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ISSN : 0252-9777(Print)
ISSN : 2287-8432(Online)
The Korean Journal of Crop Science Vol.62 No.4 pp.304-310
DOI : https://doi.org/10.7740/kjcs.2017.62.4.304

Changes in Flowering Date and Yielding Characteristics Affected by Transplanting Date in the Early-maturing Rice Cultivar ‘Joun’ in the Mid-northern Inland of Korea

Woonho Yang1, Myeong-Ki Kim2, Shingu Kang1, Jeong-Hwa Park1, Sukjin Kim1, Jong-Seo Choi1, Chang-Ihn Yang3, Nam-Hyun Back3
1Crop Cultivation & Environment Research Division, Department of Central Area Crop Science, National Institute of Crop Science, Rural Development Administration, Suwon 16429, Korea
2Central Area Crop Breeding Research Division, Department of Central Area Crop Science, National Institute of Crop Science, Rural Development Administration, Suwon 16429, Korea
3Cheolweon Substation, National Institute of Crop Science, Rural Development Administration, Cheolweon 24010, Korea
Corresponding author: Woonho Yang; +82-31-695-4130; whyang@korea.kr
20170724 20170921 20170922

Abstract

This study was conducted over a 3-year period from 2013 to 2015 in the mid-northern inland, Cheolweon, Korea, to investigate changes in flowering date, daily mean temperature during grain filling, and yield characteristics affected by transplanting date in an early-maturing rice variety, ‘Joun’. Thirty-day-old seedlings were transplanted at four different dates at 15-day interval from May 5 to June 19. Flowering dates were July 16, July 21, July 31, and August 14 when transplanting was performed on May 5, May 20, June 4, and June 19, respectively. Late transplanting resulted in higher daily mean temperature before flowering but late-transplanted rice required fewer days and lower cumulative temperature to reach flowering from transplanting. As transplanting was delayed, daily mean temperature for 40 days after flowering decreased, whereas daily sunshine hours for the same period increased, with a temperature of 24.8°C and sunshine for 5.8 hours being recorded at the transplanting on May 5, and with a temperature of 21.0°C and sunshine for 7.7 hours at the transplanting on June 19. With late transplanting, panicles per square meter significantly decreased, whereas spikelets per panicle showed an increasing trend. Regression analysis showed that maximum head rice yield was attained from the transplanting on May 18, for which the flowering date was July 21, and daily mean temperature for 40 days from that flowering date was 24.6°C. A decrease in head rice yield by 5% and 10% of the maximum was observed for rice transplanted on June 6 and June 15, which resulted in flowering dates of August 2 and August 11, respectively, and the daily mean temperatures for 40 days from flowering were 23.2 and 21.7°C, respectively. Therefore, in mid-northern inland, it is recommended to transplant ‘Joun’ on May 18 to induce flowering on July 21, when grain filling is subjected to a daily mean temperature of 24.6°C during active filling stage.


중북부 중간지대에서 극조생 벼 품종 ‘조운’의 기계이앙 시기에 따른 개화기 및 수량특성 변화

양 운호1, 김 명기2, 강 신구1, 박 정화1, 김 숙진1, 최 종서1, 양 창인3, 백 남현3
1농촌진흥청 국립식량과학원 중부작물부 재배환경과
2농촌진흥청 국립식량과학원 중부작물부 중부작물과
3농촌진흥청 국립식량과학원 철원출장소

초록


    © The Korean Society of Crop Science. All rights reserved.

    This is an Open-Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

    의 수량과 품질은 품종, 재배관리, 기상조건, 토양특성 등 여러 가지 요인의 복합적 작용에 따라 달라진다. 특히 온대지역에 속하는 우리나라에서는 이앙에서 수확까지의 벼 재배기간 중 기온의 변화 폭이 크기 때문에 재배시기의 결정이 중요한데, 지대, 지역, 생태형에 따라 표준 이앙적기 가 제시되어 있다(RDA, 2015). 이앙이 적기보다 빠르면 벼 등숙기간이 고온으로, 늦으면 저온으로 경과되어 수량과 품질이 저하되는 결과를 가져온다. 재배시기의 조절에 대 한 연구로서, 쌀 품질 향상을 위한 지대별 이앙적기(Choi et al., 1990; Lee et al., 2005; Lee et al., 2012a), 특정 품종에 대한 이앙적기(Choi et al., 2008; Kim et al., 2015), 최적 수확시기(Kim et al., 2005; Chae & Jun, 2002) 등 많은 연 구결과가 보고되었다. 이들 연구는 쌀 품질 향상을 위하여 벼의 생육에 적합한 기상환경을 조성하기 위한 목적을 가 지고 있다. 쌀 품질에 대한 기상 요인의 영향에 대한 연구 결과도 보고되었는데, Jung et al. (2003)은 밥맛이 벼 등숙 기간 중의 적산온도와 부의 상관을 보인다고 하였다. Kim (1983)은 자포니카 벼 품종의 등숙적온은 평균 22°C (주/야 26/18°C)라고 하였으며, Choi et al. (2011)은 식미 향상을 위한 출수 후 30일간의 최적 평균기온이 22.2°C라고 보고하 였다. 최근 Yang et al. (2015)은 완전미 비율, 완전미 수량, 쌀 단백질 및 Toyo 식미 값은 출수 후 40일간의 등숙 최적 온도인 22.6°C보다 낮은 온도에서 높아졌다고 보고하여, 수 량 향상을 위한 등숙기 적온보다 품질 향상을 위한 등숙기 적온이 상대적으로 낮을 가능성을 제기하였다. 또한 우리나 라 고품질 벼 품종의 완전미 수량은 완전미 비율보다 쌀수 량과 보다 밀접하게 관련되어 있으며, 품종간 변이보다 지 역간 변이가 더 크다고 보고된 바 있다(Yang et al., 2016).

    기후변화에 따른 온난화는 전 지구적인 추세이며, 농작물 의 생육과 수량에 매우 큰 영향을 미친다. 기후변화국가간 협의체(IPCC, Intergovernmental Panel on Climate Change) 의 RCP (Representative Concentration Pathways) 8.5와 4.5 시나리오는 2070~2099년 지구의 온도가 1971~2000년보다 각각 4.8°C와 2.8°C 높아질 것으로 예측하였다(National Institute of Meteorological Research, Korea, 2011). Yun et al. (2001) 은 2100년 연평균기온이 3.5°C 오르면 작물 재배 가능기간이 32일 길어진다고 보고하였으며, Yun & Lee (2001)는 기후 온 난화에 따른 벼의 출수기 변동을 분석하고, 고온등숙 적응성이 높은 품종의 육성을 제안하였다. 우리나라에서 RCP 8.5 시나 리오를 적용한 작물의 생육 예측 결과, 벼, 콩, 보리 중 온난 화의 부정적 효과는 벼에서 가장 크며(Kim et al., 2012), ORYZA2000 모형을 이용하여 분석하였을 때 1981~2010년 보다 온도가 1°C 상승하면 벼 수량이 6.7~10.6%까지 감소한다 고 보고되었다(Lee et al., 2012b). 온난화가 진전될수록 최적 파종기가 늦어지며, 최적 파종기를 기준으로 벼 재배시기를 조정하면 재배시기를 고정하였을 때에 비해 출수 전 생육온 도가 상승하고 생육기간이 단축된다(Lee et al., 2011). 그러 나 온난화의 부정적 영향을 최소화하기 위해서는 벼의 생산 성에 결정적인 영향을 미치는 등숙기간이 적온에서 경과되도 록 재배시기를 늦추는 것이 유리하다(Yang et al., 2013; Yang et al., 2007). 전 세계적인 기후 온난화 추세에서 우리 나라는 온난화 속도가 세계 평균보다 빠르게 진행되고 있으 며, 최근으로 점차 기온상승 속도가 빨라지는 추세이므로, 벼 재배를 위한 적응 대책의 필요성이 높아진다 하겠다.

    조운벼는 오대벼보다 출수기가 7일 정도 빠른 극조생종 으로, 쌀알이 오대벼보다 약간 작으며 심복백이 거의 없이 맑고, 밥맛이 좋은 고품질 품종이다(Won et al., 2010). 이 품종은 중북부 평야지 및 중산간지 등 벼 재배기간이 짧은 지역과 평야지 조생종 재배지역에 적합하다. 중부지역의 표 준 이앙적기는 중간지에서 5월 21일~27일, 중산간지에서 5 월 19일~25일로 설정되어 있다(RDA, 2015). 본 연구는 최 근의 기상여건에서 중부 중간지대에 극조생종 벼 품종 조 운을 재배할 때, 이앙시기에 따른 출수기 변동과 출수 전후 의 기상 및 수량 특성을 알아보고 적절한 재배시기를 제안 하기 위하여 수행하였다.

    재료 및 방법

    본 연구는 2013년부터 2015년까지 3년간 중북부 지역 중 간지대에 속하는 국립식량과학원 철원출장소 시험포장(위도 38.15°, 해발 192 m)에서 극조생종 벼 품종인 ‘조운’을 이용 하여 수행하였다. 시험처리를 위하여 5월 5일부터 6월 19일까 지 15일 간격으로 4회 기계이앙 하였으며, 시험구는 각 처리 별 단구제로 배치하고 각 처리구에서 3반복으로 조사하였다.

    전년도에 수확한 종자를 수선하여 충실한 종자를 가려내 고 다시 건조한 후 육묘상자당 130 g을 준비하였다. 키다리 병 등 종자전염병 방제를 위하여 준비된 종자를 30°C에서 48시간 약제소독한 후 물에 침종하여 최아된 종자를 상자 파종하고, 30일간 육묘 후 중간지 표준 재식거리인 30×12 cm 간격으로 기계이앙하였다. 시비방법은 중간지 표준 시 비방법에 따라 10a당 질소 10 kg, 인산 6.4 kg, 칼리 7.8 kg 을 시용하였고, 질소는 기비-분얼비-수비를 50-20-30%로, 인 산은 100% 기비로, 칼리는 기비-수비를 70-30%로 분시하 였다. 시험포장은 이앙 6일 전에 기비를 시용하고 정지・균 평한 후 다음 날 이앙 전 제초제(benzobicyclon, thiobencarb 혼합제)를 표준량 살포하였다. 이후 제초제의 효과를 유지 하기 위하여 포장을 심수 상태로 유지하였으며, 이앙 당일 담수심 3 cm 정도로 배수하였다.

    각 처리별 출수기를 조사하고 기상청에서 수집한 철원 지 역의 기상자료를 이용하여 이앙기~출수기, 출수 후 1일~40 일의 평균기온과 일조시간을 산출하였다. 각 이앙시기별 수 확적기에 반복당 생육이 균일한 5포기를 채취하여 이삭수 를 조사한 후 탈립하여 영화수를 조사하였으며, 탈립된 종 자를 물에 침지하여 등숙립을 가려내고 건조・계수하여 등 숙비율을 구하였다. 동일한 시기에 반복당 120포기를 수확 하여 탈곡・건조한 후 정조의 무게와 수분함량을 측정하여 수분 14% 상태의 정조수량을 산출하였다. 정조 시료 중 1 kg을 분리하여 제현한 후 제현율을 적용하여 14% 수분 상 태의 현미수량을 계산하고, 이에 0.92를 곱하여 10a당 쌀수 량으로 환산하였다. 현미 시료 중 일부를 채취하여 무게와 립수를 조사하고 현미천립중으로 환산하였으며, 또 다른 일 부를 채취한 후 Grain inspector (Cervitec TM1625, FOSS, Sweden)를 이용하여 완전립 비율을 조사하고, 쌀수량에 대 입하여 완전미 수량을 구하였다.

    처리간 시험성적은 최소유의차검정법에 따라 비교하였 다. 시험성적과 기상자료를 기준으로 하여 기계이앙 시기 에 따른 출수기의 변화, 출수기 변화에 따른 출수 후 40일 간 평균기온의 변화, 출수 후 40일간 평균기온에 따른 완전 미 수량의 변화 추세를 회귀분석하였으며, 최종적으로 기 계이앙 시기에 따른 완전미 수량 변화를 분석하였다.

    결과 및 고찰

    조운벼 기계이앙 시기에 따른 출수기, 출수 전후의 일평균 기온과 일조시간은 Table 1과 같다. 5월 5일 이앙에서 출수 기는 3년 평균 7월 16일이었으며, 이앙시기가 15일씩 늦어짐 에 따라 출수기는 5일, 10일, 14일 지연되었다. 이앙에서 출 수기까지의 소요 기간은 5월 5일 이앙에서 72일, 6월 19일 이앙에서 57일로 이앙시기가 늦어짐에 따라 짧아지는 경향 을 보였다. 이앙~출수기 기간은 5월 5일에서 5월 20일로 이 앙이 늦어진 경우 10일이 짧아졌으나 6월 4일에서 6월 19일 로 늦어진 경우에는 1일이 짧아져, 만기이앙시 이앙시기 처 리 사이에 출수기 차이가 적어졌다. 이와 같은 결과는 Jung et al. (2003)의 보고와 같은 경향이었는데, Table 1에서와 같 이 이앙시기가 빠를수록 생육초기의 기온이 낮아 출수기까지 필요한 적산온도가 높아지기 때문인 것으로 판단된다. 이앙~ 출수기의 일평균 일조시간은 이앙시기가 늦을수록 적어졌는 데, 이는 이앙시기가 늦을수록 출수기까지의 기간 중 강우일 수 비율이 높았기 때문이었다. 출수 후 40일간 일평균기온은 5월 5일 이앙에서 3년 평균 24.8°C, 6월 19일 이앙에서 21.0°C 로 이앙시기가 늦을수록 낮아진 반면, 일평균 일조시간은 높 아지는 경향을 보였다. 이러한 결과는 우리나라의 기후 특성 상 벼에서 전형적으로 나타나는 현상이라 할 수 있다.

    이앙시기에 따른 수량구성요소와 수량성은 Table 2와 같 다. m2당 이삭수는 5월 5일 이앙에서 519개, 6월 19일 이앙 에서 406개로 이앙시기가 늦어짐에 따라 적어지는 경향을 나타내었다. 이와 같은 경향은 이앙시기가 늦을수록 출수 기까지의 생육기간이 짧아짐에 따라 적산온도와 적산일조 시간이 감소하였기 때문으로 판단된다(Table 1 참고). 수당 영화수는 5월 5일~6월 4일 이앙에서는 64~67개로 비슷하 였고, 5월 5일과 5월 20일 이앙과 통계적 차이는 없었으나 6월 19일 이앙에서 75개로 가장 많았다. 등숙비율은 이앙 시기 처리간 통계적 유의성은 인정되지 않았으나, 5월 5일 과 5월 20일에 비해 6월 4일과 6월 19일 이앙에서 높은 경 향을 보였다. 현미천립중은 이앙시기에 따라 20.7~21.0 g으 로 처리간 차이가 크지 않았다. 벼 이앙시기에 따른 수량구 성요소의 변화 경향은 강원 지역 조생종 벼의 이앙시기에 따른 연구결과 보고(Lee et al., 2012a)와 유사하였다.

    3년 평균 10a당 쌀수량은 5월 5일 이앙 548 kg에서 5월 20일 이앙 597 kg으로 증가하였으며, 이후에는 6월 4일 이 앙 521 kg과 6월 19일 이앙 472 kg으로 이앙시기가 늦어짐 에 따라 유의하게 감소하였다. 완전미 비율은 쌀수량이 가 장 적었던 6월 19일 이앙에서 92.5%로 가장 높았고 쌀수량 이 가장 많았던 5월 20일 이앙에서 83.0%로 가장 낮아, 완 전미 비율과 쌀수량이 부의 상관을 나타내었다(Fig. 1). 이 결과는 전국 24개 지역에서 10품종을 이용하여 시험한 결 과, 완전미 비율과 쌀수량은 상관관계가 인정되지 않았다는 Yang et al. (2016)의 보고와 차이를 보인다. 이와 같은 차 이는 본 연구에서 특정한 1개 품종에서 환경 변이에 따른 관계를 분석한 반면, Yang et al. (2016)은 여러 품종과 환 경 변이가 함께 반영되었기 때문으로 생각된다. 따라서 본 시험에서 쌀수량과 완전미 비율이 부의 상관을 보인 것은 중간지 기후 특성과 조운벼 품종 특성의 조합에 따른 특이 적 결과로 보인다. 본 시험에서는 쌀수량과 완전미 비율은 상보적 관계를 보인다고 할 수 있으므로 두 가지 특성을 동 시에 개선하는 것은 어려울 것으로 분석된다. 단위면적당 완전미 수량은 5월 5일 이앙보다 5월 20일 이앙에서 증가 하였으며, 이후로는 이앙이 늦어짐에 따라 유의하게 감소 하였다. 완전미 수량은 완전미 비율이 증가할수록 감소하 는 경향을 보인 반면, 쌀수량과는 고도로 유의한 정의 상관 을 보였다(Fig. 2). 이는 품종과 기상특성이 조합된 경우 완 전미 수량은 쌀수량이 증가할수록 많아진다는 Yang et al. (2016)의 보고와 일치한다. 따라서 중북부 중간지에서 조운 벼는 이앙시기를 조절하는 경우 쌀수량을 높임으로써 완전 미 수량을 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다.

    이앙시기와 완전미 수량지수의 관계는 Fig. 3과 같이 2차 회귀 곡선을 나타내었다. 회귀식에 대입한 완전미 최고수 량은 5월 18일 이앙에서 나타났으며, 5월 18일 이앙의 완 전미 최고수량 대비 6월 6일 이앙에서 5%가 감소하고 6월 15일 이앙에서는 10%가 감소하는 것으로 분석되었다.

    이앙시기와 출수기는 고도로 유의한 관계를 나타내었는 데, 완전미 최고수량을 보인 5월 18일 이앙에서 출수기는 7월 21일로 분석되었다(Fig. 4A). 완전미 최고수량을 보인 5월 18일 이앙 대비 완전미 수량이 5%와 10% 감소하는 6 월 6일과 6월 15일 이앙에서 출수기는 각각 8월 2일과 8월 11일로 산출되었다. 3년 평균 출수 후 40일간 평균기온은 7월 10일 이후 출수기가 늦어짐에 따라 낮아졌다(Fig. 4B). 완전미 최고수량을 보인 5월 18일 이앙의 7월 21일 출수에 서는 출수 후 40일간 평균기온이 24.6°C였다. 완전미 최고 수량 대비 5%가 감소하는 6월 6일 이앙의 8월 2일 출수와 10%가 감소하는 6월 15일 이앙의 8월 11일 출수에서는 출 수 후 40일간 평균기온이 각각 23.2°C와 21.7°C였다. 본 연 구에서 조운벼의 출수 후 40일간 등숙적온 24.6°C는 Kim (1983), Yun & Lee (2001), Yang et al. (2015)이 보고한 우리나라 자포니카 벼 품종의 등숙적온 21~23°C보다 높은 결과이다. 이와 같은 차이의 원인을 밝히기 위해서는 보다 면밀한 추가 연구가 이루어져야 하겠으나, 장기간 진행된 조생종 벼 육종 프로그램의 과정에서 극조생종으로 육성된 조운벼가 보다 고온의 등숙조건에 적응하는 품종으로 선발 된 것이라고 추정해 볼 수 있겠다. Won et al. (2010)의 보 고에서와 같이 조운벼가 극조생종이지만, 중간지나 중산간 지 뿐만 아니라 평야지에서도 적응성이 높은 특징은 이와 같은 추정을 뒷받침한다.

    종합적으로, 우리나라 중북부 중간지에서 조운벼는 출수 후 40일간 평균기온이 24.6°C가 되는 7월 21일에 출수시키 기 위해 5월 18일에 기계이앙하는 것이 완전미 수량 증가에 유리하였다. 또한 완전미 수량이 최고 대비 5%와 10%가 감소하는 6월 6일과 6월 15일 이앙에서 출수기는 8월 2일과 8월 11일이었고, 출수 후 40일간 평균기온은 각각 23.2°C와 21.7°C였다.

    적 요

    중북부 중간지에서 극조생종 벼 품종 조운의 기계이앙 시기에 따른 출수기와 등숙기간 중 평균기온의 변화 및 그 에 따른 수량특성을 알아보기 위하여 국립식량과학원 철원 출장소 시험포장에서 이앙시기를 5월 5일부터 6월 19일까 지 조절하여 3년간 시험한 결과는 다음과 같다.

    • 1. 출수기는 5월 5일 이앙에서 7월 16일이었고 6월 19일 이 앙에서 8월 14일이었으며, 이앙시기가 늦을수록 이앙~ 출수기의 일평균기온은 높았으나 기간이 짧아지고 적산 온도가 적어졌다. 출수 후 40일간 기상은 이앙시기가 늦 을수록 일평균기온이 낮아지고 일조시간은 많아졌다.

    • 2. m2당 이삭수는 이앙시기에 따라 크게 영향을 받은 수 량구성요소로서 이앙시기가 늦어짐에 따라 유의하게 감소하였고, 수당영화수는 많아지는 경향을 보였다.

    • 3. 쌀수량은 5월 20일 이앙에서 가장 많았고 6월 19일 이앙에서 가장 적었으며, 완전미 비율은 쌀수량과 반 대의 경향을 보였는데, 완전미 수량은 쌀수량이 증가 함에 따라 향상되는 경향을 나타내었다.

    • 4. 이앙시기와 완전미 수량지수의 관계 분석 결과, 5월 18일 이앙에서 완전미 수량이 가장 높았으며, 최고수 량 대비 5%와 10%가 감소하는 이앙시기는 각각 6월 6일과 6월 15일로 분석되었다.

    • 5. 완전미 최고수량을 보인 이앙시기의 출수기는 7월 21 일이었고 이 때 출수 후 40일간 평균기온은 24.6°C였 으며, 최고수량 대비 5%와 10%가 감소하는 이앙시기 의 출수기는 각각 8월 2일과 8월 11일로 이들 출수기 에서 출수 후 40일간 평균기온은 각각 23.2°C와 21.7°C 였다.

    사 사

    본 논문은 농촌진흥청 연구사업(세부과제명 : 고위도 농 업지역 적용을 위한 벼 저온 등숙 및 출수반응 평가, 세부 과제번호 : PJ01195202)의 지원에 의해 이루어진 것임.

    Figure

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    Correlation between milled rice yield and head rice percentage in ‘Joun’ rice cultivar grown in Cheolweon. Each data point is the mean of 3 years.

    KJCS-62-304_F2.gif

    Relationship between (A) milled rice yield and head rice yield, and (B) head rice percentage and head rice yield in ‘Joun’ rice cultivar grown in Cheolweon. Each data point is the mean of 3 years.

    KJCS-62-304_F3.gif

    Relationship between transplanting date and head rice yield index in ‘Joun’ rice cultivar grown in Cheolweon. The arrow with a solid line represents maximum head rice yield index and those with dashed lines indicate 95% and 90% of the maximum head rice yield index. Each data point is the mean of 3 years.

    KJCS-62-304_F4.gif

    Relationship between (A) transplanting date and flowering date, and (B) flowering date and daily mean temperature for 40 days after flowering in ‘Joun’ rice cultivar grown in Cheolweon. In the left panel, the arrow with a solid line represents flowering date in the transplanting date where the maximum head rice yield was attained, and those with dashed lines indicate flowering dates in the transplanting dates that demonstrated 95% and 90% of the maximum head rice yield, respectively. In the right panel, arrows indicate daily mean temperatures for 40 days after flowering at each of the flowering dates, as affected by the transplanting dates that showed 100%, 95%, and 90% of head rice yield, respectively. Each data point is the mean of 3 years.

    Table

    Flowering date, days from transplanting to flowering, and climatic conditions from transplanting to flowering and flowering to 40 days after flowering in ‘Joun’ rice cultivar transplanted on different dates in Cheolweon.

    *TD, transplanting date; FD, flowering date; DTF, days from transplanting to flowering; T-F, transplanting to flowering; DAF, days after flowering; DMT, daily mean temperature; CT, cumulative temperature; DSH, daily sunshine hours; CSH, cumulative sunshine hours.
    †Data are the means of 3 years.

    Yield components, milled rice yield, head rice percentage, and head rice yield of ‘Joun’ rice cultivar transplanted on different dates in Cheolweon.

    *TD, transplanting date; PN, panicle number; SN, spikelet number; GF, grain filling percentage; TBRW, 1000-brown rice weight; MRY, milled rice yield; HR, head rice percentage; HRY, head rice yield.
    †Data are the means of 3 years and means with same letters in a column are not significantly different at LSD (p < 0.05).

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