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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 단양지역 아로니아 재배와 관련하여 단양지역의 기상·기후학적 특성을 조사하고, 아로니아 품질 향상을 위해 과실 특성과 기상 요소와의 관계를 정량적으로 조사·분석하는 것이다.
- 본 연구에서는 기상·기후 인자와 아로니아의 생육 특성 간 회귀 분석을 위해 Fig. 1과 같이 단양지역 내 고도가 다른 아로니아 재배지 4소를 표본 지점으로 하여 조사하고자 한다.
- 본 연구의 목적은 단양지역 아로니아 재배 관련 기상·기후학적 인자와 아로니아 품질 향상을 위한 과실 특성과의 관계를 정량적으로 조사·분석하는 것이다.
제안 방법
- Table 1을 이용하여 단양군 기상·기후 인자와 아로니아 외적 및 품질 특성간 상관관계를 분석하였다.
- 이를 위해 단양지역 내 고도가 다른 아로니아 표본 재배농가 4소를 중심으로 조사 시기는 2016년 5-8월까지, 조사 항목 중 과실은 과립중, 10립중, 종경, 횡경, 당도, 경도, 산도, 색차값, 안토시아닌과 총 폴리페놀 성분 등을, 기상은 기상청의 일평균 기상· 기후 또는 직접 측정한 기온, 강수량, 일사량, 상대습도, 풍향, 풍속 등의 자료를, 토양은 조사 당일의 지중상대습도, 지중온도, 지중 pH를 조사하였다. 그리고 아로니아 재배 노지에서 비가림과 차광막의 설치 유무에 따른 아로니아 과실 특성을 분석하기 위해 포본 재배농가 중 3소에 대해 비가림은 상시 설치를, 그리고 차광막은 하루 중 아로니아 생육 정지기온인 30℃ 이상일 때만 설치하는 것으로 하였다. 참고로 아로니아 과실의 시료 추출은 표본 재배지에서 1차로 14곳을 지정하여 추출하였고, 여기서 과실 14개를 추출하여 각 과실 당 함량을 3번씩 추출하여 총 42회의 성분 분석을 진행하였다.
- 조사 항목은 과실, 기상, 토양 항목으로 과실 은 과립중, 10립중, 종경, 횡경, 당도, 경도, 산도, 색차값, 안토시아닌과 총폴리페놀 성분 등을 조사한다. 기상은 기상청의 일평균 기상자료 및 직접관측을 통해 기온, 강수량, 일사량, 상대습도, 풍향, 풍속 등의 데이터를 수집하여 재배지의 기상과 생육상태를 검토한다. 또한 단양지역의 기상·기후 시계열 분석을 위해 기상청의 1986-2015년 및 2011-2015년의 기후자료를 사용한다.
- 단양지역 아로니아 재배지의 기상·기후학적 특성 분석 결과, 단양지역의 최근 최고기온, 누적강수량, 상대습도, 일조시간, 일교차 등의 기상·기후 요소가 아로니아 재배 품질 향상을 위한 기상 및 기후학적 특성 493 추출하여 각 과실당 함량을 3번씩 추출하여 총 42회의 성분 분석을 진행하였다.
- 시료의 추출은 표본 재배지에서 무작위로 14곳을 지정하여 1차 추출하고, 여기서 유사한 아로니아 과실 14개를 추출하여 각 과실당 함량을 3번씩 추출하여 총 42회의 실험을 진행한다. 생과 5g에 99.
- 안토시아닌 함량 측정은 추출액 0.5 mL에 0.025 M KCl (pH 1.0) 용액 4.5 mL와 0.4 M CH3COONa (pH 4.5) 4.5 mL를 각각 첨가한 후 520 nm와 700 nm에서 흡광도를 측정하였다. 총 안토시아닌 함량은 다음 식으로 나타낸다.
- 이를 위해 단양지역 내 고도가 다른 아로니아 표본 재배농가 4소를 중심으로 조사 시기는 2016년 5-8월까지, 조사 항목 중 과실은 과립중, 10립중, 종경, 횡경, 당도, 경도, 산도, 색차값, 안토시아닌과 총 폴리페놀 성분 등을, 기상은 기상청의 일평균 기상· 기후 또는 직접 측정한 기온, 강수량, 일사량, 상대습도, 풍향, 풍속 등의 자료를, 토양은 조사 당일의 지중상대습도, 지중온도, 지중 pH를 조사하였다.
- 조사 시기는 2016년 5-8월까지이며, 생육 시기는 개화기, 착과기, 착색기, 변색기, 수확기로 나누어 조사를 실시한다. 이때 생육 시기는 표본 재배 농가의 재배일지 및 현지 조사로부터 적산온도를 근거로 구분한다.
- 이때 생육 시기는 표본 재배 농가의 재배일지 및 현지 조사로부터 적산온도를 근거로 구분한다. 조사 항목은 과실, 기상, 토양 항목으로 과실 은 과립중, 10립중, 종경, 횡경, 당도, 경도, 산도, 색차값, 안토시아닌과 총폴리페놀 성분 등을 조사한다. 기상은 기상청의 일평균 기상자료 및 직접관측을 통해 기온, 강수량, 일사량, 상대습도, 풍향, 풍속 등의 데이터를 수집하여 재배지의 기상과 생육상태를 검토한다.
- 또한 문자서비스를 통해 표본 재배 농가에 날씨 및 병충해 등의 정보 자료가 제공된다. 참고로 단양지역 아로니아 과실 성분 비교를 위해 대조군으로 수확기에 한해 몇 곳을 조사하여 비교한다.
- 그리고 아로니아 재배 노지에서 비가림과 차광막의 설치 유무에 따른 아로니아 과실 특성을 분석하기 위해 포본 재배농가 중 3소에 대해 비가림은 상시 설치를, 그리고 차광막은 하루 중 아로니아 생육 정지기온인 30℃ 이상일 때만 설치하는 것으로 하였다. 참고로 아로니아 과실의 시료 추출은 표본 재배지에서 1차로 14곳을 지정하여 추출하였고, 여기서 과실 14개를 추출하여 각 과실 당 함량을 3번씩 추출하여 총 42회의 성분 분석을 진행하였다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다.
- 표본 재배 농가의 조사결과 아로니아 생산성 저해 기상요소 중의 하나가 노지에서 누적 강수량이 증가 할수록 아로니아 과실의 당도가 떨어질 수 있다고 판단되었기 때문에 이를 검증하기 위하여 노지 재배, 비가림 재배, 해가림 재배를 시도하여 당도와 안토시 아닌, 폴리페놀 성분 등을 직접 조사하여 분석하였다. Table 3은 2016년 아로니아 표본 재배 농가중 비가림과 해가림이 동시에 설치된 세 농가에 대해 분석 한 평균 과실 특성을 나타낸 것이다.
대상 데이터
- 또한 단양지역의 기상·기후 시계열 분석을 위해 기상청의 1986-2015년 및 2011-2015년의 기후자료를 사용한다.
데이터처리
- 따라서 단양군 기상·기후 인자와 아로니아 외적 및 품질 특성간 상관관계 분석에서 상관이 0.9 이상 높고 유의미한 자료에 대해 회귀 분석을 실시하였고 관련 회귀식을 Fig. 9와 Table 2에 제시하였다.
- 당도의 경우에서도 노지보다는 비가림을 할 경우가 더 증가하는 것으로 나타났다. 표본 세 농가의 비가림과 해가림 유무에 따른 아로니아 당도에 대한 통계 분석을 위해 각 농가의 측정 당도를 이용하여 대응 표본 t검정을 하였고, 그 평균 결과를 Table 4에 나타내었다. 아로니아 재배 농가의 노지에 비가림을 할 경우 당도가 14.
- 한편, 상기 제시된 Table 3과 4를 근거로 아로니아의 당도와 안토시아닌 성분의 관계를 확인하기 위해 노지를 중심으로 상관계수와 회귀 분석을 시도하였다. 이들 사이의 선형 및 비선형 회귀분석 결과는 Fig.
성능/효과
- 월 최저기온도 2014년에서 2016년으로 갈수록 증가하는 추세를 나타내었으며, 7월과 8월이 매우 유사하게 약 18℃ 내외를 유지하였다. 결과적으로 단양 지역은 월교차(월 최고기온-월 최저기온)가 비슷한 지역으로 이는 아로니아 과일 특성 유지에 유리함을 알 수 있다. 상대습도의 경우 아로니아 결실기인 7월 과 8월을 살펴보면 2014에는 7월보다 8월이, 2016년에는 8월보다 7월이 높게 나타났으나 큰 차이가 없는 것으로 나타났다.
- 결과적으로 단양지역은 산악 내륙 지역이면서 분지 지형이라 일교차가 크고, 생육하기에 적합한 최적 기온을 유지하였으며, 생육기와 수확기엔 각각 누적 일사량과 일조시간이 증가하였고, 주변에 강과 하천이 있는 관계로 적절한 수분을 공급받을 수 있다는 장점과 함께 토양 지질이 석회암 지대로 중성이나 염기성으로 토양의 영양분이 많기 때문에 품질 좋은 아로니아 과실 재배에 적합한 것으로 조사되었다.
- 6°Brix 증가하였지만 해가림의 경우는 노지 재배나 큰 차이가 없었다. 결과적으로 아로니아 변색기 이후 당도와 안토시안 성분은 강수량에 의한 수분 함량이 적을수록 또는 비가림을 할수록 높아지는 것으로 나타났다.
- 결과적으로 아로니아 변색기(또는 착색기) 이후 당도는 강수량에 의한 수분 함량이 적을수록, 또는 비가림을 할수록 높아진다고 할 수 있다. 한편, 아로니아 10립중의 무게와 함께 높은 당도와 안토시아닌 함량을 유지하기 위해서는 일최고기온이 높아 일토양 온도를 높이고 이로 인해 일교차가 커지며, 상대습도는 낮지만 적절한 누적강수량(또는 관수)이 제공되어야 하는 것으로 조사되었다(Fig.
- 단양군 아로니아 재배의 평균 10립중 무게는 수확시기로 갈수록 증가하였으며 수확시기에 약 11.8 g으로 나타났고, 당도는 14-17°Brix로 수박보다 높게 나타났으며, 생과 5g당 안토시아닌 함량과 폴리페놀 함량은 5-8 mgC3G/5 g, 45-75 mgGAE/5 g으로 나타났다.
- 단양지역 기상·기후 인자와 아로니아 과실의 외적 및 품질 특성의 상관 및 회귀 분석 결과, 이들 간의 상관계수가 0.9 이상으로 높았고, 아로니아 품질과 생산량을 기상·기후 요소 만으로 예측 가능한 것으로 기대되었다.
- 단양지역 아로니아 재배지의 기상·기후학적 특성 분석 결과, 단양지역의 최근 최고기온, 누적강수량, 상대습도, 일조시간, 일교차 등의 기상·기후 요소가 아로니아 재배 적지뿐만 아니라 일정한 특성 유지 및 생산량에 긍정적인 영향을 주었다고 판단된다.
- 단양지역에서 지난 30년(1986-2015년) 기후관련 연평균 최고기온, 평균기온, 최저기온은 전체적으로 증가하는 추세를 나타내었는데, Fig. 3과 같이 1986- 2015년에 대한 5년 이동평균 하였을 경우 30년간 기온 변화율을 추정하면 각각 0.2, 0.3, 0.3℃로 증가하였다. 그리고 이들 5년 이동평균의 기온은 지난 30년 간 대략 두 번의 주기를 가지므로 2016년 이후에는 증가할 것으로 예상된다.
- 단양지역의 월별 평균기온은 지난 5년 중 최고값은 24.5℃, 최저 값은 −7.1℃로 나타났으며, 아로니아 생육시기인 4-8 월 중, 만개기 및 착과기인 5월과 수확기인 8월의 평균기온이 최근 2년간 증가하는 추세를 나타내었다.
- 8 g으로 나타났고, 당도는 14-17°Brix로 수박보다 높게 나타났으며, 생과 5g당 안토시아닌 함량과 폴리페놀 함량은 5-8 mgC3G/5 g, 45-75 mgGAE/5 g으로 나타났다. 대체로 안토시아닌 함량이 낮을 때 폴리페놀 함량은 높아 떫은 맛을 내는 것으로 나타났다.
- 아로니아 수확시기가 8월 초임을 고려하면 수확기 직전에 강수에 의한 수분 공급이 용이함을 알 수 있다. 동시에 일조 시간의 경우는 2014년에 비해 2015년과 2016년에 수확시기인 7월에서 8월로 갈수록 증가하고 있음을 알 수 있고, 이는 아로니아 생산량과도 비례한다는 것을 추정할 수 있다.
- 하지만 풍속의 경우는 꾸준히 증가 추세에 있고, 4월과 5월의 강풍이 개화기 및 만개기 때 낙화현상에 영향 을 줄 것으로 조사되었다. 봄철과 여름철의 최고기온 평균은 각각 17.4℃와 28.6℃로 과수 생육 온도인 15-30℃를 나타내었으며, 최근 30년간의 7일 이동평균기온의 변화에서도 증가 추세와 함께 아로니아 착과기결실기인 5-8월에 더 높게 나타났고, 기온의 월 교차(월 최고기온-월 최저기온)도 비슷하게 나타났다. 연누적 강수량은 최근 5년간 평균 1352.
- Table 1을 이용하여 단양군 기상·기후 인자와 아로니아 외적 및 품질 특성간 상관관계를 분석하였다. 상관분석 결과, 과중은 일평균기온과 일최고기온, 일토양온도와 상관계수 0.9 이상으로 유의하였고, 십립중은 일평균기온, 일최고기온, 일토양온도와, 종경은 생육최고기온, 일평균기온, 일최저기온과, 횡경은 적산온도, 누적강수량, 누적일교차, 일평균기온, 일최고기온, 일토양온도와, 색차값은 생육최고기온, 경도는 일평균기온, 일최고기온, 일토양온도와, 당도는 토양 pH와, 안토시아닌은 누적강수량, 일상대습도, 총 폴리페놀은 일교차, 일토양습도와 각각 5% 유의수준 내에서 0.9 이상으로 높은 상관을 나타내었다. 따라서 단양군 기상·기후 인자와 아로니아 외적 및 품질 특성간 상관관계 분석에서 상관이 0.
- Table 3은 2016년 아로니아 표본 재배 농가중 비가림과 해가림이 동시에 설치된 세 농가에 대해 분석 한 평균 과실 특성을 나타낸 것이다. 수확기로 갈수록 토양온도가 증가함에 따라 토양습도는 감소하였으며, 그에 따라 평균 당도와 안토시아닌 성분은 증가하였고, 총 페놀 성분은 감소하였다는 것을 알 수 있다. 이때 평균 안토시아닌 성분은 변색기 이후 큰 변화가 없었지만 수확기로 갈수록 총 페놀의 성분 변화폭이 큰 것으로 나타났다.
- Table 2에서 과중은 일평균기온과 일최고기온, 경도 중에서 다중공선성을 고려하면 경도가 95% 신뢰 수준에서 고려되었으나 기상인자와의 회귀식에서는 일최고기온이 유의하였다. 십립중은 일평균기온, 일최고기온, 일토양온도, 과중, 횡경, 경도, 안토시아닌 중 일최고기온 또는 일토양온도가, 종경은 일최고기온, 일평균기온, 일최저기온, 색차값 중 일최고기온이, 횡경은 적산온도, 누적강수량, 누적일교차, 일평균기온, 일최고기온, 일토양온도, 10립중, 경도, 안터시아닌 중 누적일교차가, 색차값은 생육최고기온, 종경 중 종경과 생육최고기온이, 경도는 일평균기온, 일최고기 온, 일토양온도, 과종, 횡경, 안토시아닌 중 과중과 일토양온도가, 당도는 일토양 pH가, 안토시아닌은 누적강수량, 일상대습도, 10립중, 횡경, 경도 중 횡경과 누적강수량이, 총폴리페놀은 일교차, 일토양습도 중 일토양습도가 유의하였으며, 안토시아닌의 기상인자를 제외한 이들 결정계수(R2)가 모두 0.9 이상으로 높은 설명력을 나타내었다.
- 아로니아 재배 농가의 노지에 비가림을 할 경우 당도가 14.6°Brix에서 15.2°Brix로 약 0.6°Brix 증가하는 것으로 나타났는데, 이는 대응 표본 t검정 결과 유의미한 것으로 나타났다.
- 9 이상으로 높았고, 아로니아 품질과 생산량을 기상·기후 요소 만으로 예측 가능한 것으로 기대되었다. 아로니아의 과중은 일평균기온과 일최고기온, 일토양온도, 10립중은 일평균기온, 일최고기온, 일토양온도, 종경은 생육최고기온, 일평균기온, 일최저기온, 횡경은적산온도, 누적강수량, 누적일교 차, 일평균기온, 일최고기온, 일토양온도, 색차값은 생육최고기온, 경도는 평균기온, 최고기온, 토양온도, 당도는 토양 pH, 안토시아닌은 누적강수량, 일상대습도, 총 페놀은 일교차, 일토양습도와 유의미한 관계로 0.9 이상의 높은 상관을 나타내었다.
- 2011년의 누적강수량은 제 5호 태풍 메아리와 제9호 태풍 무이파의 영향으로 높았던 것으로 판단되지만 그 이후 여름철의 강수량 은 꾸준히 감소하는 경향을 나타내었다. 월별 누적강수량의 경우에서도 아로니아 생육시기 중 수확기인 8월의 강수량이 2013년부터 감소하였으며, 특히 2015년의 경우 성장기인 3월5월 사이의 누적강수량이 평균 누적강수량 보다 많았고 수확기인 6-8월에는 이보다 적은 것으로 나타나 생산량에 직접적으로 영향을 주었을 것으로 판단된다. Fig.
- 수확기로 갈수록 토양온도가 증가함에 따라 토양습도는 감소하였으며, 그에 따라 평균 당도와 안토시아닌 성분은 증가하였고, 총 페놀 성분은 감소하였다는 것을 알 수 있다. 이때 평균 안토시아닌 성분은 변색기 이후 큰 변화가 없었지만 수확기로 갈수록 총 페놀의 성분 변화폭이 큰 것으로 나타났다. 따라서 아로니아 과실의 변색기 이후에는 관수를 실시하는 것보다는 충분한 일사를 통해 아로니아 생산량 및 품질 증대를 하는 것이 중요하다는 것을 알 수 있다.
- 6은 단양지역 아로니아 개화기 및 만개기인 2011-2016년의 5월의 바람장미도를 나타낸 것이다. 풍계는 북서풍 및 남동풍이 주로 나타났고, 특히 2016년 5월의 경우에는 다른해에 비해 풍속이 강했으므로 낙화가 있었을 것으로 예상되었으며, 실제 농가 조사에서도 염려하였던 것으로 나타났다. Fig.
- 결과적으로 아로니아 변색기(또는 착색기) 이후 당도는 강수량에 의한 수분 함량이 적을수록, 또는 비가림을 할수록 높아진다고 할 수 있다. 한편, 아로니아 10립중의 무게와 함께 높은 당도와 안토시아닌 함량을 유지하기 위해서는 일최고기온이 높아 일토양 온도를 높이고 이로 인해 일교차가 커지며, 상대습도는 낮지만 적절한 누적강수량(또는 관수)이 제공되어야 하는 것으로 조사되었다(Fig. 9).
- 한편, 아로니아 표본 재배 농가의 비가림 및 해가림 통제 실험에서 과실 특성 분석 결과, 강수량이 많은 경우 당도와 안토시아닌 성분을 감소시키는 것으로 나타나 과일 변색기 이후에는 충분한 일사와 함께 비가림을 통해 아로니아 생산량 및 품질 증대를 유지하는 것이 중요하였다. 아로니아 평균 당도의 대응 표본 t검정 결과, 비가림의 경우 당도가 14.
후속연구
- 5c와 같이 단양지역 1986-2015 년 5년 이동평균의 연평균 풍속은 두 번의 주기와 함께 증가추세를 나타내었다. 차후 이러한 증가 추세에서 강풍이 유발될 경우에는 아로니아 생산량에 부정적 영향을 줄 것으로 판단된다.
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