CERES_Maize를 이용한 옥수수 작황 예측

Abstract

기후변화에 따른 작황 변동성이 증대하고 있는 한편, 바이오에너지 수요 및 인구 증가에 따라 곡물 수요가 지속적으로 증가하고 있어 세계 곡물 수급 불균형이 심화될 것으로 예상되고 있다. 곡물 자급율이 낮아 해외 의존도가 높은 우리나라의 미래의 식량 안보 확보를 위해서는 곡물 주요 수출입국의 작황 변동을 사전에 예측하여 적절히 대처할 필요가 있다. 본 연구는 국내 자급율이 1%에도 못 미치는 옥수수에 대하여 CERES_Maize 모델을 이용해 대상지에 대한 구체적인 영농, 토양 정보 등이 부족한 상황에서 작황 예측의 정확도를 향상시키는 방법을 구축하고자 하였다. 본 연구의 대상지는 미국의 옥수수 주생산지이며 옥수수 생산 통계를 쉽게 확보할 수 있는 Illinois주를 선정 하였다. 일리노이 주의 작황을 예측하기 위한 전 단계로 성숙기간이 다른 다양한 국내외 옥수수 품종을 수집하여 서울대학교 부속농장(37°16'13"N, 126°59'19"E)에서 파종기 이동 실험을 통하여 모델의 품종 모수를 추정하였고, 적산 온도와 일장 감응도(품종 모수, P2)에 따서 8개 성숙군으로 분류하여 성숙군 별로 대표 모수를 추정하여 발육 추정의 정확도를 추정한 결과 각 성숙군 내에 포함되어 있는 품종들의 발육을 비교적 정확하게 추정하였다. 검증된 모델을 이용하여 미국 일리노이주의 10km격자단위의 hindcast 기상자료를 바탕으로 성숙군, 파종시기, 관개여부 등을 조합하여 48가지 조건으로 2000년에서 2011년까지 12년 동안의 수량을 각각 모의 하였다. 관개 및 무관개 조건으로 구분하여 격자별 모의결과로 부터 일리노이주 전체 평균 모의수량을 구하여 연도 별 실측 수량과 비교한 결과 두 경우 모두 실제 수량과 큰 차이를 보일 뿐만 아니라 연차에 따른 수량 증가를 반영하지 못하였다. 처리별 격자 별로 모의된 수량을 일리노이주 102개 county의 연도 별로 환산한 모의 수량과 실측 수량을 이용하여 단계별 중휘귀 분석(Stepwise multiple regression)을 한 결과 연차에 따른 수량 중가를 고려하기 위하여 여 도입한 연도 변수를 포함하여 29개의 변수가 유의수준 5%에서 채택되었고 모델의 결정 계수는 R2 = 0.537 (n=1,224)로 높았다. 연도 변수를 포함하는 중회귀 분석을 통하여 새로 추정한 102개 county의 연도별 수량을 county 별 재배 면적을 가중 평균하여 구한 일리노이 주 연도 별 추정 수량은 실측 수량에 매우 근사하였다. 뿐만 아니라 모델 구축 대상연도가 아니고 과거 13년 동안에 가장 큰 수량 감소를 보였던 2012년의 일리노이 주 작황 예측에 적용하였을 경우도 실제 수량 감소보다는 감소폭이 다소 낮으나 뚜렷한 수량 감소를 예측하였다.