서 론

콩(Glycine max Merrill)은 북한 주민의 식생활에서 단백질 섭취의 주 공급원으로 중요한 작물이다. 최근 콩의 영양 강화 기능 이외에 부산물의 이용 및 토지이용률 향상 등 활용 가치가 높아지고 있어 북한 정부는 콩 재배를 장려하고 있다(Choi, 2017). 2015년~2017년도 북한의 두류 평균 재배면적은 232.3천 ha로 한국의 62.8천 ha에 비하여 4배 정도 크며 생산량은 294.4천톤으로 한국의 103.7천톤에 비하여 1.5배 정도 많았으나, 단위면적당 수량은 북한이 1.3 ton/ha로 한국의 1.7 ton/ha의 76.5% 수준으로 보고되고 있다(Kim & Lim, 2018; Kim & Lim, 2019).

콩은 단일에 감응하여 개화하는 전형적인 단일 식물이지만 생태형에 따라 온도에 감응하여 개화하는 감온성 콩도 있다. 우리나라 콩은 온도에 감응하는 하대두형 또는 올콩과 단일에 감응하는 추대두형 또는 그루콩으로 분류된다(RDA, 2017). 하대두형은 개화기와 성숙기가 빨라 조생종이라 하며 조기재배가 유리한 북부지역에, 추대두형은 개화기 및 성숙기가 늦어 만생종이라 하며 만기재배에 적합한 중남부 지역에서 재배되는 특성을 갖는다(Cho, 1993).

콩을 포함한 작물의 개화기는 수량 결정에 매우 중요한 요인으로 작용하는데, 개화기 전후의 영양생장기간과 생식생장기간은 수량구성요소인 종실수과 종실중을 결정하여 최종적으로 종실 수량에 영향을 준다. 콩 품종의 개화기는 품종의 생태형과 재배지의 기상환경에 의해 결정되지만, 파종 시기에도 크게 영향을 받는다. 파종기 시기에 따라 영양생장기간 중의 개화에 요구되는 온도 및 일장 환경이 달라져 개화기의 차이가 수량반응에 영향을 미친다(Baek et al., 1995; Beatty et al., 1982; Choi et al., 1980; Green et al., 1965; Kim et al., 1995; Osler & Cartter, 1954; Park & Son, 1987; Park, 1974; Shin et al., 1992; Seung, 1993).

북한 기상은 한국보다 위도가 높아 춘분에서 추분 간의 일장이 길고, 봄과 가을철에는 온도가 낮으며 지형조건 또한 고산지대가 많아 작물생산에 불리한 환경이다. 최근에 기후 온난화에 따라 작물 재배 한계선이 북상하여 작물의 재배지역, 품종, 재배법 등이 바뀌고 있어 북한지역의 농업 생산성 향상과 기후변화에 대응한 많은 연구가 진행되고 있다(Heo, 2018).

본 연구는 북한 지역별 기후 특성에 적합한 콩 생태형 및 품종 선정과 개화기 특성을 적용한 재배모형 설정을 위한 기반 정보를 구축하기 위하여 북한 콩 품종 및 일부 유전자원에 대한 파종기 이동에 따른 개화기와 개화일수를 평가하기 위하여 실시하였다.

재료 및 방법

본 연구는 2017년부터 2019년까지 3년간에 걸쳐 경기도 구리시 와부읍(덕소)에 소재한 고려대학교 부속 농장(위도 37° 58’N, 경도 127° 23’E)에서 포장 실험으로 실시하였다. 공시된 북한 콩 품종은 농촌진흥청 농업유전자원센터에서 2017년에는 28품종, 2018년도에는 백립중이 23 g 이상 되는 44품종을 분양받았으며, 국내 품종으로는 ‘연풍콩’과 ‘대원콩’을 포함한 4품종을 분양받았다. 2019년도에는 2017년과 2018년 시험 결과에서 개화기가 비교적 빠른 품종 2017년의 10개와 2018년의 12개를 선발하였으며, 국내 품종으로는 올콩 5품종과 추대두인 ‘선유콩’, ‘연풍콩’과 ‘대원콩’으로 하였다. 파종기 처리는 2017년에는 6월 19일과 6월 30일의 2처리를, 2018년에는 7월 4일 단일 파종기를 두었으며, 2019년에는 5월 31일과 7월 3일의 2 처리를 두었다(Table 1). 파종 재식밀도는 100 cm × 20 cm로 1주 2본 파종하였으며, 흑색 비닐을 이용한 피복재배를 하였다. 기타 재배법은 농촌진흥청 표준재배법에 준하였다. 조사항목으로는 2017년에는 개화시(R1), 2018년과 2019년에는 개화기(R2)가 조사되었으며, 파종 후 개화기까지의 개화일수를 조사하였다.

Table 1. The planting times and soybean cultivars in three years.

결과 및 고찰

개화기 및 개화일수

2017년

2017년도의 6월 19일 1차 파종에서 북한 콩 23품종과 한국 콩 4품종, 6월 30일의 2차 파종에서 북한 콩 27품종과 한국 콩 4품종의 개화기와 개화일수를 조사하였다(Table 2). 6월 19일 파종에서 한국 품종 조생종에 속하는 ‘연풍콩’의 개화기는 7월 25일, 개화일수는 36일이었으며, 중만생종에 속하는 ‘대원콩’은 7월 28일에, 39일로 나타나 6월 중순 이후의 파종 시기에서 두 품종 간 개화기 차이는 크지 않았다. 북한 23품종의 평균 개화일수는 33.5 ± 6.1일로 한국 품종(연풍콩, 대원콩, 만풍콩, 강풍콩)의 43일보다 9.5일이 빨랐다. ‘연풍콩’보다 개화기가 빠른 북한 품종은 ‘Zocherhevchen’을 포함한 14품종으로 개화일수는 25~34일이었다. ‘대원콩’과 같은 품종은 ‘Chang Dan Bac Mok’을 포함한 6품종으로 개화일수는 39일, ‘대원콩’보다 늦은 품종은 ‘Huk Tok rung Rim’을 포함한 7품종으로 43~50일의 개화일수를 나타냈다.

Table 2. Flowering time and the days required for flowering of 28 North Korean and 4 South Korean soybean varieties at two different planting times in 2017.

파종기를 11일 지연한 6월 30일의 2차 파종에서 개화기의 품종 간 차이는 1차 파종의 결과에 비슷한 경향을 보였다. ‘연풍콩’과 ‘대원콩’의 개화기는 8월 8일, 개화일수도 39일로 나타났으며, 대부분의 북한 품종들도 6월 말의 파종기에서 개화일수는 크게 단축되지 않았다. 공시품종 평균 개화일수는 6월 19일 파종기의 33.5 ± 6.1일, 6월 30일 파종기의 30.5 ± 8.3일로 파종기 11일 지연에서 평균 3일 단축되었다.

Fig. 1의 1차 및 2차 파종기 모두에서 개화기의 분포는 크게 2개 군으로 분리되는 경향이 나타났다. 6월 19일 파종기에서 개화기가 ‘연풍콩’보다 빠른 군이 7월 18일을 중심으로 형성하였으며, ‘대원콩’과 비슷하거나 늦은 군은 7월 28일을 중심으로 형성하였다. 이러한 군집은 6월 30일 파종에서도 8월 1일 이전의 개화기군과 8월 8일 이후의 개화기 군으로 나뉘었다. ‘연풍콩’보다 개화기가 빠른 북한 품종은 ‘Zocherhevchen’, ‘Nungamdegimhvan’, ‘Kapsan’, ‘Gyong Won Teu’, ‘Olkong’, ‘Brekkhat’, ‘Khambuk 1’, ‘Bukge’, ‘Za hva 4’, ‘Musan-1’, ‘Baktae’이었다. ‘대원콩’과 비슷한 개화기를 보인 품종은 ‘Komujonkon’, ‘Chang Dan Bac Mok’, ‘Pu Ru Ragi’, ‘Jijori’였으며, 늦은 품종은 ‘Huk Tok rung Rim’, ‘AZUKARIKON’, ‘Sunchenkong’으로 나타났다.

Fig. 1.

Distribution of flowering time of 28 North Korean and 4 South Korean soybean varieties at two different planting times in 2017.

2018년

2018년도 공시된 북한 콩 품종은 개화기의 조만성과 관계없이 백립중이 23 g 이상의 중·대립종으로 7월 4일의 만기 파종으로 개화기를 평가하였다(Table 3). 북한 콩 44품종의 개화기는 8월 2일~27일, 개화일수는 29~54일 범위로 분포하였다. 개화기 평균은 8월 16일, 평균 개화일수는 43.2 ± 4.5일이었다. 한국 품종 ‘연풍콩’의 개화기 8월 9일의 개화일수는 36일, ‘대원콩’은 8월 16일의 개화일수 43일로 관찰되었다. 이는 2017년 6월 30일 파종기와 비교하였을 때, 2018년도에 파종기가 4일 지연됨에 따라 개화일수가 ‘연풍콩’은 3일이 단축되었으며, ‘대원콩’은 4일이 지연되었음을 보여 품종 간 차이를 보였다.

Table 3. Flowering time and the days required for flowering of 44 North Korean and 2 South Korean soybean varieties on July 4 of planting times in 2018.

Fig. 2의 북한 중·대립종 품종의 개화기 분포는 8월 16일을 중심으로 정규분포의 산포도를 보였다. 조생종인 ‘연풍콩’이 8월 9일의 범주에 속하여 이 범주에 속하는 북한 8개 품종은 조생종으로 분류할 수 있으며 ‘Zocherhevchen’와 ‘Jijori’가 속하였다. 중만생종인 ‘대원콩’은 8월 16일에 속하여 이에 해당하는 북한 26품종은 중만생종으로 평가되었으며, ‘Chang Dan Bac Mok’, ‘Gumgang’, ‘Bul Kong’, ‘Ka chi kong’, ‘Kange’가 속하였다. ‘Sunchenkong’, ‘Baksungtae’, ‘azukarikon’, ‘Samsu’는 개화기가 ‘대원콩’보다 늦어 만생종 품종으로 분류되었다. 이러한 품종의 개화기 조만성은 2017년의 결과와 일치하였다.

Fig. 2.

Distribution of flowering time of 44 North Korean and 2 South Korean soybean varieties on July 4 of planting times in 2018.

2019년

2019년도에는 2017년과 2018년 시험 결과에서 개화기가 비교적 빠른 품종 2017년의 10개와 2018년의 12개를 공시하였으며, 국내 품종으로는 올콩 5품종과 추대두인 ‘선유콩’, ‘연풍콩’과 ‘대원콩’을 공시하였으며, 파종기 처리는 5월 31일의 조기파종과 7월 3일의 만기파종 2 처리를 두었다(Table 4).

Table 4. Flowering time and the days required for flowering of 22 North Korean and 8 South Korean soybean varieties at two different planting times in 2019.

5월 31일 파종 시 북한 품종들의 개화기는 7월 2일~30일 사이에 분포하였고, 개화일수는 32~60일로 넓게 분포하였다. 한국 조생종인 ‘연풍콩’은 7월 18일의 개화일수 48일 보였으며, 중만생종 ‘대원콩’은 7월 30일의 60일을 보여, 전년 대비 개화일수는 증가하였다. 2017년과 2018년에 비해 개화일수가 늘어난 것은 5월 31일의 조기 파종기에 따른 영양생장기간이 길어진 것으로 생각된다. 생태형에 따라 ‘Chang Dan Bac Mok’과 같은 중·만생종 품종들에서 개화일수의 증가 정도가 컸으며, ‘Brekkhat’, ‘Khambuk 1’, ‘Kapsan’ 등 조생종에서는 개화일수의 증가 정도가 년차 간에 적었음을 보였다. 7월 3일의 만기파종에서 북한 품종의 개화기 범위는 8월 3일~20일이었으며, 개화일수는 31~48일 사이에 분포하였다. 이는 전년도 6월 말과 7월 초순의 파종기 대비 개화기와 개화일수가 비슷한 결과를 보여 년차간 차이 매우 적었다.

Fig. 3의 1차 및 2차 파종기에서 개화기의 분포는 2017년의 개화기 분포와 일치하여, 조기 및 만기파종 모두에서 개화기 군이 크게 2개 군으로 분리되는 현상이 나타났다. 2017년과 차이는 2019년도의 개화기 범위가 조기파종과 만기파종 간에 중복되는 기간이 없었으며, 이는 조기파종으로 개화 기간이 단축되었기 때문으로 사료되었다.

Fig. 3.

Distribution of Flowering time of 22 North Korean and 8 South Korean soybean varieties at two different planting times in 2019.

5월 31일 파종기에서 개화기가 ‘연풍콩’(7월 18일)보다 빠른 군이 7월 15일을 중심으로 개화기가 7월 2일~15일로 형성하였으며, ‘대원콩’(7월 30일)과 비슷하거나 늦은 군은 7월 31일을 중심으로 7월 24일~30일로 형성하였다. 이러한 군집은 7월 3일 파종에서도 8월 5일 이전(‘연풍콩’ 8월 8일)의 군과 8월 13일 이후(‘대원콩’ 8월 13일)의 군으로 나뉘었다. ‘연풍콩’보다 개화기가 빠른 조생종 품종은 ‘Brekkhat’을 포함한 8개 품종으로 한국의 올콩 품종보다 빠르거나 비슷한 개화기를 보였다. ‘대원콩’과 비슷한 중만생 품종은 ‘Chang Dan Bac Mok’을 포함한 12품종으로 결정되었다. 2019년도의 북한 품종의 개화기 조만성 결과는 2017년도의 결과와도 일치하였다.

북한 콩 품종의 개화기 군 분류

2019년도 공시된 품종들의 2017년과 2018년의 개화기 성적을 통합하여 년차간 차이를 분석하였다. 콩 개화기 조만성의 품종 간 차이는 모든 파종기에서 유사하게 나타났으며, 품종 간 차이가 5월 하순의 조기파종에서 뚜렷하였다. 6월 하순에서 7월 상순의 3년간 만기파종에서 품종 내 년차 간 차이는 크지 않았다, 따라서 5월 하순의 조기파종기와 7월 초순의 만기파종기에 대한 개화기를 적용하여 군을 분류하였다. 북한 품종의 개화기 군의 분류는 한국 조생종 ‘연풍콩’과 중만생종 ‘대원콩’의 개화기를 기준하여 5개 군으로 분류하였으며, ‘연풍콩’보다 빠른 군은 개화일수를 기준으로 세부 분류하여 총 6개 군으로 분류하였다(Table 5).

Table 5. Classification of flowering group of 22 North Korean and 8 South Korean soybean varieties by flowering times with different planting times in 2017, 2018, and 2019.

개화기 1군은 5월 하순 파종(이하 5하 파종)에서 개화기가 7월 2일~11일, 7월 초순 파종(이하 7초 파종)에서 7월 28일~8월 5일로 공시품종 중 개화기가 가장 빠른 극조생종 군으로 특성화 된 ‘Brekkhat’, ‘Khambuk 1’, ‘Kapsan’과 한국 품종 ‘큰올콩’이 속하였다. 2군은 5하 파종의 개화기가 7월 15일, 7초 파종에서 7월 28일~8월 9일로 한국 조생종 ‘연풍콩’보다 빠른 조생종 군으로 ‘Baktae’, ‘Gyong Won Teu’, ‘Bukge’, ‘Komujonkon’, ‘Zocherhevchen’, ‘장올콩(한국)’, ‘다올콩(한국)’, ‘미랑(검정올콩, 한국)’, ‘Jijori’가 속하였다. 3군은 5하 파종의 개화기가 7월 18일, 7초 파종에서 8월 1일~13일로 ‘연풍콩’이 속한 조생종 군으로, ‘Za hva 4’, ‘연풍(한국)’, ‘새올콩(한국)’이 속하였다. 4군은 5하 파종의 개화기가 7월 24일, 7월 초순 파종에서 8월 8일~16일로 ‘연풍콩’보다 늦고 ‘대원콩’보다 빠른 중생종 군으로 분류된 ‘Chang Dan Bac Mok’, ‘Kachi kong’, ‘Pl87619’, ‘선유(한국)’, ‘21.Uid’, ‘25. Kange’가 속하였다. 5군은 5하 파종의 개화기가 7월 30일, 7월 초순 파종에서 8월 8일~16일로 ‘대원콩’이 속하여 중·만생종 군으로, ‘Huk Tok rung Rim’, ‘4. Chang Dan Bac Mok’, ‘Jefferson’, ‘Bul Kong’, ‘대원콩(한국)’이 속하였다. 6군은 5하 파종의 개화기가 7월 30일, 7월 초순 파종에서 8월 16일~21일로 ‘대원콩’보다 늦은 만생종 군으로 특성화되었으며, ‘Byol’, ‘삼수’, ‘(Jijori)’가 속하였다.

파종기에 대한 개화기 반응군 특성

3년간 개화기가 모두 조사된 품종들에 대하여 파종기에 따른 개화기와 개화일수의 변화양상을 비교하였다(Fig. 4). 콩 품종의 파종기에 대한 개화기 반응은 크게 2군로 구분되었는데, 이를 본 연구에서 ‘개화기 반응군’으로 기술하였다. 개화기 반응 1군은 파종기 지연에 따른 개화기의 지연이 직선적인 증가 곡선(liner response)을 보이며, 개화일수의 감소가 적은 특성을 보였다(Fig. 4A, 4C). 개화기 반응 2군은 개화기 지연이 지수적 증가 곡선(exponential response)을 보이며, 개화일수의 감소가 큰 특성을 나타냈다(Fig. 4B, 4D).

콩 개화 반응의 특성을 고려할 때, 개화기 반응 1군은 감온성 생태형으로 추정되며, 조기 파종기에 따른 개화기의 단축이 가능하여 재배지역의 온도 환경에 맞추어 조기재배도 가능할 것으로 사료 되었다. 본 결과에서 개화기 1군과 2군이 이에 속하여, ‘감온성 조생종’으로 특성화하였으며, 북한 콩 품종은 ‘Brekkhat’, ‘Khambuk 1’, ‘Kapsan’, ‘Baktae’, ‘Komujonkon’이에 속하였다(Fig. 4A).

개화기 반응 2군은 감광형 생태형으로 추정되는데, 품종별 개화기가 변곡되는 시점의 일장에 감응하는 것으로 사료 되었다. 조기 파종에 따른 개화기의 단축이 적을 것으로 예상하였으며, 조기재배를 위해서는 장일에 감응하는 조생종 품종이 가능할 것으로 사료 되었다. 본 결과에서 개화기 반응 2군에 중·만생종의 개화기 4군, 5군, 6군이 이에 속하였는데, 이들을 ‘감광성 중·만생종’으로 특성화하였다(Fig. 4B).

개화기 반응 2군에는 개화기 2군에 속하는 조생종 품종도 있었는데, 이는 장일에 감응하여 개화기가 빠른 ‘감광형 조생종’으로 특성화하였다. 북한 콩 품종 ‘Gyong Won Teu’, ‘Zocherhevchen’이 이에 속하였다(Fig. 4B). 한국 조생 품종인 ‘연풍콩’(개화기 3군)이 이와 유사한 특성을 보였다. 본 결과 ‘연풍콩’의 경우, 중간 형태를 보여 조기 파종에 따른 개화기가 단축되는 감온성도 있었으며, 특정 일자에 개화하는 감광성 특성도 보였다.

Fig. 4.

Changes in flowering times (date) (A, B) and the days to flowering (C, D) with the different planting times for two types of flowering response, temperature response (A, C) and photosensitive response (B, D).

개화기 반응군의 결과, 중·만생종 콩 품종은 모두 ‘감광성 중·만생종’인 반면, 조생종 품종의 경우, ‘감온성 조생종’과 ‘감광성 조생종’으로 구분되어 조생종 콩의 생태형은 2 형태로 존재한다는 것을 제시하였다.

적 요

북한 콩 22 품종의 개화기 특성을 평가하기 위하여 2017년부터 2019년 3년간 고려대학교 실험농장에서 5월 31일, 6월 19일, 6월 30일, 7월 3일, 7월 4일의 파종기에 따른 개화기와 개화일수를 조사하였고, 이를 이용하여 개화기 군을 분류하여 개화기 반응을 분석하였다.

1. 5월 31일 파종한 한국 조생종인 ‘연풍콩’의 개화기는 7월 18일, 개화일수 48일 보였으며, 중만생종 ‘대원콩’은 7월 30일의 60일이었다.

2. 5월 31일 파종기에서 개화기가 ‘연풍콩’보다 빠른 북한 품종의 개화기는 7월 2일~15일로 분포하였으며, ‘Brekkhat’을 포함한 8개 조생종 품종이 분류되었다.

3. 5월 31일 파종기에서 ‘대원콩’과 비슷하거나 늦은 북한 품종의 개화기는 7월 24일~30일로 분포되었으며, ‘Chang Dan Bac Mok’을 포함한 12품종을 중·만생종 품종으로 분류하였다.

4. 콩 품종의 개화기 조만성은 년차 간 또는 파종기 간 차이가 나타나지 않았으며, 품종의 개화기 군 분류에 영향을 미치지 못하였다.

5. 한국 조생종 ‘연풍콩’과 중만생종 ‘대원콩’의 개화기를 기준으로 북한 콩 품종의 개화기를 6개 군으로 분류하였다.

6. 북한 중·만생종 콩 품종은 모두 ‘감광성 중·만생종’으로 분석되었으며, 조생종 품종의 경우, ‘감온성 조생종’과 ‘감광성 조생종’의 2 형태로 분류되었음을 제시하였다.