도심지역 고온현상이 사과나무 생육과정에 미치는 영향: 대구광역시 '후지'/M.9을 사례로 Impacts of Urban High Temperature Events on Physiology of Apple Trees: A Case Study of 'Fuji'/M.9 Apple Trees in Daegu, Korea원문보기
본 시험은 도심지역의 고온이 사과나무의 생리적 반응에 미치는 영향을 구명하고자, 도심지역인 대구와 전원지역인 군위에 재식된 '후지'/M.9 사과나무의 광합성, 신초생장, 과실품질을 2년(2009-2010년) 동안 조사하였다. 사과 생육기(4-10월) 동안 대구의 평균기온은 군위보다 $3.0^{\circ}C$ 정도 높았고, 사과 생육기 동안의 총 강수량은 대구가 군위보다 100mm 정도 많았다. 과실 비대기(6-8월) 동안 대구는 일 평균기온이 $30^{\circ}C$를 넘은 날이 2010년은 10일 정도 있었으나 2009년에는 하루도 없었다. 대구의 과실 성숙기(9-10월) 동안 평균기온은 $19.8^{\circ}C$로 군위보다 $4.0^{\circ}C$ 정도 더 높았다. 과실 비대기의 $30^{\circ}C$ 이상의 고온은 '후지'/M.9 사과나무의 광합성속도, 신초생장, 과중 및 가용성 고형물 함량을 감소시켰다. 과실 성숙기의 $20^{\circ}C$ 정도의 온난한 기온은 광합성속도 및 가용성 고형물 함량을 증가시켰으나 착색을 감소시켰다. 지역별 비교에 있어서, 장마 전에는 대구의 광합성속도가 군위보다 낮았으나, 장마 이후로는 대구가 군위보다 높았다. 대구의 과중은 군위보다 컸으나, 대구의 일 최고기온이 $35^{\circ}C$를 넘은 날이 많아질수록 대구와 군위의 과중 차이는 없어졌다. 대구의 가용성 고형물 함량은 군위보다 높았으나 착색은 반대로 군위가 높았다. 결론적으로 지구온난화 및 도시화에 의해 '후지'/M.9 사과나무에서 가장 문제가 되는 부분은 착색불량이었다.
본 시험은 도심지역의 고온이 사과나무의 생리적 반응에 미치는 영향을 구명하고자, 도심지역인 대구와 전원지역인 군위에 재식된 '후지'/M.9 사과나무의 광합성, 신초생장, 과실품질을 2년(2009-2010년) 동안 조사하였다. 사과 생육기(4-10월) 동안 대구의 평균기온은 군위보다 $3.0^{\circ}C$ 정도 높았고, 사과 생육기 동안의 총 강수량은 대구가 군위보다 100mm 정도 많았다. 과실 비대기(6-8월) 동안 대구는 일 평균기온이 $30^{\circ}C$를 넘은 날이 2010년은 10일 정도 있었으나 2009년에는 하루도 없었다. 대구의 과실 성숙기(9-10월) 동안 평균기온은 $19.8^{\circ}C$로 군위보다 $4.0^{\circ}C$ 정도 더 높았다. 과실 비대기의 $30^{\circ}C$ 이상의 고온은 '후지'/M.9 사과나무의 광합성속도, 신초생장, 과중 및 가용성 고형물 함량을 감소시켰다. 과실 성숙기의 $20^{\circ}C$ 정도의 온난한 기온은 광합성속도 및 가용성 고형물 함량을 증가시켰으나 착색을 감소시켰다. 지역별 비교에 있어서, 장마 전에는 대구의 광합성속도가 군위보다 낮았으나, 장마 이후로는 대구가 군위보다 높았다. 대구의 과중은 군위보다 컸으나, 대구의 일 최고기온이 $35^{\circ}C$를 넘은 날이 많아질수록 대구와 군위의 과중 차이는 없어졌다. 대구의 가용성 고형물 함량은 군위보다 높았으나 착색은 반대로 군위가 높았다. 결론적으로 지구온난화 및 도시화에 의해 '후지'/M.9 사과나무에서 가장 문제가 되는 부분은 착색불량이었다.
In this study, we examined the effect of high temperature of urban area on the physiological response of apple tree including the photosynthesis, shoot growth, and fruit quality of 'Fuji'/M.9 apple trees planted at Daegu urban area (DUA) and Gunwi rural area (GRA) for 2 years (2009-2010). During the...
In this study, we examined the effect of high temperature of urban area on the physiological response of apple tree including the photosynthesis, shoot growth, and fruit quality of 'Fuji'/M.9 apple trees planted at Daegu urban area (DUA) and Gunwi rural area (GRA) for 2 years (2009-2010). During the apple growing season (April-October), the average air temperature of DUA was about $3.0^{\circ}C$ higher than that of GRA and the total rainfall of DUA was 130 mm more than that of GRA. During fruit enlargement stage (June-August), the number of days that recorded daily mean temperature of over $30^{\circ}C$ were ten on DUA in 2010, but there was no day when such temperature was experienced in 2009. Average air temperature of DUA during the maturation stage (September-October) was $19.8^{\circ}C$, which was $4.0^{\circ}C$ higher than that of GRA. The higher temperature of over $30^{\circ}C$ during fruit enlargement stage decreased the photosynthetic rate, shoot growth, fruit weight, and soluble solid content of 'Fuji'/M.9 apple tree. The moderate temperature of about $20^{\circ}C$ during maturation stage increased the photosynthetic rate and soluble solid content of 'Fuji'/M.9 apple tree, but decreased fruit red color. In regional comparison with GRA, photosynthetic rate of DUA was changed from lower before rainy season to higher after rainy season. Fruit weight was higher in DUA than that of GRA. However, fruit weight between DUA and GRA did not show the difference when accumulated days that recorded daily maximum temperature over $35^{\circ}C$ of DUA was increased. Compared to the GRA, soluble solid content of DUA was higher, but fruit red color of DUA was less. These results indicate that the poor red coloring is the most problematic in 'Fuji'/M.9 apple tree by global warming and urbanization.
In this study, we examined the effect of high temperature of urban area on the physiological response of apple tree including the photosynthesis, shoot growth, and fruit quality of 'Fuji'/M.9 apple trees planted at Daegu urban area (DUA) and Gunwi rural area (GRA) for 2 years (2009-2010). During the apple growing season (April-October), the average air temperature of DUA was about $3.0^{\circ}C$ higher than that of GRA and the total rainfall of DUA was 130 mm more than that of GRA. During fruit enlargement stage (June-August), the number of days that recorded daily mean temperature of over $30^{\circ}C$ were ten on DUA in 2010, but there was no day when such temperature was experienced in 2009. Average air temperature of DUA during the maturation stage (September-October) was $19.8^{\circ}C$, which was $4.0^{\circ}C$ higher than that of GRA. The higher temperature of over $30^{\circ}C$ during fruit enlargement stage decreased the photosynthetic rate, shoot growth, fruit weight, and soluble solid content of 'Fuji'/M.9 apple tree. The moderate temperature of about $20^{\circ}C$ during maturation stage increased the photosynthetic rate and soluble solid content of 'Fuji'/M.9 apple tree, but decreased fruit red color. In regional comparison with GRA, photosynthetic rate of DUA was changed from lower before rainy season to higher after rainy season. Fruit weight was higher in DUA than that of GRA. However, fruit weight between DUA and GRA did not show the difference when accumulated days that recorded daily maximum temperature over $35^{\circ}C$ of DUA was increased. Compared to the GRA, soluble solid content of DUA was higher, but fruit red color of DUA was less. These results indicate that the poor red coloring is the most problematic in 'Fuji'/M.9 apple tree by global warming and urbanization.
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문제 정의
일반적으로 기공전도도가 높을수록 광합성속도와 증산속도는 증가되는 것으로 알려져 있는데(Tromp, 2005), 본 시험에서는 시기별로 일정한 경향이 없었고, 지역별 광합성속도 역시 장마 전에는 대구가 군위보다 낮았지만 장마기 이후로는 반대로 대구가 군위보다 높은 경향이었다(Table 3). 따라서 본 시험에서는 30℃이상의 고온에서 광합성능력의 변화 양상 및 지역별 광합성능력의 차이가 장마 전후로 변하는 이유를 구명하고자, 지역별 평균 광량의 차이가 심하지 않았던 2009년의 6월과 8월, 2010년의 5월과 7월 광합성능력 일변화를 지역별로 비교해보았다.
본 시험은 도심지역의 고온이 사과나무의 생리적 반응에 미치는 영향을 구명하고자, 도심지역인 대구와 전원지역인 군위에 재식된 ‘후지’/M.9 사과나무의 광합성, 신초생장, 과실품질을 2년(2009-2010년) 동안 조사하였다.
제안 방법
2010년에는 군위의 경우 시험구에 갈색무늬병이 심하게 발생한 관계로 피해가 경미한 ‘후지’/M.9 사과나무 10주를 선정한 한 후 나무 당 10개씩 과실을 11월 3일(만개 후 180일)에 무작위로 수확하여 품질을 조사하였다.
과중은 개별로 전수 조사하였고, 착색 정도는 색차계(Chroma meter CR-400, Konica minolta, Japan)를 사용하여 각각의 과실을 3부분(양광면, 음광면, 중간부분)의 평균값을 Hunter a value로 표시하였다. 가용성 고형물 함량은 주당 3-4과씩 과실을 분쇄 하여 착즙한 후 110mm 거름종이(Filter paper, Advantec, Japan)로 걸러 디지털당도계(PR-100, Atago, Japan)로 측정하였고, 산 함량은 과즙 5mL를 증류수 20mL로 희석한 후 0.1N NaOH로 적정하여 pH 8.1이 되는 점의 적정치를 사과산으로 환산하였다.
과실은 광합성을 조사한 과대지에 착과된 과실을 나무당 10개씩 선정하여 종경과 횡경을 조사하였다. 조사시기와 방법은 신초생장과 동일하였다.
2009년에 대구는 만개 후 201일(10월 29일)에, 군위는 만개 후 196일(11월 2일)에 나무 당 10과(지역별 100과)씩 수확하였다. 과중은 개별로 전수 조사하였고, 착색 정도는 색차계(Chroma meter CR-400, Konica minolta, Japan)를 사용하여 각각의 과실을 3부분(양광면, 음광면, 중간부분)의 평균값을 Hunter a value로 표시하였다. 가용성 고형물 함량은 주당 3-4과씩 과실을 분쇄 하여 착즙한 후 110mm 거름종이(Filter paper, Advantec, Japan)로 걸러 디지털당도계(PR-100, Atago, Japan)로 측정하였고, 산 함량은 과즙 5mL를 증류수 20mL로 희석한 후 0.
3m 높이의 과대지 1개를 미리 선정하고, 인공광 챔버가 부착된 광합성 측정기(LI-6400, LI-COR, USA)로 중간 부위 2개의 잎을 대상으로 광합성속도, 기공전도도, 증산속도 및 잎의 온도를 기준으로 한 수증기압차(leaf-to-air water vapor pressure deficit on leaf temperature, VpdL) 를 7시부터 18시까지 1시간 간격으로 조사하였다. 광합성 측정 시 광량 조절은 매시간 휴대용 광량 측정기(Field scout, Spectrum, USA)로 측정한 노지의 광량을 LI-6400의 인공광 챔버에 매시간 대입하였고, 광합성 측정 시 CO2 농도 조절은 매시간 LI-6400의 CO2 농도 조절 밸브를 완전히 열어 측정한 노지 대기의 CO2 농도를 매시간 LI-6400에 대입하였다. 기온과 상대습도는 인위적으로 조절하지 않았다.
2010년의 광합성능력 측정날짜는 대구의 경우 5월 21일, 6월 25일, 7월 23일로 6월 25일은 하루 종일 구름이 많았고, 7월 23일에는 15시부터 구름이 끼기 시작하여 18시부터 비가 왔다. 군위는 5월 27일, 6월 22일, 7월 21일에 조사하였다. 측정방법은 나무 별로 지면에서 약 1.
따라서 본 시험은 도시화에 의해 여름철 일 평균기온이 30℃를 넘는 날이 발생하는 대구 도심지의 ‘후지’/ M.9 사과나무의 광합성능력, 신초생장 및 과실비대를 시기별로 교외지역과 비교하였다.
시기별 신초생장과 과실비대는 대구지역만 조사하였다. 신초는 매년 나무당 정단신초 10개를 무작위로 선정하여, 2009년은 만개 후 8주(6월 5일)부터 28주(10월 23일)까지 2주 간격으로 조사하였고, 2010년은 만개 후 8주(6월 3일)부터 27주(10월 28일)까지 1주 간격으로 조사하였다.
2009년 광합성능력 측정날짜는 대구의 경우 6월 19일, 8월 29일, 9월 26일, 10월 28일이었고, 군위는 6월 16일, 8월 25일, 9월 24일, 10월 27일이었는데, 9월 24일에는 오전에 구름이 많았다. 측정방법은 나무 별로 지면에서 약 1.3m 높이의 과대지 1개를 미리 선정하고, 인공광 챔버가 부착된 광합성 측정기(LI-6400, LI-COR, USA)로 중간 부위 2개의 잎을 대상으로 광합성속도, 기공전도도, 증산속도 및 잎의 온도를 기준으로 한 수증기압차(leaf-to-air water vapor pressure deficit on leaf temperature, VpdL) 를 7시부터 18시까지 1시간 간격으로 조사하였다. 광합성 측정 시 광량 조절은 매시간 휴대용 광량 측정기(Field scout, Spectrum, USA)로 측정한 노지의 광량을 LI-6400의 인공광 챔버에 매시간 대입하였고, 광합성 측정 시 CO2 농도 조절은 매시간 LI-6400의 CO2 농도 조절 밸브를 완전히 열어 측정한 노지 대기의 CO2 농도를 매시간 LI-6400에 대입하였다.
측정방법은 나무 별로 지면에서 약 1.3m 높이의 과대지 1개를 미리 선정하고, 중간 부위 1개의 잎을 대상으로 광합성속도, 기공전도도, 증산속도 및 VpdL을 일출 때(광량 30µmol·m−2·s−1 이상)부터 일몰 직전(광량 30µmol·m−2·s−1 이하)까지 1시간 간격으로 조사하였다.
대상 데이터
시비는 시험주의 수세가 강한 것으로 판단되어 시험기간 2년 모두 하지 않았다. 대구지역의 기온과 강수량은 사과원에서 1.3km 거리에 위치하는 대구기상대의 관측 자료를 이용하였고, 군위지역은 기상청에서 시험장 내에 설치한 자동 기상관측기(경상북도 군위군 소보면 위성리 소재)에서 수집된 자료들을 이용하였다. 대구와 군위지역의 2009년 ‘후지’ 만개기는 각각 4월 11일, 4월 25일이었고, 2010년은 각각 4월 25일, 5월 5일이었다.
본 시험은 대구 도심에 위치한 경북대학교 부속 실습 사과원(위도: 35o 53', 경도: 128o 27', 해발고도:57m)과 대조구로 대구에서 60km 거리에 있는 전원지역인 경북 군위군 사과시험장(위도: 36o 16', 경도:128o 37', 해발고도: 68m)에서 2년(2009년, 2010년) 동안 실시하였다.
시험재료는 3.5×1.5m로 재식 되어있는 10년생 이상의 ‘후지’/M.9 사과나무들로, 2009년은 10주, 2010년에는 20주를 지정하여 조사하였다.
성능/효과
가용성 고형물 함량은 대구가 14.9°Brix로 군위의 14.1°Brix보다 0.8°Brix 정도 더 높았고, 산 함량은 0.36-0.38% 범위로 차이가 없었다.
대구의 가용성 고형물 함량은 군위보다 높았으나 착색은 반대로 군위가 높았다. 결론적으로 지구온난화 및 도시화에 의해 ‘후지’/M.9 사과나무에서 가장 문제가 되는 부분은 착색불량이었다.
2009년 만개 8주 후의 종경과 횡경은 40mm를 넘었고, 만개 28주 후에 각각 85mm, 95mm까지 커졌던 반면에 2010년에는 만개 8주 후의 종경과 횡경이 30mm 내외였고, 만개 27주 후에는 각각 74mm, 85mm로 2009년 대비 각각 10mm 정도 작았다. 만개 후 8주부터 28주까지의 종경과 횡경 비대량은 2009년이 각각 44mm, 50mm로, 2010년의 38mm, 47mm보다 10mm 정도 더 컸다(Fig. 8).
본 시험에서 2년 동안 대구지역의 가용성 고형물 함량이 군위보다 높았던 것(Table 4)은 대구의 과실 성숙기(9-10월) 광합성속도가 군위보다 높아(Table 3), 대구의 과실 내 전분 축적이 군위보다 많았기 때문으로 사료되었다. 대구의 착색 정도가 군위보다 낮았던 것(Table 4)은 대구의 과실 성숙기 동안 평균기온이 약 19.
본 시험에서 대구지역 사과 생육초기(4-5월)의 기온은 군위보다 2.7-3.6℃ 정도 높았고, 연도별로는 2009년 사과 생육초기의 기온이 2010년보다 1.8-2.7℃ 정도 높아(Fig. 1), 지역별 만개기는 대구가 군위보다 2주 정도 빨랐고, 연도별로도 2009년 만개기가 2주 정도 빨랐다. 즉, 이러한 지역 및 연도별 만개기의 차이에 의해 수확시기를 지역 및 연도별로 동일하게 맞출 수 없었지만 전반적으로 대구의 가용성 고형물 함량은 군위보다 높았고, 착색은 반대로 군위가 대구보다 더 높았다(Table 4).
사과 생육기(4-10월) 동안 도심지역인 대구의 평균 기온은 전원지역인 군위보다 2.7-3.0℃ 높았고(Fig. 1), 총 강수량은 대구가 군위보다 100mm 정도 많았으며(Fig. 2), 대기 중 CO2 농도는 대구가 군위보다 10µmol·mol−1 정도 높았다(Table 2).
5°Brix 정도 더 높았다. 산 함량은 0.35%로 차이가 없었고, 과실의 착색은 군위가 21.0 hunter a value로 대구의 17.0 hunter a value 보다 유의하게 높았다(Table 2).
3-5, and 6). 신초 및 과실생장은 열대야가 자주 발생한 2010년이 열대야가 발생하지 않은 2009년보다 억제되었다(Table 1; Fig. 7 and 8). 또한, 대구의 가용성 고형물 함량은 군위보다 높았지만 착색은 반대로 군위가 높았는데(Table 4), 대구의 과실 착색이 군위보다 낮았던 것(Table 4)은 대구의 과실 성숙기 기온이 20℃로 군위보다 3-4℃정도 높았기 때문으로 사료되었다(Fig.
이상의 결과를 종합해보면, 온난화가 진행된 대구 도심지역에서는 일 평균기온이 30℃를 넘는 등 열대야(일 최저기온이 25℃ 이상)가 자주 발생하였다 (Table 1). 이러한 30℃ 이상의 고온은 장마기인 7-8월보다는 건조한 5-6월에 발생할 때 광합성속도를 심하게 감소시켰다(Table 3; Fig.
이상의 지역별 기상환경을 종합해보면, 사과 생육기 동안 도심지역인 대구의 평균기온은 전원지역인 군위보다 2.7-3.0℃ 높았고(Fig. 1), 총 강수량은 대구가 군위보다 130mm 정도 많았으며(Fig. 2), 지역별 기온 및 상대습도의 차이가 가장 컸던 시기는 5-6월이었다(Table 2). 대기 중 CO2 농도는 평균적으로 대구가 군위보다 10µmol·mol−1 정도 높았고, 지역 간 차이는 10월에 가장 컸다(Table 2).
일반적으로 기공전도도가 높을수록 광합성속도와 증산속도는 증가되는 것으로 알려져 있는데(Tromp, 2005), 본 시험에서는 시기별로 일정한 경향이 없었고, 지역별 광합성속도 역시 장마 전에는 대구가 군위보다 낮았지만 장마기 이후로는 반대로 대구가 군위보다 높은 경향이었다(Table 3). 따라서 본 시험에서는 30℃이상의 고온에서 광합성능력의 변화 양상 및 지역별 광합성능력의 차이가 장마 전후로 변하는 이유를 구명하고자, 지역별 평균 광량의 차이가 심하지 않았던 2009년의 6월과 8월, 2010년의 5월과 7월 광합성능력 일변화를 지역별로 비교해보았다.
1), 지역별 만개기는 대구가 군위보다 2주 정도 빨랐고, 연도별로도 2009년 만개기가 2주 정도 빨랐다. 즉, 이러한 지역 및 연도별 만개기의 차이에 의해 수확시기를 지역 및 연도별로 동일하게 맞출 수 없었지만 전반적으로 대구의 가용성 고형물 함량은 군위보다 높았고, 착색은 반대로 군위가 대구보다 더 높았다(Table 4).
3-5, and 6). 지역별 광합성속도는 장마 이전에는 대구의 광합성속도가 군위보다 낮은 경향을 보였지만 장마 이후로는 반대로 대구가 더 높은 경향을 보였다(Table 3).
후속연구
, 2007). 따라서 대도시에 위치한 사과원에서 국지 기상환경 변화에 따른 생리반응을 연구한다면 생장실에서 CO2 농도나 온도와 같은 특정 요인을 설정하고 식물반응을 살피는 기존연구에 비해 훨씬 적은 비용으로 현실에 더욱 가까운 결과를 얻을 수 있을 것이다.
따라서, 지구온난화 및 도시화에 의해 미래 경북 사과주산지의 기온이 현재의 대구만큼 상승하게 되면, 과실 비대기의 30℃ 이상 고온과 과실 성숙기의 20℃ 정도의 온난한 기온에 의해 과실비대와 착색이 불량해질 수 있기 때문에 지금부터라도 고온에서 과실 비대 및 착색이 잘될 수 있는 품종을 선발하고, 불량 환경 환경조건에서도 과실비대 및 착색을 향상시킬 수 있는 재배기술(시비, 착과 및 관수방법 등)을 개발되어야 할 것으로 판단되었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
사과는 어떤 기후에 적합한가?
사과는 4월부터 10월까지의 평균기온이 15-22oC인비교적 한랭한 기후에 적합하며, 세계적으로 유명한 사과 주산지의 연평균기온은 13.5-18.
사과나무는 같은 품종이라도 적산 온도가 높을수록 어떤 변화가 있는가?
, 2004). 사과나무는 같은 품종이라도 적산 온도가 높을수록 과실의 비대 및 신초생장이 증가한다(Johnson and Lakso, 1985; Ortega-Farias et al., 2002).
도심지역인 대구와 전원지역인 군위에 재식된 ‘후지’/M.9 사과나무의 광합성, 신초생장, 과실품질을 2년(2009-2010년) 동안 조사한 결과는 어떠한가?
9 사과나무의 광합성, 신초생장, 과실품질을 2년(2009-2010년) 동안 조사하였다. 사과 생육기(4-10월) 동안 대구의 평균기온은 군위보다 3.0oC 정도 높았고, 사과 생육기 동안의 총 강수량은 대구가 군위보다 100mm 정도 많았다. 과실 비대기(6-8월) 동안 대구는 일 평균기온이 30oC를 넘은 날이 2010년은 10일 정도 있었으나 2009년에는 하루도 없었다. 대구의 과실 성숙기(9-10월) 동안 평균기온은 19.8oC로 군위보다 4.0oC 정도더 높았다. 과실 비대기의 30oC 이상의 고온은 ‘후지’/M.9 사과나무의 광합성속도, 신초생장, 과중 및 가용성 고형물 함량을 감소시켰다. 과실 성숙기의 20oC정도의 온난한 기온은 광합성속도 및 가용성 고형물 함량을 증가시켰으나 착색을 감소시켰다. 지역별 비교에 있어서, 장마 전에는 대구의 광합성속도가 군위보다 낮았으나, 장마 이후로는 대구가 군위보다 높았다. 대구의 과중은 군위보다 컸으나, 대구의 일 최고기온이 35oC를 넘은 날이 많아질수록 대구와 군위의 과중 차이는 없어졌다. 대구의 가용성 고형물 함량은 군위보다 높았으나 착색은 반대로 군위가 높았다. 결론적으로 지구온난화 및 도시화에 의해 ‘후지’/M.9 사과나무에서 가장 문제가 되는 부분은 착색불량이었다.
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