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문제 정의
- 따라서, 본 시험은 국내 5∼6월 한발기 수분스트레스가 사과나무에 미치는 영향을 구명하고자 ‘후지’/M.9 사과나무를 대상으로 만개기(4월말)에 다양하게 단근 처리를 한 뒤, 잎의 수분포텐셜, 광합성속도, 신초생장 및 과실품질을 조사해보았다.
- 본 시험은 5∼6월 수분스트레스가 사과나무의 광합성, 신초생장 및 과실품질에 미치는 영향을 구명하고자 실시하였다.
제안 방법
- 과수용 복합비료(N:P:K=15:6:10)는 3월말에 주당 100g씩 시용하였고, 점적호스를 이용하여 4∼6월경에는 2∼3일 간격으로 일몰 후 3∼4시간 관수하였으며[나무별(1주의 재식면적: 5.25m2) 1일 총관수량: 15.2∼20.3L], 7월 이후에는 강우 상황에 맞추어 관수하였다.
- 과실은 매년 11월초에 나무 별로 전량 수확하여 평균 과중 및 주당 생산량을 조사하였고, 주당 5과씩 무작위로 택하여 품질을 조사하였다. 착색 정도는 과실의 양광면과 음광면을 색도 색차계(NR-3000, Minolta, Japan)로 Hunter a 값을 측정하였고, 가용성 고형물 함량은 경도를 조사한 과실을 전량 분쇄하여 착즙한 후 Filter paper(Advantec, Toyo Roshi Kaisha Ltd.
- 광합성속도, 기공전도도 및 증산속도는 잎의 수분포텐셜을 조사한 날 14∼16시에 휴대용 광합성 측정기(LCpro, ADC BioScientific Ltd., England)로 지면에서 약 1.5 m 높이의 과대지 부위의 잎을 주당 2매씩 조사하였다.
- 단근 처리 정도에 따른 사과나무의 상태를 측정하기 위하여 처리 당해 6시기(5월 11일, 5월 19일, 5월 31일, 6월 17일, 6월 24일, 8월 4일)에 걸쳐 pressure chamber(Model 3005, Soil moisture Equipment, USA)로 잎의 수분포텐셜을 조사하였다. 측정시간은 토양의 수분포텐셜과 잎의 수분포텐셜이 평행을 이루는 새벽 5∼7시와 하루 중 잎의 수분포텐셜이 가장 낮게 유지되는 오후 14∼16시에 정단신초 중간 부위 성숙한 잎을 주당 2매씩 채취하여 측정하였다.
- 단근 처리는 만개기(4월 30일)에 실시하였으며, 트랙터에 부착한 길이 70cm, 너비 20cm, 두께 2cm인 강철날을 이용하여 깊이 30cm로 원줄기로부터 양쪽 30cm와 양쪽 60cm 및 한쪽 30cm 거리에서 재식 열 방향으로 단근 처리를 하였다.
- 시험구는 단근 처리 별로 사과나무 1주를 1반복하여 4반복의 완전임의배치법으로 배치하였으며, 단근 처리를 하지 않은 사과나무를 대조구로 포함시켰다. 각종 조사결과에 대한 통계분석은 SAS 9.
- 신초생장은 매년 낙엽이 진 후인 1월초에 나무 별로 지면에서 2m 높이까지의 총 신초수와 각 신초 길이를 조사하여 총 신초장과 평균 신초장을 산출하였다.
- 엽면적은 처리 당해 7월 중순에 정단신초 중간 부위의 성엽을 주당 25매씩 채취하여 휴대용 엽면적 측정기(LI-3000A, LI-COR, USA)로 조사하였다. 잎의 질소 함량은 엽면적을 조사한 잎을 80℃에서 건조시킨 후 Kjeldahl법으로 분석하였다.
- 이듬해 개화율은 동계전정(2월) 후 4월 중순에 나무 전체의 총 정아 수에 대한 개화한 정아수를 조사하여 나타내었다.
- 과실은 매년 11월초에 나무 별로 전량 수확하여 평균 과중 및 주당 생산량을 조사하였고, 주당 5과씩 무작위로 택하여 품질을 조사하였다. 착색 정도는 과실의 양광면과 음광면을 색도 색차계(NR-3000, Minolta, Japan)로 Hunter a 값을 측정하였고, 가용성 고형물 함량은 경도를 조사한 과실을 전량 분쇄하여 착즙한 후 Filter paper(Advantec, Toyo Roshi Kaisha Ltd., Japan)로 걸러낸 과즙을 당도계(PR-101, Atago, Japan)로 측정하였다.
- 측정시간은 토양의 수분포텐셜과 잎의 수분포텐셜이 평행을 이루는 새벽 5∼7시와 하루 중 잎의 수분포텐셜이 가장 낮게 유지되는 오후 14∼16시에 정단신초 중간 부위 성숙한 잎을 주당 2매씩 채취하여 측정하였다.
대상 데이터
- 5월초부터 8월말까지 일별 총 강우량 및 광합성속도 등을 측정한 날의 미기상은 경북대학교 부속 과수원에 설치된 자동 기상관측기(AWS, Campbell, USA)를 이용하여 수집하였다. 증기압부족량(VPD)은 수집된 기온 및 상대습도를 이용하여 다음 식 (1)과 (2)를 이용해 구하였다(Murray, 1967).
- 본 시험은 대구광역시에 위치한 경북대학교 부속 과수원에 3.5 x 1.5m로 재식된 8년생 세장방추형 ‘후지’/M.9 사과나무들을 대상으로 하여 2년 동안 수행하였다.
데이터처리
- zMeans followed by the same letter are not significantly different at P ≤ 0.05 using Duncan’s multiple range test.
이론/모형
- 엽면적은 처리 당해 7월 중순에 정단신초 중간 부위의 성엽을 주당 25매씩 채취하여 휴대용 엽면적 측정기(LI-3000A, LI-COR, USA)로 조사하였다. 잎의 질소 함량은 엽면적을 조사한 잎을 80℃에서 건조시킨 후 Kjeldahl법으로 분석하였다.
성능/효과
- 붉은 색을 나타내는 Hunter a value는 한쪽 30cm 단근구와 무처리구 사이에는 차이가 없었으나 양쪽 30cm 단근구와 양쪽 60cm 단근구는 무처리구에 비해 유의하게 높았다. 가용성 고형물 함량은 무처리에 비해 양쪽 단근 처리구에서 높게 측정되었으나 단근 처리들 간에는 차이가 없었다(Table 5).
- 결론적으로, 5∼6월 오후 평균 잎 수분포텐셜이 –1.80MPa 이하이면 과실비대가 감소되었고, –2.00MPa 이하이면 신초생장이 감소되었다.
- 또한, 한쪽 30cm 단근구의 무처리구 대비 총 신초장과 평균 과중의 감소 정도는 각각 25% 및 11% 정도였던 반면에 양쪽 30cm 단근구는 각각 45% 및 15% 정도였다. 그러나 가용성 고형물 함량 및 착색 정도는 단근 처리구들이 무처리구보다 높았으며, 양쪽 단근구들이 한쪽 단근구보다 더 높았다. 결론적으로, 5∼6월 오후 평균 잎 수분포텐셜이 –1.
- 나무 당 신초수는 수분스트레스가 발생하였던 단근 처리구들이 170∼190개로 무처리구 대비 22∼31% 적었으며, 총 신초장은 5∼6월 오후 평균 잎 수분포텐셜이 –2.00MPa를 넘었던 양쪽 단근구들이 2,590∼3,546cm로 무처리구 대비 40∼45% 정도 감소되었으나, 5∼6월 오후 평균 잎 수분포텐셜이 –2.00MPa을 넘지 않았던 한쪽 단근구는 무처리와 차이가 없었다.
- 단근 처리 이듬해 개화율은 무처리에 비해 단근 처리에서 유의하게 높았고, 단근 처리구들 중에는 수분스트레스가 상대적으로 약했던 한쪽 30cm 단근구에서 가장 높았다. 그러나 단근 처리는 이듬해 과실품질에 전혀 영향을 주지 않았다(Table 5).
- 또한, 본 시험에서 5∼6월경 오후 평균 잎 수분포텐셜이 –1.80MPa 이하로 내려갔던 단근 처리구들의 평균 과중이 –1.80MPa 이하로 내려가지 않았던 무처리구보다 유의하게 감소되었고(Tables 2 and 5), 5∼6월 오후 평균 수분포텐셜이 –2.00MPa 이하로 내려가지 않았던 한쪽 단근구의 평균 잎면적 및 총 신초장은 무처리구와 차이가 없었던 반면에 –2.00MPa 이하로 내려간 양쪽 단근구들은 무처리구보다 감소되었던 결과(Tables 2 and 4)를 미루어 보아, 5∼6월경 오후 평균 잎 수분포텐셜이 –1.80MPa 이하로 내려가면 과실 비대가 불량해지고, –2.00MPa 이하로 내려가면 잎과 신초의 생장이 불량해진다고 할 수 있었다.
- 본 시험에서 광합성속도, 기공전도도 및 증산속도는 조사당일의 미기상 및 오후 잎의 수분포텐셜에 따라 차이가 있었는데, 고온 건조하여 VPD가 2.0kPa을 넘으면서 양쪽 단근구의 오후 잎 수분포텐셜이 한쪽 단근구보다 낮은 편이었던 5월 19일과 5월 31일에 양쪽 단근구의 광합성속도, 기공전도도 및 증산속도는 무처리구 대비 각각 12∼35%, 34∼58%, 22∼51% 정도 감소되었고, 한쪽 단근구는 무처리구 대비 각각 5∼19%, 21∼40%, 5∼30% 정도 감소되었다.
- 본 시험에서 잎의 수분포텐셜을 측정하기 전 1주일 동안의 총 강우량과 오후 잎 수분포텐셜을 비교해보면(Fig. 1; Table 2), 측정 전 1주일 동안의 총 강우량이 15∼20mm 정도였던 5월 11일과 5월 19일에 무처리구는 –1.80MPa을 넘지 않았지만 단근 처리구들은 –1.80MPa을 넘었다.
- 본 시험에서는 5∼6월 오후 평균 잎 수분포텐셜이 –2.00MPa 이하로 낮아진 양쪽 단근 처리구들의 평균 엽면적, 광합성속도 및 총 신초장이 무처리구보다 유의하게 감소되었다(Tables 2, 3 and 4).
- 본 시험에서는 5월 상순부터 6월 중순까지 비가 거의 내리지 않아 가뭄이 심하였지만(Fig. 1; Table 1), 일몰 후 점적관수로 처리구들의 새벽 잎의 수분포텐셜(5∼7시)은 조사기간 내내 –0.15MPa부터 –0.33MPa 사이를 유지하여 처리나 시기에 관계없이 새벽에는 토양 수분이 충분히 유지되었음을 확인할 수 있었다(Table 2).
- 본 시험에서는 단근 처리구의 7월 중순 잎의 질소 함량 및 이듬해 신초생장은 무처리구와 차이가 없었다(Table 4).
- 이러한 현상은 VPD가 2.0kPa을 넘지 않았으나 단근 처리구의 오후 잎 수분포텐셜이 대조구보다 낮았던 5월 11일과 6월 17일에도 발생하였는데, 양쪽 단근구의 광합성속도, 기공전도도 및 증산속도는 무처리구 대비 각각 15∼32%, 37∼62%, 35∼50% 정도 감소되었고, 한쪽 단근구는 무처리구 대비 각각 12∼20%, 37∼47%, 26∼32% 정도 감소되었다(Tables 1, 2 and 3).
- 이상의 결과를 종합해보면, 본 시험에서 단근 처리구들의 잎 내 질소 함량은 무처리구와 차이가 없었기 때문에 단근 처리구들의 신초생장 및 과실 생산량의 감소는 5∼6월 한발기의 수분스트레스 때문이라고 할 수 있었다(Tables 2, 3, 4 and 5).
- 이상의 광합성 결과를 종합해보면, 오후 잎의 수분포텐셜이 낮을수록 광합성속도, 기공전도도 및 증산속도가 낮아지는 경향이 있었지만, 5월 31일과 6월 17일의 경우 오후 잎의 수분포텐셜이 조사 시기 중 가장 낮았음에도 불구하고 광합성속도, 기공전도도 및 증산속도는 다른 조사 시기들보다 높았다(Tables 2 and 3). 이는 사과나무 잎의 광합성속도는 약 30℃를 정점으로 하여 포물선 모양을 보인다는 보고(Palmer et al.
- 이상의 잎 수분포텐셜 결과를 종합해보면, 5∼6월 한발기(5월 11월부터 6월 24일까지) 동안 무처리구의 오후 평균 수분포텐셜은 –1.76MPa로, 사과나무 잎의 한계수분포텐셜인 –1.80∼–2.20MPa (Oh et al., 2004)을 넘지 않았지만, 한쪽 30cm 단근구는 –1.91MPa, 양쪽 60cm 단근구는 –2.02MPa, 양쪽 30cm 단근구는 –2.06MPa로 사과나무 잎의 한계 수분포텐셜을 넘었다.
- 일반적으로 광합성속도가 낮을수록 가용성 고형물 함량, 착색 정도 및 이듬해 개화율은 감소되는 것으로 알려져 있으나(Sagong et al. 2011), 본 시험에서는 반대로 광합성속도가 낮았던 단근 처리구에서 가용성 고형물 함량, 착색 정도 및 이듬해 개화율은 무처리구보다 높았다(Tables 3 and 5). 이는 단근 처리구들은 과실세포 분열기와 초기 비대기의 수분스트레스에 의해 광합성속도가 무처리구에 비해 감소(Tables 2 and 3)되었으나 단근에 의해 신초생장이 조기에 멈추면서(Table 4), 과실 성숙기(9∼10월)의 수관 내 광 환경이 개선되었기 때문(Yoon et al.
- 주당 생산량은 양쪽 단근구들이 18.0∼18.2kg으로 무처리구 대비 18∼19% 정도 감소하였고, 한쪽 단근구는 무처리구 대비 7% 감소되었다.
- 즉, 국내에서는 신초의 발생 및 생장이 왕성한 5∼6월 사이에 ‘후지’/M.9 사과나무의 오후 평균 잎 수분포텐셜이 –1.80MPa 이하로 감소되면 신초수가 적어지고, –2.00MPa 이하로 감소되면 잎과 신초의 생장이 감소된다고 할 수 있었다(Tables 2 and 4).
- 즉, 본 시험에서 국내 ‘후지’/M.9 사과나무는 5∼6월 한발기에 수분스트레스를 쉽게 받을 수 있는 상황이었으며, 강하게 단근할수록 수분스트레스를 받을 가능성이 높아졌다(Table 2).
- 34MPa로 조사 시기 중가장 높았고, 단근 처리구들 역시 조사 시기 중 가장 높은 편이었다. 즉, 본 시험에서 사과나무의 수분포텐셜은 강우량에 의해 영향을 받으며, 단근 처리구는 무처리구보다 수분포텐셜이 더욱 감소하여 수분스트레스를 받았다.
- 처리 당년의 평균 엽면적, 신초수 및 총 신초장은 5∼6월 한발기에 수분스트레스를 받은 단근 처리구들이 무처리구보다 감소되는 경향을 나타내었는데, 평균 엽면적의 경우 오후 수분포텐셜이 시험구 중 가장 낮았던 양쪽 30cm 단근구가 27.2cm2로 무처리구 대비 13% 정도 감소되었다.
후속연구
- 즉, 농산물품질관리원에서 특대과로 구분한 3L(375g 이상)의 과실을 생산하고자 하는 국내 ‘후지’/M.9 사과나무 재배자들은 5∼6월경 오후 평균 잎의 수분포텐셜이 –1.80MPa 이하로 내려가지 않도록 토양 및 식물체의 수분 관리를 철저히 해야 할 것으로 생각되었다.
- 한편, 본 시험에서 5∼6월경에 1주일 동안의 총 강우량이 15∼20mm 정도 있을 경우 2∼3일 간격으로 일몰 후 3∼4시간 정도 관수하면 무처리구의 오후 수분포텐셜은 사과나무 잎 한계 수분포텐셜인 –1.80MPa를 넘지 않았지만, 5∼6월경에 1주일 동안 강우가 거의 없을 경우에 동일하게 관수하면 무처리구의 오후 수분포텐셜이 –2.00MPa까지 감소되었던 결과(Fig.1 and Table 2)를 미루어 보아, 향후 5∼6월 한발기에 ‘후지’/M.9 사과나무가 수분스트레스를 받지 않을 수 있는 관수방법(관수시점, 관수시간, 관수량 등)이 연구되어야 한다고 생각되었다.
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