Agronomic performance of quinoa under deficit irrigation for sustainable cultivation in arid Mediterranean Egypt

토양은 메마르고, 태양은 무자비하며, 물은 부족한 세상을 상상해 보십시오. 이러한 혹독한 조건 속에서 대부분의 작물은 누군가를 먹이기도 전에 시들어 버리며 포기하고 맙니다. 하지만 식물계에는 포기하기를 거부하는 영웅이 있습니다. 바로 퀴노아입니다. 남미의 고산 지대에서 유래한 이 고대 곡물은 일반적인 곡물에는 흔히 부족한 단백질과 필수 비타민이 가득 찬 영양의 보고입니다. 과학자들은 퀴노아가 강인하다는 것을 오래전부터 알고 있었지만, 정확히 얼마나 강인한지, 그리고 이집트의 건조한 땅처럼 세상에서 가장 뜨겁고 건조한 구석구석에 가장 적합한 특정 종류의 퀴노아가 무엇인지 알아내기 위해 노력해 왔습니다. 핵심 질문은 이것입니다. 만약 이 식물들에게 물을 적게 준다면, 그들은 그냥 대수롭지 않게 넘길까요, 아니면 고통받을까요? 그리고 식물의 "레시피"(유전학)가 당신이 주는 물의 양보다 더 중요할까요?

이 연구는 이집트의 모래 벌판에서 "식물 대 물"이라는 게임을 통해 그 미스터리를 파헤칩니다. 연구진은 세 가지 다른 유형의 퀴노아—국제 연구 센터에서 들여온 두 종류와 'Misr1'이라는 현지 이집트 품종 하나—를 가지고 세 가지 서로 다른 물 공급 일정을 적용했습니다. 이것은 마치 다이어트 도전 과제와 같습니다. 한 그룹은 충분하고 건강한 식사(충분한 물)를 받았고, 한 그룹은 적당한 식단(적은 물)을 받았으며, 마지막 그룹은 엄격한 기아 수준의 식단(매우 적은 물)을 받았습니다. 그들은 이 식물들이 어떻게 자라는지, 잎의 온도가 어떻게 변하는지, 그리고 두 번의 겨울 시즌 동안 얼마나 많은 곡물을 생산하는지를 관찰했습니다. 목표는 어떤 퀴노아 유형이 궁극적인 생존자인지, 그리고 잎의 온도를 측정하는 것과 같은 간단한 기술을 사용하여 미래의 성과를 예측할 수 있는지 알아내는 것이었습니다.

위대한 퀴노아 물 챌린지

연구진은 이집트 알렉산드리아의 모래 토양에 대규모 실험을 설정했습니다. 그들은 세 가지 뚜렷한 퀴노아 "캐릭터"를 심었습니다: 현지 영웅인 'Misr1', 그리고 국제적인 손님들인 'ICBA-Q3'와 'ICBA-Q5'입니다. 그런 다음 이 식물들을 세 가지 다른 수분 공급 체계에 노출시켰습니다. "충분한 물" 그룹(T3)은 표준적이고 관대한 일정을 받았습니다. "적당한 물" 그룹(T2)은 평소 양의 절반을 받았고, "심각한 물 부족" 그룹(T1)은 생존할 수 있을 만큼만 겨우 받는 아주 적은 양을 받았습니다.

결과는 놀라움과 명확한 승자가 섞여 있었습니다. 첫째, 현지 챔피언인 'Misr1'은 물이 공급될 때 완전히 괴물이었습니다. 그것은 더 높게 자랐고, 더 많은 잎을 가졌으며, 약 4.11 톤/헥타르라는 엄청난 양의 곡물을 생산했습니다. 이는 국제적인 손님들이 각각 1.67 톤과 0.85 톤을 기록한 것에 비해 훨씬 높은 수치였습니다. 마치 'Misr1'이 든든한 식사를 하는 스타 운동선수라면, 다른 이들은 그저 몸풀기를 하고 있는 수준이었습니다.

하지만 물이 부족해지자 상황은 복잡해졌습니다. 여기서 반전이 일어났습니다. 'Misr1'은 높은 점수를 기록했지만, 동시에 물 감소에 가장 민다면한 모습을 보였습니다. 연구진이 물을 줄였을 때, 'Misr1'은 곡물 생산량이 크게 떨어지는 타격을 입었습니다. 국제 품종인 'ICBA-Q3'와 'ICBA-Q5'는 언더독이었습니다. 그들은 전체적으로 많은 곡물을 생산하지는 못했지만, 믿을 수 없을 정도로 안정적이었습니다. 풍족한 식사를 하든 기아 식단을 받든, 그들의 수확량은 크게 변하지 않았습니다. 그들은 "꾸준한 에디(Steady Eddie)"의 표본이었으며, 때로는 조금 덜 화려한 것이 더 나은 생존자가 될 수 있음을 증명했습니다.

온도계 테스트와 잎의 개수

과학자들은 또한 식물이 스트레스에 어떻게 반응하는지도 살펴보았습니다. 그들이 측정한 가장 흥미로운 것 중 하나는 캐노피 온도, 즉 잎이 얼마나 뜨거운가 하는 것이었습니다. 그들은 매혹적인 규칙을 발견했습니다: 식물에게 물이 많을 때, 시원한 잎은 더 많은 곡물을 의미했습니다. 마치 자동차 엔진과 같습니다. 엔진이 차갑게 돌아가면 효율적으로 작동하는 것입니다. 물이 충분한 그룹에서는 잎의 온도가 식물이 얼마나 많은 곡물을 만들지를 예측하는 좋은 지표였습니다.

하지만 여기 함정이 있습니다. 물이 떨어지면 그 규칙은 깨집니다. 심각한 가뭄 상황에서는 잎의 온도와 곡물 수확량 사이의 관계가 사라졌습니다. 식물들은 살아남기 위해 물을 아끼려고 기공을 닫는 것과 같은 다른 기술을 사용하기 시작했는데, 이는 식물을 더 뜨겁게 만들었지만 반드시 실패를 의미하는 것은 아니었습니다. 이는 온도계를 사용하여 최고의 내건성 식물을 고르는 것이, 식물이 이미 목말라 있는 상태라면 잘못된 방법이 될 수 있음을 시사합니다. 물고기의 나무 타기 능력을 보고 판단할 수 없듯이, 이미 바짝 말라 버린 식물의 온도로 그 식물을 판단해서는 안 됩니다.

또 다른 놀라운 점은 잎과 가지에서 일어난 변화였습니다. 물이 부족할 때, 식물들은 어떤 경우에는 더 많은 가지와 잎을 실제로 더 많이 키웠는데, 이는 마치 더 많은 "태양광 패널"을 키워 부족한 물을 보충하려는 듯한 모습이었습니다. 그러나 이 추가적인 성장은 더 많은 곡물로 이어지지 않았습니다. 사실, 잎이 많다는 것과 풍성한 수확 사이의 연결 고리는 물이 부족해지자 사라졌습니다 가뭄 상황에서는 잎이 크다는 것이 식량을 만드는 데 도움이 되지 않습니다. 중요한 것은 가진 적은 물을 얼마나 효율적으로 사용하는가입니다.

결론

그렇다면 미래의 농부들에게 주는 교훈은 무엇일까요? 만약 신뢰할 수 있는 수원이 있다면, 현지 품종인 'Misr1'을 선택하십시오. 그것은 가장 많은 사람을 먹일 수 있는 고수확 스타 플레이어입니다. 하지만 물이 예측 불가능하고 희귀한 곳에서 농사를 짓는다면, 국제 품종인 'ICBA' 계열이 더 안전한 선택이 될 수 있습니다. 그들은 대박 수확을 가져다주지는 않겠지만, 비가 그친다고 해서 완전히 무너지지도 않을 것입니다.

이 연구는 또한 우리가 성공을 예측하기 위해 잎의 온도를 측정하는 것과 같은 오래된 기술에 의존해서는 안 된다고 경고합니다. 물이 떨어지면 게임의 규칙이 바뀝니다. 궁극적으로 퀴노아는 이집트의 모래 많고 건조한 땅에 환상적인 작물이지만, 어떤 종류를 선택할지는 전적으로 당신이 얼마나 많은 물을 줄 수 있는지에 달려 있습니다. 이는 자연에는 단 하나의 "최고의 식물"은 없으며, 오직 당신이 직면한 특정 조건에 가장 적합한 식물이 있을 뿐이라는 사실을 상기시켜 줍니다.