이산화탄소 및 온도 상승이 토마토 수량 및 과실특성에 미치는 영향 Effect of Elevated Carbon Dioxide Concentration and Temperature on Yield and Fruit Characteristics of Tomato (Lycopersicon esculentum Mill.)원문보기
이산화탄소 상승에 따른 지구온난화 환경이 토마토의 생육반응에 미치는 효과를 검토하기 위하여 대기 중 이산화탄소농도(370과 $650{\mu}mol\;mol^{-1}$)와 온도수준(대기온도와 대기온도+$5^{\circ}C$)을 달리하면서 질소 처리수준(68과 $204\;kg\;N\;ha^{-1}$)별 토마토의 생육,수량 및 과실크기 분포 등을 조사하였다. 대기 중 이산화탄소 농도와 온도 증가는 토마토의 초장과 경경을 증가시켰으나, 질소처리에 따른 초장과 경경 변화는 뚜렷한 경향이 없었다. 토마토의 지상부 중량은 상승 이산화탄소와 상승 온도 조건하에서, 그리고 높은 농도의 질소처리로 증가하였다. 토마토의 과실 수량은 높은 질소농도 조건하에서 그리고 상승 이산화탄소 환경 하에서 증가하였으나, 상승온도 환경 하에서는 감소하였다. 토마토 과실의 크기분포는 대기온도 증가로 인해 소형과의 비율이 증가하고 대형과는 감소하였으며, 이산화탄소 증가로 인해 소형과는 감소하고 초대형과는 증가한 반면, 질소처리는 대형과와 초대형과의 비율을 크게 하였다. 과실의 당도와 산도는 상승 이산화탄소와 상승 온도 처리로 현저한 차이가 없었으나, 질소처리 농도증가로 인해 당도는 증가하고 과실즙액의 pH는 감소하였다. 결과적으로 온도 상승은 과실 수량과 과실 크기를 감소시키나, 상승 이산화탄소는 과실 수량과 과실의 크기를 증대시키므로 온난화 환경 하에서 안정적인 토마토 생산을 위해서는 고온 적응성 품종을 육성하거나 새로운 재배기술 개발이 필요함을 의미한다.
이산화탄소 상승에 따른 지구온난화 환경이 토마토의 생육반응에 미치는 효과를 검토하기 위하여 대기 중 이산화탄소농도(370과 $650{\mu}mol\;mol^{-1}$)와 온도수준(대기온도와 대기온도+$5^{\circ}C$)을 달리하면서 질소 처리수준(68과 $204\;kg\;N\;ha^{-1}$)별 토마토의 생육,수량 및 과실크기 분포 등을 조사하였다. 대기 중 이산화탄소 농도와 온도 증가는 토마토의 초장과 경경을 증가시켰으나, 질소처리에 따른 초장과 경경 변화는 뚜렷한 경향이 없었다. 토마토의 지상부 중량은 상승 이산화탄소와 상승 온도 조건하에서, 그리고 높은 농도의 질소처리로 증가하였다. 토마토의 과실 수량은 높은 질소농도 조건하에서 그리고 상승 이산화탄소 환경 하에서 증가하였으나, 상승온도 환경 하에서는 감소하였다. 토마토 과실의 크기분포는 대기온도 증가로 인해 소형과의 비율이 증가하고 대형과는 감소하였으며, 이산화탄소 증가로 인해 소형과는 감소하고 초대형과는 증가한 반면, 질소처리는 대형과와 초대형과의 비율을 크게 하였다. 과실의 당도와 산도는 상승 이산화탄소와 상승 온도 처리로 현저한 차이가 없었으나, 질소처리 농도증가로 인해 당도는 증가하고 과실즙액의 pH는 감소하였다. 결과적으로 온도 상승은 과실 수량과 과실 크기를 감소시키나, 상승 이산화탄소는 과실 수량과 과실의 크기를 증대시키므로 온난화 환경 하에서 안정적인 토마토 생산을 위해서는 고온 적응성 품종을 육성하거나 새로운 재배기술 개발이 필요함을 의미한다.
The objective of this study is to investigate the effect of the level of $CO_2$ (370 and $650{\mu}mol\;mol^{-1}$) and temperature (ambient and ambient+$5^{\circ}C$) on tomato growth and fruit characteristics as affected by the application rate of N-fertilizer (68 and...
The objective of this study is to investigate the effect of the level of $CO_2$ (370 and $650{\mu}mol\;mol^{-1}$) and temperature (ambient and ambient+$5^{\circ}C$) on tomato growth and fruit characteristics as affected by the application rate of N-fertilizer (68 and $204\;N\;kg\;ha^{-1}$), for the purpose of evaluating the influence of elevated $CO_2$ and temperature on tomato crop. The elevated atmospheric $CO_2$ and temperature increased the plant height and stem diameter for tomato crop, while the differences among the nitrogen(N) application rates were not significantly different. Under the elevated $CO_2$, temperature, and a higher N application rate, the biomass of aerial part increased. The fruit yield showed the same result as the biomass except for the elevated temperature. The elevated temperature made the size of fruit move toward the small, but the elevated $CO_2$ and the application of N-fertilizer were vice versa. The sugar content and pH of fruit juice were affected by nitrogen application rate, but not by the elevated $CO_2$ and temperature. These results showed that both the elevated $CO_2$ and temperature stimulated the vegetative growth of aerial parts for tomato, but each effects on the yield of fruit showed an opposite result between the elevated temperature and $CO_2$. In conclusion, the elevated $CO_2$ increased tomato yield and the ratio of large size of fruit, but the elevated temperature did not. Therefore, to secure the productivity of tomato as nowadays in future environment, it will need to develop new breeder as high temperature-tolerable tomato species or new type of cropping systems.
The objective of this study is to investigate the effect of the level of $CO_2$ (370 and $650{\mu}mol\;mol^{-1}$) and temperature (ambient and ambient+$5^{\circ}C$) on tomato growth and fruit characteristics as affected by the application rate of N-fertilizer (68 and $204\;N\;kg\;ha^{-1}$), for the purpose of evaluating the influence of elevated $CO_2$ and temperature on tomato crop. The elevated atmospheric $CO_2$ and temperature increased the plant height and stem diameter for tomato crop, while the differences among the nitrogen(N) application rates were not significantly different. Under the elevated $CO_2$, temperature, and a higher N application rate, the biomass of aerial part increased. The fruit yield showed the same result as the biomass except for the elevated temperature. The elevated temperature made the size of fruit move toward the small, but the elevated $CO_2$ and the application of N-fertilizer were vice versa. The sugar content and pH of fruit juice were affected by nitrogen application rate, but not by the elevated $CO_2$ and temperature. These results showed that both the elevated $CO_2$ and temperature stimulated the vegetative growth of aerial parts for tomato, but each effects on the yield of fruit showed an opposite result between the elevated temperature and $CO_2$. In conclusion, the elevated $CO_2$ increased tomato yield and the ratio of large size of fruit, but the elevated temperature did not. Therefore, to secure the productivity of tomato as nowadays in future environment, it will need to develop new breeder as high temperature-tolerable tomato species or new type of cropping systems.
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문제 정의
한편 많은 연구들이 제한된 짧은 시간동안 이산화탄소를 작물에게 노출시키거나, 일정기간 동안 재배한 결과를 토대로 작물 생산성에 미치는 온난화 영향을 해석하는 경우가 많다. 따라서 본 연구는 토마토 전 생육기간 동안 상승 이산화탄소 및 상승 온도에 장기간 노출 시 생육, 수량 및 과실특성에 미치는 영향을 평가하고자 실시하였으며, 그 결과를 보고하고자 한다.
가설 설정
19) , 대기 중 이산화탄소 및 온도의 증가는 토마토 생육을 촉진 시킬 것으로 예측된다. 유사한 결과로서 질소처리와 무관하게 대기 중 CO2 및 온도처리 증가로 대조구인 정상기후(대기온도, 대기CO2 )와 비교할 때 전반 적으로 토마토의 초장, 경경(Table 2) 및 총건물중(Table 3) 은 증가하였다.
제안 방법
Epon 블록은 초미세 절편기(Ultracut R, Leica Co)를 이용하여 1,500nm의 두께로 절단 후, 0.5% periodic acid(H5IO6) 용액, Schiff's reagent, 그리고 1% sodium bisulfite 용액 순서로 침지하여 염색한 다음, 광학현미경(Axioskop 2, Carl Zeiss Co., Germany)을 이용하여 100배로 검경하였다.
RDA 14) 의 분석방법에 따라 토양 pH는 토양과 증류수의 비를 1:5로 혼합하여 진탕 후 pH meter(ORION Model 720A, USA)로 측정하였고, 토양 EC는 1:5법으로 침출한 다음 전기전도계(YSI model 35, USA)로 측정하였다. 토양 유기물은 Tyurin법, KCl-추출성 질산태 질소는 Kjeldahl법으로 측정하였고, 유효인산은 Lancaster법, 그리고 치환성 K, Ca, Mg은 NH 4 OAc(pH 7.
, Germany)을 이용하여 100배로 검경하였다. 광합성은 토마토 성엽을 대상으로 휴대용 광합성측정기(LI-6400, LI-COR Inc., Lincoln, USA)를 이용하여 측정하였다. 측정 당시의 챔버 내 이산화탄소 농도는 각 처리구의 이산화탄소 농도와 동일한 조건에서 측정하였으며, 광량은 0～2000 μmol･m-2･s-1범위, 엽면적은 6 cm2 , IRGA 챔버 내 온도는 25℃로 유지하며 30초 간격으로 5회씩 3반복으로 측정하여 평균값을 이용하였다.
)를 가하여 전분입자로부터 가수분해 된 glucose 를 전분함량으로 환산하였다. 당 분석을 위하여 CARBOSep CHO-820 CA 컬럼이 부착된 HPLC (Youngin Instrument Co., Korea)에 EDTA용액(50 mg EDTA/1L)을 분당 0.5 mL 속도로 용리하였으며, 이 때의 오븐온도는 80℃, 사용된 검출기는 Refractory index detector 이었다. 엽육조직 내전분입자에 대한 광학현미경 검경을 위하여 Luft 16) 의 방법에 따라 엽육조직 절편을 2.
온도 및 이산화탄소 농도에 따라 정상기후 (대기CO2 및 대기온도)를 대조로 하여 상승CO2 (650 μmol mol-1CO2 및 대기온도), 상승온도(대기CO2 및 대기온도+5℃), 상승기후(650 μmol mol-1CO2 및 대기온도+5℃) 등 4 시험구로 처리하였다. 시험기간 동안 RDA 13) 의 방법에 준하여 질소는 요소를 이용하여 저 농도 질소(68 kg N ha-1)와 표준 질소 (204 kg N ha-1)로 구분하여 처리하였으며, 인산과 칼리는 용성인비와 염화칼리를 사용하여 각각 103 kg ha-1과 122 kg ha-1의 비율을 시비하였다.
실험을 위하여 육묘 상에서 45일간 생장한 ‘모모타로’ 토마토(Lycopersicon esculentum Mill.) 유묘는 사양토와 피트 모스를 2:1 부피비율(Table 1)로 충전한 1/2000a Wagner 포트에 2006년 4월 15일 정식한 다음, 착근 7일후 대기 중이산화탄소 농도와 온도 조절이 가능한 폐쇄된 유리온실 안에 완전임의배치법에 따라 5반복으로 배치하였다.
토마토 엽의 엽록소 함량은 SPAD 502 엽록소측정기(Minolta, Japan)를 이용하여 측정하였고, SLDM은 엽의 건조중량을 엽면적으로 나누어 mg cm-2로 표기하였다. 엽내 유리당 분석을 위하여 Wang 등 15) 의 방법에 따라 엽 시료 0.5 g에 20 mL 80% 에탄올을 가한 후 하룻밤 침지 시킨 다음 호모지나이저로 분쇄하면서 3회 침출하여 토마토 엽 중 saccharose (sucrose, glucose, galactose, fructose)을 분석하였고, 전분 함량 분석을 위하여 침출 잔류물에 1mL 0.1% amylogucosidase(EC 3.2.1.3) (Sigma Chemical Co.)를 가하여 전분입자로부터 가수분해 된 glucose 를 전분함량으로 환산하였다. 당 분석을 위하여 CARBOSep CHO-820 CA 컬럼이 부착된 HPLC (Youngin Instrument Co.
온도 및 이산화탄소 농도에 따라 정상기후 (대기CO2 및 대기온도)를 대조로 하여 상승CO2 (650 μmol mol-1CO2 및 대기온도), 상승온도(대기CO2 및 대기온도+5℃), 상승기후(650 μmol mol-1CO2 및 대기온도+5℃) 등 4 시험구로 처리하였다.
온실 내대기 중 CO2 농도(±20 μmol mol-1)는 Infrared 가스 분석기 (ZRH model, Fuji Electric Co., Japan)를 이용하여, 그리고 온도(±1℃)는 실시간으로 수집된 기상정보를 바탕으로 POREX 6800(POSCON Co., Korea) 중앙분산식 제어시스템을 이용하여 조절하였다.
이산화탄소 상승에 따른 지구온난화 환경이 토마토의 생육반응에 미치는 효과를 검토하기 위하여 대기 중 이산화탄 소농도(370과 650 μmol mol-1)와 온도수준(대기온도와 대기 온도+5℃)을 달리하면서 질소 처리수준(68과 204 kg N ha-1) 별 토마토의 생육, 수량 및 과실크기 분포 등을 조사하였다.
측정 당시의 챔버 내 이산화탄소 농도는 각 처리구의 이산화탄소 농도와 동일한 조건에서 측정하였으며, 광량은 0～2000 μmol･m-2･s-1범위, 엽면적은 6 cm2 , IRGA 챔버 내 온도는 25℃로 유지하며 30초 간격으로 5회씩 3반복으로 측정하여 평균값을 이용하였다.
토마토의 초장, 경경 및 부위별 건물중은 수확기인 정식후 120일째, 그리고 엽록소, 엽육조직 중의 전분함량, 비엽건물중(specific leaf dry matter, SLDM) 및 광합성은 정식후 90일째 조사하였다. 토마토 엽의 엽록소 함량은 SPAD 502 엽록소측정기(Minolta, Japan)를 이용하여 측정하였고, SLDM은 엽의 건조중량을 엽면적으로 나누어 mg cm-2로 표기하였다. 엽내 유리당 분석을 위하여 Wang 등 15) 의 방법에 따라 엽 시료 0.
토마토의 초장, 경경 및 부위별 건물중은 수확기인 정식후 120일째, 그리고 엽록소, 엽육조직 중의 전분함량, 비엽건물중(specific leaf dry matter, SLDM) 및 광합성은 정식후 90일째 조사하였다. 토마토 엽의 엽록소 함량은 SPAD 502 엽록소측정기(Minolta, Japan)를 이용하여 측정하였고, SLDM은 엽의 건조중량을 엽면적으로 나누어 mg cm-2로 표기하였다.
이론/모형
과실크기 분포는 Locascio 등 17) 의 기준에 따라 완숙 토마토를 대상으로 조사하였으며, 과실 당도는 과실즙액을 착즙 하여 굴절당도계(Atago, PR-101 model, Japan)로 측정하고 산도는 pH meter로 결정하였다.
5 mL 속도로 용리하였으며, 이 때의 오븐온도는 80℃, 사용된 검출기는 Refractory index detector 이었다. 엽육조직 내전분입자에 대한 광학현미경 검경을 위하여 Luft 16) 의 방법에 따라 엽육조직 절편을 2.5% glutaraldehyde와 1% osmium tetroxide를 이용하여 고정한 다음, 0.1M phosphate buffer (pH 7.2)로 세척한 후 ethanol을 이용하여 탈수하였다. Epon 블록을 만들기 위하여 epon+D.
의 분석방법에 따라 토양 pH는 토양과 증류수의 비를 1:5로 혼합하여 진탕 후 pH meter(ORION Model 720A, USA)로 측정하였고, 토양 EC는 1:5법으로 침출한 다음 전기전도계(YSI model 35, USA)로 측정하였다. 토양 유기물은 Tyurin법, KCl-추출성 질산태 질소는 Kjeldahl법으로 측정하였고, 유효인산은 Lancaster법, 그리고 치환성 K, Ca, Mg은 NH 4 OAc(pH 7.0) 추출 후 Inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy(GBC Integra XM2 model, Australia)로 측정하였다.
성능/효과
18) 대기 중 이산화탄소 농도 상승은 작물의 생장을 조장하는 것으로 판단된다. 또한 일반적으로 토마토는 온도 증가에 따라 25～30℃ 범위까지 동화산물 전류가 활발하여 19) , 대기 중 이산화탄소 및 온도의 증가는 토마토 생육을 촉진 시킬 것으로 예측된다.
380 μmol mol-1의 이산화탄소 농도 증가로 토마토 엽의 광합성 속도는 약 두 배가량 증가하였으며(Fig. 1), 그 결과 동화산물인 유리당(saccharose) 과 전분 함량은 잎에서 현저히 증가하였다(Table 2와 Fig. 2).
결론적으로 이산화탄소 증가에 따른 광합성 속도 증가로 지상부 및 지하부 발달이 촉진되어 과실 수량이 증가하고 대형 과실의 분포비율이 높아졌으나, Lee와 Lee 5) 가 보고한 바와 같은 잎 중 전분축적에 따른 광합성의 feedback 저해 현상은 관찰되지 않았다. 반면에 대기 온도 증가는 과실의 수량을 감소시키고 과실의 발달을 저해함으로써 소형과의 비율을 높이는 결과를 초래 하였다.
토마토 과실의 크기분포는 대기온도 증가로 인해 소형과의 비율이 증가하고 대형과는 감소하였으며, 이산화탄소 증가로 인해 소형과는 감소하고 초대형과는 증가한 반면, 질소처리는 대형과와 초대형과의 비율을 크게 하였다. 과실의 당도와 산도는 상승 이산화탄소와 상승 온도 처리로 현저한 차이가 없었으나, 질소처리 농도 증가로 인해 당도는 증가하고 과실즙액의 pH는 감소하였다. 결과적으로 온도 상승은 과실 수량과 과실 크기를 감소시키나, 상승 이산화탄소는 과실 수량과 과실의 크기를 증대시키므로 온난화 환경 하에서 안정적인 토마토 생산을 위해서는 고온 적응성 품종을 육성하거나 새로운 재배기술 개발이 필요함을 의미한다.
유사한 결과로서 질소처리와 무관하게 대기 중 CO2 및 온도처리 증가로 대조구인 정상기후(대기온도, 대기CO2 )와 비교할 때 전반 적으로 토마토의 초장, 경경(Table 2) 및 총건물중(Table 3) 은 증가하였다. 대기 중 이산화탄소 농도와 온도 증가에 따른 토마토 부위별 건물중 변화 양상을 살펴보면, 상승온도(대기 온도+5℃, 대기CO2 ) 처리로 줄기의 건물중은 증가하였으나 잎과 뿌리는 뚜렷한 경향이 없었던 반면, 상승 이산화탄소 농도 처리는 잎, 줄기, 뿌리 모두 증가시켰다(Table 3). 대기 중이산화탄소 농도 증가에 따른 잎의 건물중 증가(Table 3)는 비엽건물중(specific leaf dry matter, SLDM) 증가(Table 2)와 밀접한 관련이 있어 보인다.
비록 낮은 질소 처리농도에서 이산화탄소 상승처리구의 토마토 상품수량은 정상 이산화탄소 처리구에 비해 낮았으나, 충분한 질소가 공급된 처리구의 토마토의 수량은 대기 중 이산화탄소 증가로 49%의 수량이 증가하였으며(Table 4), 이러한 수량 증가는 Knecht와 O'Leary 29) 의 결과와 유사하다. 반면에 대기 온도 5℃ 상승 처리구의 토마토 상품 수량은 저질소 및 고질소 처리 모두에서 각각 18%와 33%의 토마토 수량을 감소시켰으며, 이산화탄소와 온도를 복합적으로 상승시킨 처리구에서도 질소처리와 무관하게 토마토 수량은 약 16% 감소하여 (Table 4) 대기 중 온도상승은 토마토의 수량을 감소시키는 인자로 작용하였다. 한편 이산화탄소와 온도 상승에 따른 과실크기 분포를 살펴보면, 정상기후에 비해 이산화탄소 증가시 질소처리와 무관하게 소형과는 감소하고 대형과는 증가하였던 반면, 온도 상승은 역으로 소형과는 증가시키고 대형과는 감소하는 경향을 보였다(Table 4).
Kimball 등 18) 은 SLDM에 대한 연구결과들의 경우 심한 변이로 인해 명확한 단정이 어렵다 하였음에도 불구하고, Wand 등 20) 은 190 μmol mol-1의 이산화탄소 상승으로 C 3 와 C 4 초지작물의 SLDM은 각각 13%와 3%의 증가를 보였고, Daepp 등 21) 은 호밀을 대상으로 한 6년간의 연구결과로부터 SLDM은 0～14% 증가하였으며, 토양 내 질소가 충분한 경우보다 낮은 질소농도 환경 하에서 SLDM의 증가 정도는 더욱 크다고 보고하였다. 뿌리 건물중 또한 잎과 유사하게 이산화탄소 농도 처리시 질소처리와 무관하게 약 11% 증가했다(Table 3). 유사한 결과들로서 이산화탄소 증가로 클로버 뿌리는 25% 22) , 그리고 C3 초지류의 뿌리는 평균 47% 가량 증가 23) 한다고 보고된 바 있다.
대기 중이산화탄소 농도 증가에 따른 잎의 건물중 증가(Table 3)는 비엽건물중(specific leaf dry matter, SLDM) 증가(Table 2)와 밀접한 관련이 있어 보인다. 즉, 이산화탄소 농도 증가로 토마토의 엽 두께(SLDM)는 저 질소 및 고 질소 처리 시대조구에 비해 각각 33%와 23.5% 증가를 보였는데, 이러한 증가는 상승 온도 처리구의 13.9%와 2.9% 증가와 비교할 때 현저한 수준의 증가이다. Kimball 등 18) 은 SLDM에 대한 연구결과들의 경우 심한 변이로 인해 명확한 단정이 어렵다 하였음에도 불구하고, Wand 등 20) 은 190 μmol mol-1의 이산화탄소 상승으로 C 3 와 C 4 초지작물의 SLDM은 각각 13%와 3%의 증가를 보였고, Daepp 등 21) 은 호밀을 대상으로 한 6년간의 연구결과로부터 SLDM은 0～14% 증가하였으며, 토양 내 질소가 충분한 경우보다 낮은 질소농도 환경 하에서 SLDM의 증가 정도는 더욱 크다고 보고하였다.
토마토의 과실 수량은 높은 질소농도 조건하에서 그리고 상승 이산화탄소 환경 하에서 증가하였으나, 상승 온도 환경 하에서는 감소하였다. 토마토 과실의 크기분포는 대기온도 증가로 인해 소형과의 비율이 증가하고 대형과는 감소하였으며, 이산화탄소 증가로 인해 소형과는 감소하고 초대형과는 증가한 반면, 질소처리는 대형과와 초대형과의 비율을 크게 하였다. 과실의 당도와 산도는 상승 이산화탄소와 상승 온도 처리로 현저한 차이가 없었으나, 질소처리 농도 증가로 인해 당도는 증가하고 과실즙액의 pH는 감소하였다.
반면에 대기 온도 5℃ 상승 처리구의 토마토 상품 수량은 저질소 및 고질소 처리 모두에서 각각 18%와 33%의 토마토 수량을 감소시켰으며, 이산화탄소와 온도를 복합적으로 상승시킨 처리구에서도 질소처리와 무관하게 토마토 수량은 약 16% 감소하여 (Table 4) 대기 중 온도상승은 토마토의 수량을 감소시키는 인자로 작용하였다. 한편 이산화탄소와 온도 상승에 따른 과실크기 분포를 살펴보면, 정상기후에 비해 이산화탄소 증가시 질소처리와 무관하게 소형과는 감소하고 대형과는 증가하였던 반면, 온도 상승은 역으로 소형과는 증가시키고 대형과는 감소하는 경향을 보였다(Table 4). 이와 같은 현상은 이산화탄소 증가에 따른 광합성 특성 변화보다 온도 증가에 따른 고온장해가 미래의 토마토 생산성에 보다 큰 영향을 줄 수 있음을 의미한다.
한편 토마토 과실의 당도와 산도는 온도 및 이산화탄소 처리로 현저한 변화가 없었던 반면, 질소 처리량 증가로 당도는 증가하고 과실즙액의 pH는 다소 감소하는 경향이었다 (Table 4). 이산화탄소 상승에 따른 광합성 증가로 동화산물의 생산량이 증가하였으나 과실의 당도와 산도에는 별 다른 영향이 주지 못하였다.
후속연구
과실의 당도와 산도는 상승 이산화탄소와 상승 온도 처리로 현저한 차이가 없었으나, 질소처리 농도 증가로 인해 당도는 증가하고 과실즙액의 pH는 감소하였다. 결과적으로 온도 상승은 과실 수량과 과실 크기를 감소시키나, 상승 이산화탄소는 과실 수량과 과실의 크기를 증대시키므로 온난화 환경 하에서 안정적인 토마토 생산을 위해서는 고온 적응성 품종을 육성하거나 새로운 재배기술 개발이 필요함을 의미한다.
반면에 대기 온도 증가는 과실의 수량을 감소시키고 과실의 발달을 저해함으로써 소형과의 비율을 높이는 결과를 초래 하였다. 이러한 결과들을 고려할 때 미래 기후 환경하에서 안정적인 토마토 생산을 위해서는 고온 적응성 품종을 육성하거나 고온피해를 최소할 수 있는 재배기 술이 개발되어야 할 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
증가된 이산화탄소 환경 하에 장기간 노출시 어떤 변형을 일으키는가?
그러나 작물 수량에 미치는 이산화탄소 효과는 작물에 따라 다소 다른 양상을 보이는 것으로 생각된다. 증가된 이산화탄소 환경 하에 장기간 노출시 엽육조직 내 축적된 전분입자가 엽록체의 그라나 구조를 압박하여 구조적 변형을 일으킴으로서 광합성작용에 대한 feedback 억제의 원인이 될 수 있기 때문이다 5-10). 유사한 보고로서 Lee와 Lee 5)는 대기중 이산화탄소 농도를 800 μmol mol-1로 상승시 정상(350μmol mol-1)에 비해 토마토 엽 내 전분입자가 현저하게 증가 함을 관찰하였다.
일반적으로 대기 중 이산화탄소 농도 증가는 무엇을 촉진시키는가?
일반적으로 대기 중 이산화탄소 농도 증가는 작물의 광합성 속도를 촉진시킴으로써 작물 생육과 수량을 증가시킨다. Kimball 4)에 따르면 37종의 작물을 대상으로 대기 중 CO2증가 효과를 분석한 결과, 대기 중 이산화탄소 농도가 현재의 두배로 상승할 경우 작물 수량은 24～43% 증가할 것으로 예측하였다.
온난화 현상이 농업생태계에 큰 영향을 미칠 것으로 판단되는 이유는 무엇인가?
연구자들 간 온난화에 대한 많은 논란 에도 불구하고 이러한 온난화 현상은 지구생태 환경 중 특히 농업생태계에 큰 영향을 미칠 것으로 판단된다. 온난화의 두가지 주요 인자로 거론되는 온도와 이산화탄소 상승이 작물 생장과 밀접한 관계가 있기 때문이다.
참고문헌 (35)
Idso, S. B. (1980) The climatological significance of a doubling of Earth's atmospheric carbon dioxide concentration, Science. 207, 1462-1463
Lee, Y. B. and Lee, B. Y. (1994) Effect of long term $CO_2$ enrichment on chlorophyll, starch, soluble protein content, and RUBPCase activity in tomato plants, J. Kor. Soc. Hort. Sci. 35, 309-317
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