Ⅰ. 서 론

옥수수는 비교적 재배가 쉬우며 수량이 많아 오래 전부터 중요 한 식량작물 및 사료용 작물로 재배되어 왔으나, 경제수준과 생활 수준의 향상에 의해 고기, 우유 등 축산물의 수요가 급격히 증가 하게 됨에 따라 최근에는 식용보다는 사료용으로서의 중요성이 훨씬 증가하게 되었다(Son et al., 2013). 옥수수 사일리지는 재배 면적이 좁은 우리나라 축산업에서 없어서는 안 될 중요한 여름철 사료자원이며, 사료가치가 높아 중북부지방에서부터 남부지역에 이르기까지 전국에서 재배되고 있는 대표적인 하계 사료작물이 다. 옥수수는 C₄ 작물로 평균 10℃ 이상에서 생육을 시작한다. 물 질생산에 필요한 수분요구량도 북방형 작물에 비해 1/2 정도로 적어 가뭄에 대한 영향을 적게 받는 작물이다(Kim et al., 2013).

옥수수 생산성은 농기계, 방제, 품종개량 및 재배기술 향상 등 으로 인해 1960년대 이후 2008년까지 꾸준히 증가해왔다(Thomas et al., 2009). 가뭄, 홍수, 이상기후 등이 생산량의 감소의 원인으 로 보고되고 있으며, 이는 식물의 성장에 기후요인이 밀접한 관 계가 있음을 보여준다(Peng et al,. 2015). 기상청에서 제공한 RCP 8.5 시나리오에 따르면 옥수수의 고온피해 위험성이 1년에 10일을 초과하는 경우도 있어 실제 옥수수 생식생장기에 고온피 해가 나타날 가능성이 매우 높은 것으로 분석되었다(Seo et al., 2016). 현재 온실가스 배출 수준이 유지되었을 경우 미래의 옥수 수 생산에 큰 어려움이 있을 수 있으며, 이에 대비하기 위해서는 내재해성 품종으로의 개량, 대체작물의 발굴, 재배시기 변화 등 의 대책이 마련되어야 할 것으로 사료된다. 그동안 옥수수에 대 한 연구는 생육특성과 생산량, 사일리지의 사료가치 등 이용성에 초점이 맞추어져 있었으며, 기후조건과 관련한 연구는 적은 편이 었다. 농작물에 대한 취약성 평가는 기후변화 및 극단적 기상현 상이 미치는 영향을 알아보는데 효과적인 방법이며(Farhangfar et al., 2015) 현재 외국에선 취약성평가를 통해 작물 생산에 영 향을 주는 기후요인을 찾고, 기후변화로 인한 생산 피해를 줄이 려는 연구가 시도되고 있다(Hatfield et al., 2018). 우리나라에서 도 기후영향취약성 평가는 작물생산에 있어서 기후변화로 인한 피해를 줄이고 대비하는데 도움이 될 것으로 판단된다. 광평옥은 국내에서 개량된 품종으로서 국내 기후영향취약성을 평가하기에 외국 품종에 비해 적합한 품종으로 여겨진다.

본 연구는 광평옥을 이용한 기후영향취약성 평가를 통해 사료 용 옥수수 생산에 있어서 치명적인 기후요인을 밝히고, 생산량에 미치는 영향에 대하여 조사하여, 향후의 생산피해 저감 및 옥수 수의 기후영향취약성 평가에 있어서 기초자료를 제공하고자 실 시되었다.

Ⅱ. 재료 및 방법

1. 시험포장지 조성

본 연구는 우리나라 중부지역에서의 옥수수 생산성 조사를 위 해 충청북도 충주시 대소원면과 충청남도 청양군 운곡면에 각각 시험포장을 조성하여 2017년부터 2018년까지 2년간 실시하였다. 옥수수의 공시품종은 사일리지 생산을 목적으로 하는 국내 육성 품종인 광평옥을 사용하였다. 시험구당 면적은 12m² (3 × 4m) 이 었고, 시험구의 배치는 난괴법 3반복으로 하였다. 파종일은 충주 지역은 2017년 4월 24일과 2018년 4월 23일이며, 청양지역은 2017년 4월 22일과 2018년 4월 26일이다. 파종량은 30 kg/ha 기 준으로 2립 점파하고 1주 1본을 유지하였다. 생육 중에 발생하는 잡초는 손으로 제초하였다. 재식거리는 75 × 15 cm (4 m, 4열)로 하였다. 시비량은 N-P₂O₅-K₂O = 200-150-150 kg/ha를 기준으로 인산 및 칼리질 비료는 전량 밑거름으로 시용하였고, 질소질 비 료는 밑거름과 웃거름을 50%씩 분시 하였다. 웃거름은 경엽 6~7 매의 생육기인 6월 중․하순에 시비하였다. 생육기간동안 관수는 하지 않았으며, 수확은 생리적 성숙기인 황숙기를 판단하여 충주 지역은 2017년에는 8월 29일, 2018년에는 8월 20일에 실시하였 으며, 청양지역은 2017년에는 8월 31일, 2018년에는 8월 18일에 실시하였다. 착수고는 지면에서 첫 번째 이삭이 달린 마디까지의 높이를 재어서 측정하였다. 출사일은 이삭에서 수염이 80% 정도 출사한 날로 조사하였다. 추가적으로 초고, 엽수, 병충해, 생물수 량, 건물수량 등을 조사하였다. 건물수량은 시험구 12m² 중 6m² 를 수확하여 이삭과 경엽으로 분리하여 생초수량을 조사하였고, 각 구당 2주씩 선발하여 65℃의 건조기에서 72시간 건조하여 건 물률을 산출하였다. 건물수량은 생물수량에 건물률을 곱하여 계 산하였다. 기후자료는 충주시와 홍성군 기상관측소의 일평균기 온, 일최고기온, 일최저기온, 월평균기온, 일강수량, 일일 일조시 간 등의 자료를 참고하였다. 홍성군 기상관측소는 본 연구를 실 시한 청양군 운곡면에서 가장 근접한 기상 관측소이며 청양 실험 포장의 기후값을 대표한다고 할 수 있다.

2. 기후영향취약성 평가

과거의 옥수수 생산량 조사를 위해 최근 약 30년 동안 발간된 옥수수 생산에 관한 논문들의 수량 데이터를 조사하였으며, 충주 및 청양지역의 시청과 농업기술센터에서 데이터를 추가로 수집 하였다. 연구논문 데이터를 취합하고 이를 기반으로 옥수수 생산 성에 악영향을 미치는 기후인자를 선정하여 1999년부터 2018년 까지 두 지역에 대한 기후영향취약성 시범평가를 진행하였다. 농 촌진흥청에서 정의한 공식과 세부항목을 기준으로 하였으며 (Table 1), 본 연구에서 실시한 시범평가에서는 보다 세밀한 평 가를 위해 Table 1과 같이 지속일수에 따라 노출도에 대한 가중 치에 차등을 두고 값을 산출하였다. 민감도는 절반 수준, 적응능 력에서 관수는 미실시, 전문인력 없음 등의 상황으로 가정하였고, 나머지 조건은 최상의 경우로 가정하였다. 취약성은 아래의 공식 을 활용하여 산출하였다.

취약성(Ministry of Agriculture., Food and Rural Affairs et al., 2017) = 노출도(Exposed level) + 민감도(Sensitive level) - 적응능력(Adaptive capacity)

3. 통계분석

결과에 대한 유의성 검증을 위해 SAS program(ver 9.3, SAS Institute, Cary, NC, USA)의 GLM(General Linear Model)을 사용하 여 분산분석을 실시 후, 처리 간의 평균값 비교를 위해 Duncan(1955) 의 다중검정법으로 유의차 P<0.05 수준에서 분석하였다.

Ⅲ. 결과 및 고찰

1. 옥수수 생육특성 및 생산성

실험기간 중 옥수수의 일반적인 생육특성에 대한 조사 결과를 Table 2에 나타내었다. 옥수수 수확시기의 착수고 및 초고를 조사 한 결과, 충주지역은 2017년에 비해 2018년 수치가 소폭 감소하 였으나, 청양지역에서는 오히려 증가하였다. 엽수와 병해충은 연 차간에 차이가 나타나지 않았다. 옥수수의 출사일은 2017년보다 2018년이 다소 이르게 나타났다(Table 2). 시험포를 조성한 2년간 의 건물수량은 최근 20년 평균수량인 21,193 kg/ha 보다 낮았다. 특히 2018년의 충주시와 청양군의 옥수수 건물수량은 각각 6,475 kg/ha과, 7,511 kg/ha으로 나타나 2017년에 비해 절반수준으로 감 소하였으며, 20년간의 전국 평균에 비해서도 절반 이하의 수준을 나타냈다(Table 3). 충주와 청양의 2018년 평균기온 및 최고기온 은 두 지역 모두 평년에 비해 높게 나타났고, 2018년 여름철의 최 고기온 상승폭이 2017년에 비해 높게 나타났다(Table 4, 5).

생육에 영향을 주는 다양한 기상환경 중 온도는 농작물의 생육 에 가장 큰 영향을 주며, 농작물은 생육시기마다 알맞은 온도가 있 고, 생육에 적합한 온도 범위를 벗어나면 저온 또는 고온에 의해 피해를 입는데(Shim et al., 2013) 2018년 수확 전 여름에 나타난 고온현상이 옥수수 생산량 감소에 영향을 준 것으로 사료된다. 2018년에는 2017년에 비해 6월과 7월 동안 비가 내리지 않는 날이 지속되다가 집중호우의 형태로 한 번에 많은 양의 비가 내렸다 (Table 6, 7). 옥수수의 생육이 왕성할 시기에 오랫동안 비가 내리 지 않아 생육이 저하된 것으로 사료된다. 2018년 일조시간은 봄철 에는 평년에 비해 낮은 경향을 나타냈으나, 여름으로 넘어가면서 평년에 비해 상승하는 경향을 나타냈다. 본 연구에서 실시한 2018 년 옥수수 생육기간 중 5월부터 8월까지 일조시간은 충주지역 873.7시간, 청양지역 942.1시간으로 나타났다. 30년 동안 발표된 옥수수 수량을 비교분석한 결과, 수량성이 높은 상위그룹의 생육기 간 일조시간은 평균 689.8시간이었는데(Peng et al., 2015), 본 연 구에서는 에 이에 비해 매우 높게 나타났다. 2018년 일조시간은 2017년에 비해 증가하였는데, 이는 2018년의 짧은 장마와 가뭄으 로 인한 것으로 여겨지며, 일조시간의 증가는 여름철 최고기온의 상승과 관계가 있을 것으로 사료된다. 또한 최고기온이 상승함에 따라 C₄작물인 옥수수도 고온장해를 입어 생육이 불량해졌을 것으 로 추정된다. 결국 2018년의 옥수수 건물수량의 급격한 감소는 여 름철 고온현상(Table 4, 5), 장기간의 가뭄 및 강수량 부족(Table 6, 7) 등이 직접적인 원인으로 작용했을 것으로 사료된다.

2. 옥수수 기후영향취약성 평가

본 연구에서 기상 데이터를 이용하여 Table 1에 따라 충주 및 청양지역의 옥수수 기후영향취약성을 평가한 결과, 2012년을 기 점으로 과거에 비해 취약성이 증가하였다. 최고기온 33℃ 이상 지속일수로 인한 노출도는 충주와 청양사이에 다소 차이가 있었 으며, 충주지역의 고온 지속일수로 인한 노출도는 2004년과 2007년에 0.2로 나타난 것을 제외하면 2010년 까지 모두 0으로 나타났다. 2011년 이후에는 꾸준히 0.2씩 노출도가 나타나다가 2016년부터 증가하는 것으로 나타났다. 청양지역의 경우 충주지 역에 비해 2010년 이전부터 노출도가 꾸준히 나타났다. 일강수 량 3.4mm 미만 지속일수로 인한 노출도는 충주지역은 연도별로 다소 차이는 있으나, 조사기간 동안 전체적으로는 큰 차이가 없 었다. 청양지역의 경우 2010년까지는 대부분 0.3 으로 평가되었 지만, 2011년부터 0.4 이상으로 나타나 과거에 비해 최근들어 노 출도가 상대적으로 증가한 경향이 있었다. 이는 지역적인 특성으 로 인한 차이로 사료된다. 1999년부터 2009년까지 충주지역 취 약성은 2004년과 2007년을 제외하고 모두 0.3 이하로 나타났으 나, 최근인 2012년, 2016년 및 2017년에는 취약성이 0.5로 평가 되었다. 특히 2018년에는 조사기간 중 가장 높은 0.8로 평가되어 과거에 비해 취약성이 증가하는 경향을 보였다. 청양지역 취약성 은 2004년을 제외하고 2009년까지 0.3 이하로 나타났으며 2012 년과 2014년부터 2016년까지 취약성은 0.5 이상으로 나타났다. 청양지역도 과거에 비해 최근 취약성이 증가하는 경향을 보였으 며, 충주지역과 마찬가지로 2018년에 지역 내 조사기간 중 최고 인 0.7로 평가되었다(Table 8, 9).

본 연구에서 산정한 조건으로 기후영향취약성 평가를 실시한 결 과, 간혹 나타난 특정 년도의 이상기후로 인한 노출도의 증가를 감 안하더라도, 과거에 비해 최근 7년간 취약성이 높아진 경향을 나타 냈으며, 조사를 실시한 두 지역 모두 2018년의 취약성이 가장 높게 평가되었다. Kucharik and Serbin(2008)는 옥수수의 생산성에 영향 을 미치는 명백한 기후요인이 온도와 강수량이라고 보고하였는데, 본 연구결과에서도 평년보다 높았던 최고기온 및 가뭄으로 인해 취 약성이 매우 높게 나타난 것으로 사료된다. 옥수수와 더불어 대두, 밀, 땅콩 등의 작물들은 세계 각지에서 주요 식량 및 사료자원으로 이용되고 있는데, GCM 기후변화 시나리오에 따르면 기후변화로 인한 날씨조건의 변화는 성장기 중인 작물에게 민감하게 작용할 수 있고, 이로 인해 수확량이 감소할 것이라고 보고하였다(Alexandrov and Hoogenboom, 2000). 또한 Kucharik 및 Serbin(2008)은 기후 변화로 인한 여름철의 추가적인 온도상승은 옥수수와 대두의 수 확량 감소를 일으킬 수 있는 잠재적 위험이며, 더위와 가뭄이 합 쳐지면 더 큰 문제가 될 수 있으며, 기온 상승은 수확량 감소와 관계가 있고, 강수량 증가는 수확량 증가와 관계가 있다고 하였 다. 여러 연구사례들을 종합해볼 때 기후변화로 인한 이상고온 및 가뭄 현상은 앞으로의 작물 생산량에 있어서 악영향을 미치게 될 것으로 여겨진다. 옥수수는 C₄작물의 특성상 다른 작물에 비 해 가뭄에 상대적으로 강한 특성을 가지지만 기후변화로 인하여 향후에도 전년과 같은 가뭄과 고온현상이 계속되거나 더욱 심한 이상기후 현상이 나타난다면 옥수수 생산성은 더욱 감소할 것으 로 예측된다. 기후변화에 따른 불확실한 기상환경 변화는 작물 생산에 있어서 불안요소로 작용하게 될 것이며, 기후영향취약성 평가 결과는 정부 및 지자체에서 기후변화에 따른 생산피해 예측 및 대책방안을 마련하는데 있어 중요한 기초자료로 사용 할 수 있을 것으로 기대된다. 옥수수의 생산에 있어서 보다 정확한 기 후영향취약성 평가를 위해서는 기온 및 강수량에 더해 토양수분, 습도 등의 다양한 기후요인을 산정한 추가적인 연구가 필요할 것 으로 판단된다.

Ⅵ. 요 약

본 연구는 중부지역 사료용 옥수수 생산성 조사를 위해 충청 북도 충주시 대소원면과 충청남도 청양군 운곡면에 각각 시험포 장지를 조성하여 2017년부터 2018년까지 2년간 실시하였다. 사 료용 옥수수의 공시품종은 국내 육성품종인 광평옥을 사용하였 고 초고, 엽수, 병충해, 생물수량, 건물수량 등을 조사하였다. 기 후자료는 기상청의 기상관측소의 일평균기온, 일최고기온, 일최 저기온, 월평균기온, 일강수량, 일일 일조시간 등의 관측자료를 참고하였다. 과거 연구자료를 바탕으로 옥수수 생산성에 악영향 을 미치는 기후인자를 선정하여 1999년부터 2018년까지 두 지역 에 대한 기후영향취약성 시범평가를 진행하였다. 시험포를 조성 한 2년간 옥수수 건물수량은 최근 20년 평균 수량인 21,193 kg/ha보다 낮았다. 특히 2018년의 충주시와 청양군의 옥수수 건 물수량은 각각 6,475 kg/ha과 7,511 kg/ha으로 나타나 2017년에 비해 절반수준으로 감소하였으며, 20년간의 전국 평균과 비교해 도 절반 이하의 수준을 나타냈다. 2018년 충주와 청양의 평균기 온 및 최고기온은 두 지역 모두 평년에 비해 높은 경향을 나타냈 다. 2018년 생육기간동안 일조시간은 충주지역 873.7시간, 청양 지역 942.1시간으로 나타나 과거 30년 동안 생산량 상위그룹의 생육기간 동안의 평균 일조시간 689.8시간을 크게 상회했다. 2018년 옥수수 건물수량의 급격한 감소는 당해 여름철 고온현상, 장기간의 가뭄 및 강수량 부족 때문인 것으로 사료된다. 본 연구 에서 산정한 조건으로 기후영향취약성평가를 실시한 결과, 충주 와 청양지역 모두 과거에 비해 최근에 취약성이 높아진 경향을 나타냈다. 옥수수의 생산성에 있어서 보다 정확한 기후영향취약 성 평가를 위해서는 토양수분, 습도 등의 다양한 기후요인을 산 정한 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.