본 연구는 미래 기후변화 시나리오에 근거하여 예측되는 온도 및 이산화탄소 농도 상승조건에서 노지채소인 '무한질주' 고추의 생육 및 과실품질에 미치는 영향을 구명하기 위해 SPAR (Soil Plant Atmosphere Research) 챔버에서 수행하였다. 대조구인 대기온도는 노지고추 주산지인 안동지역의 평년(1971~2000; 30년) 5~10월의 생육기 평균기온($20.8^{\circ}C$)을 기준으로 설정하였다. 처리구는 대조구(대기온도, 400ppm $CO_2$), 이산화탄소 상승구(대기온도, 800ppm $CO_2$), 온도 상승구(대기온도+$6^{\circ}C$, 400ppm $CO_2$), 이산화탄소+온도 상승구(대기온도+$6^{\circ}C$, 800ppm $CO_2$) 등 4수준으로 설정하였다. 대조구보다 고온 및 상승 이산화탄소 농도 조건에서 재배하였을 때 초장, 분지수, 엽수 등이 증가하였으나, 엽면적과 SPAD값은 급격히 감소하였다. 개화 및 꽃봉오리수도 온도 및 이산화탄소 농도가 증가할수록 급격히 감소되었다. 또한, 개체당 총 착과수와 총 착과중도 대조구에 비해 감소하였는데 과실무게도 약간 적었고 과실 길이와 과실 두께도 약간 줄었다. 이상의 결과로 보아 기후변화시나리오에 근거로 대기 중 $CO_2$ 농도는 2배, 기온은 $6^{\circ}C$ 높은 환경 조건에서는 고추의 착과가 저해되고 과실 수량도 크게 감소하였으나, 완숙 과실의 비율은 증가하여 수확시기가 다소 앞당겨질 것으로 보인다.
본 연구는 미래 기후변화 시나리오에 근거하여 예측되는 온도 및 이산화탄소 농도 상승조건에서 노지채소인 '무한질주' 고추의 생육 및 과실품질에 미치는 영향을 구명하기 위해 SPAR (Soil Plant Atmosphere Research) 챔버에서 수행하였다. 대조구인 대기온도는 노지고추 주산지인 안동지역의 평년(1971~2000; 30년) 5~10월의 생육기 평균기온($20.8^{\circ}C$)을 기준으로 설정하였다. 처리구는 대조구(대기온도, 400ppm $CO_2$), 이산화탄소 상승구(대기온도, 800ppm $CO_2$), 온도 상승구(대기온도+$6^{\circ}C$, 400ppm $CO_2$), 이산화탄소+온도 상승구(대기온도+$6^{\circ}C$, 800ppm $CO_2$) 등 4수준으로 설정하였다. 대조구보다 고온 및 상승 이산화탄소 농도 조건에서 재배하였을 때 초장, 분지수, 엽수 등이 증가하였으나, 엽면적과 SPAD값은 급격히 감소하였다. 개화 및 꽃봉오리수도 온도 및 이산화탄소 농도가 증가할수록 급격히 감소되었다. 또한, 개체당 총 착과수와 총 착과중도 대조구에 비해 감소하였는데 과실무게도 약간 적었고 과실 길이와 과실 두께도 약간 줄었다. 이상의 결과로 보아 기후변화시나리오에 근거로 대기 중 $CO_2$ 농도는 2배, 기온은 $6^{\circ}C$ 높은 환경 조건에서는 고추의 착과가 저해되고 과실 수량도 크게 감소하였으나, 완숙 과실의 비율은 증가하여 수확시기가 다소 앞당겨질 것으로 보인다.
This study was conducted to determine the impact of elevated temperature and $CO_2$ concentration based on climate change scenario on growth and fruit quality of pepper (Capsicum annuum L. cv. Muhanjilju) with SPAR (Soil Plant Atmosphere Research) chamber. The intraday temperatures of cli...
This study was conducted to determine the impact of elevated temperature and $CO_2$ concentration based on climate change scenario on growth and fruit quality of pepper (Capsicum annuum L. cv. Muhanjilju) with SPAR (Soil Plant Atmosphere Research) chamber. The intraday temperatures of climate normal years fixed by $20.8^{\circ}C$ during the growing season (May 1~October 30) of climatic normal years (1971~2000) in Andong region. There were treated with 4 groups such like a control group (ambient temperature and 400ppm $CO_2$), an elevated $CO_2$ group (ambient temperature and 800ppm $CO_2$), an elevated temperature group (ambient temperature+$6^{\circ}C$ and 400ppm $CO_2$) and an elevated temperature/$CO_2$ group (ambient temperature+$6^{\circ}C$ and 800ppm $CO_2$). Compared with the control, plant height, branch number and leaf number increased under the elevated temperature and elevated temperature/$CO_2$ group. However, leaf area and chlorophyll content showed a tendency of decreasing in the elevated temperature group and elevated temperature/$CO_2$ group. The number of flower and bud were decreased in the elevated temperature and elevated temperature/$CO_2$ group (mean temperature at $26.8^{\circ}C$) during the growth period. The total number and the weight of fruits were decreased in the elevated temperature group and elevated temperature/$CO_2$ group more than the control group. While the weight, length and diameter of fruit decreased more than those of control as the temperature and $CO_2$ concentration increased gradually. This result suggests that the fruit yield could be decreased under the elevated temperature/$CO_2$ ($6^{\circ}C$ higher than atmospheric temperature/2-fold higher than atmospheric $CO_2$ concentration), whereas the percentage of ripen fruits after 100 days of planting was increased, and showed earlier harvest time than the control.
This study was conducted to determine the impact of elevated temperature and $CO_2$ concentration based on climate change scenario on growth and fruit quality of pepper (Capsicum annuum L. cv. Muhanjilju) with SPAR (Soil Plant Atmosphere Research) chamber. The intraday temperatures of climate normal years fixed by $20.8^{\circ}C$ during the growing season (May 1~October 30) of climatic normal years (1971~2000) in Andong region. There were treated with 4 groups such like a control group (ambient temperature and 400ppm $CO_2$), an elevated $CO_2$ group (ambient temperature and 800ppm $CO_2$), an elevated temperature group (ambient temperature+$6^{\circ}C$ and 400ppm $CO_2$) and an elevated temperature/$CO_2$ group (ambient temperature+$6^{\circ}C$ and 800ppm $CO_2$). Compared with the control, plant height, branch number and leaf number increased under the elevated temperature and elevated temperature/$CO_2$ group. However, leaf area and chlorophyll content showed a tendency of decreasing in the elevated temperature group and elevated temperature/$CO_2$ group. The number of flower and bud were decreased in the elevated temperature and elevated temperature/$CO_2$ group (mean temperature at $26.8^{\circ}C$) during the growth period. The total number and the weight of fruits were decreased in the elevated temperature group and elevated temperature/$CO_2$ group more than the control group. While the weight, length and diameter of fruit decreased more than those of control as the temperature and $CO_2$ concentration increased gradually. This result suggests that the fruit yield could be decreased under the elevated temperature/$CO_2$ ($6^{\circ}C$ higher than atmospheric temperature/2-fold higher than atmospheric $CO_2$ concentration), whereas the percentage of ripen fruits after 100 days of planting was increased, and showed earlier harvest time than the control.
따라서 본 연구에서는 우리나라 대표적 노지채소인 고추를 전 생육기간 동안 미래 기후변화 시나리오를 적용한 고온(+6℃)과 대기 중 이산화탄소 농도(800ppm) 상승 조건에서 재배하였을 때 생육 및 생산성에 미치는 영향을 분석하고 향후 온난화 기후 하에서 작물의 안정생산 및 품질향상을 위한 대응방안을 마련하고자 수행하였다.
제안 방법
고추의 생육 특성은 정식 후 20, 40, 60, 80, 100일에 각 처리구별로 3주씩 무작위로 선발하여 초장, 분지수, 엽수, 총 엽면적, 개당 엽면적, SPAD값을 조사하였다. 초장은 지면에서 식물의 정단부까지의 길이를 측정하였으며, 분지수는 가장 길게 신장된 가지를 선정해 처음 갈라지는 위치에서 그 가지의 마지막으로 갈라지는 부분의 개수를 조사하였다.
처리구는 기후변화 시나리오를 근거하여 온도 및 이산화탄소 농도에 따라 대조구(대기온도, 400ppm CO2), 이산화탄소 상승구(대기온도, 800ppm CO2), 온도 상승구(대기온도+6℃, 400ppm CO2), 이산화탄소+온도 상승구(대기온도+6℃, 800ppm CO2)로 각각 설정하였다. 챔버 내부의 대기온도는 노지고추 주산지인 안동지역의 30년간(1971∼2000) 기상자료 중에서 생육기에 해당하는 5월∼10월까지의 일평균 기온자료를 토대로 산출된 평균기온(20.
대상 데이터
실험재료는 노지 전용고추인 무한질주(Capsicum annuum L. cv. Muhanjilju, Syngenta Korea, Seoul, Korea)를 사용하였으며, 모든 실험은 국립특작과학원 온난화대응농업연구소내 온도 및 이산화탄소 제어가 가능하고 자연광을 이용할 수 있는 SPAR (Soil Plant Atmosphere Research) 챔버에서 수행하였다(Fig. 1).
데이터처리
조사된 자료의 통계분석은 SAS(Statistical Analysis System Institute Inc., Cary, NC, USA)를 이용하였으며, Duncan의 다중검정(p<0.05)으로 평균치간의 차이에 대한 유의성을 검정하였다.
성능/효과
1g으로 온도가 높아졌을 때 과실무게가 감소하였다. 과실 두께는 대조구 및 이산화탄소 상승구에서 각각 20.0mm와 19.9mm로 가장 두꺼웠고, 이산화탄소+온도 상승구에서 18.2mm로 짧은 경향이었으나 통계적인 차이가 없었으며, 과실 길이도 전 처리에서 10.1∼10.5cm로 차이를 보이지 않았다. 개체당 5cm 이상의 과실 착과수는 대조구에서 54.
작물에 따라 이산화탄소 증가에 따른 작물의 광합성 반응은 다르게 나타나는데, 일반적으로 고농도의 이산화탄소에 장기간 노출시 엽내 전분이 축적되고, 축적된 전분입자는 엽내 이산화탄소 확산을 방해하거나 엽록소파괴로 인해 광합성 저하의 원인이 된다(Paul and Foyer, 2001). 본 실험에서도 SPAD값이 생육 초기인 정식 후 20일까지는 처리간 뚜렷한 차이를 보이지 않았으나 생육 후기로 갈수록 대조구의 47.3에 비해 이산화탄소+온도 상승구에서 35.3로 낮아졌으며, 고온 및 이산화탄소 상승조건에서는 생육 후기로 갈수록 잎이 황백화되고 조기 탈리가 일어나는 등 노화가 빨리 진행되는 경향을 보였다(Fig. 3F).
본 연구결과에서 미래 기후변화 시나리오에 근거한 대기온도보다 6℃ 높고, 대기의 두 배 수준에 이르는 CO2 환경 조건에서 고추를 재배하였을 때 과실 수량은 크게 감소되며 과실 크기도 작아질 것으로 보인다. 그러나, 완숙 과실의 비율은 증가하여 수확시기가 앞당겨지는 것으로 나타났다.
후속연구
그러나, 완숙 과실의 비율은 증가하여 수확시기가 앞당겨지는 것으로 나타났다. 앞으로 미래 기후 환경하에서 현재와 같은 고추의 생산성을 확보하기 위해서는 고온 피해를 최소화할 수 있는 재배기술 개발 및 고온 적응성 품종개발이 필요할 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
우리나라에서 고추가 가지는 의미는?
고추는 한국의 채소류 재배면적 292,000ha의 약 20%를 차지하는 중요한 경제작물이며, 안동을 중심으로 한 경북지역은 한국 최대의 고추 생산지이다(Seo et al., 2011). 고추의 수량 및 품질은 착과 및 성숙기의 일조량, 강우량, 기온 등과 같은 기상환경과 재배지 토양조건에 의해서 큰 영향을 받는다(Hwang and Lee, 1978; Kim et al.
고추의 수량 및 품질이 영향을 받는 인자는?
, 2011). 고추의 수량 및 품질은 착과 및 성숙기의 일조량, 강우량, 기온 등과 같은 기상환경과 재배지 토양조건에 의해서 큰 영향을 받는다(Hwang and Lee, 1978; Kim et al., 1995; Jang et al.
고추의 생육 특성중 분지수 측정방법은?
고추의 생육 특성은 정식 후 20, 40, 60, 80, 100일에 각 처리구별로 3주씩 무작위로 선발하여 초장, 분지수, 엽수, 총 엽면적, 개당 엽면적, SPAD값을 조사하였다. 초장은 지면에서 식물의 정단부까지의 길이를 측정하였으며, 분지수는 가장 길게 신장된 가지를 선정해 처음 갈라지는 위치에서 그 가지의 마지막으로 갈라지는 부분의 개수를 조사하였다. 엽수는 잎의 길이가 1cm 이상인 것을 모두 조사하여 개체당 총 엽수로 나타내었으며, 총엽면적은 이들 잎을 엽면적 측정기(LI-3100, LI-COR, USA)를 이용하여 측정하였다.
참고문헌 (22)
FAO, 2004: Impact of climate change on agriculture in Asia and the Pacific. Twenty-seventh FAO Regional Conference for Asia and the Pacific. Beijing, China, 17-21.
Hadley, P., G. R. Batts, R. H. Ellis, J. I. L. Morison, S. Pearson, and T. R. Wheeler, 1995: Temperature gradient chamber for research on global environment change. II. A twin-wall tunnel system for low-stature, field-grown crops using a split heat pump. Plant, Cell & Environment 18, 1055-1063.
Hansen, W. J., Sato, M., Ruedy, R., Lacis, A., and V. Oinas, 2000: Global warming in the twenty-frist century: an alternative senario. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97: 9875-9880.
Heo, Y., E. G. Park, B. G. Son, Y. W. Choi, Y. J. Lee, Y. H. Park, J. M. Suh, J. H. Cho, C. O. Hong, S. G. Lee, and J. S. Kang, 2013: The Influence of abnormally high temperature on growth and yield of hot pepper (Capsicum annuum L.). Journal of Agriculture & Life Science 47(2), 9-15. (in Korean with English abstract)
Houghton, J. T., L. G. Meira Filho, B. A. Callander, N. Harrirs, A. Katenberg, and K. Maskell, 1996: Climate change 1995. The science of climate change. Cambridge Univ. Press, Cambridge.
Hwang, J. M., and B. Y. Lee, 1978: Studies on some horticultural characters influencing quality and yield in the pepper (Capsicum annuum L.). II. Correlations and selection. Korean Journal of Horticultural Science & Technology 19, 48-55. (in Korean with English abstract)
Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), 2007: Climate change 2007: Mitigation of climate change, contribution of working group III. contribution to the fourth assessment report of the intergovernmental panel on climate change. Cambridge University Press, Cambridge, New York, USA.
Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), 2013: Climate change 2013: the physical science basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA.
Jang, K. S., D. J. Choi, D. H. Pae, J. T. Yoon, and S. K. Lee, 2000: Effects of altitudes on growth and fruit quality in red pepper (Capsicum annuum L.). Korean Journal of Horticultural Science & Technology 41(5), 485-489. (in Korean with English abstract)
Kim, B. S., K. Y. Kim, S. K. Kim, and J. K. Sung, 1995: Pepper profitable techniques and marketing strategy. Nongminshinmunsa.
Kim, S. H., H. You, E. G. Park, B. G. Son, Y. W. Cho., Y. J. Lee, Y. H. Park, J. M. Suh, J. M. Suh, J. H. Cho, C. O.Hong, S. G. Lee, and J. S. Kang, 2013: The influence of temperature, amino acid and polyamin on pollen germination of pepper (Capsicum annuum L.). Journal of Agriculture & Life Science 47(2), 1-8. (in Korean with English abstract)
Kim, S. O., D. J. Kim, J. H. Kim, and J. I. Yun, 2012: Freeze risk assessment for three major peach growing areas under the future climate projected by RCP8.5 emission scenario. Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology 14(3), 124-131. (in Korean with English abstract)
Reddy, K. R., H. F. Hodges, and J. M. Mckinion, 1993: A temperature model for cotton phenology. Biotronics 22, 47-59.
Reddy, K. R., H. F. Hodges, and J. M. Mckinion, 1995: Carbon dioxide and temperature effects on pigma cotton growth. Agriculture, Ecosystems and Environment 54, 17-29.
Seo, J. A., Y. K. Yi, B. S. Kim, J. M. Hwang, and S. W. Choi, 2011: Disease occurrence on Red-pepper plants surveyed in Northern Kyungbuk Province, 2007-2008. Research in Plant Disease 17(2), 205-210.
Shin, J. W., and S. C. Yun, 2011: Impact of climate change on fungicide spraying for Anthracnose on hot pepper in Korea during 2011-2100. Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology 13(1), 10-19. (in Korean with English abstract)
Song, E. Y., K. H. Moon, I. C. Son, S. H. Wi, C. H. Kim, C. K. Lim, and S. J. Oh, 2015: Impact of elevating temperature based on climate change scenario on growth and fruit quality of red pepper (Capsicum annuum L.). Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology 17(3), 248-253. (in Korean with English abstract)
Willits, D. H, and M. M. Peet, 1981: $CO_2$ enrichment in a solar collection/storage greenhouse. Paper 81-4525, 1981 Winter Meetings of the American Society of Agricultural Engineers meeting. Chicago, IL, USA.
Wolfe, D. W., M. D. Schwartz, A. N. Lakso, Y. Otsuki, R. M. Pool, and N. J. Shaulis, 2005: Climate change and shifts in spring phenology of three horticultural woody perennials in northeastern USA. International Journal of Biometeorology 49, 303-309.
AI-Helper
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.