Ⅰ. 서론

우리나라에서 양질조사료 생산을 위해 가장 중요한 생산 기반인 논에서 벼 후작으로 재배하기에 적합한 이탈리안 라이그라스는 전국 동계 사료작물 재배면적의 약 85% 이상을 차지하며 그 재배면적은 연간 약 106천ha (MAFRA, 2024)로서 매년 약 6,000∼7,000톤 정도의 종자가 파종되고 있다. 이탈리안 라이그라스는 9월 하순부터 10월 중하순까지 파종하여 이듬해 5월 상순∼중하순까지 양질조사료를 수확하는 동계 사료작물로서 생산성과 사료가치가 우수하고 가축의 기호성이 좋은 장점이 있으나 겨울철 추위와 봄철 가뭄에는 약한 단점이 있다 (Kim, 1991). 겨울철 추운 기후에 적응성이 우수한 내한성 이탈리안 라이그라스의 품종개발연구가 농촌진흥청 국립축산과학원을 중심으로 1995 년부터 본격적으로 추진되어 ‘화산 101호’ (Choi et al., 2000), ‘코윈마스터’ (Choi et al., 2008) ‘코윈어리’ (Choi et al., 2011), ‘그린팜’ (Ji et al., 2011) 등 국내 기후에 잘 적응하는 내한성 품종이 개발되었다. 이 품종들은 외국에서 육성된 도입품종보다 추위에 강하고 건물 생산성이 우수한 것 (Choi et al., 2018)으로 보고되었으나 국내 종자생산 기반이 거의 없어 국내에서는 종자생산을 못하고 있다.

국내 기후에서 이탈리안 라이그라스의 종자생산을 위해서는 재배 기술부터 종자의 수확 및 건조 정선 기술까지 일관화된 연관 기술이 필요하다 할 것이다. 우리나라 기후에서 이탈리안 라이 그라스의 종자생산을 위한 품종은 조생종이 유리하고 (Kim et al., 2010), 조생종의 수확시기는 5월 하순부터 6월 하순까지로 장마기를 고려하면 6월 25일 전에는 종자 수확이 완료되어야 한다. 이탈리안 라이그라스의 종자생산을 위한 재배 기술로서는 파종적기 및 파종량 (Park and Lee, 1984), 휴폭과 이른 봄 질소시 비량(Choi et al., 2002)이 구명되었고, 종자 수량을 높이기 위해 단위 면적당 이삭 수의 확보가 중요하며 (Park and Lee, 1984), 유효 이삭 수는 1,000∼2,000본/㎡ (Fairey and Hampton, 1997), 종자의 수확시기는 조생종의 경우 출수 후 20∼30일(Kang et al., 2020)로 보고되고 있다. 특히, 이탈리안 라이그라스는 간척지에서 생육이 타 작물에 비해 양호하고 (Shin et al., 2005) 종자 생산성도 우수한 것으로 보고되었다 (Nam et al., 2020). 종자의 수확은 범용컴바인으로 가능하며 수확한 종자의 효율적인 건조기술의 개발이 매우 필요하다. 이탈리안 라이그라스 종자의 건조 방법은 자연(태양)건조와 인공 건조가 가능하며, 자연건조 방법은 값 싸고 손쉽게 건조할 수 있는 장점이 있으나 건조 시간이 길고 넓은 면적이 필요하다 (Parimala et al., 2013). 이탈리안 라이그라스 종자생산을 위한 국내 현장 연구는 건조제 처리기술 개발 (Lee et al., 2022), 인공건조기 개발 (Kim et al., 2022) 연구 등이 활발히 추진되었으나 수확한 종자의 효율적인 자연건조기술에 대한 연구가 부족한 실정이다. 종자의 건조는 증기의 형태로 종자의 수분이 종자에서 제거되고 주변 공기에 흡수되는 것으로써 온도, 상대습도, 공기의 흐름 속도 및 종자 내부 수분의 외부로 이동 능력이 종자 건조의 효율성에 영향을 미친다 (Cabrera, 1991).

따라서 본 연구에서는 이탈리안 라이그라스의 국내 종자생산 기반 구축에 필요한 기초 기술을 개발하기 위하여 간척지에서 종자 수확과 연계한 자연(태양)건조 방법에 따른 종자의 수분함량 변화와 발아율에 미치는 영향을 구명하기 위하여 수행하였다.

Ⅱ. 재료 및 방법

1. 재배지역

본 연구는 간척지에서 생산된 이탈리안 라이그라스 종자의 자연(태양)건조 방법에 따른 종자의 수분함량과 발아율의 변화를 조사 분석하기 위하여 2023년부터 2024년까지 전남 장흥군 지천 간척지(N 34°37’44.42”, E 126°57’49.33”)에서 재배된 이탈리안 라이그라스의 종자생산 포장에서 수행되었다. 장흥지역의 평균온도와 강수량 등 기상(농촌진흥청 농업기상정보서비스, 2024)은 Table 1과 같이 2023년 6월 5일부터 15일까지 평균기온은 22. 2℃, 상대습도는 73.8%, 강수량은 없었으며, 바람은 1.7m/s였다. 2024년 6월 5일부터 15일까지 평균기온은 23.0℃, 상대습도는 74.0%, 강수량은 총 14mm였으며, 바람은 1.5m/s로 약하게 부는 기상이었다.

2. 시험 조건 및 처리내용

우리나라에서는 수확시기가 빠른 조숙성 이탈리안 라이그라스 품종이 많이 재배되기 때문에 시험품종은 조생종인 그린콜 (Ji et al., 2018)로 하였다. 종자의 건조장소 준비는 컴바인으로 종자를 수확 후 남은 채종짚을 원형곤포 사일리지용으로 수확하고 건조장 주변 가장자리는 약 15 cm 깊이의 배수로를 설치하여 강우에 대비하였다. 방수용 종자 건조 매트를 펼친 건조장에서 종자의 1차 건조는 2023년 6월 7일부터 11일까지, 2차 건조는 6월 13일 부터 15일까지, 3차 건조는 2024년 6월 10일부터 12일까지 하였다. 종자 건조 시기별 종자 건조장의 대기온도와 상대습도를 오전 10시, 오후 1시와 3시에 조사한 결과는 Table 2, 3 및 4와 같다. 1차 건조 시기의 일별 평균온도는 25.9∼28.2℃ 사이였고, 상대습도는 40.0∼51.0% 사이였으며, 매일 약한 미풍이 불었고 6월 9일 오전 6시경과 6월 10일 오후 6시경에 이슬비가 살짝 내렸다. 2차 건조 시기의 일별 평균온도는 27.5∼30.0℃ 사이였고, 상대습도는 40.7∼42.0% 사이였으며, 매일 약한 미풍이 부는 기상 조건이었다. 3차 건조 시기의 일별 평균온도는 28.5∼29.4℃였고, 상대습도는 44.7∼51.3% 사이였으며, 6월 10일은 구름이 약간 있었으나 실질적인 건조 시기인 11일과 12일에는 바람이 있는 기상 조건이 었다. 종자의 건조방법은 종자의 펼침 두께를 2.5, 5.0 및 7.5 cm 로 하였고, 종자의 반전 횟수는 1, 2 및 3회/일로 하였으며, 종자의 반전 방법은 매트는 고정하고 종자만 반전기를 이용하여 반전하는 방법과 건조 매트를 들어 올려 종자와 매트를 완전히 뒤집 어 주는 두 가지로 하였으며, 반전 마지막에는 모두 바람골을 만들어 주었다.

3. 수분함량 및 발아율

건조 중인 종자의 수분함량 측정은 건조 전 그리고 매일 오후 6시경 채취하였으며 채취한 종자 시료는 밀봉 보관 후 10 g의 종 자를 전자레인지 (Microwave oven)에서 건조하면서 건조무게의 변화가 없을 때의 무게로 수분함량을 환산하였다. 한편 건조가 완료된 종자는 밀봉 보관 후 1 g의 종자를 105℃ 항온기에서 3시간 이상 건조하여 건조 전과 후 종자의 무게 차이로 수분함량을 환 산하였다. 종자의 발아율은 지름 9 cm 페트리디쉬에 여과지를 깔고 50립을 치상하여 25℃ 항온기에서 14일간 발아되는 개체수로 환산하였다.

4. 통계처리

시험연구 결과는 SPSS (IBM SPSS Statistics for Windows, Version 29.0.; IBM Corp., Armonk, NY, USA)로 변수 간 평균의 표준오차와 p value를 이용하여 통계적 유의성을 검정하였다.

Ⅲ. 결과 및 고찰

1. 종자의 수분함량

남부지역 간척지에서 이탈리안 라이그라스의 종자를 경제적이고 효율적으로 건조하기 위하여 여러 가지 자연(태양)건조 방법으로 건조한 종자의 수분함량 변화는 Table 5, 6 및 7과 같다. 자연건조 방법으로서 종자의 펼침 두께, 반전 횟수 및 반전 방법에 따라 종자의 수분함량 변화에 차이가 있었으며, 특히 종자의 펼침 두께와 반전 방법 간에는 고도의 유의성이 인정되었다 (p<0.001). 다양한 조건에서 종자의 수분함량 변화를 조사 분석하기 위하여 2년간 3회의 건조연구를 수행하였다. 2023년 6월 7일부터 11일까지 수행한 제1차 건조시험의 결과는 Table 5에서 와 같다. 채 종 직후 종자의 수분함량은 48.9%로 높은 편이었다. 종자의 펼침 두께가 얇을수록 건조 속도가 빨랐는데, 종자의 펼침 두께가 2.5cm이고 하루 2회 반전을 하면 2일 만에 종자의 수분함량이 14% 정도로 낮아져 저장에 알맞은 수준까지 건조되었다. 그러나 종자의 펼침 두께가 5.0cm의 경우에는 3.5일 정도 건조가 필요하고, 종자의 펼침 두께가 7.5cm로 두꺼운 경우에는 하루에 3회 반전을 하면 4일 정도의 건조 기간이 필요하였다. 종자의 반전 횟수에 따른 종자의 수분함량 감소는 종자 건조 후 1일과 2일에 하루 1회와 3회 반전 간에는 차이가 있는 것으로 나타났다 (p<0.001). 반전 방법에 따른 종자의 수분함량 감소는 종자만 반전하는 것보다 건조 매트와 종자를 완전히 뒤짚어 주는 것이 빠른 것으로 나타났다 (p<0.001).

2023년 6월 13일부터 15일까지 제2차 건조 시험의 결과는 Table 6과 같다. 종자의 수확시기가 1차 건조시험 시기보다 늦어 수확 직후 종자의 수분함량은 26.0%로 낮은 편이었다. 종자의 펼침 두께가 얇을수록 건조 속도가 빨랐는데, 종자의 펼침 두께가 2.5cm로 얇은 경우에는 하루 1회 반전으로 1일 건조에서도 종자의 수분함량이 14∼15%까지 신속하게 건조되었다. 종자의 펼침 두께가 5.0cm의 경우에는 건조 2일 만에 종자의 수분함량이 11% 수준으로 감소하였다. 종자의 펼침 두께가 7.5cm로 두꺼운 경우에도 건조 2일 만에 수분함량이 15∼16% 수준까지 신속히 건조되었다. 이때 종자의 반전 횟수에 따른 종자의 수분함량 감소는 차이가 없는 것으로 나타났다. 반전 방법에 따른 종자의 수분 함량 감소는 종자만 반전하는 것보다 건조 매트와 종자를 완전히 뒤집어 주는 것이 빠른 것으로 나타났다 (p<0.000).

2024년 6월 10일부터 12일까지 제3차 건조 시험의 결과는 Table 7에서와 같이 수확 직후 종자의 수분함량은 23.0%로 종자의 수확시기가 지연으로 매우 낮은 편이었다. 종자의 펼침 두께가 얇을수록 건조 속도가 빨랐는데, 종자의 펼침 두께가 2.5cm로 얇은 경우에는 하루 1회 반전으로 1일 건조에서도 종자의 수분 함량이 11.5%까지 신속하게 건조되었다. 종자의 펼침 두께가 5.0cm의 경우에는 건조 1일 만에 종자의 수분함량이 14% 내외 수준까지 건조하였다. 종자의 펼침 두께가 7.5cm로 두꺼운 경우에도 건조 1일 만에 수분함량이 15∼16% 수준까지 신속히 건조 하였다. 이때 종자의 반전 횟수에 따른 종자의 수분함량 감소는 건조 후 2일차에는 1일 1회 반전과 2 또는 3회 반전 간에 유의적인 차이가 있었다 (p<0.002). 그러나 이때 반전 횟수별 종자의 수분함량이 모두 10% 내외였고 종자의 보관에 필요한 수분함량이 14% 이하라는 점을 고려하면 수분함량 1% 정도 차이를 위해 하루에 반전을 1회 더할 필요는 없을 것으로 판단된다. 반전 방법에 따른 종자의 수분함량 감소는 종자만 반전하는 것보다 건조 매트와 종자를 완전히 뒤집어 주는 것이 건조 1일 차의 결과로 보아서는 유의미한 차이가 없었으나, 건조 후 2일 차의 경우에는 매트와 종자를 함께 반전해 주는 것이 수분 감소가 더 빠른 것으로 나타났다 (p<0.000).

이상과 같이 남부지역 간척지에서 2년간 3회에 걸친 이탈리안 라이그라스 종자의 자연(태양)건조 연구에서는 종자 펼침 두께가 종자의 반전 횟수와 반전 방법에 비해 종자의 수분함량 감소에 크게 영향을 미치는 것으로 나타났다. 또한 수확 시 종자의 수분 함량이 23% 또는 26%로 낮은 종자는 펼침두께 2.5∼7.5cm에서 1∼2일 이내에 수분함량 14%까지 신속한 건조가 가능한 것으로 나타났다. 미국 오레곤주와 같이 목초 종자 수확을 위해 종자를 탈곡하기 전 식물체 전체를 베어 기다란 띠 모양(Swathing)을 만들어 자연(태양)건조 후 종자를 탈곡하는 경우, 목초 종자 수확 시 종자의 수분함량이 종자의 수량과 손실에 매우 주요한 요인이며 (Silberstein et al., 2010), 수분함량이 45%일 때 수확한 종자 보다 25%일 때 수확한 종자의 천립중이 높다 (Stanisavljevic et al., 2014)는 보고와 같이 종자 수확 시 종자의 수분함량이 종자의 건조 속도는 물론 종자의 품질에도 영향을 미치는 중요한 요인으로 작용하는 것으로 사료된다.

2. 종자의 발아율

남부지역 간척지에서 이탈리안 라이그라스의 종자의 자연(태양)건조 방법에 따른 종자의 발아율은 Table 8과 같다. 종자를 수확할 때 종자의 수분함량이 26.0%로 낮았던 제2차 건조 시험에서는 자연건조 방법으로서 종자의 펼침 두께, 반전 횟수 및 반전 방법에 따라 건조 종자의 발아율은 거의 차이가 없이 80% 이상의 양호한 발아율을 나타내었다. 또한 수확할 때 종자의 수분함량이 23.0%로 더 낮았던 제3차 건조 시험에서는 종자의 펼침 두께와 반전 횟수 간에는 유의적인 차이가 없었으나, 반전방법으로 건조매트를 고정하고 종자만 반전한 것보다 건조매트를 들어 올려 종자를 완전히 반전한 것이 발아율이 높은 것으로 나타났다 (p<0.011). 그러나 수확할 때 종자의 수분함량이 48.9% (Table 5)로 높았던 제1차 건조 시험에서는 종자의 펼침 두께에 따라 종자의 발아율에 차이가 있는 것으로 나타났는데, 종자의 펼침 두께가 2.5cm로 얇게 펼쳐 신속하게 건조된 종자의 발아율은 74.7% 로서 펼침 두께가 5.0cm의 발아율 83.8%와 7.5cm의 발아율 81.6%보다 낮았다 (p<0.002). 이상의 여러 가지 자연건조방법으로 건조된 이탈리안 라이그라스 종자의 발아율은 Parimala et al. (2013)이 제시한 높은 종자 활력을 나타내는 종자의 발아율인 70 ∼80%를 유지할 수 있는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 종자의 품질은 건조 중 여러 가지 요인에 의해 영향을 받으며 온도와 습도가 종자의 발아력을 상실하게 하는 가장 기본적인 요인이며 (Barrozo et al., 2014), 수분함량이 45% 정도의 종자를 70℃ 정도 높은 온도에서 신속하게 건조할 때 종자의 발아율이 감소될 수 있고 (Stanisavljevic et al., 2014), 수확 시 종자의 수분함량과 관계없이 건조온도의 증가는 종자의 물리적 및 생리적 품질을 저하시키며 (Scariot et al., 2017), 수확 시 수분함량이 25% 정도의 종자를 22℃에서 건조시킬 때 가장 좋은 발아율을 나타내었다 (Stanisavljevic et al., 2013)는 보고와 유사한 경향이다. 또한 종자를 자연건조를 시킬 때 정오의 뜨거운 태양에서의 건조는 종자의 품질 저하를 초래할 수 있고 (Parimala et al., 2013), 건조 중 인 종자의 열에 의한 품질손상은 호흡, 곰팡이 및 수확 후 종자의 무더기 내 복사열의 누적으로 일어나며, 이때 종자의 수분함량이 크게 영향을 미친다 (Hill and Johnstone, 1985)는 연구보고와 같이 종자의 수분함량이 48.9%로 높은 종자를 2.5cm 두께의 자연 건조는 종자의 발아율에 나쁜 영향을 미칠 수 있는 것으로 판단된다. 따라서 건조온도와 건조속도는 종자의 품질에 미치는 주요한 요인이라는 (Herter and Burris, 1989) 연구결과와 같이 컴바인으로 수확한 이탈리안 라이그라스 종자의 수분함량이 45% 이상으로 높은 종자를 자연(태양)건조를 할 때 종자의 펼침 두께는 2.5cm 정도로 얇게 펼쳐 신속히 건조하는 것보다 최소 5cm 정도의 두께로 펼쳐서 천천히 건조하는 것이 종자의 발아율 향상에 유리할 것으로 사료된다.

이상의 연구 결과를 토대로 우리나라 남부지역에서 간척지를 이용한 이탈리안 라이그라스의 종자생산 활성화 기반을 구축하고 신속하고 효율적인 자연건조 기술의 실용화를 위해서는 첫째, 종자 수확시기는 종자의 수분함량이 30% 정도로 낮은 시기에 종자를 수확하고 둘째, 재배포장인 간척지의 일부를 종자 건조장소로 활용하며 셋째, 컴바인으로 수확한 종자를 2.5∼5.0cm 정도로 얇게 펼치고 하루에 최소 1회 정도의 종자 반전이 필요한 것으로 사료된다.

Ⅳ. 요약

본 연구는 간척지에서 생산된 이탈리안 라이그라스 종자의 자연건조 방법에 따른 종자의 수분함량과 발아율의 변화를 조사하기 위하여 2023년부터 2024년까지 전남 장흥군 지천 간척지에서 수행되었다. 종자의 자연건조 방법으로서 종자 펼침 두께는 2.5, 5.0 및 7.5cm, 종자 반전 횟수는 1, 2 및 3회 그리고 반전 방법은 종자만 반전하는 것과 매트를 들어 올려 종자를 완전히 반전하는 것으로 하였다. 이탈리안 라이그라스의 종자의 펼침 두께가 얇을 수록 수분함량 감소가 빨랐다(p<0.001). 종자의 반전 횟수 및 반전 방법에 따라 종자의 수분함량 감소는 차이가 있었으나 약 1% 정도로 크지 않았다. 종자의 수분함량이 약 48.9%로 다소 많은 종자를 2.5cm, 5.0cm 및 7.5cm 두께로 펼쳐 자연 건조할 경우, 수분함량이 14% 수준까지 감소하는데 각각 2, 4 및 5일 정도가 필요하였다. 종자의 수분함량이 23% 또는 26%로 낮은 종자는 펼침 두께 2.5∼7.5cm에서 1∼2일 이내 종자 수분이 14% 정도까지 건조되었고, 이들 종자의 발아율은 80% 정도로 높았다. 그러나 수분함량이 48.9% 높은 종자를 펼침 두께 2.5cm로 자연 건조한 종자의 발아율(74.7%)은 펼침 두께 5.0 및 7.5cm로 건조한 종자의 발아율(83.8% 및 81.6%)보다 낮았다(p<0.002). 이상의 결과를 토대로 이탈리안 라이그라스 종자의 신속한 자연건조를 위해서는 종자의 수분함량이 30% 정도로 낮은 시기에 수확하고, 재배포장을 종자 건조장소로 활용하며, 수확 종자를 2.5∼5.0 cm 얇게 펼치고 하루에 최소 1회 정도의 종자의 반전이 필요한 것으로 사료된다.