Phenology, Growth, and Yield of Three Wheat Varieties Under Late-Sown Terminal Heat Stress Conditions in Bangladesh and Implications for Variety Selection

남아시아의 쌀-밀 농업 체계에서 달력은 생존의 문제입니다. 수백만 명의 소농들에게 밀 작물은 전적으로 쌀 수확의 종료에 달려 있습니다. 쌀이 준비되면 논을 정리하고 밀을 파종합니다. 그러나 기후 변화와 변화하는 몬순 패턴은 쌀 수확을 지연시키기 시작했고, 이로 인해 밀 파종 시기가 점점 더 늦은 겨울로 밀려나고 있습니다. 이러한 지연은 위험한 불일치를 만들어냅니다. 밀이 일 년 중 가장 추운 시기에 자라도록 강요받고, 그 후 가장 더운 시기에 성숙하게 되는 것입니다. '종말 열 스트레스(terminal heat stress)'라고 알려진 이 특정한 유형의 압박은 곡물이 차오르는 바로 그 순간에 고온이 들이닥칠 때 발생합니다. 이는 수확의 소리 없는 도둑으로, 식물이 성장할 시간을 단축시키고 발달 중인 씨앗이 무겁고 영양가 있게 자라는 데 필요한 에너지를 빼앗아 갑니다. 파종 창구가 좁아짐에 따라, 어떤 종자가 여전히 식탁 위에 음식을 차려낼 수 있을지 아는 것은 매우 중요합니다.

최근 북부 방글라데시의 연구진들은 현장에서 이 현실을 테스트하기 위해 나섰습니다. 그들은 이 지역에서 널리 사용되는 세 가지 우량 밀 품종, 즉 BARI Gom 21, BARI Gom 26, BARI Gom 27에 초점을 맞췄습니다. 이 중 두 품종인 BARI Gom 26과 BARI Gom 27은 '중등도 내열성'이라는 라벨을 달고 공식 출시되었으며, BARI Gom 21은 오래되고 잘 정착된 품종입니다. 과학자들은 이 종자들이 완벽한 시기에 심겼을 때와, 많은 농민이 현재 직면하고 있는 극심한 열 스트레스 상황에서 늦게 심겼을 때 어떤 일이 벌어지는지 확인하고자 했습니다. 이를 위해 세 가지 품종을 두 가지 다른 시기에 심었습니다. 한 그룹은 이상적인 시기인 11월 25일에, 다른 그룹은 작물이 여름의 정점 동안 성숙할 수밖에 없는 매우 늦은 날짜인 1월 5일에 심었습니다.

실험 결과는 극명하고 즉각적이었습니다. 밀이 늦게 심어졌을 때, 식물의 전체 생애 주기가 압축되었습니다. 파종부터 수확까지 보통 약 112115일이 걸리던 시간이 단 8083일로 줄어들었습니다. 식물은 열기에 의해 재촉당했고, 충분히 자라기도 전에 성숙하도록 강요받았습니다. 이러한 가속화는 작물의 모든 측면에 해를 끼쳤습니다. 성공적으로 정착하는 식물의 수가 감소했고, 잎은 더 작아지고 적어졌으며, 식물이 생산하는 총 녹색 물질의 양은 절반 이상 줄어들었습니다. 식물 자체도 더 길게 줄기를 뻗을 시간을 박탈당해 키가 작아졌습니다. 늦게 파종된 구역에서 밀은 본래의 잠재력에 비해 본질적으로 그림자에 불과했으며, 지연으로 인해 뒤집혀 버린 계절 속에서 살아남기 위해 투쟁했습니다.

최종 수확에 미치는 영향은 훨씬 더 심각했습니다. 작물의 성공을 측정하는 모든 지표가 하락했습니다. 제곱미터당 이삭의 수가 줄어들었고, 이삭당 알곡의 수도 크게 감소했습니다. 하지만 가장 극적인 피해는 개별 알곡의 무게에서 나타났습니다. 알곡의 무게를 측정하는 척도인 천립중(thousand-grain weight)이 무너졌습니다. 한 품종인 BARI Gom 27의 경우, 조기 파종된 작물에 비해 알곡의 무게가 거의 절반 가까이 떨어졌습니다. 이는 곡립 형성 단계에서의 고온이 식물이 씨앗에 전분을 채우는 능력을 방해하여, 씨앗을 가볍고 쭈글쭈글하게 만들었기 때문입니다. 결과적으로 헥타르당 총 곡물 수확량이 급감했습니다. 세 품종 모두에서 늦게 심은 작물은 제때 심은 작물보다 약 62~66% 적은 양의 곡물을 생산했습니다.

이러한 보편적인 손실에도 불구하고, 연구진은 품종마다 반응하는 방식에 뚜렷한 차이가 있음을 발견했으며, 이는 농민들에게 명확한 진로를 제시합니다. 그룹 중 가장 오래된 품종인 BARI Gom 21은 가장 신뢰할 수 있는 생산자로 증명되었습니다. 심각한 스트레스 상황에서도 이 품종은 헥타르당 1,742kg의 가장 높은 절대적 곡물량을 생산했습니다. 비록 자신의 잠재력 대비 상당한 비율의 하락을 겪었지만, 단순히 더 높은 기준점에서 시작했기에 안정적인 성능을 유지할 수 있었습니다. 반면, 공식적으로 내열성이 있다고 표시된 BARI Gom 26은 다른 종류의 강점을 보여주었습니다. 이 품종은 가장 높은 총 중량을 생산하지는 않았지만, 자신의 잠재력 대비 가장 회복력이 높았습니다. 수확량의 감소율이 가장 낮았고 스트레스 상황에서도 가장 안정적인 알곡 무게를 유지했습니다. 이는 BARI Gom 26이 생물학적으로 열 충격을 더 잘 견디지만, 어려운 시즌에도 최대치의 식량을 확보하고자 하는 농민에게는 BARI Gom 21이 더 나은 선택이라는 것을 시사합니다.

또한 이 연구는 세 번째 품종인 BARI Gom 27에 대한 오랜 가설에 의문을 제기했습니다. 이 품종은 공식적으로 중등도 내열성을 가진 것으로 지정되었음에도 불구하고, 이러한 극한의 늦은 파종 조건에서는 최악의 성적을 보였습니다. 이 품종은 알곡 무게가 가장 심하게 떨어졌고 열에 대한 민감도가 가장 높았습니다. 연구진은 이 품종의 공식적인 내열성 라벨이 1월 5일처럼 파종이 늦어지는 경우에는 유지되지 않는다고 결론지었습니다. 연구진은 이 품종이 방글라데시에서 흔해지고 있는 극단적인 늦은 파종 시나리오에는 적합하지 않다는 것을 발견했습니다.

이 연구의 결과는 지역의 미래 밀 농업을 위한 명확하고 근거 있는 가이드를 제공합니다. 지연된 쌀 수확에 직면한 농민들에게는, 시즌이 단축되더라도 상당한 수확을 확보할 가능성이 가장 높은 BARI Gom 21을 심으라는 권고가 주어집니다. 더욱 회복력 있는 종자를 개발하려는 육종 프로그램의 경우, BARI Gom 26은 스트레스 하에서의 안정성을 위한 가치 있는 유전적 템플릿을 제공합니다. 그러나 이 연구는 엄중한 경고도 함께 전달합니다. 어떤 품종도 너무 늦은 파종 시기를 완전히 보완할 수는 없다는 점입니다. 가장 내열성이 강한 종자조차 1월에 파종했을 때는 막대한 손실을 입었습니다. 연구진은 궁극적인 해결책이 단지 더 좋은 종자에 있는 것이 아니라, 근본적인 원인을 해결하는 데 있다고 제안합니다. 즉, 쌀을 더 일찍 수확할 수 있는 농법을 채택하여 밀을 11월과 12월의 서늘하고 최적인 시기에 여전히 심을 수 있도록 해야 합니다. 이러한 체계적인 변화가 없다면, 쌀 수확과 밀 파종 사이의 간극은 계속 넓어질 것이며, 농민들에게는 더 적은 선택지와 더 작은 수확량만을 남길 것입니다.