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문제 정의
- 포도 비가림 시설은 강우를 방지하여 병을 물리적으로 방제하기 위한 효과적인 시설이지만, 여름철 비가림 내부의 온도 상승은 피할 수 없다(Kim 등, 2015). 따라서 본 시험을 통해 포도 비가림 시설에 차광도포제 처리시 온도감소 효과를 조사하여 포도 비가림 시설과 같은 밀폐되지 않은 시설에서의 적용 가능성을 검토하였다.
제안 방법
- 마찬가지로 ‘거봉’ 품종은 3m × 3m 간격으로 재식 된 1,640m2면적의 ‘거봉’ 포장 1 곳을 이용하였다. 차광도포제 농도 별 시험처리를 위해 시중에서 구입한 차광도포제 (Whiteshade, Ecofarm, Jeonju, Korea)를 이용하여 각 포도 재배시험포장(1,640m2)을 4 등분하여 차광도포제의 농도를 0, 15, 25, 35%로 조절하여 각각 분무 처리하였다. 차광도포제의 차광효과를 비교하기 위해 광합성 광량자속 밀도(PPFD, Photosynthesis Photon Flux Density) 를 측정하여 비교하였다(Spectrum technologies, quantum light sensor #366816, USA).
- 차광도포제의 희석 농도 별 차광 처리구 과실의 품질 특성을 비교하기 위해 가용성 고형물 함량, 적정산도는 다음과 같은 방법으로 수행하였다. 차광도포제 처리구별 무작위로 3 주의 포도나무로부터 주당 20개의 송이를 수확한 뒤 그 중 5개의 송이를 선택하여 과립을 각각 5 립씩 채취하고 거즈로 감싼 뒤 압착한 과즙으로 가용성 고형물 함량 (Total soluble solids, TSS) 및 적정산도(Titratable acidity, TA)를 측정하였다. 가용성 고형물 함량은 휴대용 굴절 당도 측정기(PAL-1, ATAGO, Japan) 를 이용하여 측정하였으며, 적정산도는 자동적정산도기(Titroline easy, Schott, Germany)를 사용하여 과즙 5ml에 증류수 20ml을 넣은 다음 0.
- PPFD는 광합성에 유효한 파장인 400 ~ 700nm의 영역대의 에너지의 시간 별 누적 값으로 식물생장에 필요한 광의 양을 비교하는데 사용되는 지표이다(McCree, 1966, 1972). 차광도포제 처리기간 중 8월 3일 ~ 8월 10일 사이의 맑은 날 오후 2시를 기준으로 비가림 밖의 PPFD를 측정하고, 동시에 각 차광 처리 별 비가림 아치 밑부분의 신초 유인덕시설에서 PPFD를 처리 별 10 반복 측정하여 비교하였다. 포도의 신초 위쪽 비가림 상부와 포도과실이 위치한 하부의 온도 차이를 비교하기 위해 온·습도계(Lascar, EL-USB 2, UK)를 비가림 아치 밑부분 신초유인 덕시설에 1곳 과방이 위치한 부분에 1곳, 총 2 부분에 설치하였으며, 차광도포제 처리구별로 2 지점에 설치하여 온도를 측정하였다.
- 차광도포제 농도 별 시험처리를 위해 시중에서 구입한 차광도포제 (Whiteshade, Ecofarm, Jeonju, Korea)를 이용하여 각 포도 재배시험포장(1,640m2)을 4 등분하여 차광도포제의 농도를 0, 15, 25, 35%로 조절하여 각각 분무 처리하였다. 차광도포제의 차광효과를 비교하기 위해 광합성 광량자속 밀도(PPFD, Photosynthesis Photon Flux Density) 를 측정하여 비교하였다(Spectrum technologies, quantum light sensor #366816, USA). PPFD는 광합성에 유효한 파장인 400 ~ 700nm의 영역대의 에너지의 시간 별 누적 값으로 식물생장에 필요한 광의 양을 비교하는데 사용되는 지표이다(McCree, 1966, 1972).
- 차광도포제의 희석 농도 별 차광 처리구 과실의 품질 특성을 비교하기 위해 가용성 고형물 함량, 적정산도는 다음과 같은 방법으로 수행하였다. 차광도포제 처리구별 무작위로 3 주의 포도나무로부터 주당 20개의 송이를 수확한 뒤 그 중 5개의 송이를 선택하여 과립을 각각 5 립씩 채취하고 거즈로 감싼 뒤 압착한 과즙으로 가용성 고형물 함량 (Total soluble solids, TSS) 및 적정산도(Titratable acidity, TA)를 측정하였다.
- 차광도포제 처리기간 중 8월 3일 ~ 8월 10일 사이의 맑은 날 오후 2시를 기준으로 비가림 밖의 PPFD를 측정하고, 동시에 각 차광 처리 별 비가림 아치 밑부분의 신초 유인덕시설에서 PPFD를 처리 별 10 반복 측정하여 비교하였다. 포도의 신초 위쪽 비가림 상부와 포도과실이 위치한 하부의 온도 차이를 비교하기 위해 온·습도계(Lascar, EL-USB 2, UK)를 비가림 아치 밑부분 신초유인 덕시설에 1곳 과방이 위치한 부분에 1곳, 총 2 부분에 설치하였으며, 차광도포제 처리구별로 2 지점에 설치하여 온도를 측정하였다. 온도는 처리기간 (8월 3일 ~ 9월 30일)의 온도 변화를 1시간 단위로 기록하였다.
대상 데이터
- 완주에 위치한 국립원예특작과학원 포도 재배 시험포장를 활용하여 차광도포제 시험을 수행하였다. 시험포장은 개량 비가림 시설이 갖춰진 2.7m × 2.7m 간격으로 재식 된 4년생 ‘캠벨얼리’ 포장으로 차광도포제 시험을 위해 각 1,640m2 면적의 2 곳의 시험포장을 이용하였다. 마찬가지로 ‘거봉’ 품종은 3m × 3m 간격으로 재식 된 1,640m2면적의 ‘거봉’ 포장 1 곳을 이용하였다.
- 완주에 위치한 국립원예특작과학원 포도 재배 시험포장를 활용하여 차광도포제 시험을 수행하였다. 시험포장은 개량 비가림 시설이 갖춰진 2.
데이터처리
- 온도는 처리기간 (8월 3일 ~ 9월 30일)의 온도 변화를 1시간 단위로 기록하였다. 데이터를 획득한 뒤 차광도포제 처리간 온도 비교는 일일 중 가장온도가 높은 12시 ~ 17시까지의 평균온도를 비교하였다.
- 차광도포제의 농도처리별 조사한 광량, 온도, 과실특성 데이터는 통계프로그램인 ‘R’(Ver. 3.5.0.)의 ‘Rcmdr’ package(Ver. 2.5.3.)를 이용하여 Tukey’s multiple range test를 수행하였으며, 동일 농도 차광도포제 처리에서의 비가림 시설 내 높이에 따른 온도 차이는 T-test를 실시하여 유의성을 검정하였다.
성능/효과
- 지금까지 포도 비가림 시설에 대한 차광도포제의 처리 효과를 확인한 결과 차광에 따른 광량의 감소 및 그에 따른 온도감소 효과를 확인할 수 있었다. 다만 비가림 시설의 특성상 차광도포제 처리구의 기온이 외부 기온보다 낮게 유지되지는 않았기 때문에 본 시험과 같이 변색기 이후의 차광도포제 처리에 의한 과실품질 향상효과는 크게 나타나지 않았다. 포도 과립의 색과 맛이 결정되는 변색기 이전부터 차광도포제 처리를 한다면 비가림 내부의 온도상승 방지와 함께 과실품질의 향상도 기대할 수 있을 것이다.
- 4m, 높이 90cm의 반원으로 공간이 매우 협소하고 비가림 아치 내부로 환기가 되지 않아 차광을 하더라도 지면의 복사열, 포도잎의 반사열이 비가림 아치 내에 축적된다. 따라서 비가림 아치와 가까운 비가림 덕면은 비가림 아치 내부의 온도와 비슷한 온도를 나타내고 차광도포제 처리농도와 관계없이 모두 일정한 온도를 나타낸 것으로 판단된다. 폭염피해 기간(8월 3일 ~ 10일) 중 본 시험에서 12시~17시까지의 외부기온 평균은 35.
- 반면 비가림 하부(140cm)는 외부에 사방으로 노출되어 있어 비교적 쉽게 외부와 온도교환이 이루어진다. 따라서 차광도포제를 처리한 경우 수관하부 과방 부위에서는 비가림 내부로 인입하는 일사량이 감소하는 효과로 무처리구 또는 같은 처리구의 수관상부 덕면에 비하여 낮은 온도를 나타내었다(Table 2).
- 223µmol·m-2·s-1 로 45%, 35% 처리시 1,184µmol·m-2·s-1 로 무처리 대비 48% 감소하였다(Table 1). 무처리와 비교하였을 때 차광도포제 처리구의 경우 육안으로도 처리농도 별 구분이 가능하였고, 실제 포도 비가림 시험포장 지면의 밝기에도 차이를 보였다(Fig. 1).
- 따라서 ‘거봉’에서 나타난 착색불량결과는 여름철 주야간 고온과 관련한 많은 보고를 통해 충분히 개연성이 있는 결과로 보인다. 변색기 이후의 차광도포제 처리는 수확기 과실품질에 유의한 차이를 나타내기에는 처리시기가 짧았다. 특히 차광도포제를 처리했다 하더라도 포도 비가림 시설의 특성상 주위의 기온보다 낮아지는 것은 아니므로 고온에 의한 착색불량, 산도 감소까지 막을 수는 없었으며 다만 급격한 온도 상승으로 인한 광합성 저해와 과다한 호흡으로 인한 광합성산물의 축적불량에는 효과가 있을 것으로 판단된다.
- 일반 시설하우스와 동일하게 포도의 비가림 시설도 비가림 아치의 동고와 비가림 아치의 간격, 비가림 아치와 덕면과의 거리, 그리고 비가림 내부의 수형에 따라서 비가림 내부의 온도는 크게 영향받는다. 본 시험결과 중 수관상부의 덕면온도는 차광도포제 처리 농도 별로 대조구와 큰 차이가 없었는데 그 이유는 비가림 아치의 크기가 길이 2.4m, 높이 90cm의 반원으로 공간이 매우 협소하고 비가림 아치 내부로 환기가 되지 않아 차광을 하더라도 지면의 복사열, 포도잎의 반사열이 비가림 아치 내에 축적된다. 따라서 비가림 아치와 가까운 비가림 덕면은 비가림 아치 내부의 온도와 비슷한 온도를 나타내고 차광도포제 처리농도와 관계없이 모두 일정한 온도를 나타낸 것으로 판단된다.
- 차광도포제는 UV, PAR, IR 등 전 영역에서 차단효과가 있는 것으로 알려져 있으며, 본 시험의 35% 차광도포제 처리는 앞서서 보고된 딸기육묘하우스에서 시험된 결과와 유사한 광량 감소효과를 보였다(Lee 등, 2016). 본 시험에서 비가림 비닐 외부에 분무처리하는 차광도포제의 특성상 완전히 고르게 칠이 되지는 않지만 일반적으로 농약방제에 사용하는 약대를 이용한 분무도포에도 비교적 균일한 농도를 유지하였으며 차광 정도도 농도 처리 별 차이가 육안으로도 차이가 날 정도로 뚜렷하게 구분되었다(Fig. 1).
- 포도는 광포화점이 700~900µmol·m-2·s-1 가량으로 낮은 과수이며(Cartechini 와 Palliotti, 1995), 한여름의 경우 비가림 처리구의 포도잎이 오히려 광합성효율이 높은 데 이는 비가림에 사용한 비닐이 과도한 햇빛을 차단한 효과로 과도한 광에 의해 발생하는 광저해반응을 방지하기 때문인 것으로 알려져 있다 (Chavarria 등, 2012). 본 시험의 결과에서 가장 농도가 높은 차광도포제 35% 처리 구에서의 PPFD는 약 1,184µmol·m-2·s-1 정도로 나타나 포도가 요구하는 광포화점을 넘는 충분한 광량으로 조사되었다. 하지만 이는 한여름의 맑은날 측정 기준으로서 날씨가 흐린 경우, 본시험의 35% 차광도포제 처리는 약 48% 이상의 차광효과를 가지므로 아무리 광포화점이 낮은 과수인 포도라 할지라도 광합성에 영향을 줄 수 있다.
- 일반적으로 포도에서 시험된 차광 관련 논문을 살펴보면 생육시기별 차광에 의한 광합성효율저하 및 건물중 감소는 개화기에 가장 크게 나타나며(Gu 등, 1996, Prieto 등, 2010), 50% 차광시 탄소동화율이 20% 감소하는 것으로 알려져 있다(Heuvel 등, 2004). 본 시험의 차광도포제 처리시기는 변색기(거봉) ~ 성숙기(캠벨얼리)로서 차광도포제 농도 별 과실품질을 비교한 결과 폭염피해 기간 중(8월 3일 ~ 10일) 차광도포제 35% 처리에서만 무처리구와 유의한 차이를 나타내었다. ‘캠벨얼리’ 품종에서는 당도, 과립중, 종경, 횡경, 경도 등에서 무처리구에 비해 유의한 차이를 나타내었다(Table 3).
- ‘거봉’품종의 경우 변색 기에 처리된 차광도포제의 효과가 나타날 것으로 기대하였으나, 고온에 따른 과실품질의 차이는 품종간 차이를 보인다는 보고(Downey 등, 2006), 또한 ‘거봉’품종의 품질에 악영향을 미치는 극단적인 고온으로 인해 차광도포제 처리효과가 나타나지 않은 것으로 보인다. 위의 결과를 뒷받침하는 조사결과로 고온 시 산도의 급격한 감소를 볼 수 있는데, 8월 3일 차광도포제를 처리한 뒤 8월 말 수확한 ‘캠벨얼리’와 ‘거봉’의 과실품질에서 모두 동일하게 모든 처리구의 산도가 매우 낮았다. 폭염피해가 본격화 되고 착색이 시작되기 이전인 7월 중순부터 처리가 되었다면 각 품종 모두 차광도포제 처리 별 과실 품질은 크게 차이가 나타났을 것으로 판단된다.
- 지금까지 포도 비가림 시설에 대한 차광도포제의 처리 효과를 확인한 결과 차광에 따른 광량의 감소 및 그에 따른 온도감소 효과를 확인할 수 있었다. 다만 비가림 시설의 특성상 차광도포제 처리구의 기온이 외부 기온보다 낮게 유지되지는 않았기 때문에 본 시험과 같이 변색기 이후의 차광도포제 처리에 의한 과실품질 향상효과는 크게 나타나지 않았다.
- 변색기 이후의 차광도포제 처리는 수확기 과실품질에 유의한 차이를 나타내기에는 처리시기가 짧았다. 특히 차광도포제를 처리했다 하더라도 포도 비가림 시설의 특성상 주위의 기온보다 낮아지는 것은 아니므로 고온에 의한 착색불량, 산도 감소까지 막을 수는 없었으며 다만 급격한 온도 상승으로 인한 광합성 저해와 과다한 호흡으로 인한 광합성산물의 축적불량에는 효과가 있을 것으로 판단된다. 따라서 폭염피해가 예측되는 경우 응급조치로 차광도포제를 긴급 도포하여 피해를 최소화하는 정도의 효과는 인정되며, 변색기를 앞두고 차광도포제를 처리한다면 과실품질에도 차이를 보일 것으로 기대된다.
- 폭염피해 기간 중(8월 3일 ~ 10일) 차광도포제 35% 처리 시 수관상부 덕면의 온도는 무처리와 큰 차이를 보이지 않은 반면 수관하부 과방 부위의 온도는 약 2℃ 낮은 것으로 나타났다(Table 2). 우리나라의 비가림 시설은 개량일자형 수형과 결합된 독특한 재배형태로 인해 하우스에서의 온도분포와는 조금 다른 양상을 나타낸다.
- 본 시험의 결과에서 가장 농도가 높은 차광도포제 35% 처리 구에서의 PPFD는 약 1,184µmol·m-2·s-1 정도로 나타나 포도가 요구하는 광포화점을 넘는 충분한 광량으로 조사되었다. 하지만 이는 한여름의 맑은날 측정 기준으로서 날씨가 흐린 경우, 본시험의 35% 차광도포제 처리는 약 48% 이상의 차광효과를 가지므로 아무리 광포화점이 낮은 과수인 포도라 할지라도 광합성에 영향을 줄 수 있다. 차광도포제는 UV, PAR, IR 등 전 영역에서 차단효과가 있는 것으로 알려져 있으며, 본 시험의 35% 차광도포제 처리는 앞서서 보고된 딸기육묘하우스에서 시험된 결과와 유사한 광량 감소효과를 보였다(Lee 등, 2016).
후속연구
- 특히 차광도포제를 처리했다 하더라도 포도 비가림 시설의 특성상 주위의 기온보다 낮아지는 것은 아니므로 고온에 의한 착색불량, 산도 감소까지 막을 수는 없었으며 다만 급격한 온도 상승으로 인한 광합성 저해와 과다한 호흡으로 인한 광합성산물의 축적불량에는 효과가 있을 것으로 판단된다. 따라서 폭염피해가 예측되는 경우 응급조치로 차광도포제를 긴급 도포하여 피해를 최소화하는 정도의 효과는 인정되며, 변색기를 앞두고 차광도포제를 처리한다면 과실품질에도 차이를 보일 것으로 기대된다.
- 다만 비가림 시설의 특성상 차광도포제 처리구의 기온이 외부 기온보다 낮게 유지되지는 않았기 때문에 본 시험과 같이 변색기 이후의 차광도포제 처리에 의한 과실품질 향상효과는 크게 나타나지 않았다. 포도 과립의 색과 맛이 결정되는 변색기 이전부터 차광도포제 처리를 한다면 비가림 내부의 온도상승 방지와 함께 과실품질의 향상도 기대할 수 있을 것이다.
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