본 연구는 환삼덩굴의 생태적 자연출아를 서울과수원의 자연포장 조건에서 평가하여 환삼덩굴의 지역별 출아시기를 예측하고자 실시하였다. 환삼덩굴의 일별 및 유효적산온도별 누적 출아율을 Gompertz 모델을 이용하여 회귀분석하였다. Gompertz 모델은 환삼덩굴의 출아를 지역에 상관없이 양호하게 설명하였으며 환삼덩굴의 최초 출아 유효적산온도는 $56.7^{\circ}C$이며, 최대출아율 50%에 도달하는데 필요한 유효적산온도는 $76.3^{\circ}C$로 계산되었다. 2000년부터 2009년까지 지난 10년간의 지역별 일평균기온을 바탕으로 최초 출아에 필요한 유효적산온도 $56.7^{\circ}C$에 도달하는 시기를 예측한 결과 대구가 3월 21일로 가장 빨랐고 광주(3월 26일), 전주(3월 29일), 대전(3월 30일), 서울(4월 1일), 수원(4월 4일), 춘천(4월 6일), 철원(4월 12일) 순이었다. 같은 방식으로 최대출아율의 50%에 도달하는 출아시기를 예측한 결과 대구가 3월 25일로 가장 빠르며 광주(3월 30일), 전주(4월 2일), 대전(4월 3일), 서울(4월 5일), 수원(4월 8일), 춘천(4월 9일), 철원(4월 15일) 순이었다.
본 연구는 환삼덩굴의 생태적 자연출아를 서울과수원의 자연포장 조건에서 평가하여 환삼덩굴의 지역별 출아시기를 예측하고자 실시하였다. 환삼덩굴의 일별 및 유효적산온도별 누적 출아율을 Gompertz 모델을 이용하여 회귀분석하였다. Gompertz 모델은 환삼덩굴의 출아를 지역에 상관없이 양호하게 설명하였으며 환삼덩굴의 최초 출아 유효적산온도는 $56.7^{\circ}C$이며, 최대출아율 50%에 도달하는데 필요한 유효적산온도는 $76.3^{\circ}C$로 계산되었다. 2000년부터 2009년까지 지난 10년간의 지역별 일평균기온을 바탕으로 최초 출아에 필요한 유효적산온도 $56.7^{\circ}C$에 도달하는 시기를 예측한 결과 대구가 3월 21일로 가장 빨랐고 광주(3월 26일), 전주(3월 29일), 대전(3월 30일), 서울(4월 1일), 수원(4월 4일), 춘천(4월 6일), 철원(4월 12일) 순이었다. 같은 방식으로 최대출아율의 50%에 도달하는 출아시기를 예측한 결과 대구가 3월 25일로 가장 빠르며 광주(3월 30일), 전주(4월 2일), 대전(4월 3일), 서울(4월 5일), 수원(4월 8일), 춘천(4월 9일), 철원(4월 15일) 순이었다.
This experiment was conducted to investigate seedling emergence of Humulus japonicus in Seoul and Suwon and to predict its seedling emergence in various locations in Korea. Non-linear regression analysis to fit Gompertz model to accumulated seedling emergence of H. japonicus was performed to describ...
This experiment was conducted to investigate seedling emergence of Humulus japonicus in Seoul and Suwon and to predict its seedling emergence in various locations in Korea. Non-linear regression analysis to fit Gompertz model to accumulated seedling emergence of H. japonicus was performed to describe its seedling emergence. Parameter estimates from the non-linear regression and estimated effective accumulated temperature required for its seedling emergence were further used to predict seedling emergence of H. japonicus in 8 major geographical regions of Korea. Seedling emergence of H. japonicus versus effective accumulated temperature was well described by Gompertz model in both Seoul and Suwon. Effective accumulated temperatures required for the first seedling emergence and 50% of the maximum seedling emergence were estimated to be $56.7^{\circ}C$ and $76.3^{\circ}C$, respectively. Therefore, the dates for the first seedling emergence of H. japonicus were predicted to be 21 and 30 March in Daegu and Daejeon, while 4 and 6 April in Suwon and Chuncheon, respectively. The dates reaching 50% of maximum seedling emergence were also predicted to be 25 March in Daegu, while 3, 8 and 9 April in Daejeon, Suwon and Chuncheon, respectively.
This experiment was conducted to investigate seedling emergence of Humulus japonicus in Seoul and Suwon and to predict its seedling emergence in various locations in Korea. Non-linear regression analysis to fit Gompertz model to accumulated seedling emergence of H. japonicus was performed to describe its seedling emergence. Parameter estimates from the non-linear regression and estimated effective accumulated temperature required for its seedling emergence were further used to predict seedling emergence of H. japonicus in 8 major geographical regions of Korea. Seedling emergence of H. japonicus versus effective accumulated temperature was well described by Gompertz model in both Seoul and Suwon. Effective accumulated temperatures required for the first seedling emergence and 50% of the maximum seedling emergence were estimated to be $56.7^{\circ}C$ and $76.3^{\circ}C$, respectively. Therefore, the dates for the first seedling emergence of H. japonicus were predicted to be 21 and 30 March in Daegu and Daejeon, while 4 and 6 April in Suwon and Chuncheon, respectively. The dates reaching 50% of maximum seedling emergence were also predicted to be 25 March in Daegu, while 3, 8 and 9 April in Daejeon, Suwon and Chuncheon, respectively.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
본 연구는 환삼덩굴의 생태적 자연출아 특성을 파악하여 출아에 필요한 유효적산온도를 산출하고, 이를 바탕으로 환삼덩굴의 지역별 출아시기를 예측하여 지역별 환삼덩굴 방제체계 확립의 기초 자료로 활용하고자 수행되었다.
본 연구는 환삼덩굴의 생태적 자연출아를 서울과 수원의 자연포장 조건에서 평가하여 환삼덩굴의 지역별 출아시기를 예측하고자 실시하였다. 환삼덩굴의 일별 및 유효적산온도별 누적 출아율을 Gompertz 모델을 이용하여 회귀분석하였다.
제안 방법
농생대 내 야외공간에서 진행된 실험은 부속 농장 내에서 채취한 밭 흙을 고르게 정선한 뒤 지름 8cm의 포트에 동일 깊이로 채우고 표면을 편평하게 한 후 환삼덩굴 건조종자를 40개씩 파종하고 0.5cm의 깊이가 되게 복토한 후 3반복으로 배치하였다. 파종 이후부터 환삼덩굴의 출아 개체수를 매일 기록하였다.
서울과 수원에서 얻어진 환삼덩굴의 출아자료를 통합하여 Gompertz 모델에 비선형회귀시켜 추정한 출아개시에 필요한 유효적산온도인 56.7℃와 최대출아율의 50% 도달에 필요한 유효적산온도 76.3℃를 이용하여 환삼덩굴의 지역별 출아시기를 예측하였다.
5cm의 깊이가 되게 복토한 후 3반복으로 배치하였다. 파종 이후부터 환삼덩굴의 출아 개체수를 매일 기록하였다.
환삼덩굴의 자연출아 실험 결과를 바탕으로 유효적산온도를 산출하고 이를 토대로 주요 지역의 최근 10년간(2000～2009)의 지역별 평균기온을 이용하여 환삼덩굴 출아시기를 예측하였다.
환삼덩굴의 출아실험에서 최초 출아일 및 Gompertz 모델을 통해 구한 최대출아율의 50% 도달까지의 유효적산온도를 이용하여, 주요 지역(서울, 수원, 대전, 전주, 대구, 광주, 춘천, 철원)에서 환삼덩굴의 출아시기를 예측하였다. 이 때 주요 지역별 일평균기온은 최근 10년간(2000～2009)의 지역별 평균기온을 이용하였다.
환삼덩굴의 파종 이후부터 출아실험 기간 동안 일별 유효온도(일평균기온 - 5℃; 단, 5℃ 미만일 때 0)를 누적하여 유효적산온도를 산출하였다. 기준 온도 5℃는 환삼덩굴의 온도별 발아실험 결과에 입각하여 선정하였다.
대상 데이터
부속 농장 밭 포장에 임의로 선정된 3지점에 환삼덩굴 건조종자를 40개씩 파종하여 0.5cm의 깊이가 되게 복토하였다. 파종 이후부터 환삼덩굴의 출아 개체수를 매일 기록하였다.
서울특별시 관악구에 위치한 서울대학교 농업생명과학대학 내 야외공간에 환삼덩굴을 파종한 포트를 배치하여 2008년 3월 24일부터 환삼덩굴의 출아를 관찰하였고, 경기도 수원 소재 농생대 부속 농장 내 포장에서 환삼덩굴을 파종하여 2008년 3월 22일부터 동일한 방식으로 관찰하였다.
기준 온도 5℃는 환삼덩굴의 온도별 발아실험 결과에 입각하여 선정하였다. 일평균기온은 2008년 서울시 관악구와 경기도 수원시의 기상자료를 이용하였다. 일별 유효적산온도와 관찰된 출아율을 바탕으로 Gompertz 모델을 이용한 비선형회귀분석을 실시하였다.
환삼덩굴의 자연 출아 실험은 서울특별시 관악구에 소재한 서울대학교 농업생명과학대학과 동 대학의 실험농장이 위치한 수원의 야외에서 수행되었다. 환삼덩굴의 최초 출아에 소요된 시간은 서울의 경우 파종 후 14일차였으며(그림 1A), 수원의 경우 파종 후 16일차였다(그림 1B).
데이터처리
따라서 파종 후 경과일수 대신에 파종 후 일별 평균온도에서 발아 최저온도인 5℃를 차감한 온도를 누적한 유효적산온도와 Gompertz 모델을 이용하여 환삼덩굴의 출아에 대한 비선형회귀분석을 실시하였다.
4℃로서 서울이 다소 낮았으나 그 차이는 크지 않았다(그림 2). 비록 최대출아율은 다르지만 출아세를 결정하는 기울기와 최대출아율의 50% 도달에 필요한 유효적산온도가 유사하므로 서울과 수원의 자료를 통합하여 비선형회귀분석을 수행하였다. 그 결과 그림 3의 실선과 같은 Gompertz 모델을 얻을 수 있었으며 기울기는 0.
일평균기온은 2008년 서울시 관악구와 경기도 수원시의 기상자료를 이용하였다. 일별 유효적산온도와 관찰된 출아율을 바탕으로 Gompertz 모델을 이용한 비선형회귀분석을 실시하였다.
본 연구는 환삼덩굴의 생태적 자연출아를 서울과 수원의 자연포장 조건에서 평가하여 환삼덩굴의 지역별 출아시기를 예측하고자 실시하였다. 환삼덩굴의 일별 및 유효적산온도별 누적 출아율을 Gompertz 모델을 이용하여 회귀분석하였다. Gompertz 모델은 환삼덩굴의 출아를 지역에 상관없이 양호하게 설명하였으며 환삼덩굴의 최초 출아 유효적산온도는 56.
이론/모형
분산분석 및 비선형 회귀분석 등의 모든 통계 분석은 Genstat (Genstat 5 Committee 1997)을 이용하여 수행되었다.
성능/효과
6. Effective accumulated temperatures greater than 5˚C in 8 major geographical regions in Korea and the dates reaching 76.3˚C of effective accumulated temperature required for 50% of maximum seedling emergence of H. japonicus.
Gompertz 모델과 일별 누적출아율을 이용하여 비선형 회귀분석을 수행한 결과 Gompertz 모델은 환삼덩굴의 출아를 지역에 상관없이 양호하게 설명하였으며 최대 출아율의 50% 도달기간은 서울에서 17일, 수원에서 18일이 소요되는 것으로 계산되었다(그림 1). Gompertz 모델은 피(Kim 등 2006), 미국좀부처꽃(Shen 등 2010) 등 잡초의 발아 및 출아를 설명하는 데 광범위하게 사용된 것처럼 본 연구에서도 환삼덩굴의 자연출아를 잘 설명하였다.
7. Predicted dates for 50% of the maximum seedling emergence of H. japonicus calculated based on the effective accumulated temperature of 76.3˚C in Korea.
비록 최대출아율은 다르지만 출아세를 결정하는 기울기와 최대출아율의 50% 도달에 필요한 유효적산온도가 유사하므로 서울과 수원의 자료를 통합하여 비선형회귀분석을 수행하였다. 그 결과 그림 3의 실선과 같은 Gompertz 모델을 얻을 수 있었으며 기울기는 0.059, 최대출아율의 50% 도달에 필요한 유효적산온도는 76.3℃로 추정되었다(그림 3). 이를 바탕으로 계산한 환삼덩굴의 출아개시에 필요한 유효적산온도는 56.
이상의 연구결과를 종합하면 환삼덩굴은 남부지역에서는 3월 중하순, 중부지역에서는 3월말, 경기 강원 북부지역은 4월초에 출아하며 출아 개시 후 3-4일 이내에 출아 최성기에 도달하여 여름잡초임에도 불구하고 다른 여름잡초에 비하여 최초 출아 시기가 매우 빠름을 확인하였다. 이러한 빠른 출아와 덩굴성 생장양식은 환삼덩굴이 다른 주변식물보다 경합에 매우 우월함으로 비경작지 주변 식생을 파괴할 수 있음을 시사하고 있다.
Gompertz 모델은 피(Kim 등 2006), 미국좀부처꽃(Shen 등 2010) 등 잡초의 발아 및 출아를 설명하는 데 광범위하게 사용된 것처럼 본 연구에서도 환삼덩굴의 자연출아를 잘 설명하였다. 특히 본 연구에서 최대출아율인 C값을 제외하고 다른 지수들인 M값과 B값이 지역간 차이가 크지 않아 동일한 Gompertz 모델로 환삼덩굴의 출아를 잘 설명함은 물론 출아의 예측이 가능할 것으로 판단된다.
후속연구
결국 환삼덩굴의 방제가 너무 늦을 경우는 방제의 어려움 뿐만 아니라 화분에 의한 호흡기질환, 잎과 줄기의 가시와 접촉 시 발생되는 피부질환 등의 건강의 문제를 유발하므로 적기에 조기 방제하는 것이 필요하다. 따라서 환삼덩굴의 출아성기인 4월 초중순부터 5월 중하순까지가 환삼덩굴의 방제적기로 판단되나 환삼덩굴의 발생소장과 생장반응 등의 추가적인 연구를 통하여 방제적기를 보다 명확히 설정할 필요가 있다.
본 출아실험 결과를 토대로 환삼덩굴의 출아를 예측하기 위해서는 유효적산온도를 이용한 모델 구축이 필요하다. 따라서 파종 후 경과일수 대신에 파종 후 일별 평균온도에서 발아 최저온도인 5℃를 차감한 온도를 누적한 유효적산온도와 Gompertz 모델을 이용하여 환삼덩굴의 출아에 대한 비선형회귀분석을 실시하였다.
이상과 같이 본 연구를 통하여 지역별로 환삼덩굴의 출아를 예측하였으나, 예측모델의 정확성을 검증하고 모델의 정확도를 향상시키기 위해서는 예측값과 각 대상지역에서의 실측값을 비교하여 보정하는 추가적인 연구가 필요하다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
효과적인 잡초관리를 위해서 필요한 것은?
효과적인 잡초관리를 위해서는 개별 잡초의 온도별 발육양상 및 생육에 관한 이해와 잡초의 출아 및 초기생장 예측이 필요하다. 특히 잡초의 출아에 필요한 유효적산온도를 알고 있으면 온도가 다른 기상조건에서도 출아예측이 가능하여 잡초방제 시기 결정에 매우 유용하게 사용할 수 있다.
환삼덩굴이란?
et Zucc.)은 삼과에 속하는 일년생 덩굴성 초본식물로서 줄기와 잎자루에 거센 갈고리 가시가 있으며 이를 이용하여 주변식물을 쉽게 감아 올라간다(농촌진흥청 1992). 환삼덩굴과 같은 덩굴성 식물은 생장속도가 빠르고 기공이 크며 식물의 밀도가 높은 특성을 가지고 있기 때문에(Putz 1983) 다양한 식물이 서식하는 공간을 단순화시킬 수 있으며 생태계에 존재하는 다른 생물의 생존을 위협할 수도 있다(오 등 2008).
환삼덩굴의 생태적 자연출아 특성을 파악하여 출아에 필요한 유효적산온도를 산출한 실험에서 계산된 환삼덩굴의 최초 출아 유효적산온도는?
3℃로 추정되었다(그림 3). 이를 바탕으로 계산한 환삼덩굴의 출아개시에 필요한 유효적산온도는 56.7℃이었다.
참고문헌 (21)
농촌진흥청. 1992. 원색도감 한국의 밭잡초. p. 51.
길지현. 2007. 외래식물 분포 및 환경위해 외래식물 현황. 2007 외래잡초 심포지엄. p. 1-20.
김도순. 2007. 외래잡초가 생태계에 미치는 영향. 2007 외래잡초 심포지엄. p. 49-74.
오세문, 강대성, 김창석, 문병철, 박재읍. 2006. 단풍잎돼지풀의 분포 및 발생소장 연구. 한국잡초학회지 26(별책1호):80-83.
오세문. 2007. 외래잡초 발생 현황과 관리 대책. 한국잡초학회지 27(2):22-25.
Cussans, G. W., S. Raundonius, P. Brain and S. Cumberworth. 1996. Effects of depth of seed burial and soil aggregate size on seedling emergence of Alopecures myosuroides, Galium aparine, Stellaria media and wheat. Weed Res. 36:133-141.
Gompertz, B. 1825. On the nature of the functions expressive of the law of human mortality, and on a new mode of determining the value of life contingencies. Philo. Trans. 115:513-585.
Kim, D. S., Y. W. Kwon and B. W. Lee. 2006. Mathematical description of seedling emergences of rice and Echinochloa species as influenced by soil burial depth. Kor. J. Crop Sci. 51:362-368.
Park, J. W., S. H. Ko, C. W. Kim, B. J. Jeong and C. S. Hong. 1999. Identification and characterization of the major allergen of the Humulus japollicus pollen. Clin Exp Allergy. 29(8):1080-1086.
Putz, F. E. 1983. Lianas biomass and leaf area of a "Terra Fime" Forest in the rio negro basin, Venezuela. Biotopica. 15(3):185-189.
Shen, X., J. Y. Pyon and D. S. Kim. 2010. Germination and seedling emergence of Ammannia coccinea as influenced by environmental factors. Weed Biol. Manag (submitted).
Yu BC, Yang MC, Lee KH, Choi SU and Lee KR. 2007. Two new phenolic constituents of Humulusjaponicus and their cytotoxicity test in vitro. Arch Pharm Res. 30(11):1471-5.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.