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Genome-wide survey and expression analysis of F-box genes in wheat

  • Kim, Dae Yeon;Hong, Min Jeong;Seo, Yong Weon
    • 한국작물학회:학술대회논문집
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    • 한국작물학회 2017년도 9th Asian Crop Science Association conference
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    • pp.141-141
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    • 2017
  • The ubiquitin-proteasome pathway is the major regulatory mechanism in a number of cellular processes for selective degradation of proteins and involves three steps: (1) ATP dependent activation of ubiquitin by E1 enzyme, (2) transfer of activated ubiquitin to E2 and (3) transfer of ubiquitin to the protein to be degraded by E3 complex. F-box proteins are subunit of SCF complex and involved in specificity for a target substrate to be degraded. F-box proteins regulate many important biological processes such as embryogenesis, floral development, plant growth and development, biotic and abiotic stress, hormonal responses and senescence. However, little is known about the F-box genes in wheat. The draft genome sequence of wheat (IWGSC Reference Sequence v1.0 assembly) used to analysis a genome-wide survey of the F-box gene family in wheat. The Hidden Markov Model (HMM) profiles of F-box (PF00646), F-box-like (PF12937), F-box-like 2 (PF13013), FBA (PF04300), FBA_1 (PF07734), FBA_2 (PF07735), FBA_3 (PF08268) and FBD (PF08387) domains were downloaded from Pfam database were searched against IWGSC Reference Sequence v1.0 assembly. RNA-seq paired-end libraries from different stages of wheat, such as stages of seedling, tillering, booting, day after flowering (DAF) 1, DAF 10, DAF 20, and DAF 30 were conducted and sequenced by Illumina HiSeq2000 for expression analysis of F-box protein genes. Basic analysis including Hisat, HTseq, DEseq, gene ontology analysis and KEGG mapping were conducted for differentially expressed gene analysis and their annotation mappings of DEGs from various stages. About 950 F-box domain proteins identified by Pfam were mapped to wheat reference genome sequence by blastX (e-value < 0.05). Among them, more than 140 putative F-box protein genes were selected by fold changes cut-offs of > 2, significance p-value < 0.01, and FDR<0.01. Expression profiling of selected F-box protein genes were shown by heatmap analysis, and average linkage and squared Euclidean distance of putative 144 F-box protein genes by expression patterns were calculated for clustering analysis. This work may provide valuable and basic information for further investigation of protein degradation mechanism by ubiquitin proteasome system using F-box proteins during wheat development stages.

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Effect of prohexadium-calcium on growth, lodging and yield of proso millet (Panicum miliaceum L.)

  • Choi, Young Dae;Jung, Ki Yuol;Chun, Hyun Chung;Lee, Sang Hun;Kang, Hang Won
    • 한국작물학회:학술대회논문집
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    • 한국작물학회 2017년도 9th Asian Crop Science Association conference
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    • pp.207-207
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    • 2017
  • The proso millet is vulnerable to lodging due to high plant height and shallow root. A lodging results in a hard mechanical harvesting and yield loss. One of solutions on this problem is inhibition of internode elongation. The objective of this study was to set up use time and dose of prohexadium-calcium, is growth inhibitor. The experimental variety was Ibaekchal. The experiment design was a split-plot design with three replications. The treatments were as follow: Main-plots were 25 and 35 day after sowing(DAS) as use time and sub-plots were 0%, 50%, 100%(diluted solution of 1000 times, $1000{\ell}\;ha^{-1}$), 150% as dose. The amount of nitrogen, phosphate and potassium fertilization were 90, 70, $80kg\;ha^{-1}$, respectively. The size of high ridge and plant spacing were $90{\times}30cm$ and $60{\times}15cm$, respectively. Proso millet was sown on June 9, 2016 by hands and was adjusted at 2 plant per hill. The growth survey of vegetative growth stage was conducted at 1 day before treatment and with one week interval after treatment. Data were collected: (1) grain yield: weight of grain in $kg\;ha^{-1}$, (2) 1000 grain weight: average weight of 1000 grain, (3) plant height: distance from soil to top of panicle or leaf in cm, (4) ear length: distance from top of stem to top of ear in cm, (5) stem diameter: diameter of second internode (6) degree of lodging: percentage of lodging area, etc. Analyses of variance were performed using R version 3.3.1(https://www. r- project. org). The Duncan's multiple range test(DMR) was used to separate treatment means at P < 0.05. There was a significant difference in plant height and number of stem among the use time and dose of prohexadium-calcium during vegetative growth stage. At 25 DAS, the difference with no treatment increased until 25 day after treatment and decreased since then. The difference in number of stem increased until 18 day and decreased since 25 day. At 35 DAS, the difference with no treatment in plant height and number of stem increased until 22 day after treatment and decreased since then. We assumed that the effect of prohexadium-calcium was inhibition of internode elongation and promotion of tillering, continued untel 25day after treatment. At 25 DAS, the degree of lodging deceased to 100%, 30%, 10% and 0% as dose increased. At 35 DAS, the degree of lodging decreased to 100%, 20%, 0% and 0% as dose increased. At 25 DAS, the yield was 2910, 2710, 3190, $2310kg\;ha^{-1}$ among dose. At 35 DAS, the yield was 2750, 2630, 2220, $2050kg\;ha^{-1}$. We recommend that the optimum use time and dose of prohexadium-calcium for proso millet is 1000 times diluted solution of $1000{\ell}$ per ha at 25 day after sowing.

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수도(水稻)에 대(對)한 가리분시(加里分施)에 관(關)한 연구(硏究) - 생육기(生育期) 및 시용량별(施用量別) 분시효과(分施効果) - (Studies on the effect of split application of potash on paddy -Effect of split application of two different rates at various growth stages-)

  • 오왕근;이상범;박찬호;김성배
    • 한국토양비료학회지
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    • 제7권2호
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    • pp.107-112
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    • 1974
  • 수도(水稻)(진흥(振興))에 대(對)한 가리비료(加里肥料)의 시용법(施用法)을 확립(確立)하고자 시비량별(施肥量別) 분시시험(分施試驗)(포장시험(圃場試驗) 및 폿드 시험(試驗))을 석회(石灰)를 시용(施用)하고, 시용(施用)하지 않은 두 조건하(條件下)에서 실시(實施)한 결과(結果)는 다음과 같다. 1. 습답(濕畓)에서 소량(少量) (6kg/10a)의 가리(加里)를 이등분(二等分)하여 기비(基肥)에 반량(半量), 수비(穗肥)(유수형성기(幼穗形成期))에 반량(半量)을 시용(施用) 했을 때는 수수(穗數)가 적어서 정조수량(正租收量)을 저하(低下)하는 경향(傾向)이다(포장시험(圃場試驗)). 2. 유수형성기(幼穗形成期)에만 시비(施肥)한 처리(處理)는 지엽(止葉)의 가리함량(加里含量)을 높이지 못했으며 이때 임실율(稔實率)의 천립중(千粒重)이 낮고 정조수량(正租收量)도 낮았다(폿드시험(試驗)). 3. 이상(以上)의 두 사실(事實)로부터 수도(水稻)의 안전다수확(安全多收穫)을 위(爲)하여 가리(加里)의 기비(基肥)는 결(缺)할 수 없는 것으로 결론(結論) 지을 수 있다. 4. 석회(石灰)의 시용(施用)은 약(弱)한 얼자(蘖子)의 과잉증가(過剩增加)를 억제(抑制)하고 벼의 후기생육(後期生育)을 촉진(促進)하는 것으로 여겨진다.

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특이산성답(特異酸性畓)에서 수도(水稻)에 대(対)한 석회(石灰) 및 인산(燐酸)의 효과(効果) (Effect of Lime and Phosphorus to Rice Plant on Acid Sulfate Soil)

  • 황남열;박건호;김진기
    • 한국토양비료학회지
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    • 제16권1호
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    • pp.64-71
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    • 1983
  • 강산성(强酸性) 토양(土壤)인(pH 3.5) 특리산성답(特異酸性畓)에서 석회(石灰)와 인산(燐酸)의 시용(施用)이 토양(土壤)의 변화(変化) 및 수량증대(收量増大)에 미치는 효과(効果)를 구명(究明)하기 위(為)해 시험(試験)한 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1. 석회중화량(石灰中和量) + 인산(燐酸) 20/10a구(区)에서 무처리구(無處理区)에 비(比)해 수량구성요소(收量構成要素)를 증대(増大)시켜 60%의 증수효과(増收効果)가 있었다. 2. 수량증대(收量増大)에 미친 효과(効果)는 석회(石灰)는 36%, 인산(燐酸)은 15%로써 석회(石灰)의 시용효과(施用効果)가 컸다. 3. pH와 Eh에 있어서는 석회시용량(石灰施用量)이 많을 수록 pH는 높아졌고 반대(反対)로 Eh는 낮아졌으며 석회(石灰)와 인산(燐酸) 시용(施用)은 토양환원(土壤還元)을 촉진(促進)하였다. 4. 근(根)의 신장(伸長)은 무석회구(無石灰区) 논 표토(表土) (0~5cm)에 62%의 뿌리가 존재하였으나 석회(石灰)와 인산(燐酸)을 많이 시용(施用)할수록 하위(下位)(5~10cm)까지 뻗어갔다(60%). 5. 토양(土壤) pH변화(変化)는 최고분얼기(最高分蘖期)에 최고(最高)에 이르며 그 후 점차 감소하여 원(原) pH값에 접근하였으나 석회 소요량은 약(約) 반(半)이였다. 6. 토양중(土壤中) 규산(珪酸), 인산(燐酸)과 수량(收量)은 유의성(有意性)있는 정(正)의 상관(相関)으로 나타났고 pH를 높여줌으로 토양중(土壤中) 규산(珪酸)과 인산(燐酸)의 함량(含量)을 높여줄 수 있다. 7. 석회(石灰)와 인산(燐酸) 증시(増施)는 질소흡수(窒素吸水)를 증가(増加)시키고 식물체중(植物体中) 인산(燐酸)의 흡수(吸水)가 많을수록 수량(收量)은 증가(増加)한다.

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농업용수의 수온 상승에 관한 연구

  • 황은;김철규;이상범
    • 물과 미래
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    • 제5권2호
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    • pp.17-29
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    • 1972
  • The persent study aims at finding out a means of prevention cool spell damages on the hilly areas. The irrigation plots of 24 hour stored water warm water way and warm water plots, cool water way are respectively established to find out water temperature and influnce on the growing rice plants. The results obtained are summed up as follows. 1. Warm water areas consisted of $5 m^2 Q=0.93 1{\ell}/sec$, V=31 cm/sec, S=1/1, 000, L=81.6m, B=5cm, h=6cm, t=4min 33sec, drops=9 areas, are constructed to help the water temperature of $14.5^{\circ}C$ rise to that of $21.6^{\circ}C$. This indicates lower temperature than $23^{\circ}C$ of critical water temperature in irrigation facilities by $1.45^{\circ}C$ and than $26.2^{\circ}C$ of balanced water temperature of Seoul arears by $4.6^{\circ}C$. But this does not give much influance on rice plant cultivation. 2. The rising of water temperature is influened according to the temperature, solar radiation but the water temperature changes according to the heat absorption of organized materials, weather and terraces. The difference of water temperature could be found in the first growing stage. 3. Through the warm water way of water rises to the temperature of $21.6^{\circ}C$ which also rises to the temperature of around $30^{\circ}C$ in the paddy field of submerged irrigation. The rice plants are comparatively free from prolonged cool damage, reproduction abstructive damage. 4. The water temperature in rice field in proportion to temperature influence of weather condition but the water temperature approaches to that of weather in the days of later growing stage and water temperature become lower than the air temperature in the fruit stage. 5. The water in the submreged field is $10^{\circ}C$ warmer than in the warm water way during the first growing stage period but the water temperature in the warm water way is warmer in the later growing stage period. The cool water of $14.5^{\circ}C$ is warmed to $30.1^{\circ}C$ and rice plants cultivation is free from other damages. 6. The 12% increased production or 570.98kg/10a is made cool water plot by rising the temperature of water from $14.5^{\circ}C$ to $21.6^{\circ}C$ making the water run through warm water way. 7. The damage inflicted by the cool water irrigation during the first growing stage period is the obstruction of peak tillering stage and the obstruction of heading the later growing stage period and the obstruction of fruiting and number of panides per fill.

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벼 자포니카 및 통일형 품종의 광합성의 일중변화와 생리적 특성 (Physiological Characteristics and Diural Changes of Photosynthesis in Japonica and Tongil Type Rice)

  • 허훈;류경열;양덕조
    • 한국작물학회지
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    • 제39권3호
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    • pp.237-244
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    • 1994
  • 우리나라에서 육성 보급하고 있는 대표품종으로 Japonica$\times$Japonica 교잡인 일반형 품종 2품종(추청벼, 화진벼)과 Indica$\times$Japonica 교잡인 통일형 품종 2품종(삼강벼, 칠성벼)을 공시하여 생육시기별로 6회에 걸쳐 광합성 및 호흡 특성과 아울러 광합성의 일중변화와 이와 관련한 특성등을 구명코자 실험한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 분얼기 동화부위의 배분(엽신중비율)이 일반형 품종에 비하여 통일형품종에서 높은 특성을 보였다. 2. 생육시기별 광합성 능력은 출수기 이전인 8월 1일에서 가장 높았고 호흡에 대한 광합성 효율(Respiration/Photosynthesis)은 7월 25일에서 가장 높았으며 삼강벼와 추청에서 특이하였다. 3. 1일중의 광합성 곡선은 출수기에는 오전 11~12시(1991.8.12~14)에 peak를 보이는 정규곡선을 나타냈으며 출수 2주일 후(9.2~3)에는 동화량의 peak가 13~14시에 있었으며 통일형품종이 일반형 품종에 비하여 높았다. 4. 광합성과 호흡작용의 일중 전환시각은 전품종 공히 표준 일출시각보다 30~60분 늦은 시간에 $CO_2$ 고정이 시작되고 오후에는 표준일몰 시각보다 50~60분 빠른 시점에서 광합성에서 호흡작용으로 전환되는 양상을 보여 주었다. 5. 광합성과 엽록소함량 및 근의 생리적 활력과는대체로 정의 상관이 인정되나 엽의 암호흡은 일정한 경향이 없었다. 6. 통일형인 칠성벼와 삼강벼는 Japonica형인 추청벼나 화진벼에 비하여 수확지수가 현저히 높았다.

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벼담수 직파 재배에서 파종 입수가 생육 및 수량에 미치는 영향 (Effect of Number of Sowing Grain on the Rice Growth and Yield in Direct Sowing Culture on Irrigated Paddy Field)

  • 이종철;문창식;서해영;최범열
    • 한국작물학회지
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    • 제14권
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    • pp.41-45
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    • 1973
  • 본 시험은 중부지방에서 담수직파재배에 알맞은 파종립수를 구명함과 파종립수에 EK른 수량 및 수량구성요소의 변이를 알고져 1972년에 수행하였던 바 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 최고분얼수는 밀파할수록 직선적으로 증가하여 280립 파종구에서 최고수치를 보였고 그 이후는 점차 감소되었으며 분얼에 대한 경합은 $m_2$당 280립이상 파종구에서 뚜렸했다. 2. 유효경비율은 $m_2$당 120립부터 280립 파종구까지는 파종밀도가 증가될수록 감소되다가 그 이후는 점차 증가되었다. 3. 최고분얼수가 $m_2$당 1,000개 이하에서는 얼자간 경합이 적었다. 4. 수수와 파종립수는 현저한정(+)의 상관이 인정되었고 수수와 일수영화수, 수수와 동숙비율은 (-)의 상관 경향이었다. 5. 수량과 $m_2$당 영화수는 r=0.929이며 수량과 수수는 r=0.695, 수수와 $m_2$당 영화수는 r=0.796이었다. 또한 수량과 수량구성요소간의 순위상관을 보면 수량과 수수가 가장 상관이 높았으며 (r=0.954_ 담수직파에서 수량을 지배하는 요인은 수수이었다. 6. 수량은 $m_2$당 280립 파종구에서 최고를 나타냈다.

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봄과 가을 파종시 귀리 품종별 생육, 수량 및 사료가치 비교 (Comparisons of Characteristics, Yield and Feed Quality of Oat Varieties Sown in Spring and Autumn)

  • 주정일;이동희;한옥규;송태화;김창호;이희봉
    • 한국초지조사료학회지
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    • 제31권1호
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    • pp.25-32
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    • 2011
  • 귀리는 단기 다수성 작물로서 잎의 비율이 높을 뿐만 아니라 가축의 기호성도 양호하며 다른 총체맥류에 비하여 파종시기의 선택폭이 넓다. 따라서 본 시험은 내한성이 강하여 중부 지방에서도 월동이 가능한 귀리 3품종과 옥수수 뒷그루 재배에 알맞은 3품종에 대하여 10월 중순 가을 파종과 3월 상순 봄 파종시 생육, 수량 및 사료가치를 비교하고자 실시하였다. 출수기는 봄 파종시 가을 파종에 비하여 평균 12일 늦었고, 품종간에는 약 8일의 차이가 있었다. 봄 파종은 가을 파종에 비하여 이삭과 잎의 비율이 감소하고 줄기가 차지하는 비율이 증가되는 경향이었다. 품종별로는 동한귀리가 다른 품종에 비하여 이삭의 비율이 높고 줄기의 비율이 낮은 경향이었다. ADF 함량은 봄파종에서 높았고, NDF 함량과 가소화 건물 함량은 가을파종에서 높았다. 가소화 건물함량은 가을 파종시 동한귀리와 스완에서, 봄 파종에서는 삼한귀리가 높았다. 삼한, 동한, 조한귀리 3품종의 생초수량이 가을 파종이 봄 파종에 비하여 높았으나 건물수량은 비슷한 경향이었다. 스완, 다크호스, 하이스피드는 봄 파종이 가을 파종에 비하여 생초수량 및 건물수량이 월등히 높았다. 품종별로는 가을 파종과 봄 파종 모두 동한귀리가 건물수량과 가소화 건물수량이 높았는데, 이는 상대적으로 많은 이삭수의 확보와 이삭이 차지하는 비율이 높았기 때문이었다.

김제 벼-보리 이모작 논에서 보리재배 기간의 CO2 교환량의 계절적 변화 (Seasonal Variation of CO2 Exchange During the Barley Growing Season at a Rice-barley Double Cropping Paddy Field in Gimje, Korea)

  • 민성현;심교문;김용석;황해;정명표;최인태
    • 한국농림기상학회지
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    • 제16권2호
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    • pp.137-145
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    • 2014
  • 전라북도 김제시 부량면 신용리의 벼-보리 이모작 논에 설치된 플럭스 관측시스템에서 보리 재배기간동안(2011년 10월 27일~2012년 6월 8일) 연속적으로 관측된 플럭스 자료를 활용하여, 보래재배 논 생태계와 대기간의 $CO_2$ 교환량의 계절적 변화를 분석하였다. $CO_2$ 및 에너지의 교환량은 미기상학적인 에디공분산법으로 추정하였고, 환경인자(순복사, 강수량 등)와 작물체 생육량(엽면적지수, 초장 등)도 함께 측정 조사하였다. 관측된 플럭스 자료는 보정과 결측보충의 과정을 거친 후 분석에 활용되었다. 결론적으로, 벼-보리 이모작 논생태계에서 보리 재배기간동안의 보리생육은 $CO_2$의 순생태계교환량(NEE)에 큰 영향을 주는 것으로 분석되었다. 보리 건물중이 급격하게 증가되는 분얼단계에서 가장 많은 $CO_2$가 흡수되었으며, 출수개화기가 관측된 5월 상순에 가장 높은 NEE ($-11.2gCm^{-2}d^{-1}$)가 관측되었다. 보리 재배기간중의 누적 순생태계 교환량(NEE)과 총일차생산량(GPP) 및 생태적 호흡량(Re)은 각각 단위면적($m^2$)당 -348.0, 663.3, $315.2gCm^{-2}$로 분석되었다. 본 논문은 국내에서 보리 재배기간의 $CO_2$ 플럭스를 에디공분산기법으로 정량화한 최초의 연구결과이며, 향후 벼-보리 이모작 논 생태계의 $CO_2$ 수지 평가의 기초자료로 활용될 것으로 기대한다.

벼 무논 골 뿌림재배 파종방법 및 담수시기 (Sowing Method and Flooding Time at Furrow Sowing Culture of Rice in Paddy Field)

  • 송영주;권석주;황창주
    • 한국작물학회지
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    • 제39권3호
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    • pp.205-210
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    • 1994
  • 최근 담수직파 재배양식중 승용형 골뿌림 파종기를 이용하여 파종골을 작성, 이와 동시에 종자를 파종하고, 생육기간동안 골이 자연적으로 매몰됨으로서 도체가 지지력을 가져 직파재배시 단점중의 하나인 도복을 경감시킬 수 있다는데 근거를 두고 시험연구가 급속히 진행되고 있는 무논 골 뿌림 재배법 확립의 일환으로, 먼저 초기 입묘와 밀접한 관계가 있는 파종전 토양굳힘정도, 파종 골 깊이, 그리고 파종후 담수시기 구명을 위하여 시험한 결과는 아래와 같다. 1. 파종전 토양의 굳힘정도는 파종시 종자의 매몰정도, 파종후 담수시 종자 부유상태 및 생육기간동안 골 매몰로 인한 줄기매몰심도등을 고려할때 경운정지후 낙수하여 3일정도 굳힌상태 즉, 115g의 원추관입심이 6~7cm정도인 상태가 적절하였다. 2. 파종골 깊이별 최고 분얼기에 조사한 토양매몰정도는 4~6cm심도의 경우 3~4cm정도의 토양매몰이 이루어졌으며, 입묘율은 골 깊이가 깊을수록 떨어지는 경향이었다. 표면조파(0cm)의 경우 부묘가 발생되었으며, 골 깊이별 뿌리 분포비율은 파종심도가 낮을수록 표층의 뿌리 분포 비율이 높고, 도복정도 역시 8 정도로 매우 높아서, 줄기 매몰심도 및 도복정도 그리고 수량성으로 볼때 파종골 깊이는 4cm정도가 적당하였다. 3. 파종후 담수시기가 늦어질수록 입묘율이 떨어졌으며, $m^2$ 당수수의 확보 역시 적어서 담수시기는 파종직후 담수가 바람직 하였다.

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