온난화가 해남의 미래 벼 생산에 미치는 영향: 벼멸구와 분상질립 발생을 중심으로

본 연구는 13개 기후모델(genenal circulation model, GCM; CanESM2, CESM1-BGC, CMCC-CM, CMCC-CMS, CNRM-CM5, GFDL-ESM2G, HadGEM2-AO, HadGEM2-ES, INMCM4, IPSL-CM5A-LR, IPSL-CM5A-MR, MRI-CGCM3, NorESM1-M)의 해남 지역 일평균기온 예측자료를 RCP 4.5와 RCP 8.5로 각각 앙상블 평균하였다. RCP(representative concentration pathways)는 기후변화 시뮬레이션을 수행할 때 사용되는 온실가스 배출 추세 시나리오로써 4.5는 온실가스 저감정책이 의미 있게 실현되는 경우를 의미하며, 8.5는 저감 없이 현재의 추세로 온실가스가 배출되는 시나리오이다. 해당 미래기후 자료는 국가수자원관리종합정보시스템(water resource management infromation system, WAMIS; http://wamis.go.kr)에서 다운로드 받았다. 해남의 미래기후는 2025년부터 2034년까지, 2035년부터 2044년까지로 구분하여 분석하였으며, 2013년부터 2023년까지의 과거는 미래기후자료와 기상청의 해남 기상대 관측 자료를 서로 비교하였다.

벼멸구는 월동하지 못하는 열대성 해충이지만, 중국에서 불어오는 북동풍에 의해 국내에 유입되어 온도환경에 따라 발생 유무 및 강도가 결정된다[10]. 선행연구에서 제시된 벼멸구의 잠재적 위혐등급이 없었으므로, 온도에 따른 벼멸구 생리활성에 근거하여 5등급(1: 벼멸구 생육불가[고온](Non-survivable[High temp.]), 2: 벼멸구 번무(Over-growth), 3: 벼멸구 발육(Growth), 4: 벼멸구 초기(Early-growth), 5: 벼멸구 생육불가[저온](Non-survivable[Low temp.])으로 구분하였다. 20도는 벼멸구 최저한계생육온도이므로 그 이하는 생육불가로 정의했다. 25도는 가장 높은 부화율을 갖기 때문에 20–25도를 벼멸구 초기로 두었다. 27.5도는 벼멸구 최대발육속도를 보이므로 25–27.5도를 벼멸구 발육으로 보았다. 35도는 벼멸구 최고한계생육온도이기 때문에 27.5–35도를 벼멸구 번무로 두었고, 35도 이상은 고온으로 인한 벼멸구 생장불가 구간으로 정의했다. 미래기후자료는 RCP4.5와 8.5를 적용하였다.

우리나라 통계청 및 지자체에서는 쌀 품위에 대한 통계자료가 미흡하여 기온과 분상질립 발생 비율과의 관계를 분석하기 어려운 점이 있다. 선행연구[11]에서는 일본내 4개 사이트의 자료를 바탕으로 벼 출수 후 20일 동안의 기온 평균과 분상질립 발생 비율이 선형적 상관관계가 있음을 보였다. 본 연구에서는 [11]의 경험식을 이용하였으며, 해남에서 벼 출수일은 8월 15일로 가정하였다. 미래기후자료는 RCP8.5를 적용하였다.

Fig. 1은 2014년부터 2023년까지의 과거에 대해 7, 8월의 벼멸구 잠재 위험일수의 비율(%)을 기상청 해남 기상관측소의 관측 기온과 미래기후데이터(RCP4.5 & 8.5)의 추정 기온을 기반으로 예측한 결과이다. ‘발육’ 단계에서는 미래기후데이터 결과가 과소평가되었으며, ‘초기’와 ‘번무’ 단계에서는 과대평가를 보였다. Fig. 2에서 보인 RCP4.5 시나리오의 2025–2034년에는 6–9월 동안 ‘초기’가 28.4%, ‘발육’이 44.5%, ‘번무’가 21.0%를 보였다. 이는 RCP8.5와 크게 다르지 않았으며, 단지 ‘초기’와 ‘번무’가 다소 증가하고, ‘번무’가 감소했다. 2035–2044년의 RCP4.5 시나리오에 따르면, ‘초기’가 27.6%, ‘발육’이 42.5%로 2025–2034년보다 감소했지만, ‘번무’는 25.9%로 증가한 모습을 보였다. 이러한 모습은 RCP8.5에서 더 뚜렷하게 보였는데, ‘번무’가 2025–2034년에 비해 2035–2044년에는 9.5% 증가했다. 물론, 잠재 위험성이 반드시 실제 발생으로 이어지는 것은 아니지만, 해남은 미래에 온난화되어가는 기후로 인해 점차 벼멸구 피해 위험이 강한 강도(‘번무’)로 증가할 것임을 시사한다. 더욱이, 본 연구에 사용된 미래기후시나리오에는 돌발적으로 발생하는 이상기후․이상기상은 반영되지 않은 결과로써, 온난화될수록 극한폭염이 빈번해질 것을 고려한다면, 미래에 발생할 실제 피해는 더 클수도 있겠다. 또한, 우리나라 벼멸구의 근원지인 중국의 온난화도 빠르게 진행되고 있으므로 발생빈도가 더욱 증가할 것이며, 중국에서 사용하는 농약 종류와 농도에 따라 내성을 갖는 벼멸구가 유입될 우려도 있다. 이러한 요소들을 종합적으로 고려하여 보다 상세한 추가 연구를 수행할 필요가 있다.

Fig. 1. Estimation of potential rice planthopper risk day ratio (%) from July to August 2014 to 2023 based on the Korea Meteorological Administration (KMA) observed air temperatures (blue), and future climate data under the RCP4.5 (orange) and RCP8.5 (gray) scenarios. RCP, representative concentration pathways.

Download Original Figure

Fig. 2. Estimation of potential rice planthopper risk day ratio (%) during the rice growing season (June to September) from 2025 to 2034 (a,b) and from 2035 to 2044 (c,d) under future climate scenarios RCP 4.5 (a,c) and RCP 8.5 (b,d). RCP, representative concentration pathways.

Download Original Figure

Fig. 3은 벼에서의 분상질립 비율을 예측한 결과이다. 과거 2015–2024년의 기상관측자료를 기반으로 분상질립을 예측한 결과는 폭이 넓은 범위(상위/하위 25% 이상/이하 제외: 약 2%에서 8%)로 나타났다. 이는 2018, 2024년 등 최근 빈빈히 일어난 폭염의 영향으로 사료된다. 실제로 Kim et al.[12]이 조사한 2006–2007년의 경상북도 브랜드 쌀 26종에 대해 조사한 결과는 평균 약 6.7%의 분상질립을 보였다. An et al.[13]은 2008–2013년 전라남도 10대 브랜드를 조사한 결과, 평균 약 1.5%로 나타났다. 이렇게 지역과 년도에 따라 매우 상이한 모습을 보였다. 미래기후데이터로 추정된 분상질립 비율은 2025–2034년에는 약 9.2%, 2035–2044년에는 약 12.1%로 지속적으로 증가하는 모습이 뚜렷했다. 우리나라 농림축산부 고시 쌀 등급기준을 살펴보면, 분상질립의 최고한도(%)는 ‘보통’이 10%, ‘상’이 6%, ‘특’이 2%인 점을 고려한다면, 미래의 쌀 품위는 매우 심각한 수준임을 알 수 있다. 해남의 대표 브렌드 쌀인 ‘한눈에반한쌀’은 일본 히토메보레 계통 품종으로 고온에 비교적 강한 편이나 향후 고온적응성 벼 품종 도입을 적극적으로 고려해야 하겠다. 본 연구의 분상질립 추정 경험식이 일본 자료를 기초로 하고 있기 때문에 우리나라 자료를 기반으로 추정해 볼 필요도 있겠지만, 분명한 것은 근 미래에는 온난화와 함께 분상질립 비율이 크게 증가할 것이라는 것은 분명하기 때문에 그에 따른 대응이 요구된다.

Fig. 3. Estimation of the chalky rice occurrence ratio (%) using the Korea Meteorological Administration (KMA) observed air temperature data from 2015 to 2024, and future climate data under the RCP8.5 scenario for the periods 2025–2034 and 2035–2044. RCP, representative concentration pathways.

Download Original Figure