1. 제1세부과제 : 질소 이용효율이 높은 벼 품종육성 및 선발지표 확립 (1) 질소 이용효율이 높은 품종형 탐색 총 질소시비량에 대한 수량의 비율, 즉, 생리적 질소이용효율이 높은 품종은 육성되어 있지 않으며, 질소이용효율이 높은 계통을 선발하기 위한연구도 제한되어 있는 실정이다. 이 연구는 초형과 기원이 다양한 벼 유전자원의 생리적 질소이용효율을 평가하고, 질소이용효율과 작물학적 특성간의 관계를 구명하며, 질소시비수준에 따른 질소이용효율을 검토함으로써 생리적 질소이용효율이 높은 벼 품종을 육성하기 위한 유전자원을 확보
1. 제1세부과제 : 질소 이용효율이 높은 벼 품종육성 및 선발지표 확립 (1) 질소 이용효율이 높은 품종형 탐색 총 질소시비량에 대한 수량의 비율, 즉, 생리적 질소이용효율이 높은 품종은 육성되어 있지 않으며, 질소이용효율이 높은 계통을 선발하기 위한연구도 제한되어 있는 실정이다. 이 연구는 초형과 기원이 다양한 벼 유전자원의 생리적 질소이용효율을 평가하고, 질소이용효율과 작물학적 특성간의 관계를 구명하며, 질소시비수준에 따른 질소이용효율을 검토함으로써 생리적 질소이용효율이 높은 벼 품종을 육성하기 위한 유전자원을 확보하고, 품종의 생리적 질소이용 효율에 관련된 기초 자료를 확보하고자 하였다. (2) 질소 보비 및 무시용 조건에서 생산성 관련 형질의 유전분석 질소이용효율이 다른 인디카, 통일계, 자포니카 및 NPT(new plant type : 열대 자포니카와 인디카의 교배후대에서 얻은 계통)의 다양한 품종간교배한 후대들을 사용하여 질소 무시용 재배조건에서 수량관련 형질의 유전분석을 수행하였다. 생리적질소이용효율 관련형질의 양적형질유전자좌(QTL) 분석을 통하여 유전적 선발지표를 탐색하고자 하였다. 또한 다양한 품종간에 교배한 F1을 질소 보비 및 무비 재배조건에 재배하여 건물생산 및 수량관련형질의 잡종강세 양상을 조사하고 RAPD 분석으로 추정한 교배친의 유전적 거리와의 관련성을 분석함으로써 잡종강세 예측가능성을 검토하고자 실시하였다. (3) 질소이용효율 및 관련 형질의 유전분리, 형질간 상호관련성 및 선발효과 질소이용효율이 높은 품종을 육성하기 위해서는 질소이용효율과 관련 형질들의 유전에 관한 정보가 아쉽다. 아직껏 생리적 질소이용효율의 유전분리에 관한 보고는 없는 실정이고, 그의 선발효과에 관한 정보도 없다. 이 연구는 생리적 질소이용효율이 다른 품종간에 교배한 잡종 초기세대(F2-F4)에서 질소이용효율 및 관련형질의 유전분리와 선발효과를 구명하여 생리적 질소이용효율이 높은 품종 육성을 위한 기초정보를 얻고자 수행하였다. (4) 질소 이용효율이 높은 품종 육성 질소이용효율과 수량성이 동시에 높은 계통육성을 위하여 다수의 조합후대의 계통들에 대해 선발과 세대진전을 하였다. 그 중 다산벼/TR22183, 밀양 23호/TR22183, 일품벼/밀양23호, 다산벼/IR SR-2 등의 조합들로부터 선발된 16개의 유망계통들을 2001년에 질소보비구(10kgN/10a)와 소비구(5kgN/10a)에 재배하면서 생산력 검정예비시험을 실시하였다. 2. 제2세부과제 : 담수조건에서 질소동태와 질소 이용률 향상을 위한 시비법 확립 (1) 논에서 유기태비료의 분해과정과 질소의 방출 및 작물 이용 논에서 유기물 공급원으로 이용할 수 있는 유기물 자원 중 볏짚은 수확과 동시에 논으로 환원할 수 있어 가장 쉽게 이용할 수 있는 자원이다. 이러한 이점 때문에 토양 유기물 관리차원에서 볏짚의 토양 환원의 중요성이 대두되고 있으나 이들의 분해특성과 양분 방출에 대한 연구는 미흡한실정이다. 헤어리베치(Vicia villosa Roth)는 150여 종의 Vicia속 중에서 내한성, 내산성, 내습성이 가장 높고, 녹비로 투입시 질소 공급능력이 큰작물로 알려져 있다. 또한 헤어리베치는 기존 논 녹비작물인 자운영에 비해 질소 공급능력이 크기 때문에 자운영을 대체할 녹비작물로서의 가능성이 검토되고 있다. 본 연구에서는 볏짚과 헤어리베치를 논에 투입했을 시의 분해 양상과 질소 방출 및 방출된 질소의 벼 이용율을 조사하여 이들의 효율적인 이용방안에 대한 기초 자료를 얻고자 하였다. (2) 무기태 및 유기태 질소비료의 상호작용에 관한 연구 토양에 유입된 유기물은 토양 질소 및 시비 질소를 유기화 시키고, 유기물 질소가 무기화 되기도 하며, 용탈, 탈질, 휘산, 생물학적 질소 고정 등에 영향하여 토양 환경 내 질소 동태에 영향을 미친다. 본 연구에서는 볏짚과 헤어리베치의 투입이 시비 질소 ($^{15}N$ urea)의 벼 흡수율, 토양 잔류량과 토양 환경내 질산태 질소와 인산 용탈에 미치는 영향을 알아보기 위해 포트 실험을 수행하였다. (3) 담수직파재배에서 질소 이용효율 개선을 위한 최적 시비법 도출 저투입 지속형 재배기술은 종래의 과다한 비료투입량을 최소화하려는 노력이지만 작물수량의 감수가 초래되고 절감정도에 대한 한계가 아직 미흡한 실정이다. 최근 환경친화적이고 경제적으로도 유리하며 시급한 식량증산을 저해 하지 않는 종합적 식물영양 관리체계의 확립이 적극 추진되고 있다. 이 방식은 식물영양에서 균형있는 적정 시비량을 유기물과 화학비료로써 공급하려는 시도이며, 작물생산의 지속성을 확보하는데 중요하게 여겨지고 있다. 본 연구는 기존의 이앙재배에 비하여 노력절감효과가 커면서도 수량성도 유지되었던 담수직파재배를 중점적으로 실시하여 5엽기추비중점시비방식을 통한 시비량 절감 시험, 질소유실억제제를 통한 질소이용효율 증대 시험을 통하여 환경친화적 벼 재배기술을 확립하고자 실시되었다. (4) 담수직파 재배에서 질소 비종별 질소 흡수 효율성과 벼 수량 반응 본 연구는 담수직파 재배시 속효성 질소비료의 손실을 줄이면서도 작물에 의한 이용효율을 높이기 위한 방법으로 연구되고 있는 완효성 비료와요소와 함께 요소가수분해억제제로서 NBPT 또는 질산화억제제로서 DCD를 처리하였을 때의 시비질소의 손실과 흡수량의 차이에 의한 질소이용효율과 수량성을 비교하였다. (5) 무기 · 유기태 질소비료 시비법 확립 및 실증시험 볏짚과 헤어리베치 투입에 의한 시비량 절감 및 수량 안정성에 대해 검토하기 위해 서울대학교 실험포장에서 볏짚과 헤어리베치의 논 투입에 따른 벼의 생육 및 수량반응을 조사하였다. 다른 한편 다년간의 볏짚 연용과 저투입이 벼의 생육 및 수량에 미치는 영향을 알아보고자 1995년부터1998년까지 4년간 경기도 수원시 권선구 탑동 소재 농민의 논 4.6a를 실험답으로 실험을 실시하였다. 3. 제세부과제 ; 건답조건에서 질소동태와 질소이용율 향상을 위한 시비법 확립 (1) 건답직파재배에서 시비체계에 따른 질소이용효율 건답직파재배는 최근 생력화재배의 일환으로 1990년대 이후에 들어서야 비교적 과학적으로 연구되어져 오고 있다. 건답직파재배는 이앙재배와는 달리 육묘와 이앙작업이 생략되는 장점과 아울러 많은 문제점을 안고 있으나 그 중에서도 질소이용효율이 낮은 단점이 있다. 따라서 타 재배법보다 질소시비량을 10-50%를 증비하고 있으며, 이로 인해 환경문제를 야기시킨다. 따라서 이 연구는 먼저 이앙재배와 건답직파재배간의 질소이용효율을 상호비교하고, 건답직파 재배에서 기비 · 분업리 · 수비 질소의 이용효율을 살펴 작물의 질소요구도를 정확이 파악하고자 하였다. 그결과로 적절한 시비체계를 세움으로써 질소이용효율을 높이고 이로 인해 경제적인 이득과 아울러 환경부하를 경감시키고자 하였다. (2) 건답직파 재배에서 분시방법 및 시비시기에 따른 질소이용효율 건답직파 재배에서 기존의 시비체계는 기비:분얼비:수비=40-30-30의 분시체계이다. 그러나 건답직파 재배에서 기비의 이용효율을 5%안팎으로 매우 낮고, 또한 분얼비를 시비하는 4엽기에도 흡비력은 낮은 상태이다. 따라서 추비질소의 이용효율을 높이고자 다양한 시비량 조건에서 추비시기와 추비회수를 4엽기 1회 시비에서 4엽기와 6엽기 등의 2회 시비로 달리하여 식물체 질소이용효율과 토양내 질소동태를 파악하였다. 더욱이 건답직파재배에서는 관개수의 지하침투량이 많기 때문에 추비시용시 용탈이 심하게 일어날 수밖에 없다. 따라서 담수전에 분얼비를 시비한 것과 담수직전 및 직후 및 완전 담수 후에 분얼비를 시비했을 때의 식물체 질소이용효율과 토양내 질소동태를 정략적으로 파악하였다. (3) 건답직파 재배에서 비료제형 및 질산화억제제 처리에 다른 질소이용효율 현재 대부분의 질소질비료원은 요소가 쓰이고 있으나 요소는 방습이 필요한 단점과 토양교질에 강하게 흡착되지 않아 용탈이나 휘산 등이 발생하기 쉬운 단점이 있다. 건답직파 재배에서 작업에 용이하고 비료를 절약할 뿐만 아니라 노동력을 줄이며 작물의 질소 요구도에 맞게 질소를 공급하기 위해서 다양한 완효성비료가 검토되어져 왔다. 따라서 완효성비료인 LCU를 전량기비와 전량분얼비로 시용하고 시비시기도 달리하여 질소이용효율을 비교 검토하였다. 또한 시용된 요소의 이용효율을 높이고자 암모니아태질소가 질산태질소로 산화되는 과정을 억제하는 것으로 알려져 있는 DCD(dicyandiamide)를 요소의 기비처리와 추비시용시 혼합처리하여 질소의 이용 및 소실정도를 살펴보았다.
Abstract▼
1. Establishment of selection criteria and breeding varieties for high physiological nitrogen-use efficiency in rice (1) Selection of high nitrogen-use efficiency germplasms in rice ① There were significant differences among rice cultivars in physiological nitrogen-use efficiency(PNUE : rough
1. Establishment of selection criteria and breeding varieties for high physiological nitrogen-use efficiency in rice (1) Selection of high nitrogen-use efficiency germplasms in rice ① There were significant differences among rice cultivars in physiological nitrogen-use efficiency(PNUE : rough rice yield/total amount of absorbed nitrogen), and high-yielding varieties(HYVs) showed higher PNUE than land varieties. There was no difference in PNUE between subspecies, indica and japonica ② The PNUE showed significantly positive correlation with number of grains per panicle(GP), harvest index(HI) and grain yield, while negative correlation was found between PNUE and nitrogen content of straw. Path analyses revealed that GP and number ofpanicles per plant were major contributors to increase grain yield. Path analyses of characters to PNUE revealed that HI showed the highest effect to PNUE in ordinary N-fertilizer plot while the dry weight of panicles was the highest contributor to PNUE in N-unfertilized plot
목차 Contents
표지...1
최종보고서...2
제출문...3
요약문...4
SUMMARY...23
CONTENTS...32
목차...35
종합서설...38
1. 연구개발의 필요성...38
2. 연구개발의 목표 및 내용...42
제1세부과제 질소 이용효율이 높은 벼 품종육성 및 선발 지표 확립...48
제1장 서설...48
제2장 질소 이용효율이 높은 품종형 탐색...51
제1절 서설...51
제2절 주요 유전자원 품종들의 질소이용효율...51
제3절 질소시비수준에 따른 질소이용효율의 품종간 변이...61
제4절 적요...66
제3장 질소 보비 및 무시용 조건에서 생산성 관련 형질의 유전분석...67
제1절 서설...67
제2절 이면교배 F1 에서의 수량관련 형질의 유전분석...69
제3절 질소 무시용 재배조건에서 수량관련형질의 잡종강세와 교배친의 유전적 거리와의 관계...92
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