가 이루어지고 있는데 이들 조합의 형태는 대체로 각 파장들의 비율로 나타내는 RVI(Ratio Vegetation Index) 등이다. 벼 군락에서 태양광의 반사특성을 이용하여 엽면적 지수에 따른 반사스펙트럼의 변화와 엽면적 지수를 더욱 더 정확하게 추정할 수 있는 파장대를 구하여 원격탐사 및 식생정보 수집한다. | |||||||||||||||||||||||||
2. 엽면적 지수에 따른 파장별 반사율 | |||||||||||||||||||||||||
출수전 엽면적 지수에 따른 파장별 반사율은 그림 1과 같이 가시광 파장대(400~700nm)에서는 대청벼, 일품벼, 진부벼는 엽면적 지수가 각각 0.87, 0.96, 0.89일 ?? 가장 높은 반사율을 나타냈고, 엽면적 지수가 6.9, 6.4, 6.9일 때 가장 낮은 반사율을 나타내어 엽면적 지수가 증가할수록 반사율은 감소하였다. 가시광 파장대를 청색, 녹색, 적색 파장으로 세분하여 각각의 반사율을 보면 400~500nm의 청색 파장대와 600~700nm의 적색 파장대에서는 반사율이 낮고, 녹색 파장대인 500~600nm에서는 증가후 감소하는 경향이었다. 이 결과는 Jung, Yamamoto 등의 수도 및 콩군락에서 반사특성의 실험결과와 유사하였다. 근적외광 파장대(720~1100nm)에서는 가시광 파장대와 반대로 3품종 모두 엽면적 지수가 낮은 생육초기에는 반사율이 0.2 정도로 낮았으나, 엽면적 지수가 증가하면서 반사율도 증가하는 경향이었다. 근적외광 파장대에서 반사율이 가장 높은 파장대는 910nm 전후와 1070nm였고, 960nm 전후에서는 주위의 파장들 보다 낮았다. 품종별로 대청벼는 진부벼나 일품벼보다 엽면지수 1~2로 증가할 시기에 반사율의 증가폭이 적었으며, 가시광 파장대와 근적외광 파장대의 경계라고 할 수 있는 700~730nm에서는 다른 파장대와 비교하여 생육시기별 반사율의 증가폭이 매우 작았다. 반사특성의 이러한 결과는 출수기이전까지 엽면적 지수가 증가할수록 가시광 파장대별 반사율은 낮아지고 근적외광 파장대의 반사율은 높아진다는 Yamamoto 등의 실험결과와 일치하였다. | |||||||||||||||||||||||||
그림 1. 엽면적 지수에 따른 파장별 반사율의 변화 | |||||||||||||||||||||||||
출수 이전에 기존의 몇 가지 식생지수와 엽면적지수(LAI)와 상관관계는 표 1과 같다. 근적외광 반사율과 청색파장대 반사율의 비율이 엽면적지수나 건물중과 상관관계가 높게 나온 결과는, R850/R650의 조합이 엽면적지수와의 상관관계가 매우 높았다고 한 Yamamoto 등의 결과 및 Daughtry 등, Shibyama 등이 NIR/Red의 조합이 엽면적지수 및 건물과의 상관이 가장 높았다고 한 결과와는 파장대별로 약간의 차이는 있었다. 그러나 반사율이 큰 근적외광 파장대를 반사율이 낮은 가시광 파장대로 나눈 비율이 상관이 높다는 결과는 유사하였다. | |||||||||||||||||||||||||
표 1. 식생지수에 따른 벼의 상관계수와 상관계수의 표준오차 | |||||||||||||||||||||||||
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주 : 1) *,** : 유의성 at P =.05,.01 respectively 2) ND7 :(MSS7-MSS5)/(MSS7+MSS5),NVI :(TM4-TM3)/(TM4+TM3) 3) Blue:400-500nm, Green:500-600nm, Red:600-700nm, NIR:720-1100nm | |||||||||||||||||||||||||
근적외광 파장대의 반사율을 청색, 녹색, 적색 파장대의 반사율로 나눈 식생지수와 엽면적 지수의 상관은 녹색파장대에서 r=0.91**~0.92**였고 청색, 적색파장대는 r=0.91**~0.94**으로 녹색파장대보다 높았으며, 적색파장대보다는 청색파장대의 상관이 더 높았다. 엽면적 지수 및 건물생산량과의 상관이 가장 높았던 R910/R460비율과 Shibayama 등의 R800/R550 비율 및 Yamamoto 등의 R850/R650의 비율을 비교한 결과, 엽면적지수와의 상관이 R910/R460의 청색파장으로 나눈 비율이 가장 높았으며, R850/R650의 분모가 적색파장인 비율이 그 다음으로 높았다. 또한 NIR/Blue와 R910/R460 중 R910/R460이 더 높은 상관을보였다. | |||||||||||||||||||||||||
그림 2. 엽면적 지수의 추정치와 측정치의 관계 | |||||||||||||||||||||||||
식생지수로 추정한 엽면적 지수와 엽면적 지수와의 관계는 그림 2와 같으며, 추정치와 실측치를 1:1 선상에 놓고 보면 R910/R460 식생지수는 엽면적 지수가 4이하일 때 약간 과대추정되었고, 그 이상에서는 실측치와 추정치가 비슷하였다. 식생지수 TM4/TM1 으로 추정한 엽면적 지수는 4를 전후해서는 추정치와 실측치가 잘 일치하는 경향이었으나, 엽면적지수 4이하에서는 과대 추정되었고, 4이상에서는 과소 추정되었으며, 엽면적지수 5를 전후해서는 분산이 매우 컸다. 실측치와 추정치간의 결정계수는 R910/R460이 R2=0.94**로 TM4/TM1의 R2=0.83**에 비해 높았다. |
벼 군락 태양복사 반사스펙트럼 특성에 따른 건물량 추정 | |||||||||||||||||||||||||
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기관 : 농업과학기술원 | ||||||||||||||||||||||||
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성명 : 이정택 | ||||||||||||||||||||||||
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전화 : 031-290-0279 | ||||||||||||||||||||||||
1. 비파괴적인 벼 건물중 산출 | |||||||||||||||||||||||||
태양 복사에너지가 지표면에 도달하여 녹색 식물체에 이용되기까지 빛의 세기와 스펙트럼이 변화하는데, 이 에너지가 식물체에 이르면 일부는 반사되고 나머지는 투과·흡수하게 된다. 식물체의 군락내에서 가시광선과 근적외선의 파장별 흡수, 반사율은 가시광선 영역에서는 흡수가 많고 반사율이 작은 반면에 근적외선 영역은 반사율이 큰 것으로 알려져 있다. 식생지수는 학자들마다 여러가지 반사파장에 따른 식생군락의 밀도와의 상관을 밝히는 연구가 이루어지고 있는데 Pearson 등과 Tucker 등은 작물의 초장과 엽록소 함량, 엽면적 등 작물군락의 밀도에 관계되는 요인이 가시광영역과 근적외광영역의 파장들의 반사량과 밀접한 관련이 있다고 보고 이 반사파장들을 이용한 다양한 조합으로 식생지수(vegetation index)를 만들었다. 이들 조합의 형태에는 대체로 각 파장의 반사율들의 비율로 나타내는 RVI(Ratio Vegetation Index)와 그들 차이를 이용한 DVI(Difference Vegetation Index), 그리고 이들을 변환한 TVI (Transformed Vegetation Index) 등이 있다. Daughtry 등은 봄밀군락에서 NIR/Red의 비율과 LAI 및 건물생산과의 관계를 본 결과 높은 상관을 보였다고 하였고, Yang 은벼군락에서 Landsat 위성의 TM band와 MSS band로 구분하여 여러 가지 변환식을 이용한 식생지수를 구한 결과 TM4(760-900nm)/TM3 (630-690nm)가 건물생산과의 상관이 r=0.89**로 매우 높았다고 하였고 Shibayama는 (R1100-R1200)/(R1100+R1200)과 R1100/R1200에서 각각 r=0.65로 정의 상관관계를 보였다고 하였다. 벼군락에서 태양광의 반사특성을 이용하여 군락의 생산능력과의 관계를 구명하고 파장별 반사율을 여러 형태의 수식으로 조합하여 건물생산량 추정하였다. | |||||||||||||||||||||||||
2. 태양광의 반사특성과 건물생산 | |||||||||||||||||||||||||
태양분광 파장중 R910/R460의 식생지수와 건물중과의 관계를 보면 그림 1과 같다. R910/R460의 식생지수가 15정도일 ?? 건물중은 50gm-2정도이었고, 식생지수가 45정도일 때 건물중은 800gm-2정도되는 것으로 식생지수가 1 증가함에 따라 건물중은 21.2gm-2정도 증가되는 경향이었다. | |||||||||||||||||||||||||
그림 1. 식생지수와 R910/R460의 식생지수를 건물중과의 관계 | |||||||||||||||||||||||||
표 1. 식생지수에 따른 벼의 상관계수와 상관계수의 표준오차 | |||||||||||||||||||||||||
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주 : 1) *,** : Significant at P =.05,.01 respectively 2) ND7 :(MSS7-MSS5)/(MSS7+MSS5),NVI :(TM4-TM3)/(TM4+TM3) 3) Blue:400-500nm, Green:500-600nm, Red:600-700nm, NIR:720-1100nm | |||||||||||||||||||||||||
Landsat의 TM band와 MSS band를 이용한 조합에서 Yang은 TM4/TM3의 조합이 건물량과의 상관이 높다고 보고하였으며, 이들 기존의 보고된 각각의 지수들(vegetation indecies)을 비교한 결과 적색파장을 포함하는 TM3와 MSS5를 분모로 한 것보다 청색파장대인 TM1과 MSS4를 분모로 한 비율이 건물생산량과 더욱 높은 상관을 보였으며 회귀계수가 표준오차도 작았다. 이처럼 분모를 청색파장 중 R460으로 한 R910/R460비율이 건물생산량과의 상관관계가 높은 경향이었다. 출수기 이후에 기존의 식생지수와 건물중과의 관계를 보면 표 1과 같으며, 각 파장대를 적색파장으로 나눈 조합이 청색파장보다 상관계수가 높았고, 회귀계수가 표준오차도 작아지는 경향이었다. 본 실험의 결과로 건물생산량 추정을 위한 비율을 이용한 식생지수는 근적외광 파장을 청색파장으로 나눈 것이 더욱더 유효하고 그 정확도가 높은 것으로 판단되며, 출수 이후엔 적색파장을 분모로 하는 것이 더 좋을 것으로 생각된다. 또한 이것을 더욱 발전시키기 위하여 태양광의 반사특성에 관한 심도 깊은 연구가 이루어져야 할 것이다. |
보온못자리 피복자재별 지중열류량과 온도의 수직분포 | |||||
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기관 : 농업과학기술원 | ||||
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성명 : 이정택 | ||||
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전화 : 031-290-0279 | ||||
못자리 때의 보온이라는 관점에서 볼 때 1950년대 후반부터 보급되기 시작한 보온절충못자리는 육묘기술의 혁신을 가져왔으며, 1970년대에 들어 내냉성이 약한 통일형 품종이 육성되어 확대 보급되면서부터 급격하게 설치면적이 증가하여, 요즈음에는 관행육묘기술로 정착이 되기에 이르렀다. 그런데 터널식 비닐보온절충못자리의 문제점은 습도가 높고 밤과 낮의 온도교차가 40~50℃ 정도로 매우 크며, 남(1985)에 의하면 비닐면의 분진의 오염으로 광선의 투과가 감소된다. 보온못자리 내의 광조건은 온도에도 직접적인 영향을 미친다. 맑은 날(5월 29일)과 비 또는 흐린 날(5월 26일)에 광 환경의 경시적인 변화를 나타낸 것이 그림 1 이다. 일사량은 맑은 날 약 27MJ·m-2·day-1이었고, 흐리거나 비 온 날은 8MJ·m-2·day-1이었다. 맑은 날 낮 12:00시부터 14:00시까지는 시간당 3MJ·m-2 이상이었으나, 흐리거나 비 온 날은 같은 시간에 1MJ·m-2 이내였다. 강우량은 12:00시와 14:00시에 0.1, 0.2mm가 있었고 하루누적강우량이 0.3mm·day-1이었다(그림 1b). | |||||
그림 1. 1999년 맑은날 (5.29)과 비온날 (5.26)의 온도, 일사량의 일중변화 | |||||
지중열류량을 부직포평상, 부직포터널과 PE필름터널 보온못자리에 대한 맑은 날, 흐린거나 비오는 날에 각각 비교한 결과는 그림2a, 2b이다. 지중열류량의 최고값은 맑은 날 14:00시에 나타났는데, PE필름터널은 73W·m-2, 부직포평상은 54W·m-2, 부직포터널은 41W·m-2이었다. PE필름터널에서 가장 많은 열에너지가 지중으로 흘러 들어갔고, 다음으로 부직포평상, 부직포터널 순서이었다. 밤에는 피복자재에 따른 차이 없이 지중에서 상내 대기 중으로 열에너지를 방출하였는데, 03:00~05:00시 사이에 20W·m-2 정도로 가장 많았다. 이것은 낮 시간에 토양에 저장해 두었던 열에너지를 야간에 상내의 기온이 내려가면 지중에서 상내로 열에너지를 내보내어 온도를 유지하려는 것이다. 흐리거나 비오는 날 낮에는 피복자재에 따른 차이 없이 최고 값이 14:00시에 14~16W·m-2였으며, 밤에는 02:00~04:00시 사이에 -10~-16W·m-2 범위이었다. 일중 부직포평상, 부직포터널에서 지중열 에너지는 상내 대기 중으로 방출되는 양보다 지중으로 흘러 들어가는 양이 많았으나, PE필름터널에서는 반대로 상내 대기 중으로 방출된 열에너지가 더 많았다. | |||||
그림 2. 기상조건에 따른 보온못자리 피복재료별 지중열류량 비교 | |||||
맑은 날(5월 29일)과 비가 오고 흐린 날(5월 26일)에 보온못자리의 피복자재와 형태에 따른 토양-작물-대기연속체에서 4시간 간격의 상내온도의 수직분포는 그림 3, 4에서 보는 바와 같다. 온도수직분포는 맑은 날 부직포평상에서 일몰 이후부터 이튿날 아침까지는 감률(lapse)상태였고, 낮 시간은 역전(inversion)상태였으며, 19:00시에 지표면 아래는 역전상태, 지상부는 감률상태를 보였다(그림 3a). 흐린 날은 낮 시간에 역전상태이었고, 일몰 이후부터 아침까지는 감률상태를 나타났다(그림3b). | |||||
그림 3. 맑은날과 비온날의 부직포 평상의 고도별 온도의 일중변화 | |||||
맑은 날 부직포터널은 낮 시간에 부직포평상과 동일한 양상을 보였으며, 일몰 후부터 아침까지는 지중에서 지상 30cm까지 감률, 30cm이상에서는 등온(isothermal)상태이었다(그림4a). 19:00시에는 높이에 상관없이 거의 등온상태를 보였다. PE필름터널은 지중에서 지상 30cm까지 낮 시간에는 역전상태이었고, 일몰이후부터 아침시간까지는 감률, 지상 30cm이상은 등온상태를 보였고, 19 00시에는 지중에서 지상5cm까지는 역전상태, 지상5cm에서 지상 30cm까지 감률상태였다(그림4b). 지상30cm이상은 모든 시간대에 등온상태를 보였다. 흐린 날 부직포터널은 모든 시간대에 지중 10cm에서 지중 5cm까지 감률상태를 보였고, 지중 5cm에서 지상 30cm까지는 새벽부터 아침까지 감률상태를, 낮 시간에는 역전상태를 보였다(그림4c). 저녁시간대에 지중 5cm에서 지표면까지는 역전상태, 지표면에서 지상 30cm까지는 감률상태를 나타내었다. 지상30cm에서 지상 50cm사이는 낮 시간에 역전상태를 보였고, 일몰이후부터 아침까지는 등온상태를 보였다. PE필름터널은 지중에서 지상 30cm까지 부직포터널과 동일한 양상을 보였고, 지상 30cm에서 50cm사이는 낮 시간, 새벽, 아침시간은 감률상태를 보였고, 11:00시와 15:00시는 등온상태를 보였다(그림4d). | |||||
그림 4. 기상조건별 보온못자리 형태별 온도의 수직분포 변화 (a,b는 맑은날의 부직포 터널(a), PE필름터널(b) c,d는 비온날의 부직포 터널(c), PE필름터널(d)) | |||||
낮 시간에는 건조, 따뜻해진 공기가 모의 증산작용 때문에 냉각되어 기온의 역전상태가 일어난다. 따라서 낮 시간의 기온 역전상태는 열의 수직 운동과 수증기의 수송이 낮은 층위로 제한되는 결과(Rosenberg et al., 1983; Oke, 1978)로 볼 수 있다. 일몰 이후부터 아침까지 상내 기온은 거의 안정상태를 유지하였다. |
벼 군락내의 열수지에 의한 이슬 지속시간의 추정 | |||||||||||||||||||||||||
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기관 : 농업과학기술원 | ||||||||||||||||||||||||
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성명 : 이정택 | ||||||||||||||||||||||||
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전화 : 031-290-0279 | ||||||||||||||||||||||||
1. 보엔비 열수지 | |||||||||||||||||||||||||
벼군락의 이슬형성은 일몰후 복사 냉각에 의해서 온도가 하강함에 따라 대기가 과포화 상태가 되었을때에 수증기가 대기로부터 식물체 군락으로 이동하여 식물체 표면에 물방울이 형성하게 되는 것이다. 따라서 이슬은 대기와 식물체 계면에서의 열수지 중 수증기의 flux차이에 의해서 형성된다. 잎도열병의 발생과 밀접한 관계가 있는 이슬 지속간은 벼군락내 미기상자료를 이용하여 열수지항의 분석과 잠열전달량 추정으로 이슬 지속시간을 산출하고 이슬 지속시간 측정기의 측정치와 비교함으로서 벼군락내의 이슬발생 및 소멸, 지속시간을 추정하였다. 이슬지속시간추정에 사용된 열수지식은 다음과 같다.
여기서 Rn은 순복사량 LE는 잠열전달량, H는 현열전달량, G는 수면전달량이다. 열수지항중 수복사량은 다음과 같은 식으로 표현된다. ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ (2) 여기서 a는 알베도, R은 일사량, Rl는 장파 폭사량이다. 여기서 순폭사량을 구하면 각각의 열수지항은 열수지 보엔비 공법으로 구할 수 있다.
보엔비(Bowen ratio)는 측정 기간중 복사량이나 바람의 변화가 작고 열과 수증기의 확산 계수가 같다고 가정하였 을때, 다음 식으로 표현될 수 있다.
여기서 Td₁과 Td₂는 두 층위에서의 건구온도(℃), e1, e2는 수증기압(mb), r는 습도함수(Pychrometeric constant )이며 다음식으로 표현된다.
여기서 cp는 공기정압비열(1.004 J。C-1g-1), P는 기압(mb), ℓ는 증발잠열이다. 결국 2층위에서 건구와 습구온도를 구하면 β는 다음 식에 의해서 계산된다.
여기서 Tw₁과 Tw₂는 두 층위에서의 습구 온도이고, △는 용화수증기압고선의 균배(mb"C-1)이며 다음 식으로 표현된다. 여기서 는 두 층위의 평균습구온도 이다. | |||||||||||||||||||||||||
2. 벼 군락내에서의 이슬지속시간 | |||||||||||||||||||||||||
수도군락내 열수지항의 변화를 보면 표 1과 같다. 수도군락을 기준으로 하였을때 열수지항의 각 에너지의 이동은 (+)값을 에너지가 군락으로 이동되는 것으로 하고, (-)값은 군락에서 대기나 수면이하로 전달되어 나가는 것을 나타낸 것이다. 순복사량의 시각별변화는 주간에는 (+)값을 나타내는데 이 에너지는 일사량의 약 70~80 %정도를 차지하며, 야간에는 (-)값으로 50w/㎡ 정도이며 야간복사량이 많은 맑은 날에는 그 값이 커지고 흐린 날에는 0에 가까운 값을 나타내게된다. 그리고 일사량이 군락의 계면에서 단파, 장파형태로 투과, 반사되어 나가는량을 뺀것을 순복사량으로 볼 수 있는데, 순복사량은 다시 현열전달량, 잠열전달량 및 수면이하로 전달되는 에너지로 쓰이게 된다. 논에서 순복사량은 대부분 잠열전달량으로 쓰이게 되며 벼군락이 무성하지 않은 생육초기에는 수면이하로 전달되는 량이 상대적으로 많아지게 된다. | |||||||||||||||||||||||||
표 1. 벼 군락내 열수지 | |||||||||||||||||||||||||
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현열전달량은 군락의 온도로서 나타나는 양으로 7월 1일의 경우 일출후에 서서히 증가하여 일중최고량은 180w/㎡ 정도이며, 야간에 방출되어 나가는 20w/㎡ 정도로 되었다. 잠열전달량은 수증기를 증발, 응결시키는 에너지로서 주간에는 증발에 순복사량의 60% 정도 쓰이며 야간에는 응결현상이 일러나므로 대기로부터 수증기의 유입이 일어나게 된다. 에너지의 수면전달은 순복사량에 대한 엽면적의 지수함수로서 추정한 것인데 생육초기에는 많았으나 군락이 무성해질수록 줄어들게 되므로 수온이나 지온을 상승시키는 에너지로 사용되는 것으로 보는 것이다. 열수지법에 의해서 군락내의 수증기의 이동은 추정할 수 있으나 이슬발생과 밀접한 관계가 있는 엽표면의 습윤지속시간은 추정하기 어렵다. 표 1에서와 같이 증발현상은 6~7시부터 일어나고 담결현상은 18~19시경에 이루어지는 것을 알 수 있으나 이것으로 정확한 군락의 이슬지속시간은 알 수가 없다. 따라서 야간의 잠열량이 완전히 이슬로 집적된 후 아침에 순복사수열과 함께 증가되는 증발잠열에 의해 완전히 증발되는 것으로 가정하고 적산잠열량에 의한 이슬지속시간과 자기검로계에 의한 이슬지속시간의 변화를 비교한것은 그림 1에서 보는 바와 같다. | |||||||||||||||||||||||||
그림 1. 자기점로계측량 이슬지속기간과 적산잠열량 | |||||||||||||||||||||||||
6월 30일 오후부터 7월 1일 오전 사이의 이슬 지속시간은 자기검로계에서는 6월 30일 19~20시 사이에 이슬이 발생하여 7월 1일 11시와 12시사이에 이슬이 소멸된 것으로 기록되었으며, 적산잠열에 의한 이슬 지속 조건은 이슬 발생 잠열량 LE<0인 에너지를 적산하여 0점 이상으로 되는 시훈으로 하였다. 이때 이슬 발생은 19시~20시 사이에 시작되었으나 소멸은 12~13시 사이에 되었다. | |||||||||||||||||||||||||
표 2. 이슬발생고 소멸시간의 실측치와 추정치의 비교 | |||||||||||||||||||||||||
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계산된 잠열전달량에 의한 방법으로 추정된 이슬 지속시간이 자기로검출계와 비슷한 경향을 나타내었다. 벼 군락 초관부에서 일자별 적산잠열량에 의한 이슬발생 및 소멸시간과 결로계에 측정된 값을 비교한 것은 표 2와 같다. 강수현상과 실측치를 제외한 6월 26일~ 7월 20일까지 30분 단위로 추정 및 실측한 결과 이슬 발생 시각은 추정치나 실측치 모두 19시 전후한 시각으로 순복사량이 (-)값을 나타낸 후의 시간대이다. | |||||||||||||||||||||||||
그림 2. 벼군락에서 이슬지속시간의 실측치와 측정치와의 상관 | |||||||||||||||||||||||||
추정치와 실측치를 서로 비교해보면 추정치가 실측치와 같거나 약30분 가량 빠르게 나타났다. 이슬 소멸 시각은 일출후 기상 조건에 따라서, 변이가 큰데 벼 군락내에서는 오전 7시부터 오후 2시 사이에도 결로현상이 있음을 발견할 수 있었다. 이슬 소멸 시각은 관측치와 추정치의 차이가 이슬발생시각에서보다 변이가 컸는데, 추정시각이 약 30분 가량 빠르거나 심한 경우는 1시간반가량 늦게 추정 되는 경우도 있었다. 이슬 지속시간을 열수지항의 잠열이 대기에서 군락으로 이류되는 시각에서 잠열량의 적산치가 0이상이되는 시각을 추정한 것과 자기로검지기에 의한 실측시각을 비교한 결과는 그림 2와 같다. 이슬 발생시각과 소멸시각에는 약간의 차이가 있었으나 전체적인 이슬 지속시간은 비슷한 값을 나타내었는데, 실측치와 추정치의 값의 상관계수는 0.99였다. 따라서 이슬 지속시간을 열수지법에 의하여 계산하여 사용할 수 있으며, 이슬 지속시간 검출기로도 측정하여 사용할 수 있다고 판단된다. |
벼 보온절충 못자리의 바람트기 방법에 따른 이산화탄소 농도와 기온의 일변화 | |||||||||||||||
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기관 : 농업과학기술원 | ||||||||||||||
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성명 : 이정택 | ||||||||||||||
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전화 : 031-290-0279 | ||||||||||||||
터널식 비닐보온절충못자리의 문제점은 습도가 높고 밤과 낮의 온도교차가 40~50℃ 정도로 매우 크며 노남에 의한 비닐면의 먼지오염으로 광선의 투과가 감소된다는 점이다. 이를 보완하기 위하여 비닐피복기간 중 외기의 온도가 20℃ 이상으로 올라가면 양쪽의 마구리와 옆을 알맞은 간격으로 터서 주간의 온도가 30℃ 이하로 되도록 하고 그 후에는 다시 밀폐하여 야간 기온이 10℃ 이상으로 유지되도록 통풍관리를 하게 되는데, 이 또한 시간과 노력이 많이 드는 점이 단점이다. 따라서 상내 온도조절 작업의 생력화 방안으로 비닐을 피복해 놓은 상태에서 가로로 6열을 찢어 놓는 방법이 고안되었는데, 이 방법은 관행의 통풍관리보다 보온효과가 클 뿐만아니라 고온장해도 없고, 묘의 건물중 및 충실도가 높아 건묘육성이 가능한 것으로 보고되었다. 그런데 지금까지의 통풍관리 방법은 모두 고온장해의 회피만을 염두에 두고 있었으나, 폴리에틸렌을 피복한 터널에서 근대를 재배하는 경우 일중에 CO2 농도가 80ppm 이라고 하는 극단의 저농도로 낮아졌다는 보고와 밀폐된 정밀생육상내에서 식물을 재배하는 경우 C3 식물의 CO2 농도가 낮아진다는 점을 염두에 두면 CO2 공급이라는 면에서도 못자리의 통풍을 고려할 필요가 있다. | |||||||||||||||
1. 터널내 CO2 농도의 일변화 | |||||||||||||||
맑은 날(5월 20일)에 바람트기 방법별 터널내 CO2 농도의 일변화는 그림 1과 같다. 터널내 CO2 농도는 해가 뜨기전인 오전 6시에는 모든 터널내에서 외기보다 높게 나타났지만 일출이후 급격히 감소하여 외기의 CO2 농도보다 현저하게 낮아졌다. | |||||||||||||||
그림 1. 통풍 방법별 보온 못자리내의 탄간가스 농도의 일중변화(수원. 1987. 5. 20) | |||||||||||||||
낮동안 못자리 비닐터널내 CO2 농도는 바람트기 방법에 따라 뚜렷한 차이를 보였는데, 외부와의 공기교환이 없는 무통풍 처리에서 가장 낮게 나타났고 공기 교환이 비교적 자유로운 관행통풍이 가장 높게 나타났으며 가로일자찢기는 중간정도를 나타내 낮동안의 CO2 농도는 통풍량에 따라 큰 차이가 남을 보여 주었다. 터널내 CO2 농도가 하루중 가장 낮을 때는 통풍방법에 따라 다르게 나타났는데 무통풍에서는 오전 10시 30분에 58ppm, 가로일자 찢기는 오후 3시 반에 155ppm, 관행은 오후 5시반에 272ppm으로 CO2 농도가 최저로 나타나, 통풍이 안되는 방법일수록 터널내 CO2 농도의 최저치 도달 시간이 빨라지는 양상을 보였다. 광합성이 이루어지는 낮동안의 못자리 비닐 터널내 CO2의 평균 농도를 그림 2에 나타내었는데 외기의 CO2 농도 15.7mmol/㎥에 대하여 무통풍은 3.27mmol/㎥로써 20.8% 밖에 안되었으나 가로일자찢기는 7.3mmol/㎥로써 46.5%로 나타났고, 관행은 12.8mmol/㎥로써 81.5%인 것으로 나타나 무통풍의 경우 CO2 의 농도가 매우 낮아 광합성의 제약 요인이 될 수도 있을 것으로 생각되었다. | |||||||||||||||
그림 2. 통풍방식별 터널내의 탄산가스 농도 비교 | |||||||||||||||
한편 그림 3은 외기의 CO2 농도(13mmol/m-3 이상)와 통풍방법에 따른 터널내의 CO2 농도를 상호 비교한 것인데, 관행통풍(11mmol/m-3 이상)에서는 1:1선에 근접하며 외기와의 CO2 교환이 잘 이루어지고 있는 것으로 보이며, 무통풍(2~5mmol/m-3)에서는 환기가 극히 불량하며, 가로 6열찢기(6~10mmol/m-3)에서는 이들 양자의 중간 정도였다. 통풍방식별 터널내의 온도변화를 알고자 외기온도와 대응시켜 그림 4에 나타내었다. 전체적인 터널내 기온은 무통풍에서 가장 높게 나타났으며, 외기 온도가 22℃일 때 무통풍에서 최고 46℃ 까지 높아졌고 이 때에 가로일자찢기는 37℃, 관행는 32℃로 나타났다. 외기온도가 낮아질 경우 가로일자 찢기의 터널내 온도는 무통풍일 경우와 비슷한 온도를 보여 보온 효과면에서도 상당한 효과가 있음을 알 수 있다. | |||||||||||||||
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못자리 비닐터널내 온도와 CO2 농도 사이의 관계는 그림 5와 같이 나타났다. 해돋이 전 터널내 기온이 10~15℃ 정도로 낮은 때는 광합성이 이루어지지 않아 토양 및 모의 호흡에서 나오는 CO2 에 의하여 외기보다 높게 유지되었지만, 해돋이 후 터널내 기온이 올라가며 동시에 광합성이 이루어지게 되면서 CO2 농도가 급격히 감소하다가 20~25℃ 이상에서는 평형에 도달하였다. | |||||||||||||||
2. 통풍 방법별 묘소질 변화 | |||||||||||||||
통풍 방법에 따른 묘소질은 표 1과 같다. 출엽수와 묘 신장에서는 가로일자찢기에 의한 바람트기는 관행방법과 차이가 없었지만, 무통풍은 묘신장이 불량하였다. 충실도(건물중/초장)도 가로일자찢기에 의한 통풍방법이 가장 높게 나타난 반면에 무통풍에서 가장 낮게 나타나 무통풍 조건에서는 충실한 묘의 생장이 이루어지지 못하였다. | |||||||||||||||
표 1. 통풍방법별 묘소질 변화
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이상의 결과에서 본 바와 같이 가로 6열 일자찢기에 의한 통풍이 관행 및 무통풍에 비하여 묘소질이 우수하였는데, 통풍을 하지 않았을 경우 낮동안 50℃에 가까운 극단의 고온에 의한 고온장해와 보상점에 가까운 CO2 농도로 저하됨에 따른 CO2 기아상태로 인하여 묘의 생육이 지극히 불량하였던 것으로 판단되며, 또한 가로 6열찢기가 관행보다 묘의 생육이 양호한 것은 가로 6열찢기에 의하여 통풍을 하는 경우 관행보다 CO2 농도가 다소 낮았으나 야간보온이 관행보다 우수할 뿐만 아니라 주간의 온도 또한 관행보다 높았기 때문인 것으로 판단되는데, 습도가 높을수록 광합성 적온이 높아진다는 보고로부터 판단해 볼 때 습도가 높은 묘상내에서는 가로 6열찢기가 관행보다 광합성에 유리한 다습·고온 조건이었기 때문인 것으로 사료된다. |
콩군락의 엽면적지수 및 건물생산 추정 | ||||||||||||||||||||||||||
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기관 : 농업과학기술원 | |||||||||||||||||||||||||
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성명 : 이양수 | |||||||||||||||||||||||||
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전화 : 031-290-0293 | |||||||||||||||||||||||||
1. 분광복사계의 이용 | ||||||||||||||||||||||||||
작물의 광 이용효율 향상을 위한 노력은 벼 또는 맥류에서 뿐만 아니라 그물백잎을 가진 밭작물에 대해서도 초형개선을 위한 품종육성과 더불어 재식방법에 대한 연구가 한창 이루어지고 있다. 콩에서는 밀식에 적응하도록 초형이 개선되었다고하여 밀식재배를 시도하였다가 때로는 과번무 상태를 불러오는 경우도 있다. 그러므로 콩의 생육상태를 알맞게 조정할 수 있는 생육진단 기술이 확립된다면 더욱 안정된 소출을 기대할 수 있을 것이다. 이에 관해서는 지금까지 벼, 옥수수, 맥류 등의 화본과 작물에 분광복사계(spectroradiometer)를 이용한 근접리모트센싱 기술의 적용을 검토하여 그 성과가 인정된 바 있고 콩에 관해서는 군락의 반사스펙트럼 특징으로 엽면적지수(LAI)와 지상부 건물생산(biological production)을 추정하는 식들이 제안되고 있다. | ||||||||||||||||||||||||||
2. 엽면적지수 추정 | ||||||||||||||||||||||||||
그림 1은 적색(630~690nm) 반사량에 대한 사진적외부(760~900nm) 반사량의 비률(SRR ; RF[(760-900)/(630-690nm)]과 엽면적지수와의 관계를 나타낸 것으로 SRR과 LAI 사이에는 다음과 같은 직선관계가 성립하였다. | ||||||||||||||||||||||||||
그림 1. 파장별 반사비율과 엽면적 지수와의 관계 | ||||||||||||||||||||||||||
주 : 1) 5월 20일 파종 황금콩 : LAI =0.117 SRR 2) 6월 20일 파종 황금콩 : LAI =0.112 SRR 3) 5월 20일 파종 수원157호 : LAI =0.131SRR 4) 6월 20일 파종 수원157호 : LAI =0.125SRR | ||||||||||||||||||||||||||
이와 같은 관계는 식생에 포함된 엽록소량이 많으면 가시광선에는 적색파장대의 반사률이 낮아지고. 비가시광선에서는 근적외선파장대의 반사율이 높아지는 특성에 따른 결과이다. 여러학자들이 벼의 엽 면적지수 분포도를 Landsat MSS 자료를 이용하여 작성한 바 있다. 여기서 사용된 반사스펙트럼 밴드의 비율은 800~1100nm/600~700nm 이었는데, 스펙트럼 밴드의 반사율과 LAI사이에는 직선관계가 있다고 하였다. 또한 적색파장의 반사율에 대한 근적외선반사율의 비율로 LAI를 추정할 수 있다고 보고하였는데 본 실험 결과에서도 유사한 직선관계를 나타냈다. 따라서 유의성있는 상관을 나타낸 식(1)-(4)를 이용한 LAI의 추정은 가능할 것으로 판단된다. | ||||||||||||||||||||||||||
3. 건물중 및 수량의 추정 | ||||||||||||||||||||||||||
표 1은 8월10일 까지 측정한 시기별 지상부 건물중(TDM; g/m2)과 같은 시기의 SRR과의 관계를 나타낸 것이다. 생육이 진점됨에 따라 건물중과 SRR은 함 께 증가하여 서로간에 지수함수관계를 나타내고 있으나 그림 2에서와 같이 8월 10일 이후(5월20일 파종은 개화시 이후 23일 6월20일 파종은 개화시후 8일경 이후)에는 변이폭이 커지기 때문에 8월10일 이후 건물생산 추정에 위의 식을 적용하는 것은 바람직하지 못한 것으로 판단된다. | ||||||||||||||||||||||||||
표 1. 파장별 반사비율과 지상부 건물중과의 관계 (1992) | ||||||||||||||||||||||||||
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Curran도 가시광선역에 대한 근적외선의 비율로 바이오매스량을 추정한 바 있는데. 이것은 작물의 피복도가 증가하는 시기에 계측한 값이다. 이 시기의 건물생산량은 m2당 300g이하 이었음을 강조하고 있으며, 스펙트럼반사량을 이용한 건물생산량의 추정은 시기적으로 제한성이 있음을 지적하였다. 작물이 완전히 피복되어 있고 한발이나 병해충이 심하지 않은 경우에 작물의 건물중은 500-2,000g/m2정도되는 것이 보통이므로 그 이하의 시기에 스펙트럼반사량을 이용하여 작물의 생장량을 예측한다는 것이 적절하지 못하다는 것을 지적한 것이다. 본 실험에서도 지상부 건물중500g/m2 정도 까지는 건물중과 SRR 사이에 일정한 함수 관계를 보였지만, 그 이후의 시기에는 그러한 경향을 나타내지 않았다. Yang 등은 벼에서 바이오매스생산량과 파장대별 반사율(band4/band3)사이에 직선관계를 보고한 바 있는데 본 실험에서는 콩의 개화시까지 지수함수 관계를 보임으로써 화본과 작물과 콩과작물의 건물중 증가와 스펙트럼반사 특성과의 관계는 서로 다른 경향을 나타냈다. | ||||||||||||||||||||||||||
표 2. 파장별 반사비율과 수량과의 관계 | ||||||||||||||||||||||||||
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표 2는 8월 24일에 측정한 콩군락의 SRR과 수확기 수량(y)의 관계를 나타낸 것이다. 8월 10일 측정한 SRR과 6월 20일 파종한 수원157호의 수량은 직선관계를 나타냈으며, 그밖의 시험구의 수확기 수량은 8월 24일 측정한 SRR과 직선관계가 성립하였다. 이와 같은 직선관계는 콩 품종들이 각각의 어느 생육단계까지 생장하였을 때 그 때의 생장량이 수량까지 영향을 준다는 것을 의미한다. 즉. 콩은 8월 10일 또는 8월 24일까지 생산된 건물중의 크기는 종실수량과 밀접한 관계가 있으므로 어느 시기이든 건물생산을 높이는 재배법이 안정생산을 위한 방법으로 볼 수 있다. 더구나 콩은 군락내에서도 토양수분조건 등에 따라 개체간의 변이가 다른 작물보다 크기 때문에 개체군의 경쟁력에 따른 균일생장을 기대하기 어렵다. 그러므로 건물생산을 최대로 유지하는 재배관리는 매우 중요하다. |
콩군락의 광합성유효복사 흡광계수 및 건물변환계수 | |||||
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기관 : 농업과학기술원 농업환경부 | ||||
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성명 : 이양수 | ||||
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전화 : 031-290-0293 | ||||
1. 광합성 유효복사의 흡광계수 | |||||
작물군락은 그 자체가 하나의 사면(斜面) 성격을 띠고 있으므로 매우 복잡한 광환경을 형성한다. 농작물 재배처럼 일정한 간격과 성장이 고른 단순한 개체군속의 개체라도 고립상태와는 비교도 안될 만큼 복잡한 광조건하에 놓이게 된다. 우리가 군락의 광합성능을 알기 위하여 개체에서 얻은 생리생태적 지식과 더불어 군락구조를 밝히는 일은 군락의 광합성능을 이해하는데 반드시 필요하다. Monsi와 Saeki는 군락내에서 광의 감쇠는 주로 잎에 흡수되기 때문이라고 생각하여 군락표면으로부터 어떤 깊이 Z의 위치에서 광의 강도 I(z)는 그 깊이까지의 적산엽면적 F(z)와 관계를 초본군락의 실측치로 부터 다음과 같이 정식화하였다. I(z) = Io e-kf(z) Io는 군락표면의 광의 강도, k는 엽의 흡광계수이다. 흡광계수 k값은 작물의 군락구조와 관련하여 작물, 초종, 품종, 생육시기에 따라 각기 차이가 있으며, 그 차이는 잎에 따라 기울기와 배열양식, 광의 입사각, 직사광과 산란광의 비율, 투과율 등에 밀접하게 영향한다고 알려져 있다. 이와 같이 군락광합성능에 밀접하게 관련되어 있는 흡광계수가 파종기, 품종, 재식밀도를 달리 하였을 때 어떻게 변하며, 군락의 광합성 유효복사량(PAR) 이용은 어떻게 달라지는가를 이해하는일은 중요하다. | |||||
2. 광합성유효복사의 투과율 | |||||
군락의 광합성유효복사(PAR) 투과율은 LINE QUANTUM(1m sensing length)을 사용하여 4반복구에서 측정한 평균값으로 계산하였다. 군락에 입사한 PAR의 추정은 다음의 우찌지마 등의 기법을 적용한다. PAR/SR = 0.6 exp(-0.29 Q0.29) Q = 0.86(n/N)1.3 여기서 SR은 전단파복사량, Q는 직달복사비율, n/N은 일조율이다. 군락에서 반사된 PAR의 추정은 다음 방법을 적용한다. α=αp- (αp-αo) exe( -k·LAI) 여기서 α는 군락의 PAR반사율, αp는 군락이 가장 무성하였을 때의 반사율(0.025~0.035), αo는 나지의 반사율(0.11~0.12), k는 광합성유효복사량(PAR)의 흡광계수이다. 군락흡수 PAR량은 입사된PAR에서 반사량과 투과량을 뺀 값으로 계산한다. | |||||
3. 콩군락에서의 흡광계수 및 건물변환 | |||||
실험에서 엽의 지속기간(Life span)은 5월 20일 파종구(이하 적파로 칭함)에서는 125일, 6월 20일 파종구(이하 만파로 칭함)에서는 100일 정도이었다. 최고엽면적지수는 적파에서는 출아후 70일 이후, 만파에서는 출아후 50~60일경이었다. 엽면적은 재배시기, 품종, 재식밀도 등에 따라서 차이가 있고, 적파한 황금콩의 밀식구에서 뚜렷이 증가되었다. 콩의 생육시기에 따른 비엽신대(specific leaf weight, SLW)의 변화를 보면 적파구의 SLW의 변화는 출아후 53일경까지는 감소하였는데, 이 시기는 개화기간(황금콩 출아후 52일, 팔달콩 출아후 45일)으로 생육이 진전됨에 따라 엽면적은 증가되면서 엽의 두께는 얇아지는 경향이었다. | |||||
그림 1. 엽면적지수와 광합성유효복사량 감쇠계수와의 상관 | |||||
주) a : 30×15cm, b: 60×15cm, | |||||
특히 황금콩의 밀식구(WFH)에서 SLW가 가장 낮았는데 이것은 엽면적과 엽의 두께는 부(-)의 상관이 있다고 한 보고와 일치한다. Bowes 등은 같은 광조건에서는 콩의 광합성능력과 SLW 사이에는 정(+)의 상관이 있기 때문에 SLW는 상대적 광합성능력을 평가하는 유용한 기준이 된다고 보고하였는데 이에 따르면 개화기 이후의 SLW도 증가하는 것으로 나타나 적파구하고는 다른 현상을 보였다. 이것은 개화까지의 기간이 적파보다 짧아서 엽면적이 높지 않으므로 군락내로 투과하는 광량이 비교적 많았던 것이 그 원인으로 볼 수 있다. 그림 1은 k와 LAI와의 관계, 투과률의 자연대수치 In(1/1o)와 LAI와의 관계를 나타낸 것이다 PAR에 대한 흡광계수 k는 벼에서의 0.42~0.44, 콩에서는 0.54 등으로 알려져 있지만, 본 실험에서는 재배기간, 품종, 재식밀도 등의 차이 에 따라 0.6~1.1의 범위에서 변화하였다. Monteith와 Asrar는 밀식하면 k값이 증가한다고 보고하였고, Constable은 목화의 k값을 0.87±0.03으로 하고 In(1/1o)와 LAI의 관계를 직선관계로 표시하였다. k값은 잎의 움직임, 잎의 배열과 투과율 등에 따라 결정되므로 콩군락에서는 생육후기에 꼬투리의 생장이나 엽의 투과율 변화 등에 따른 k값의 변화가 예상된다. Asrar도 생육후기에 녹색엽의 황변에 따른 k의 시기별 변화를 보고한 바 있다. 본 실험의 적파구에서는 LAI의 증가에 따라 k는 직선적으로 감소하였다. | |||||
그림 2. 지상부 건물중과 군락흡수 누적 광합성유효복사량과의 관계 | |||||
그림2는 출아기부터 개화후 45일까지 군락흡수PAR과 건물중의 관계를 나타낸 것이다. 흡수 PAR과 건물생산량간에는 생육후기를 제외하고는 직선적 관계가 성립한다고 알려져 있다. 벼에서는 재배연도, 재배시기의 차이에도 불구하고 건물변환계수는 2.88g·MJ-1로 일정하다는 보고가 있고 PAR의 흡광량은 곧 건물변환에너지로 이용되는 것으로 볼 수 있으나, 경지의 태양에너지 이용은 파종시기, 밀도, 관수, 양분보급량, 기후조건 등에 의하여 변이를 보일 수 있기 때문에 특히 밭작물에서 잎의 차광량이 건물로 변환하는 것은 재배시기, 품종, 재식밀도 등에 의하여 차이가 있을 것이다. |
콩 군락의 열수지 특성과 물 이용효율 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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기관 : 농업과학기술원 농업환경부 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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성명 : 이양수 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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전화 : 031-290-0293 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1. 군락열수지 측정 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
작물군락의 건물로의 물이용효율을 밝히기 위하여는 지속적인 군락증발산을 측정할 필요가 있다. Bowen은 현열과 잠열의 비로써 증발산량 측정방법을 제시하였는데 이를 보우엔비-열수지법이라 하며 이 방법은 이류조건이 없는 상태에서는 라이시메타의 값과 좋은 일치를 이룬다. 그러나 우리나라에서는 증발산추정의 미기상학적 방법중의 하나인 열수지적 측면에서 증발산을 지속적으로 측정하여 평가한 예는 드물다. 본 실험에서 공시품종은 유한신육형으로 밀식적응성인 팔달콩을 공시하였다. 파종은 재식밀도 45 × 10cm로 2립 점파하였다. 시비량은N-P2O5-K2O 4-7-6kg/10a로 전량 기비로 시비하였다. 포장 정중앙에 순복사계(CN-11형), 지중열류계(CN-81형), 통풍건습계(Ts-Pt 형식의 온도센서사용)를 설치하였다. 위아래의 통풍건습계의 높이 차이는 50cm로 하였으며 아래의 통풍건습계의 위치가 군락초관부 상면에서 20~30cm를 유지하도록 높이를 조정하였다. 하루24시간 연속으로 전생육기간 측정하였으며 순복사량은 1시간단위로 적산계를 사용하여 적산하였다. 열수지 및 증발산량의 계산은 1시간 단위로 하였으며 이 등이 옥수수군락에서 사용한 계산식을 그대로 적용하였다. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2. 콩군락의 열수지 특성 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
그림 1은 콩군락초관부에서의 열수지 성분의 일변화를 나타전 것이다. 측정일은 맑은날로 토양수분은 충분한 조건이었다. 전단파복사량은 13시경에 900Wm-2, 순복사량은 14시경에 750Wm-2를 최대 중심으로 하여 거의 대칭체인 일변화를 나타내었다. 반사된 단파복사량은 낮동안에 수평적인 분포를 나타내고 있어 태양고도가 높을수록 반사률은 낮아지는 경향이었다. 습한조건에서는 순복사에 의하어 공급된 에너지가 거의 잠열로 소비되고 현열과 지중열로 전달되는 량은 극히 적다고 알려져 있어 이 시기의 콩군락은 습한 상태임을 알 수 있었다. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
그림 1. 콩군락에서 열수지 성분의 일변화 특성 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
표 1은 맑은날과 흐린날의 열수지성분을 비교한 것이다. 맑은날의 전단파복사에 대한 순복사량의 비율은 59~76 %로 흐린날의 63~83 %보다 작았다. 이것은 순복사의 일변화를 결정하는 중요한 요인이 반사율이고 반사율은 맑은날에 더 높기 때문에 군락식피면의 반사율 증가로 인하여 순복사량이 감소되고 따라서 증발산량도 상응하여 감소하기 때문으로 판단되었다. 순복사량에 대한 잠열전달량의 비률(LE/Rn)은 맑은날에는 83%부터 93%까지 지상부의 canopy가 높아짐에 따라 증가하는 경향을 나타내었다. 흐린날은 LE/Rn이 100%를 넘는 경우가 있어 때때로 이류에 의한 열복사의 수평전도가 있는 것으로 생각되었다. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
표 1. 콩군락에서 맑은날과 흐린날의 열수지 성분의 비교
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그림 2는 증발잠열량(LE(+))의 일적산순복사량(Rn)과의 관계를 나타낸 것으로 식(1)과 같은 직선관계가 성립되었다. LE (+)=0.971Rn+1.122 MJm-2 . day-1 R2=0.9017‥‥ (1) 일사복사량에 대한 증발잠열량의 비율(LE(+)/Rn)은 평균 97 %이상이었다. LE(+)/Rn비는 목초지에서 40~80%, 자연초지 22~77%, 잔디 80~95%로 알려져 있어 콩군락의 LE(+)/Rn비가 이들 값보다 큰 것을 알 수 있다. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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미국 캘리포니아Davis에서 잘 관개된 다년생 귀리의 열수지는 6월이후 평균 하루의 LE(+)값이 완전히 Rn에 상응하다고 보고한바 있는데 본 실험에서도 LE(+)는 Rn에 거의 상응하는 것으로 나타났다. 그림 3은 주간순복사량과(Rn(+))과 증발잠열량(LE(+))과의 관계를 나타낸 것으로 관계식은 식(2)와 같다. LE(+)=0.882Rn(+)+0.945 MJm-2·day-1 R2=0.8836‥‥ (2) LE(+)/Rn(+)은 평균88%이상으로 이것은 일적산치의 순복사량으로 추정된 값(식1)보다는 10%가량 낮았다. 그림 4는 콩군락에서 열수지계산에 의한 군락증발산량( ETa ; mm day-1)과 Class-A pan으로 측정한 증발량(Epan ; mm day-1)과의 관계를 나타낸 것으로 식(3)과 같은 관계가 성립되었다. ETa=1.749Epan + 1.657 R2=0.6589 ‥‥‥‥‥‥‥‥ (3) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Rosenberg와 Powers는 콩군락의 증발산량을 Pan증발산과 비교한바 있는데 강우나 관개등의 인위적 제약이 없는 조건에서 20일동안의 콩군락의 평균물소비량은 8.33mm day-1 , 평균 pan증발량은 6.39mm day-1로 본 실험의 결과와 거의 일치하였다. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3. 군락증발산량과 물이용효율 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
그림 5는 출현후부터 종자생장개시기 38일까지의 보우엔비-열수지방법으로 측정한 증발산량의 누적치(∑ETa)와 지면이 지상부 군락에 의하며 피복된 출현후 20일 이후의 각 시기의 지상부 건물중(DM)과의 관계를 나타낸 것으로 다음과 같은 적선관계가 성립하였다. DM= 2.31∑ETa-233.8 R2= 0.986‥‥‥‥‥ (4) 이 관계식에서 기울기인 평균 건물로의 물이용효율은 2.31 gDM.kg-lH2O이었다 물이용효율은 생육시기, 품종, 관개조건 등에 따라 다르며 재식밀도에 따라서도 다른 것으로 알려져 있다. Rees도 수수에서의 건물생산은 계절별로 물이용이 증가함에 따라 직선적으로 증가하였음을 보고하였는데 본 실험에서도 이와같은 직선적관계를 나타내었다. 이것은 건물 1g을 생산하기 위하여 물432.9g을 증발산으로 소비한 것과 같으며 완두에서의 요수량 745~788g, 강낭콩에서의 656g, Jensen등이 콩에서 보고한 704g보다는 훨씬 적은 것으로 나타나 팔달콩이 이들보다 건물로 물을 이용하는 효율은 높은 것으로 나타났다. 표 2는 출현후 20일부터 종자생장 개시후 38일까지의 콩군락에서 증발산으로 이용된 태양에너지의 비율과 대형팬증발량 및 열수지 계산에 의한 군락증발산량과 건물로의 물이용효율등을 나타낸 것이다. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
표 2. 증발산으로 소비된 태양복사에너지 비율, 물이용효율, 건물생산량 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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이 기간에 군락상단에 입사한 일사량은 1043MJ·m-2 이었으며 증발잠열로 소비된 열량은 887MJ·m-2로 전체 태양군락에너지의 85%정도가 증발산열로 사용된것을 알 수 있었다. 평균 일증발산량은 5.29mm로 Jensen의 5.3mm와 거의 일치하였고 Van Bavel의 7.6mm day-1보다는 적었다. 팔달콩을 40×10cm의 재식밀도로 공시한 콩의 건물로의 물이용효률은 2.31g DM.kg-l H2O이었으나, 품종, 재배방법 및 토양조건 등에 따라 물이용효율은 변할 것이 예상된다. 주어진 태양에너지를 최대로 이용하고 물이용은 절약하는 방향으로 효율적인 농업체계를 확립하기 위하여는 품종이나 재식밀도, 재배시기 차이에 의한 광이용효율과 물의특성을 동시에 평가할 수 있는 방법 등이 검토되어야 할 것이다. |
콩의 등숙기간 중 종실중과 수확지수 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
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기관 : 농업과학기술원 농업환경부 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
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성명 : 이양수 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
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전화 : 031-290-0293 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
1. 수확지수와 등숙기간 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
뿌리를 제외한 지상부 전체 성숙작물체의 생산량에 대한 곡실 생산량의 비율을 수확지수(Economic Yield/Biomass, Harvest Index: Hl)라고 하며 높은 Hl를 갖는 품종이 수량증가의 가능성을 갖는다. Spaeth 등은 재식밀도, 광주기 변화, 한발 스트레스, 관개여부 등의 실험을 통하여 같은 품종내에서는 건물중과 수량은 처리요인과 수준에 따라 변이가 컸지만 수확지수는 이러한 환경제한 요인에 따른 차이는 거의 무시할 수 있을 정도라고 보고하였다. 수확지수의 안정성과 더불어 등숙기간중의 입경비율(종실/줄기)은 생육후기로 접어들면서 급격한 증가로 변화가 컸었지만 수확지수는 직선적인 증가를 보였다고 하였는데, 이러한 수확지수의 안정성과 직선적 증가경향은 종실중을 추정하는 데는 유용한 특성이 된다. 또한 직선적으로 증가하는 수확지수의 증가율 즉 기울기 값을 전체 건물생산에 대한 종실로의 일일이전율인 분배계수(Dry Matter Allocation Coefficient, DMAC)로 정의하고 있으며, 이 DMAC는 질소를 포함한 현재 고정된 동화산물의 분배와 이미 고정된 동화산물의 재분배, 노화현상에 의한 질소와 건물중의 손실 등을 모두 포함하는 복합적인 의미를 갖는다. Scottgai 등은 Hl의 증가는 수량개선의 가능성이 있으나, 현재의 Hl 이상의 증가는 어려울 것으로 전망하면서 등숙기간의 연장이 수량개선의 가능성을 갖게 한다고 하였다. Salado-Navarro 등은 최종 Hl를 DMAC로 나눈 것을 생식생장기간(Reproductive Period Duration, RPD)으로 정의하고 이것으로 등숙기간을 표시하였다. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
2. 건물중과 종실중의 변화특성 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
그림 1은 팔달콩과 황금콩의 건물축적 모양을 전체건물중과 영양기관, 생식기관의 건물중으로 구분하여 재식거리별로 나타낸 것이며 화살표는 개화시와 착협시를 각각 표시한 것이다. 일반적으로 팔달콩과 황금콩 모두 품종별로 소식의 경우보다 밀식하였을 경우에 최고 건물중에 이르는 시기가 빨라졌고, 아울러 더 많은 건물중을 생산하는 경향을 보였다. 팔달콩에 비하여 황금콩의 개화시는 5~6일정도 늦었으며, 착협시는 3일 정도의 품종간 차리를 보였다. 그림 2는 최고건물중에 도달한 이후의 건물중의 일감소비율을 구한 것으로 황금콩의 감소률은 45×15cm구가 1.27%, 60×15cm구가 0.74%이었으며 팔달콩은 30×10cm구가 1.88%, 45×10cm구는 1.6%이었다. 두 품종을 비교하면 팔달콩이 보다 급격한 건물중의 감소를 보였으며, 같은 품종에서 재식밀도 간에는 밀식이 소식보다 건물중의 감소율이 더 큰 경향이었다. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
그림 1. 황금콩과 팔달콩의 시기별 건물축적 모양 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
주) A : 전체지상부 건물중, B : 영양기관 건물중, C : 생식기관 건물중 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
그림 2. 콩품종의 건물감소와 출현후 일수와의 관계 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
그림 3은 종실중이 직선적으로 증가되는 기간을 직선회귀식에 고정한 것이다. 종실생장률은 소립인 팔달콩에 비하여 대립인 황금콩이 더 높았는데, 이와 같은 품종간 차이는 종실 하나의 무게를 비교한 그림 4에서 더욱 뚜렷하게 나타나 그림 3의 단위면적당 종실중 증가와 일치하는 품종적 특성을 나타내었다. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
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표 1은 수량, 수량구성요소와 수확지수 및 이와 관련된 여러 특성들을 보여주고 있다. 팔달콩의 수확지수는 재식거리에 의한 차이가 인정되지 않았으며 변이계수도 3.22로 매우 낮아 직선적 증가 특성과 아울러 품종의 고유한 특성임을 확인할 수 있었다. 한편 수확지수의 변화율(d(Hl)/dt), 즉 건물분배계수(Dry Matter Allocation Coefficient: DMAC)는 재식거리에 의한 유의차가 인정되어 45×10cm구가 30×10cm구보다 건물의 분배속도가 느린 것을 확인할 수 있었다. 황금콩은 수량과 모든 특성들이 재식거리에 따른 차이가 인정되지 않았으며, 변이계수도 팔달콩에 비하여 크게 나타났는데 (평균풍속 0.4m/sec at 1m 높이, 강수량 71.2mm 시)에 시험구의 부분적 도복이 그 주요원인이 된 것으로 생각된다. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
표 1. 수량, 수량구성요소, 수확지수 및 관련 특성 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
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주) HI=harvest index, DMAC=dry matter allocation coefficient, RPD=reproductive period duration |
옥수수 군락의 광합성 유효복사 이용 | |||||||||
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기관 : 농업과학기술원 농업환경부 | ||||||||
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성명 : 이양수 | ||||||||
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전화 : 031-290-0293 | ||||||||
1. 일사량에 대한 광합성 유효복사량의 비율 | |||||||||
식물은 광합성을 통하여 태양복사 에너지의 일부를 생산물로 변환 축적하며, 생산에 밀접하게 관계하고 있는 식물군락의 기상환경을 이해하기 위하여는 군락에 도달된 태양에너지의 배분특징을 밝혀야 한다. 도달한 태양복사를 효율적으로 식물체내 특히 목적으로 하는 수확물 내에 축적시키는 것이 작물재배의 목적이기도 하다. 지금까지 알려진 이론적 최대광합성 생산성은 71g(CH2O)m-2day-1로 하루 20.9 MJ m-2의 전체 태양복사에너지(300~3000nm)중 5.3%, 광합성유효복사 에너지 (400~700nm)의 12%에 해당된다고 하며, 수목을 포함하는 여러 식물들은 식물군락상면에 도달되는 광합성유효복사 에너지의 단지 1~2%만을 탄수화물로 축적시키고 있다고 알려져 왔다. 그러나 벼의 경우는 군락에 흡수된 광합성유효복사 에너지의 4.5~5%, 콩에서는 3~3.5%를 건물축적에 이용한다고 하며 Cammissonia claviformis와 같은 사막식물은 8.5%의 광합성유효복사 에너지 이용효율을 갖는다고 알려져 있다. 광합성유효복사의 반사율은 300~1,100nm 측정범위의 Spectroradiometer로 입사광과 반사광의 에너지를 파장별로 측정하여 400~700nm의 광합성유효복사량을 분리하여 계산하였다. 하루 측정회수는 오전 10시부터 오후 6시 사이에서 5회 주로 맑은날 측정하였다. 광합성유효복사의 투과율은 Quantum sensor(1m sensing length)를 사용하여 군락상면에 도달되는 Quantum양과 군락을 투과하여 지면에 도달되는 양을 조사하여 계산하였다. 전천일사중 직달·산란복사의 비율과 광합성유효복사의 비율은 우찌지마의 계산식을 적용하였다. Q= 0.86 (n/N)1.3 q= 1-0.86(n/N)1.3 ∑(Q+q)PAR/∑(Q+q) = 0.6 exe[-0.29(Q/Q+q)0.29] 여기서 Q와 q는 각각 일 직달복사율과 산란복사율이다. 옥수수 생육기간 중의 기상조건은 생육발기에는 일사량도 많고 평균기온도 평년보다 높은편이었으나 출사시인 7월 상순부터는 장마철에 접어들면서 일사량과 일조시간이 줄고 강수량도 많아져서, 평균기온이 평년보다도 낮은 저온이 생육후기까지 지속되었다. | |||||||||
2. 광합성 유효복사의 군락흡수 | |||||||||
군락이 형성됨에 따라 군락상의 반사율(RPAR)은 엽면적지수(LAI)와 평행적인 변화를 보이는데, 일반적으로 다음 경험식이 알려져 있다. RPAR = Rp- (Rp - R0) exe (-k·LAI ) 여기서 Rp와 R0는 각각 잎이 충분히 무성하였을 때와 식물이 없는 지면위에서의 광합성유효복사 반사율, k는 광감쇠계수이다. 본 실험에서 Rp는 2.99, R0는 12.8, k는 0.53으로 추정된 값들이 실측치에 접근하였다. | |||||||||
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그림 1은 생육이 진전됨에 따라 엽면적지수 증가와 광합성유효복사의 일평균투과율을 나타낸 것으로 다음 람베르트-베어의 법칙에 근사하였다. I = I0 exp(-k·LAI )여기서 I는 투과광의 세기, I0는 입사광의 세기이다. 본 실험에서 광합성유효복사의 평균 광감쇠계수는 0.53으로 수목에서의 0.41~0.45, 보다는 크며 옥수수에서 보고된 0.571보다는 약간 낮은 값이었다. 군락상면에 도달되는 빛의 일부는 군락 상면에서 공중으로 반사되어 일부는 엽에 흡수되면서 나머지 부분이 지면에 도달되기 때문에 작물군락에서의 복사흡 수는 상면도달복사에서 반사에 의한 상향복사와 군락하부 도달복사를 뺀 값으로 개략될 수 있다. 그림 2는 전생육기간에 걸쳐 군락에 흡수된 광합성유효복사와 건물중과의 관계를 나타낸 것이다. 작물군락의 식물체 생산이 흡수된 단파복사 또는 광합성유효복사에 비례하는 것은 맥류에 관하여도 보고된 바 있고, 벼에 있어서도 군락에 흡수된 광합성유효복사의 건물로의 변환효율은 2.88gMJ-1로 보고되었는데 본 실험에서는 4.87gMJ-1로 옥수수에서의 군락에 흡수된 광합성유효복사량의 건물로의 변환효율이 벼 보다 70%가량 높은 것을 알 수 있다. | |||||||||
3. 옥수수군락의 광합성 유효복사 이용효율 | |||||||||
표 1은 옥수수 군락에서 물질생산과정의 태양복사에너지 배분 특징을 나타낸 것으로써 작물군락에 의한 에너지이용률(ε)은 건물생산에 축적된 에너지량과 이용복사량의 비로 다음과 같이 결정된다. ε = q·Y·100/∑Qψ 여기서 q는 발열량 (Kcal g-1) , Y는 전건물의 생물학적 수량 즉 지상부 총건물중(gm-2) ∑Qψ는 생육기간 중에 군락에 흡수된 광합성유효복사량의 총량(Kcal m-2)이다. | |||||||||
표 1. 옥수수 재배기간동안의 태양에너지 배분 특징 | |||||||||
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총건물당 에너지함량은 전생육기간을 통하여 큰 차이가 없다고 하는데, 벼에서는 3.68Kcal g-1, 콩에서는 4.17Kcal g-1 초본식물에서는 3.6~4.3Kcal g-1이 알려져 있으며 본 실험에서 옥수수는 평균 발열량을 3.9Kcal g-1 로 계산하였다. 표 1에서 건물의 총축적열량은 36.1 MJm-2, 전체 일사량 중 군락에 흡수된 광합성유효복사량은 454MJm-2로 에너지 이용률은 7.9%이었다. 이것은 벼에서의 4.5~5.0%, 콩에서의 3.0~3.5%보다 큰 값이다. 경지에서의 태양복사이용효율은 파종시기와 밀도, 관개양분의 공급량 및 기후조건 등에 의하여 좌우되는데 옥수수군락에 있어 입사광합성유효복사량에 대한 이용효율은 4.6%로 알려져 있고, 본 실험의 결과도 이와 일치하고 있으나, 흡수광합성유효복사량에 대한 이용효율은 Tooming등이 보고한 2.5~5.2%보다는 높아서 토지면적당의 식물밀도가 충분한 상태에서 보다 많은 광합성유효복사가 개체군에 의하여 이용되고 있음을 알 수 있었다. Larcher도 아열대지역의 집약적 농업조건하에서 옥수수의 광합성유효복사에너지 이용률은 9%까지도 가능하다고 보고 한 바 있다. |
분광특성을 이용한 나팔나리의 신선도 측정 | |||||||||||||||||||||
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기관 : 농업과학기술원 농업환경부 | ||||||||||||||||||||
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성명 : 이정택 | ||||||||||||||||||||
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전화 : 031-290-0279 | ||||||||||||||||||||
나팔나리의 절화재배시에는 산지에서 소비지까지 유통기간과 장기 저장기간동안의 신선도를 유지하는 것이 소비촉진 및 소비자의 장기간 관상과 관련된다. 절화의 신선도를 유지하기 위하여 여러 가지 생장 조절제 처리와 저장온도 조절 등을 실시하고 있다. 신선도는 육안으로대부분 판정하고 있고 과학적 근거에 의한 것은 드물다. 식물체는 수분 및 색소체의 함량에 따라서 특정파장대의 반사율이 달라진다. 이들 성질을 이용하여 원격탐사에 의한 식물체의 Biomas 추정 등 물체의 분광특성을 이용한 비접촉적인 방법으로 식물체 상태에 대한 정보를 얻고 있다. 이와 같이 나팔나리 꽃의 신선도를 꽃잎의 광학적 성질을 이용하여 신선도 판단 한다. | |||||||||||||||||||||
1. 꽃잎의 광학적 특성 | |||||||||||||||||||||
꽃봉오리 열개 직전의 신선한 꽃잎의 파장별 광의 투과, 반사, 흡수율을 보면 그림 1과 같다. | |||||||||||||||||||||
그림 1. 나팔나리의 신선 꽃잎에서의 광반응 | |||||||||||||||||||||
가시광선 파장대인 400~700사이의 광반사율은 0.4이하였으며, 530㎚ 파장대에서 반사율이 가장 높았고 그 전후의 파장대에서는 낮아지는 경향이었다. 투과율은 540~570㎚ 파장대에서 가장 높았고 꽃잎의 전체적으로 0.55 미만이었다. 투과, 흡수, 반사 수지는 녹색식물의 양상과는 달리 흡광율과 투과율은 낮았으나 반사율이 상당히 높은 경향이었다. 꽃봉오리가 핀 후 꽃잎의 수분함량에 따른 광 파장별(400~1000㎚) 반사율을 보면 그림 2와 같다. 측정 당시 꽃잎의 수분함량이 높은 꽃은 눈에 신선하게 보이는 것으로 신선도가 높을수록 전체적으로 각 파장대의 광 반사율은 높았다. | |||||||||||||||||||||
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수분함량이 93.8~91% 정도되는 꽃잎의 반사율은 450~900㎚까지의 파장대가 거의 균일하게 높았으며, 수분함량이 83.8%로 낮아졌을 때는 전 파장대에 걸쳐서 반사율이 낮아졌고 특히 단파장역이 장파장역 보다 낮아지는 정도가 컸다 꽃잎의 함수량에 따른 파장대별 투과율의 변화를 보면 그림 3과 같다. 460㎚이하의 짧은 파장에서는 변화가 심하여 뚜렷한 경향을 볼 수 없었으나 그 이상의 파장대에서는 수분함량이 93% 이상으로 신선도가 높은 꽃잎의 투과율이 낮았으며, 신선도가 떨어져 수분함량이 낮아지면 투과율은 높아졌다. 수분함량이 83% 정도인 꽃잎은 91.8%인 꽃잎에 비하여 700㎚ 파장보다 짧은 파장대에서의 투과율은 낮았으나 그 이상의 파장대에서는 파장이 길수록 투과율이 높아지는 경향이었다. | |||||||||||||||||||||
그림 3. 꽃잎의 수분함량별 파장에 따른 투과율 변화 | |||||||||||||||||||||
2. 파장별 반사율과 꽃잎의 수분함량, 생중 및 건물중 | |||||||||||||||||||||
나팔나리 스노우 퀸은 꽃잎이 흰색을 띄고 있는 것으로 가시광선 파장대에서 꽃잎의 수분함량과 반사율과의 관계는 그림 4와 같다. 꽃잎의 수분함량이 높을 수록 반사율은 높아지는 경향이며 수분함량이 84% 정도일 때 반사율은 0.22 정도였고, 93% 이상에서는 0.32~0.51 정도로 높아졌으나 변이는 약간 심하였다. 수분함량과 반사율의 상관계수는 0.75로 높고 정의 상관을 나타내었다. | |||||||||||||||||||||
그림 4. 꽃잎의 수분함량과 가시관선 반사율과의 관계 | |||||||||||||||||||||
파장별 반사율과 꽃잎의 수분함량, 생중 및 건물중에 대한 수분함량과의 관계를 보면 표 1과 같다. 가시광선 파장대에서 파장을 50㎚ 간격으로 구분하여 보았을 때 꽃잎의 수분함량과 반사율과의 관계는 550㎚ 파장이 상관계수 0.78로 가장 높았다. | |||||||||||||||||||||
표 1. 파장별 나팔나리꽃의 반사율과 수분함량, 생체중 및 건물중과의 상관계수 | |||||||||||||||||||||
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꽃잎의 수분함량 및 비엽면적당 수분함량과의 관계는 각각 400㎚파장을 제외하고 전부 상관이 높게나타나 파장별 반사율에 의하여 꽃잎의 신선도를 구분할 수 있다. 꽃잎의 생체중당 면적과 가시광선 파장대에서 반사율과의 관계를 보면 그림 5와 같다. 생체중당 꽃잎면적이 30㎠g-1일때 반사율은 0.45 정도였고 약 110일 때는 0.2정도로 생체중당 꽃잎 면적이 높을수록 반사율이 높아지는 정의 상관관계가 있었으며 상관계수는 0.93정도로 아주 높았다. 앞에서 논한 바와 같이 신선한 꽃잎은 시든 꽃잎에 비하여 가시광선 파장대의 반사율이 높게 나타난 것으로 보아 꽃잎면적과 생체중과의 관계는 꽃이 시들게 되면 생체중도 줄어들지만 꽃잎 면적도 줄어드는 것에 비하여 수분감소가 크게 나타나는 것으로 생체중당 엽면적비율이 높아진다. 따라서 꽃의 신선도를 유지하기 위해서는 꽃잎의 함수비를 높게 유지할 수 있는 것이 꽃의 수명을 길게 할 수 있는 방법이라 할 수 있다. | |||||||||||||||||||||
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꽃잎 생체중당 엽면적 비율과 가시광선 파장대에서 투과율과의 관계를 보면 그림 6과 같다. 생체중당 엽면적비와 투과율의 정의 상관을 나타내었으며 상관계수는 0.46이었다. 꽃잎의 투과율은 0.52~0.64 정도의 변리를 나타내었으나 생체중당 엽면적 비율에 따른 투과율은 30~60㎠g-1범위에서 급격히 증가하는 경향이었다. 분광특성을 이용하여 신선도를 판정할 때 꽃잎의 투과율에 의한 것은 반사율로 판정하는 것보다 변리가 심하게 나타나 꽃잎의 투과율은 반사율에 비하여 수분에 수분함량에 민감하게 반응하지 않는다. | |||||||||||||||||||||
그림 6. 꽃잎의 생체중당면적과 가시광선 투과율과의 관계 | |||||||||||||||||||||
꽃잎의 생체중당의 엽면적과 가시광선 파장대에서 흡광률과의 관계를 보면 그림 7과 같다. | |||||||||||||||||||||
그림 7. 꽃잎의 생체중당 면적과 가시광선 흡수율과의 관계 | |||||||||||||||||||||
전반적으로 꽃잎의 흡광률은 0.02~0.18 정도로 낮았으며 생체중당 엽면적 비율은 35㎠g-1일 때는 0.01정도로 낮았고, 110㎠g-1 정도일 때는 약 0.17로 생체중당 엽면적 비율이 높아질수록 흡광량이 많아지는 관계를 나타내었다. 이는 꽃잎의 빛을 투과·반사시키는 과정에서 수분의 영향을 크게 받아 결과적으로 광의 흡수에도 수분의 영향이 반영된 것으로 생각할 수 있다. 따라서 가시광선 파장대의 광에너지의 반사, 투과 및 흡수 비율 즉, 분광특성을 이용하여 나팔나리꽃의 신선도를 판단하면 육안에만 의존하여 판정하는 것보다 시험결과를 보다 과학적이고 객관적인 판단을 할 수 있다. |
출처:농촌진흥청