겨울기온 상승에 따른 복숭아 나무 '장호원 황도' 품종의 결과지에 대한 동상해위험 공간분석: I. 월동기간 중 동해유발온도 결정 Geospatial Assessment of Frost and Freeze Risk in 'Changhowon Hwangdo' Peach (Prunus persica) Trees as Affected by the Projected Winter Warming in South Korea: I. Determination of Freezing Temperatures원문보기
실제로 동해가 발생한 해의 기온 경과양상에 근거한 저온처리조합을 만들어 복숭아 나무 '장호원황도' 품종의 휴면지에 처리하여 갈변정도와 발아를 관찰함으로써 시기에 따른 휴면지의 부위별 동해양상과 동해유발 온도를 파악하였다. 갈변율의 경우 $-15^{\circ}C$에서 꽃눈은 10%, 잎눈과 형성층은 3% 미만이었으며 $-20^{\circ}C$에서는 꽃눈과 잎눈은 40%, 형성층은 1%이었다. $-25^{\circ}C$에서의 갈변율은 꽃눈과 잎눈이 86%와 68%, 형성층은 40% 이상이었고 $-30^{\circ}C$에서는 모든 부위에서 100% 갈변되었다. 잎눈 발아의 경우 대조구(무처리)의 발아율을 100%로 두었을 때 $-15^{\circ}C$에서는 85%, $-20^{\circ}C$에서는 66%, $-25^{\circ}C$에서는 32%의 상대발아율을 보였으며 $-30^{\circ}C$에서는 전혀 발아하지 못했다. 동일한 저온처리의 경우 휴면심도가 깊은 시기로 알려진 1월 말에 채취한 시료에서 갈변율은 낮고 발아율은 높았다. 2월 이후에는 갈변율이 높고 발아율이 낮아 휴면해제 직후가 동해위험에 더 취약한 것으로 나타났다.
실제로 동해가 발생한 해의 기온 경과양상에 근거한 저온처리조합을 만들어 복숭아 나무 '장호원황도' 품종의 휴면지에 처리하여 갈변정도와 발아를 관찰함으로써 시기에 따른 휴면지의 부위별 동해양상과 동해유발 온도를 파악하였다. 갈변율의 경우 $-15^{\circ}C$에서 꽃눈은 10%, 잎눈과 형성층은 3% 미만이었으며 $-20^{\circ}C$에서는 꽃눈과 잎눈은 40%, 형성층은 1%이었다. $-25^{\circ}C$에서의 갈변율은 꽃눈과 잎눈이 86%와 68%, 형성층은 40% 이상이었고 $-30^{\circ}C$에서는 모든 부위에서 100% 갈변되었다. 잎눈 발아의 경우 대조구(무처리)의 발아율을 100%로 두었을 때 $-15^{\circ}C$에서는 85%, $-20^{\circ}C$에서는 66%, $-25^{\circ}C$에서는 32%의 상대발아율을 보였으며 $-30^{\circ}C$에서는 전혀 발아하지 못했다. 동일한 저온처리의 경우 휴면심도가 깊은 시기로 알려진 1월 말에 채취한 시료에서 갈변율은 낮고 발아율은 높았다. 2월 이후에는 갈변율이 높고 발아율이 낮아 휴면해제 직후가 동해위험에 더 취약한 것으로 나타났다.
We investigated the patterns of freeze injury in dormant 'Changhowon Hwangdo' peach fruit by observing the extent of browning and germination of the branches that were treated with freezing temperature sets simulating the process of natural freezing incidences in orchards. Under the treatment of fre...
We investigated the patterns of freeze injury in dormant 'Changhowon Hwangdo' peach fruit by observing the extent of browning and germination of the branches that were treated with freezing temperature sets simulating the process of natural freezing incidences in orchards. Under the treatment of freezing temperature of $-15^{\circ}C$, the browning ratios were 15% for flower bud and less than 3% for both leaf bud and cambium. Under the $-20^{\circ}C$ treatment, the browning ratios were 40% for both flower and leaf buds and 1% for cambium. The browning ratios were 86%, 68% and 40% respectively for flower bud, leaf bud, and cambium under the $-25^{\circ}C$ treatment. All the samples showed 100% browning ratio under the $-30^{\circ}C$ treatment. The budburst ratios of leaf buds were 85%, 66%, 32%, and 0% under the -15, -20, -25 and $-30^{\circ}C$ treatments, respectively. The branches of peach fruit treated with the same freezing temperature showed different responses depending on the sampling date. In January the browning ratio was low and the budburst ratio was high whereas in February the opposite was the case, showing vulnerability of peach trees to low temperature after endo-dormancy release.
We investigated the patterns of freeze injury in dormant 'Changhowon Hwangdo' peach fruit by observing the extent of browning and germination of the branches that were treated with freezing temperature sets simulating the process of natural freezing incidences in orchards. Under the treatment of freezing temperature of $-15^{\circ}C$, the browning ratios were 15% for flower bud and less than 3% for both leaf bud and cambium. Under the $-20^{\circ}C$ treatment, the browning ratios were 40% for both flower and leaf buds and 1% for cambium. The browning ratios were 86%, 68% and 40% respectively for flower bud, leaf bud, and cambium under the $-25^{\circ}C$ treatment. All the samples showed 100% browning ratio under the $-30^{\circ}C$ treatment. The budburst ratios of leaf buds were 85%, 66%, 32%, and 0% under the -15, -20, -25 and $-30^{\circ}C$ treatments, respectively. The branches of peach fruit treated with the same freezing temperature showed different responses depending on the sampling date. In January the browning ratio was low and the budburst ratio was high whereas in February the opposite was the case, showing vulnerability of peach trees to low temperature after endo-dormancy release.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
본 연구에서는 최근 재배면적이 증가하고 있는 복숭아 ‘장호원 황도’ 품종을 대상으로 실제 동해가 발생한 해의 기온 경과양상, 즉 기온 하강속도와 저온 지속시간, 기온 상승속도에 근거하여 자연조건에 가까운 저온처리조합을 만들고 이 처리조건하에서 서로 다른 시기에 채취된 결과지 시료의 부위별(눈, 형성층, 목부), 피해증상 별(갈변, 발아장해) 동해유발온도의 변동양상을 파악하고자 수행하였다.
제안 방법
2008년 12월 19일부터 2009년 2월 13일까지 2주 간격으로 ‘장호원황도(이하 황도)’ 장과지를 채취하여 저온처리실험을 5회 실시함으로써 저온노출 수준에 따른 휴면지(결과지)의 갈변과 발아경과를 관찰하였다.
냉동-해동-안정화 단계가 끝난 황도의 처리휴면지를 절반씩 나누어 각각 갈변과 발아관찰에 사용하였다. 갈변상태를 관찰하기 위해 저온처리가 끝난 휴면지를 충분한 증류수로 적신 신문지로 감싸고 상온에서 약 1시간 정도 두었다가 25℃ 항온 생장상에서 24시간을 경과시켰다. 휴면지의 꽃눈과 잎눈의 갈변상태는 실험용 칼로 눈을 세로와 가로 방향으로 잘라 눈 내부조직의 갈변정도를 육안으로 관찰하였다.
냉동-해동-안정화 단계가 끝난 황도의 처리휴면지를 절반씩 나누어 각각 갈변과 발아관찰에 사용하였다. 갈변상태를 관찰하기 위해 저온처리가 끝난 휴면지를 충분한 증류수로 적신 신문지로 감싸고 상온에서 약 1시간 정도 두었다가 25℃ 항온 생장상에서 24시간을 경과시켰다.
또한 휴면지상부 절단면에는 항진균제(상품명 Topsin Paste, 성분명 thiophanate-methyl)로 도포하여 감염과 수분증발을 억제하였다. 도포제를 바른 시료들은 70% 에탄올과 증류수로 소독 처리한 후 휴면지와 눈 주변에 남아 있는 수분을 제거하고 각각의 저온처리별로 15개씩 나누어 0.05mm 두께의 투명 비닐백에 담았다.
1981년 1월 5일을 중심으로 수일간 우리나라 전역에 한파가 내습하여 수원 -25℃, 양평 -33℃로 내려가 과수의 극심한 동해가 발생하였으며(Tsuboi and Kim, 1982), 2001년 1월 중순에도 철원지역에서 -30℃, 천안지역이-24℃까지 기온이 내려가 포도와 복숭아 등 핵과류 재배농가에 큰 경제적 손실을 끼쳤다. 따라서 실험 단계별 저온의 범위와 저온지속시간, 해동시간 설정에 대한 근거를 마련하기 위해 우리나라에서 월동기간 중 극심한 저온피해를 기록한 대표지점(철원, 수원, 양평, 정읍)의 시간 및 일별 기상자료(1985년 1월 3일~7일, 2001년 1월 13일~17일)와 동해가 발생하지 않았던 해(2007년 1월 3일~17일)의 기상자료를 비교하였다. 동해가 발생한 연도의 저온은 일몰 무렵에 나타나기 시작하여 최저기온까지 걸리는 시간은 대략 10시간에서 12시간으로 평균 2℃/hr 하강하였으나 상승속도는 평균 5℃/hr로 하강속도보다 2배이상 빨랐다.
실제로 동해가 발생한 해의 기온 경과양상에 근거한 저온처리조합을 만들어 복숭아 나무 ‘장호원황도’ 품종의 휴면지에 처리하여 갈변정도와 발아를 관찰함으로써 시기에 따른 휴면지의 부위별 동해양상과 동해유발 온도를 파악하였다.
05%의 살균제 용액(상품명 다코닐, 성분명 chlorothalonil)에 휴면지의 기부가 잠기도록 한 뒤 25℃ 항온 생장상에 넣어 꽃눈과 잎눈의 발아여부를 매일 정해진 시간(오전 10시~12시 사이)에 관찰하였다. 용액은 곰팡이 발생을 방지하기 위해 주 1회 간격으로 교체하였다. 농업과학기술 연구조사분석기준에 의하면 잎눈의 경우 벌어진 인편 사이로 1~2mm 정도 잎 부분이 밀려나왔을 때를 발아한 것으로 보는데 본 실험에서도 이와 동일한 기준으로 잎눈의 발아기를 판정하였다.
이 결과를 고려하여 냉동처리를 -15℃에서 -30℃까지 5℃ 간격으로 4개를 설정하고 대조구로 3℃ 처리(이하 무처리)를 두었다. 모든 처리는 -15℃에서 2시간 노출시키는 것으로부터 시작하였다.
실험에 쓰인 장과지는 국립원예특작과학원(이하 원예원)의 시험포장에서 실험 때 마다 80~100개씩 채취하였으며 채취시간은 매회 일몰 무렵인 오후 5시부터 약 30~40분간이었다. 채취한 장과지는 다시 15~20 cm 길이로 절단하고 정아우세에 의한 오차를 줄이기 위해 측아만 가진 휴면지를 선별하였다. 또한 휴면지상부 절단면에는 항진균제(상품명 Topsin Paste, 성분명 thiophanate-methyl)로 도포하여 감염과 수분증발을 억제하였다.
휴면지의 꽃눈과 잎눈의 갈변상태는 실험용 칼로 눈을 세로와 가로 방향으로 잘라 눈 내부조직의 갈변정도를 육안으로 관찰하였다. 형성층과 목부의 갈변상태도 표피조직을 칼로 벗겨내어 육안으로 갈변정도를 관찰하였다.
발아를 관찰하기 위한 저온처리별 시료는 수분 흡수면적이 커지도록 비스듬히 절단하였다. 휴면지를 고정 하기 위해 준비한 거치대에 휴면지를 하나씩 묶은 다음 0.05%의 살균제 용액(상품명 다코닐, 성분명 chlorothalonil)에 휴면지의 기부가 잠기도록 한 뒤 25℃ 항온 생장상에 넣어 꽃눈과 잎눈의 발아여부를 매일 정해진 시간(오전 10시~12시 사이)에 관찰하였다. 용액은 곰팡이 발생을 방지하기 위해 주 1회 간격으로 교체하였다.
갈변상태를 관찰하기 위해 저온처리가 끝난 휴면지를 충분한 증류수로 적신 신문지로 감싸고 상온에서 약 1시간 정도 두었다가 25℃ 항온 생장상에서 24시간을 경과시켰다. 휴면지의 꽃눈과 잎눈의 갈변상태는 실험용 칼로 눈을 세로와 가로 방향으로 잘라 눈 내부조직의 갈변정도를 육안으로 관찰하였다. 형성층과 목부의 갈변상태도 표피조직을 칼로 벗겨내어 육안으로 갈변정도를 관찰하였다.
대상 데이터
2008년 12월 19일부터 2009년 2월 13일까지 2주 간격으로 ‘장호원황도(이하 황도)’ 장과지를 채취하여 저온처리실험을 5회 실시함으로써 저온노출 수준에 따른 휴면지(결과지)의 갈변과 발아경과를 관찰하였다. 실험에 쓰인 장과지는 국립원예특작과학원(이하 원예원)의 시험포장에서 실험 때 마다 80~100개씩 채취하였으며 채취시간은 매회 일몰 무렵인 오후 5시부터 약 30~40분간이었다. 채취한 장과지는 다시 15~20 cm 길이로 절단하고 정아우세에 의한 오차를 줄이기 위해 측아만 가진 휴면지를 선별하였다.
성능/효과
-30℃에서는 부위에 무관하게 갈변증상이 나타났고 무 처리에서는 결과지의 모든 부위에서 갈변이 보이지 않 았다. 냉동처리에 의한 갈변증상은 꽃눈에서 가장 심하고 잎눈, 형성층, 목부의 순으로 심하게 나타났다. 이 같은 결과는 황도 꽃눈이 결과지보다 더 많이 갈변되었다고 보고한 Piao et al.
이 시기에 낮은 갈변율과 높은 발아율을 보이는 것은 휴면심도가 깊어 생리적인 단기내한성이 강해져 있기 때문으로 추정할 수 있는데 우리나라의 겨울이 1월에 가장 춥고 이 시기에 온대낙엽과수의 휴면심도가 가장 깊다라고 알려진 사실과 일치한다. 또한 같은 수준의 저온처리임에도 불구하고 1, 2차 때보다는 5차시기에 채취한 잎눈의 발아율이 낮은 현상은 자발휴면해제 이후에 동해위험에 더 취약한 것을 보여주었다.
본 연구에서 저온처리뿐 아니라 무처리에서도 황도 휴면지의 꽃눈은 대부분 발아 개화되지 않았다. 특히 자발 휴면이 타파되었다고 생각되는 5차 채취구의 무처리에서도 잎눈의 발아생장 확인에 있어서 크게 문제가 없었으나 꽃눈의 가시적 개화가 이루어지지 않았기 때문에 확실한 생사 파악에 어려움이 있었다.
특히 자발 휴면이 타파되었다고 생각되는 5차 채취구의 무처리에서도 잎눈의 발아생장 확인에 있어서 크게 문제가 없었으나 꽃눈의 가시적 개화가 이루어지지 않았기 때문에 확실한 생사 파악에 어려움이 있었다. 이는 잎눈과 꽃눈의 수삽적응 능력의 차이일 수도 있으므로 수삽처리보다 다른 배양기술의 도입으로 생장능력조사(growing test)의 정확도를 높임으로써 꽃눈과 잎눈의 내한성 정도를 보다 정확하게 확인할 수 있을 것으로 생각되었다.
저온처리에 따른 황도 결과지의 부위별 갈변율을 비교해보면 -15℃에서 꽃눈은 10%, 잎눈은 3%, 형성층은 1% 이하로 낮은 갈변율을 보였다(Fig. 2). -20℃에서 꽃눈과 잎눈은 30% 이상, 형성층은 1% 이하였으며 -25℃에서는 꽃눈과 잎눈이 각각 86%와 68%, 형성층도 평균 44%의 갈변율을 보이기 시작하였고-30℃에서는 꽃눈에서 목부까지 100% 갈변되었다.
후속연구
이 연구에서는 과거 동해발생사례의 기온을 시간단위로 추적하여 이것을 최대한 반영한 처리조건을 만들 었으며 이는 향후 유사한 동해실험에서 저온처리의 표준으로 삼을 수 있을 것이다. 따라서 이 연구를 통해 얻은 결과는 우리나라 겨울의 동해조건을 잘 모의한 것으로서 향후 발생할 수 있는 동해위험의 예측에 기여할 것이다. 또한 시료채취시기 즉 한파내습시기에 따라 동해유발온도가 변동하는 것을 확인할 수 있어 앞으로 수행해야 할 중요한 생물계절 연구주제를 제시했다고 생각된다.
따라서 이 연구를 통해 얻은 결과는 우리나라 겨울의 동해조건을 잘 모의한 것으로서 향후 발생할 수 있는 동해위험의 예측에 기여할 것이다. 또한 시료채취시기 즉 한파내습시기에 따라 동해유발온도가 변동하는 것을 확인할 수 있어 앞으로 수행해야 할 중요한 생물계절 연구주제를 제시했다고 생각된다. 시료채취시기별로 동해유발온도가 다른 사실을 복숭아 재배에 이용하기 위해서는 시료채취 시기(calendar time)를 온도시간(thermal time)으로 변환할 수 있어야 한다.
이 연구에서는 과거 동해발생사례의 기온을 시간단위로 추적하여 이것을 최대한 반영한 처리조건을 만들 었으며 이는 향후 유사한 동해실험에서 저온처리의 표준으로 삼을 수 있을 것이다. 따라서 이 연구를 통해 얻은 결과는 우리나라 겨울의 동해조건을 잘 모의한 것으로서 향후 발생할 수 있는 동해위험의 예측에 기여할 것이다.
, 1974). 향후 각 시기에 해당하는 적산 chill unit을 적절한 생물계절모형에 의해 계산해낸다면 복숭아의 월동 중 단기내동성을 추정할 수도 있을 것이며 이를 기반으로 동해위험도 예측도 가능할 것으로 기대된다(Chung and Yun, 2008).
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
지구온난화로 인해 월동과수의 동해위험도는 어떻게 변화할 것이라 예상하는가?
지구온난화로 인하여 우리나라의 겨울철 최저기온이 상승하면서 월동과수의 동해위험도는 감소할 것이란 예상이 지배적이었다(Chung et al., 2008).
과종 혹은 품종별로 적용할 수 있는 공통적인 동해판정기준을 설정하기 어려운 이유는?
이로부터 한 품종의 잠재적인 내한성은 유전적으로 결정되겠지만 일생 동안 실제로 표현되는 내한성은 계절, 생장상태, 발육단계에 따라 크게 달라짐을 알 수 있다. 따라서 과종 혹은 품종별로 적용할 수 있는 공통적인 동해판정기준을 설정하기가 매우 어려운데 설령 기준이 있다고 해도 한 나무에서도 눈과 가지 등부위에 따라 모든 기준이 똑같이 적용될 수 있는 것도 아니다(Kang and Oh, 2004).
월동과수의 동해 발생빈도가 어떻게 변화하고 있나요?
, 2008). 그러나 70년대에서 90년대까지 10년에 1회의 빈도로 발생하던 동해가 최근 10년 동안에는 2~3년에 1회로 오히려 증가하고 있다(Ho et al., 2005).
참고문헌 (21)
Cho, M. D., S. B. Kim, K. Y. Kim, K. C. Shin, and J. K. Kim, 1987: Early diagnosis of injury in cold stressed fruit trees, National Institute of Horticultural Science, RDA, Research Report 29, 104-110
Chung, U., and J. I. Yun, 2008: A prospect on the changes in short-term cold hardiness in "Campbell Early" grapevine under the future warmer winter in South Korea, Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology 8, 94-101 (In Korean with English abstract)
Chung, U., S. O. Kim, and J. I. Yun, 2008: Plant hardiness zone mapping based on a combined risk analysis using dormancy depth index and low temperature extremes - a case study with “Campbell Early” grapevine-. Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology 10, 121-131 (In Korean with English abstract)
Gucci, R., J. A. Flore, and R. L. Perry, 1988: "A two-year study on cold hardiness of 'Redhaven' peach shoots as influenced by eight different rootstocks, Compact FruitTree 21, 113-120
Ho, C. H., S. J. Jeong, and J. H. Jeong, 2005: Urbanization and warming trend in the Korean Peninsular viewed from spring flowers, Proceedings of the Third Climate Change Conference and the Second Climate Change Policy Forum, KPCC, Seoul, 22-25
Howell, G. S., and R. L. Perry, 1990: Influence of cherry rootstock on the cold hardiness of twigs of the Sweet Cherry Scion cultivar, Scientia Horticulturae, 43, 103-108
Layne, R. E. C., H. O. Jackson, and F. D. Stroud, 1977: Influence of peach seeding rootstock on defoliation and cold hardiness of peach culitvars, Journal of the American Society for Horticultural Science 102, 89-93
Layne, R. E. C., and C. M. Ward, 1978: Rootstock and seasonal influences on carbohydrate levels and cold hardiness of 'Redhaven' peach, Journal of the American Society for Horticultural Science 103, 408-413
National Institute of Horticultural Sciences, 1974: Agricultural statistics for frost damage, Research Report, 403-409
Kang, S. M., and S. D. Oh, 2004: Freezing Injury. In: S. D. Oh(Ed.), Fruit Tree Physiology in Relation to Temperature, Kilmogum Press. 364pp
Piao, Y. L., S. J. Kang, S. J. Kim, and M. D. Cho, 2004: Comparison of cold hardiness in different peach cultivars. Korean Journal of Horticultural Science and Technology(Supplement 1) 22, 36pp
Proebsting, E. L., and H. H. Mills, 1972: A comparison of hardiness responses in fruit buds of 'Bing' cherry and 'Elberta' peach, Journal of the American Society forHorticultural Science 97, 802-806
Rajashekar, C. B., M. N. Westwood, and M. J. Burke, 1982: Deep supercooling and cold hardiness in genus Pyrus, Journal of the American Society for HorticulturalScience 107, 968-972
Richardson, E. A., S. D. Seely, and D. R. Walker, 1974: A model for estimating the completion of rest for 'Redhaven' and'Elberta' peach trees, HortScience 10, 559-560
Sakai, A., 1960: Survival of twigs of wood plants at-196oC, Nature, 185, 393-394
Sharpe, R. H., 1966: Persimmon variety and rootstock observations, Proceedings of the Florida State Horticultural Society, 79, 374-380
Shin, K. C., J. S. Choi, S. B. Kim, J. Y. Moon, and J. H. Kim, 1986: Influence of low temperature and its duration on cold injury of deciduous fruit tree. National Institute of Horticultural and Herbal Science, RDA, Research Report, 28, 48-52
Tsuboi, Y., and S. B. Kim, 1982: Fruit tree cold injury in 1981 in Korea, Journal of Agricultural Meteorology (Japan)38, 307-310
Westwood, M. N., 1993: Temperate-zone Pomology: Physiology and Culture (3rd ed.). Timber Press Inc., 428-429
Yelenosky, G., and H. K. Wutscher, 1985: Growth capacity of valencia orange buds on different rootstocks during cold-hardening temperatures, Journal of the American Society for Horticultural Science 110, 78-83
Zivotinskaja, S. M., and O. P. Kulkov, 1968: On the frost resistance of oriental persimmon in Uzbekistan, SubtropicheskieKul'tury (Subtropical Cultures) 5, 87
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.