[논문]생육도일(GDDs)에 따른 '춘광' 봄배추의 적정 재배 작기 예측

위승환; 송은영; 오순자; 손인창; 이상규; 이희주; 문보흠; 조영열

doi:10.5532/kjafm.2018.20.2.175

생육도일(GDDs)에 따른 '춘광' 봄배추의 적정 재배 작기 예측
Estimation of Optimum Period for Spring Cultivation of 'Chunkwang' Chinese Cabbage Based on Growing Degree Days in Korea 원문보기

한국농림기상학회지 = Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology, v.20 no.2, 2018년, pp.175 - 182

위승환 (국립원예특작과학원 온난화대응농업연구소) , 송은영 (국립원예특작과학원 온난화대응농업연구소) , 오순자 (국립원예특작과학원 온난화대응농업연구소) , 손인창 (국립원예특작과학원 기획조정과) , 이상규 (국립농업과학원 스마트팜개발과) , 이희주 (국립원예특작과학원 채소과) , 문보흠 (국립원예특작과학원 채소과) , 조영열 (제주대학교 원예환경전공)

초록
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본 연구는 기온에 따른 봄배추 '춘광'의 재배 적기를 밝혀 농가에 적정 재배시기를 제공하기 위해서 수행되었다. 기온이 외기보다 $6^{\circ}C$까지 단계적으로 상승하도록 설계된 온도구배 터널을 3개의 구역(외기+$2^{\circ}C$, A; 외기+$4^{\circ}C$, B; 외기+$6^{\circ}C$, C)으로 나눈 후 작기(2017.3.6., 1차; 3.20., 2차; 4.3., 3차)에 걸쳐 정식하였다. 재배기간 동안의 생육도일(growing degree days, GDDs)은 1차 A, 1차 B, 2차 A, 1차 C, 2차 B, 3차 A, 2차 C, 3차 B, 3차 C 순으로 높았다. 구중은 1차 B, 1차 C, 2차 A 처리구에서 높게 나타나 처리간 높은 유의적 차이를 보였으나 생태적인 특성(엽수, 엽면적, 최대엽의 엽장 및 엽폭 등)은 차이가 없었다. 다만, 생육초기 $13^{\circ}C$ 이하의 저온에 감응하였던 결과로 1차 A 처리구에서 5.5%의 추대현상이 발생하였다. 또한 2차 C, 3차 A, B, 및 C 처리구에서 기온이 높아짐에 따라 각각 11.0, 5.5, 33.3, 및 44.4%의 속썩음 현상이 발생하였다. GDDs에 따른 배추 구중은 587 GDDs까지 증가하다 729 GDDs 이후에는 오히려 감소하였다. GDDs에 따른 배추 수량과 적정 재배시기 예측식에서 최대 기대수량은 정식 후 64일 기준 GDDs가 601일 때 16.3MT/10a이었다. 최대 수량의 95%(약 15.5MT/10a) 이상을 재배 적기로 설정할 때 적정 범위는 478~724 GDDs로 산출되었다. 재배적기 예측식의 검증 결과, 봄배추 주산지인 진도, 해남, 나주, 서산, 평택의 GDDs는 각각 634, 619, 666, 652, 및 719이었고, 예측식에서 산출된 범위(478~724 GDDs)에 포함되었다. 결과적으로 봄배추의 재배 최적기는 예측식의 최대값인 수확기준 601 GDDs이며 적정 범위는 호냉성인 온도 특성을 감안하여 478~724 GDDs인 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Knowledge of the optimum cultivation period for Chinese cabbage would help growers especially in spring in Korea. Growth and yield of Chinese cabbage in a temperature gradient chamber was evaluated for the growing periods of 64 days from three set of transplanting dates including March 6, March 20, and April 3 in 2017. Air temperature in the chamber was elevated step-by-step, by $2^{\circ}C$ above the ambient temperature. This increment was divided into three phases; i.e. low (ambient+$2^{\circ}C$, A), medium (ambient+$4^{\circ}C$, B), and high temperature (ambient+$6^{\circ}C$, C). The fresh weight of Chinese cabbage was greater under B and C conditions in the first period and A in the second period, which indicated that GDDs affected the fresh weight considerably. However, leaf growth (number, area, length, and width) did not differ by GDDs. Bolting appeared under A condition in the first period, which was caused by low temperature in the early growth stage. Soft rot was developed under C condition in the second period and all temperature conditions in the third period, which resulted from high temperature in the late stage. Fresh weight increased when GDDs ranged from 587 to 729. However, it decreased when GDDs > 729. The maximum expected yield (16.3 MT/10a) was attained for the growing period of 64 days from transplanting date during which GDDs reached 601. The GDDs for optimum cultivation ranged from 478-724 under which the yield was about 95% (15.5 MT/10a) of maximum fresh weight. Such an optimum condition for GDDs was validated at five main cultivation regions including Jindo, Haenam, Naju, Seosan, and Pyeongtaek in Korea. In these regions, GDDs ranged from 619-719. This suggested that the optimum GDDs for Chinese cabbage cultivation would range from 478-724, which would give the useful information to expect the cultivation periods for ensuring maximum yield.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구는 봄배추 ‘춘광’의 기온에 대한 영향을 구명하고 이를 활용하여 안정생산을 위한 적정 재배 작기를 예측하기 위하여 수행되었다.
본 연구는 기온에 따른 봄배추 ‘춘광’의 재배 적기를 밝혀 농가에 적정 재배시기를 제공하기 위해서 수행되었다.

제안 방법

배추의 수량과 생육기간 누적된 GDDs를 이용하여 재배적기 예측식을 개발하였다. EXCEL(2016, Microsoft, USA) 프로그램을 이용하였으며 최대수량의 95%까지를 재배적기로 설정하였다. 이를 검증하기 위하여 봄배추 주산지인 진도군, 해남군, 나주시, 서산시, 평택시의 작기와 GDD를 분석하여 비교하였다.
본 연구는 기온에 따른 봄배추 ‘춘광’의 재배 적기를 밝혀 농가에 적정 재배시기를 제공하기 위해서 수행되었다. 기온이 외기보다 6℃까지 단계적으로 상승하도록 설계된 온도구배 터널을 3개의 구역(외기+2℃, A; 외기+4℃, B; 외기+6℃, C)으로 나눈 후 작기(2017.3.6., 1차; 3.20., 2차; 4.3., 3차)에 걸쳐 정식하였다. 재배기간 동안의 생육도일(growing degree days, GDDs)은 1차 A, 1차 B, 2차 A, 1차 C, 2차 B, 3차 A, 2차 C, 3차 B, 3차 C 순으로 높았다.
온도 편차에 따라 총 3개의 구역(외기+2℃, A; 외기+4℃, B; 외기+6℃, C)으로 구분하여 배추를 재배하였다. 또한 기온에 대한 영향 외에 작기에 따른 광 영향을 분석하기 위하여 일사량과 일조시간을 조사하였다(Fig. 2).
배추의 수량은 단위면적당 구중과 생리장해(추대, 속썩음) 등을 반영한 상품율을 적용하여 산출하였다. 또한 작물에 대한 기온의 영향을 분석하기 위하여 생육도일(Growing degree days, GDDs) 활용하였다. GDDs는 일 최고온도, 일 최저온도 및 배추의 기본온도를 조합하여 산출하였으며 계산식은 아래와 같다.
내로 유지되는 챔버에서 원예용상토를 충전한 72공 플러그트레이에 1셀당 1립씩 ‘춘광’ 종자(사카다코리아)를 파종하여 육묘하였다. 배추는 총 3차례 파종(2017년2월6일, 2월20일 및 3월6일) 하여 28일간 육묘 후 2주 간격으로 정식(3월6일, 3월 20, 4월3일)하여 재배하였다. 이에 따라 3 수준 작기와 3 수준 온도 편차에 의하여 1차 A(3월6일 정식, 외기+2℃), 1차 B(3월6일 정식, 외기+4℃), 1차 C(3월6일 정식, 외기+6℃), 2차 A(3월20일 정식, 외기+2℃), 2차 B(3월20일 정식, 외기+4℃), 2차 C(3월20일 정식, 외기+6℃), 3차 A(4월3일 정식, 외기+2℃), 3차 B(4월3일 정식, 외기+4℃), 3차 C(4월3일 정식, 외기+6℃)등으로 총 9가지 처리구에서 실험이 수행되었다.
배추의 수량과 생육기간 누적된 GDDs를 이용하여 재배적기 예측식을 개발하였다. EXCEL(2016, Microsoft, USA) 프로그램을 이용하였으며 최대수량의 95%까지를 재배적기로 설정하였다.
)에 배추를 수확하여 구중, 엽수, 최대엽 엽장 및 엽폭, 엽면적과 추대 및 속썩음 현상을 조사하였다. 배추의 수량은 단위면적당 구중과 생리장해(추대, 속썩음) 등을 반영한 상품율을 적용하여 산출하였다. 또한 작물에 대한 기온의 영향을 분석하기 위하여 생육도일(Growing degree days, GDDs) 활용하였다.
본 연구는 국립원예특작과학원 온난화대응농업연구소의 온도구배 터널에 정식시기를 달리하여 수행되었다. 온도구배 터널은 긴 터널 모양의 하우스로 정면은 개방되어 있으나 후방은 폐쇄된 형태의 시설이다.
작기와 기온에 따른 생육과 생리장해를 조사한 결과 온도 누적인 GDDs과 밀접한연관이 있다는 것을 확인할 수 있었으며 이를 이용하여 봄배추의 적정 재배작기를 예측할 수 있을 것으로 판단된다. 봄배추 적정 재배작기를 구명하기 위하여 수량과 GDDs와의 연관성을 분석하고 적정 재배작기 예측식을 산출하였다(Fig. 3). 적정 작기 예측식은 EXCEL을 이용하여 2차함수로 개발하였으며 결정계수는 0.
). 온도 편차에 따라 총 3개의 구역(외기+2℃, A; 외기+4℃, B; 외기+6℃, C)으로 구분하여 배추를 재배하였다. 또한 기온에 대한 영향 외에 작기에 따른 광 영향을 분석하기 위하여 일사량과 일조시간을 조사하였다(Fig.
이에 따라 3 수준 작기와 3 수준 온도 편차에 의하여 1차 A(3월6일 정식, 외기+2℃), 1차 B(3월6일 정식, 외기+4℃), 1차 C(3월6일 정식, 외기+6℃), 2차 A(3월20일 정식, 외기+2℃), 2차 B(3월20일 정식, 외기+4℃), 2차 C(3월20일 정식, 외기+6℃), 3차 A(4월3일 정식, 외기+2℃), 3차 B(4월3일 정식, 외기+4℃), 3차 C(4월3일 정식, 외기+6℃)등으로 총 9가지 처리구에서 실험이 수행되었다. 온도구배 터널에 60x40cm 간격으로 정식하였으며, 점적관수 하였다. 정식 후 배추 표준재배법(Park and Kim, 2013)에 준하여 관리하였으며, 재배기간 중 추가 시비는 하지 않았다.
EXCEL(2016, Microsoft, USA) 프로그램을 이용하였으며 최대수량의 95%까지를 재배적기로 설정하였다. 이를 검증하기 위하여 봄배추 주산지인 진도군, 해남군, 나주시, 서산시, 평택시의 작기와 GDD를 분석하여 비교하였다. 각 지역별 작기는 진도 3월 중순∼5월 말, 해남 3월 말∼5월 말, 나주 4월 초∼6월 초, 서산 4월 초∼6월 초, 평택 4월 말∼6월 중순이었다.
배추는 총 3차례 파종(2017년2월6일, 2월20일 및 3월6일) 하여 28일간 육묘 후 2주 간격으로 정식(3월6일, 3월 20, 4월3일)하여 재배하였다. 이에 따라 3 수준 작기와 3 수준 온도 편차에 의하여 1차 A(3월6일 정식, 외기+2℃), 1차 B(3월6일 정식, 외기+4℃), 1차 C(3월6일 정식, 외기+6℃), 2차 A(3월20일 정식, 외기+2℃), 2차 B(3월20일 정식, 외기+4℃), 2차 C(3월20일 정식, 외기+6℃), 3차 A(4월3일 정식, 외기+2℃), 3차 B(4월3일 정식, 외기+4℃), 3차 C(4월3일 정식, 외기+6℃)등으로 총 9가지 처리구에서 실험이 수행되었다. 온도구배 터널에 60x40cm 간격으로 정식하였으며, 점적관수 하였다.
재배 기간은 해남⋅나주⋅서산은 64일, 진도가 76일, 평택은 50일로 설정하여 조사하였으며 GDDs는 진도, 해남, 나주, 서산, 평택이 각각 634, 619, 666, 652, 719이었다.
3). 적정 작기 예측식은 EXCEL을 이용하여 2차함수로 개발하였으며 결정계수는 0.79이었다. 최대 기대수량은 GDDs가 601일 때 16.
정식 후 64일(각각 2017.5.8., 5.22., 6.5.)에 배추를 수확하여 구중, 엽수, 최대엽 엽장 및 엽폭, 엽면적과 추대 및 속썩음 현상을 조사하였다. 배추의 수량은 단위면적당 구중과 생리장해(추대, 속썩음) 등을 반영한 상품율을 적용하여 산출하였다.
주야간 온도 23/18℃(12/12h), 습도 40∼60%, 광량 900μmol⋅m-2⋅s-1 내로 유지되는 챔버에서 원예용상토를 충전한 72공 플러그트레이에 1셀당 1립씩 ‘춘광’ 종자(사카다코리아)를 파종하여 육묘하였다.

대상 데이터

주산지의 기상 자료는 2013∼2015년 기상청 자료를 이용하였다.

데이터처리

데이터 분석을 위하여 통계 패키지(3.0.3, R Foundation)를 이용하였으며, 투키HSD검정(Tukey’s honestly significant difference test, p<0.05)으로 평균치 간의 차이에 대한 유의성을 검정하였다.
05)으로 평균치 간의 차이에 대한 유의성을 검정하였다. 또한 EXCEL(2016, Microsoft, USA)을 이용하여 회귀관계를 분석하였다.

성능/효과

각 작기와 온도차에 의한 GDDs는 1차 A, 1차 B, 2차 A, 1차 C, 2차 B, 3차 A, 2차 C, 3차 B, 및 3차 C 순으로 높았으며 총 일사량과 평균 일조시간은 1차, 2차, 3차 순으로 높았다(Table 1). GDDs를 분석한 결과, 정식일이 늦을수록 그리고 구역별 온도차에 의해서 GDD는 높아지는 경향을 보였으나 구역별 온도차에 의해서 1차 C는 2차 A보다 2차 C는 3차 A보다 높은 값을 보였다.
각 작기와 온도차에 의한 GDDs는 1차 A, 1차 B, 2차 A, 1차 C, 2차 B, 3차 A, 2차 C, 3차 B, 및 3차 C 순으로 높았으며 총 일사량과 평균 일조시간은 1차, 2차, 3차 순으로 높았다(Table 1). GDDs를 분석한 결과, 정식일이 늦을수록 그리고 구역별 온도차에 의해서 GDD는 높아지는 경향을 보였으나 구역별 온도차에 의해서 1차 C는 2차 A보다 2차 C는 3차 A보다 높은 값을 보였다.
재배적기 예측식의 검증 결과, 봄배추 주산지인 진도, 해남, 나주, 서산, 평택의 GDDs는 각각 634, 619, 666, 652, 및 719이었고, 예측식에서 산출된 범위(478∼724 GDDs)에 포함되었다. 결과적으로 봄배추의 재배 최적기는 예측식의 최대값인 수확기준 601 GDDs이며 적정 범위는 호냉성인 온도 특성을 감안하여 478∼724 GDDs인 것으로 판단된다.
광환경에 따른 배추의 생육을 분석하기 위하여 GDDs가 유사하고 작기가 다른 1차 C와 2차 A, 2차 C, 3차 A의 구중을 비교한 결과 누적 일사량과 평균일조시간이 증가했음에도 구중과 잎의 특성은 차이를 보이지 않았다. 이는 배추의 광포화점이 40klux로 낮으며 재배기간 동안의 광환경이 광요구를 충족함으로써 차이가 나타나지 않은 것으로 보인다.
재배기간 동안의 생육도일(growing degree days, GDDs)은 1차 A, 1차 B, 2차 A, 1차 C, 2차 B, 3차 A, 2차 C, 3차 B, 3차 C 순으로 높았다. 구중은 1차 B, 1차 C, 2차 A 처리구에서 높게 나타나 처리간 높은 유의적 차이를 보였으나 생태적인 특성(엽수, 엽면적, 최대엽의 엽장 및 엽폭 등)은 차이가 없었다. 다만, 생육초기 13℃ 이하의 저온에 감응하였던 결과로 1차 A 처리구에서 5.
작기와 기온에 따른 생육을 조사한 결과 다음과 같았다(Table 2). 구중은 작기 및 온도구별 고도의 유의성을 보였으나 잎의 생태적 특성(엽수, 엽면적, 최대엽의 엽장, 최대엽의 엽폭 등)에는 유의성이 없었다. 구중은 1차 정식 B와 C, 2차 정식 A 구획에서 가장 높았다.
재배 기간은 해남⋅나주⋅서산은 64일, 진도가 76일, 평택은 50일로 설정하여 조사하였으며 GDDs는 진도, 해남, 나주, 서산, 평택이 각각 634, 619, 666, 652, 719이었다. 비교 결과 실험구에서 수량이 좋았던 실험구의 GDDs와 각 주산지 재배기간 동안의 GDDs가 근사하였으며 예측식의 최대값의 95%를 나타내는 구간 내에 포함되었다. 이로 보아 봄배추의 적정 작형은 478∼724 GDDs 범위인 것으로 판단되었다.
, 3차)에 걸쳐 정식하였다. 재배기간 동안의 생육도일(growing degree days, GDDs)은 1차 A, 1차 B, 2차 A, 1차 C, 2차 B, 3차 A, 2차 C, 3차 B, 3차 C 순으로 높았다. 구중은 1차 B, 1차 C, 2차 A 처리구에서 높게 나타나 처리간 높은 유의적 차이를 보였으나 생태적인 특성(엽수, 엽면적, 최대엽의 엽장 및 엽폭 등)은 차이가 없었다.
5MT/10a) 이상을 재배 적기로 설정할 때 적정 범위는 478∼724 GDDs로 산출되었다. 재배적기 예측식의 검증 결과, 봄배추 주산지인 진도, 해남, 나주, 서산, 평택의 GDDs는 각각 634, 619, 666, 652, 및 719이었고, 예측식에서 산출된 범위(478∼724 GDDs)에 포함되었다. 결과적으로 봄배추의 재배 최적기는 예측식의 최대값인 수확기준 601 GDDs이며 적정 범위는 호냉성인 온도 특성을 감안하여 478∼724 GDDs인 것으로 판단된다.
79이었다. 최대 기대수량은 GDDs가 601일 때 16.3MT/10a가 되는 것으로 산출되었으며 GDD가 이보다 높거나 낮을 경우 수량이 떨어졌다. 최대 수량의 95%인 15.
최대 수량의 95%(약 15.5MT/10a) 이상을 재배 적기로 설정할 때 적정 범위는 478∼724 GDDs로 산출되었다.

후속연구

작기와 기온에 따른 생육과 생리장해를 조사한 결과 온도 누적인 GDDs과 밀접한연관이 있다는 것을 확인할 수 있었으며 이를 이용하여 봄배추의 적정 재배작기를 예측할 수 있을 것으로 판단된다. 봄배추 적정 재배작기를 구명하기 위하여 수량과 GDDs와의 연관성을 분석하고 적정 재배작기 예측식을 산출하였다(Fig.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	생육도일은 어디에 활용되고 있는가?	작물에 대한 기온의 영향을 분석하기 위하여 열단위, 열시간 등 많은 방법이 제시되어 활용되고 있으며 그중 열단위를 이용한 생육도일(Growing degree days, GDDs)이 많이 사용되고 있다. 생육도일은 일 최대기온과 최저기온, 작물기본온도를 조합하여 계산하며 이를 이용하여 과수의 개화시기 예측, 옥수수의 수정시기 예측, 사료작물의 수확시기 예측 등에 활용되고 있다(Gilmore and Rogers, 1958; Mcmaster and Wihelm, 1997; Miller et al., 2001; Lee et al.
	배추가 고온에 노출되었을 때 나타나는 증상은?	또한 생육후기인 결구기에서는 고온에 의한 생리장해가 한계요인이 된다. 배추가 고온에 노출되었을 때 석회결핍증상이 나타나며 이로 인해 속썩음 현상이나 잎 가장자리마름 현상이 나타나 상품율을 떨어트리며(Hwang et al., 2003), 생육 저하 및 광합성능 저하 등이 일어나 재배에 어려움을 준다(Lee et al., 2009; Oh et al.
	본 연구에서 봄배추의 적정 재배 작기를 예측하려 한 이유는?	현재 안정적인 생산을 위하여 지역과 재배작물에 따라서 적정작기가 제시되고 있다. 봄배추의 경우 권역별로 적정 작기가 제시되고 있으나 이는 품종이나 지역별 기후 등이 고려되지 않았다. 또한 봄배추의 경우 주로 ‘춘광’ 품종이 많이 이용되고 있으나 온도에 의한 생육 및 생리에 대해서는 보고되지 않았다. 따라서 본 연구는 봄배추 ‘춘광’의 기온에 대한 영향을 구명하고 이를 활용하여 안정생산을 위한 적정 재배 작기를 예측하기 위하여 수행되었다.

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Park, S. H., and J. K. Kim, 2013: Cabbage. Rural Development Administration 128, 46pp.
Son, I. C., K. H. Moon, E. Y. Song, S. J. Oh, H. H. Seo, Y. E. Moon, and J. Y. Yang, 2015: Effects of differentiated temperature based on growing season temperature on growth and physiological response in Chinese cabbage 'Chunkwang'. Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology 17, 254-260. (in Korean with English abstract)

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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