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ISSN : 1225-8504(Print)
ISSN : 2287-8165(Online)
Journal of the Korean Society of International Agricultue Vol.31 No.4 pp.352-358
DOI : https://doi.org/10.12719/KSIA.2019.31.4.352

Survey of Silking and Growth – Ecology for Selection of Adaptable Lines to North Korea in Maize

Hee-Woon Park*, Minggen Wu**, Huhn-Pal Moon*, Chenglu Lee***, Hwan-Hee Bae****†
*Northern Agriculture Institute Inc., Anyang, Kyeonggido 140 34, Korea
**Agricultural Collage of Yanbian University, 977 Gongyuan Road, Yanji, Jilin, P.R.China
***Yanbian Agricultural Technology Dissemination Center, 3418 Tiandilu, Yanji, Jilin, P.R. China
****Department of Central Area Crop Science, National Institute of Crop Science, Suwon 164 29, Korea
Corresponding author (Phone) +82-10-5113-4644 (E-mail) miami9@korea.kr
October 7, 2019 December 5, 2019 December 6, 2019

Abstract


As a basic study on the development of maize varieties adaptable to the northern part of the Korean peninsula, 17 varieties/line cross were cultivated from 2017 to 2018 in Donggang, Liaoning Province and Longjing, Yanbian Prefecture, according to the Chinse traditional cultural practices. Regional difference of accumulated temperature from plant to silking was lower than of the number of days, on the contrary the annual variation of the number of days was lower than the accumulated temperature. In Yongjeong, late variety of North Korea maturity group could be cultivated, and Donggang correspond to the area connecting Supoong, Huecheon, Shinpo, Yangdeok and Pyeonggang. The varieties with an average yield of more than 1,000kg per 10ain three locations were Shinwhanok and Whangdaok. In the northern high mountainous regions, Samjiyeon, Pungsan, and Jangjin are difficult to cultivate maize. But middle high mountains Hyesan is classified by a maturity group middle, northern region Soenbong is middle and/or middle late parts, and northern mountainous Junggang and Chongjin in north east coastline area are middle late and/or late. respectively.



북한 지역 적응 옥수수 품종 선발을 위한 출사 및 생육 생태 연구

박 희운*, 오 명근**, 문 헌팔*, 이 성록***, 배 환희****†
*북방농업연구소
**중국 연변대학교 농학원
***중국 연변주 농업기술보급중심
****국립식량과학원 중부작물부

초록


    서 언

    옥수수(강냉이)는 북한에서 식량배급의 대부분을 차지하 는(FAO/GIEWS, 2018;FAO/WFP 2019;Park 2017) 주식의 하나로 북한 주민은 옥수수를 먹고산다고 할 정도로 중요한 식 량작물이다. 옥수수를 주요 식량작물로 장려하는 북한에서는 1970년대부터 북한 기후에 맞는 단간 내도복 1대잡종 품종을 개발하여 체계적으로 보급하였고(Yoon et al., 2007), 이로 인 해 1990년대 초 옥수수 수량이 최고 6,532 kg/ha까지 증가하였 으나 고난의 행군시기인 90년대 중반 1,400 kg/ha로 최저 수량 을 기록하였다(Park 2017). 최근 5년(2014~’18) 평균 수량은 4,109 kg/ha에 이르렀으나 쌀 수량에 1,000 kg 이상 낮은 저수 위에 머무르고 있다(FAO/WFP, 2019).

    밭이 경지면적의 70%로 논 면적보다 많은 북한에서는 옥수 수가 식량의 47%를 차지하고 있는(FAO/WFP, 2019) 터라 옥 수수의 수량성이 떨어짐에 따라 식량사정이 어려워지고, 북한 은 1990년대부터 만성적인 식량부족으로 기아에 허덕이고 있 는데, 국제 인권보호기관들의 보고에 의하면 2012년 급·만성 영양실조로 인한 저체중 및 저신장 인구가 32.9%, 영유아 사 망률이 51.5%로 보고된 바 있다(Smith, 2016). 2018/19에도 북한은 식량사정이 호전되지 않고 있어 수입 및 원조를 포함 하더러도 1,364천 톤이 부족한(FAO/WFP, 2019) 실정이다.

    이와 같이 북한의 옥수수 수량성이 낮은 이유는 낙후한 주 체농법과 사회주의적 토지소유 및 식량 배급체계의 모순에도 기인하겠지만, 여러 차례의 홍수와 가뭄 등 자연재해에 적절 히 대처하지 못한데 따른 경지의 황폐화, 그리고 보다 주된 요인은 화학비료의 공급 부족으로 다비성 작물인 옥수수에 충 분한 시비를 할 수 없는 것이라 생각된다(Meadows, 2015;Moon et al., 2017;Park et al., 2018;Evans et al.).

    북한의 식량사정이 어려워해지면서 필요할 경우 북한에 지 원할 수 있는 기술 개발연구가 이루어지는 가운데, 작물과학 원을 중심으로 북한 지역에 적응하는 주요 식량작물에 대한 품종 개발을 위한 유전자원 탐색, 수집, 평가와 품종 및 재배 기술 개발 연구가 추진되었다(RDA, 2004;Yang et al., 2000). 일련의 연구들은 북한에 인접지역이나 유사한 기후환 경을 고려하여 수행되었고, 옥수수의 경우 북한 옥수수 품종 의 평가 및 품종개발이 이루어진 바 있다(Kim et al., 2000).

    한반도 북부 지역에 보급할 수 있는 옥수수 품종개발은 통 일 한국시대에 대비하는 중차대한 일이며, 이를 위한 기초연 구는 체계적이고 장기적으로 이루어져야 한다고 생각된다. 이 연구는 북한 북부 지역 환경과 유사한 중국 접경지역에서 국 내 육성 옥수수 품종 및 교잡계에 대한 출사 및 성숙 반응을 구명하여 한반도 북부 지역 적응 옥수수 품종 선발의 기초를 확립할 목적으로 수행되었다.

    재료 및 방법

    2017년 중국 길림성 연변주 용정시와 요녕성 동항시에서 옥 수수 137 품종/교잡계를 시험 재배하였으며, 그중 선발된 17 개와 중국 비교품종 2개를 2018년에 계속 공시하였다(공시재 료는 시험성적 참조). 파종기, 재식거리 및 시비량 등은 중국 현지 관행 및 국내 표준 재배법에 따라 수행하였다. 2018년에 는 난괴법 3반복으로 시험구를 배치하였고, 출사기, 성숙기 및 수량을 조사하였다.

    기상은 중국 기상국 2017~2018년, 대한민국 기상청 1981 ~2010(수원) 및 1981~2016(북한 27개소) 자료를 이용하였다. 시험지 위치 및 재배법 개요는 Table 1, 2와 같다.

    결과 및 고찰

    시험지 기상 변화

    옥수수 생육 기간 중 평균 및 최고기온 평균은 수원이 연천 보다 1°C°C 정도 높았으며, 순 별 변화는 2017과 2018년에 유사한 경향이었으나 7월 중순 이후에 평균 및 최고 기온에서 2018년이 2017년에 비해 높게 경과하였다. 파종 기후 평균기 온이 양 지역에서 13~14°C, 최고 기온은 21~22°C이상으로 출 아와 생육에 좋은 기온이었으나, 2018년 7월 하순 이후 3순 기간 35°C°C이상의 고온이 지속되어 등숙 초기 생육에 다소 영향이 있었을 것으로 생각된다.

    한편 중국의 용정과 동항의 기온은 4월부터 10월까지 평균 기온의 평균이 약 2°C 정도 높았으며, 이러한 경향은 2년 동 안 전 기간에 계속되었다. 그러나 최고기온의 평균은 반대로 용정이 동항보다 1~2°C높았으며, 수원이나 연천 보다 평균기 온과 최고기온의 차이가 크고 기온변화가 큰 것을 볼 수 있다. 특히 내륙지방 용정은 일교차와 일변화가 큰 것으로 알려지고 있다.

    강수량은 수원과 연천에서 옥수수 생육기간에 총 1,000 mm 정도였으나 2018년 수원은 818 mm로 강수가 적었다. 2017년 에는 파종 이후 6월 하순까지 비가 적어 초기 생육 기간에 영향을 주었고 출사 전후부터 등숙 초기 적은 강수로 경과하 였다.

    중국 용정과 동항은 7월과 8월에 에서는 강수가 집중되었으 며 동항은 용정보더 200-300 mm 정도의 강수량 차이를 보였 다. 2018년 용정에서는 파종 전후에 비가 적어 한발이 있어 출아 지연과 불균일 상태를 초래 했고, 동항에서는 2018년 9 월 7일 전후의 태풍의 영향을 받아 아주 도복이 발생하여 후 기등숙에 영향을 주었다. Table 3

    출사 일수 및 적산온도의 변이

    옥수수의 출사는 수정을 할 수 있는 단계를 말하며 생식 생 장에서 가장 중요한 시기라 할 수 있다. 출사일수는 용정에 비해 기온이 다소 높은 동항에서 빨랐으며, 공시 계통의 동항 ―용정 지역 간 차이를 보였다. 2017년에는 출사일수가 용정 과 동항에서 각각 평균 88.2일과 84.7일로 지역 간의 출사일 수 차이의 평균은 3.5일이었고 2018년에는 용정이 88.7일, 동 항이 81.2일로 출사일수 차이가 7.5일로 2017년보다 컸다.

    그러나 파종에서 출사까지 적산온도의 지역 간 차이는 2017 년과 2018년에 서로 다른 반응을 보였다. 2017년에는 동항이 1,731°C, 용정은 1,720°C°C로 동항에서 용정보다 11.5°C 높았 으며 그 차이도 크지 않았으나, 2018년에는 용정에서 1,665°C, 동항은 1,556°C로 오히려 용정이 동항보다 89.5°C 높았다. 지역 간의 출사까지의 적산온도 차이가 출사일수의 변 이보다 적은 것을 알 수 있는데, 출사일수 차이가 10일 이상 인 품종/교잡계는 다청옥, 강다옥, 14GS19/14GS11이었다.

    Jung et al.(2016)은 중국 동북 지역의 옥수수 유효적산온 (GDD) 연차변이가 적은 반면 지역 간 차이가 있었다고 하였 는데. 동항과 용정 지역 간에 출사일수의 차이를 보이는 것은 용정지방의 기온이 동항보다 낮고 일교차가 크며, 또한 파종 후 강수량 등 환경요인이 작용한 것으로 생각된다. 특히 2018 년에는 용정지방의 기온변화 및 일교차가 큰 것에 영향을 받 았을 것이라는 추정도 가능할 것이다.

    출사일수의 연차(2017~2018) 변이는 지역 간 차이와 다소 다른 반응이 나타났는데, 출사일수의 연차변이가 적은 반면 출 사까지 적산온도가 큰 경향을 보였다. 출사일수는 용정에서 2 년 모두 88일 정도로 차이가 없었고, 동항에서는 2017년에 84.7일, 2018년에는 81.1일로 3.5일의 차이를 보여 지역 간에 연차변이 양상이 다름을 볼 수 있었다.

    출사까지 적산온도의 연차변이는 동항에서 용정보다 크게 나타났다. 용정에서는 2017년에 1,720°C로 2018년 1,665°C보 다 55°C 높았는데, 동항에서는 2017년에 1,731°C, 2018년에 1,575°C로 156°C의 차이를 보여 용정 보다 연차 변이가 월등 히 큰 것을 볼 수 있었다. Table 4

    지역별 생육기간 및 출사와 등숙 한계기

    GDD는 파종기 등 환경변화에 따른 변이가 적어 생육기간 예측이나 조·만성 구분의 지표로 이용하는데(Jung et al., 1986). 북한에서는 옥수수 품종의 성숙군을 생육최저온도인 평 균 10°C 이상의 적산온도를 기준으로 중간늦종(2600~2800°C), 중간종(2400~2600°C), 올종(2200~2400°C), 급올종(2000~ 2200°C) 4 그룹으로 분류하고, 지대에 맞는 품종을 배치한다. 이 기준에 따르면 중국 동항과 용정 양 지역 모두 중간늦종 기준보다 늦은 늦종으로 재배가 가능한 지역으로 분류할 수 있는 것으로 나타났다.

    동항에서는 일평균기온 10°C가 연속 출현하기 시작하는 4월 14일에서 10월 30일(이후 자료 없음)까지 생육일수가 171일, 이 기간 10°C°C 이상의 적산온도가 3,400°C이었다. 용정은 10°C 이상의 날이 4월 29일에서 시작하여 9월 27 일에 끝나, 생육기간이 152일로 동항과는 19일의 차이가 있 었으며, 10°C 이상의 적산온도는 2,912°C로서 488°C가 낮 았다(Table 5).

    따라서 본 시험지인 중국 동항이나 용정의 적산온도는 북한 의 옥수수 숙기 분류기준에 중간늦종 범위를 벗어나는 늦종 그룹으로 별도 분류할 수 있었다. 즉 동항은 적산온도 등온선 을 기준으로 볼 때 북한의 수풍, 회천, 함흥을 잇는 지역과 비슷했으며, 용정은 북한의 북부 산간 고지대인 삼지연, 혜산, 풍산, 장진을 제외한 청진 이남 지역에 해당하였다(Fig. 1).

    10°C 이상 일평균기온의 적산온도를 이용한 북한 강냉이 성 숙군 별로 중국 동항과 용정 지방에서의 성숙 한계일을 추정 한 결과는 Table 6과 같다. 동항에서 각 성숙군의 성숙 한계 일은 극올종은 생육일수 110일이 되는 8월 8일, 올종 8월 16 일, 중간종 8월 24일, 중간늦종 9월 3일, 그리고 늦종에 속하 는 품종은 생육일수가 146일이 필요하여 9월 13일에 성숙이 가능하다. 용정에서 각 성숙군별 성숙 한계일은 극올종 8월 14일, 올종 8월 24일, 중간종 9월 3일, 중간늦종 9월 15일, 늦종은 9월 29일로 추정된다.

    용정에서 평균기온이 10°C 이하로 낮아지는 마지막 날짜 는 10월 6일인데, 늦종의 한계 성숙일 9월 29일과는 7일 정도의 차이가 있어 용정에서는 북한 성수군 기준의 늦종 재 배 가능한 지역이라 생각된다. Jung et al.(2016)은 요녕성과 길림성 북서부의 GDD 1,600°C 이상 지역에서는 이모작이 가능하다고 하였는데, 동항은 늦종의 등숙 한계일 9월 13일 로부터 10°C 이하로 낮아지는 마지막 날짜 10월 8일까지는 25일의 여유가 있고, 생육기간은 171일, 적산온도가 3,410°C 로 동항은 북한의 수풍, 회천, 신포, 양덕, 평강을 잇는 지역 에 해당한다. Fig. 2, 3, 4

    수량성 및 적응 지역

    2018년에 수량성 검정을 수행하였는데 동항에서는 등숙기에 태풍 피해로 정상적인 수량을 얻지 못하였는데 동항을 제외한 중국 용정, 수원 및 연천의 공시 품종/교잡계의 수량성은 Fig. 1과 같다. 지역별로 공시 품종의 평균 수량은 용정에서 1,083 kg/10a, 연천 837 kg/10a, 그리고 수원에서는 710 kg/10a이었 다 수원은 출사 및 성숙 기간 중에 한발이 있어 수정과 등숙 에 지장이 있어 수량이 낮아진 것으로 생각된다.

    용정에서는 황다옥이 1,441 kg/10a으로 수량이 가장 많았으 며 중국 품종인 先玉 335(Xianyu335) 1,412 kg/10a으로 높은 수량을 보였으며 두 품종은 출사일수가 88 일과 87 일로 다 소 늦었다. 다청옥은 출사일수가 92 일로 늦은 품종이며 수량 성 도 1,374 kg/10a로 비교적 높았고, 福來818(Fucai 818)와 신황옥은 출사일수가 83 일, 85 일로 빠르면서 수량도 다소 많은 편이었다. Fig. 5

    연천에서는 신황옥이 1,080 kg/10a로 월등히 많았으며, 평강 옥과 안다옥이 940 kg/10a 및 935 kg/10a로 높은 수량을 나타 냈다. 중국 현지 비교품종 중 Fulai818의 수량이 900 kg/10a 로 Xianyu335의 806 kg/10a 보다 많았다. 수원에서는 안다옥 과 Fulai818가 842~848 kg/10a로 차이가 없었고 황다옥이 832 kg/10a로 그 다음이었다.

    지역 평균 수량이 10a 당 1,000 kg 이상인 품종은 신황옥이 가장 높은 1,076 kg이었고, 황다옥 1,023 kg, 그리고 중국 현 지 비교품종 Xianyu 335, Fulai 818도 각각 1,013 kg과 1,038 kg의 다수성으로 평가 되었다. 그 외 안다옥과 수원19호 도 다소 수량이 높았다. 한편 신황옥은 3지역에서 고루 수량 성이 높게 나타나 지역 적응성이 큰 것으로 평가되었다.

    Table 7은 중국 동항과 용정에서 공시 품종/교잡계의 생육 적산온도에 따라 북한의 4개 성숙군 기준으로 분류한 결과 이다. 18개 품종/교잡계의 대부분이 중간늦종(2600~2800°C) 이거나 4개 성숙군을 벗어나 2,800~3,000°C 군에 분류되었 다. Xianyu335, Suwon19 등 13 품종/교잡계가 중간늦종, Dacheongok 등 5 개는 늦종으로 분류할 수 있는 2,800~3,000°C 범위에 속하였으며, 동항에서는 18개 전 품종/교잡계가 늦종 이상의 범위에 속하였다.

    공시 품종/교잡계 중 Dacheongok, Pyeonggangok, Kwangpyeongok, Kangdaok 4 품종은 용정과 동항 양 지역에서 늦 종으로 분류할 수 있는 2,800~~3,000°C°C 범위에 분류되어 숙기가 늦은 품종으로 나타났다.

    북부내륙고산지대를 제외한 북한 전역이 적산온도 3,150°C 이상으로 월동작물 가을밀과 결합된 여름작물 옥수수의 이모 작이 가능하며, 적산온도 2,650°C 이상의 북부내륙고산지대 혜 산까지는 봄감자와 결합된 옥수수 등과 이모작이 가능한 지역 이라고 하였다(Kang et al., 2010). 북한의 27개 기상관측소에 서 측정한 기상자료(1981~~2016)를 분석하여 옥수수의 생육 적산온도 등온선을 작성한 결과 북한의 북부산간 고지대인 삼 지연, 풍산, 장진은 적산온도 2,000°C 이하 지역으로 옥수수 재배가 어려운 것으로 나타났다. 그러나 중산지 혜산은 중간 종 재배가 가능한 지역으로 나타났다. 북부 선봉은 중간종~중 간늦종, 북부 산간 중강과 동해안 북부 청진지방은 중간늦종~ 늦종 적응지로 분류되었다. 기타 지역은 모두 3,000°C 이상으 로 늦종 옥수수도 재배에 충분한 적산온도가 보장되는 것으로 나타났다. Fig. 6

    적 요

    한반도 북부 지역에 적응하는 옥수수 품종 개발의 기초연구 의 일환으로 2017~2018년 중국 요녕성 동항과 연변주 용정에 서 18 품종/교잡계를 파종기, 재식거리 및 시비량 등 관행에 따라 재배하여 출사기 성숙기 반응 및 수량성을 조사하였다.

    1. 지역 간의 출사까지의 적산온도 차이가 출사일수의 변이 보다 적으며, 출사일수 차이가 10일 이상인 품종/교잡계는 다 청옥, 강다옥, 14GS19/14GS11이었다. 출사일수의 연차변이가 적은 반면 출사까지 적산온도가 큰 경향을 보였다.

    2. 동항이나 용정의 적산온도는 북한의 옥수수 숙기 분류기 준에 중간늦종 범위를 벗어나는 늦종 그룹으로 분류할 수 있 었다. 용정에서는 북한 성수군 기준의 늦종 재배 가능하며, 동 항은 북한의 수풍, 회천, 신포, 양덕, 평강을 잇는 지역에 해당 한다.

    3. 평균 수량이 10a 당 1,000 kg 이상인 품종은 신황옥 (1,076 kg), 황다옥(1,023 kg), 그리고 중국 비교품종 Xianyu335, Fulai818도 각각 1,013 kg과 1,038 kg이었다. 18개 품종/교잡 계의 대부분이 중간늦종~늦종 군에 분류되었다. 18개 품종/교 잡계의 대부분이 중간늦종~~늦종 군에 분류되었다.

    4. 북한의 각 지역별 재배 가능한 성숙군은, 중산지 혜산은 중간종, 북부 선봉은 중간종~중간늦종, 북부 산간인 중강과 동 해안 북부 청진지방은 중간늦종~늦종 재배가능지이며, 그 외 지역은 모두 3,000°C 이상으로 늦종 재배에 충분한 적산온도 를 보였다. 북부산간 고지대인 삼지연, 풍산, 장진은 적산온도 2,000°C 이하 지역으로 옥수수 재배가 어려운 지역으로 나타 났다.

    ACKNOWLEDGMENTS

    본 논문은 농촌진흥청 연구사업(과제번호 : PJ012657052019) 의 지원에 의해 이루어진 것임.

    Figure

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    Air mean and maximum temperature in Yeoncheon and Suwon in 2017 and 2018.

    KSIA-31-4-352_F2.gif

    Air mean and maximum temperature in Lonjing and Donggang, China in 2017 and 2018.

    KSIA-31-4-352_F3.gif

    Amount of sequential precipitation in Yeoncheon and Suwon, in 2017 and 2018.

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    Amount of monthly precipitation in Longjing and Donggang, China, in 2017 abd 2018

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    Yield of 19 varieties and/or lines crosse tested in 3 regions in Korea and China in 2018.

    KSIA-31-4-352_F6.gif

    Isothermal line of accumulated temperature (1981~2016) of the Northern Korean Peninsula.

    Table

    Basic information about the test region in China

    General methods for maize cultivation in this test

    Differences of days and accumulated temperature from plant to silking between two regions in China in 2017 and 2018 in maize varieties.

    Days and accumulated temperature to silking in different year and regions in China in maize.

    Growing period and accumulated temperature over 10℃ of air mean temperature in three regions.

    Critical date to mature of North Korean maturity group in different regions in maize.

    Varietal distribution of North Korean maturity group according to accumulated temperature regime of maize varieties in Longjing and Donggang, China.

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